年产5万吨无碳复写原纸制浆车间工艺设计Word格式文档下载.docx
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改革开放给无碳复写纸行业戴来强大推动发展较快全国无碳复写纸产量1988年约2000吨1990年约1万吨1994年约2.9万吨1995年约3.4万吨1996年约4万吨1997年约5万吨。
2009年中国大陆已有无碳复写纸厂(公司)一百多家,年生产能力从7万吨到现今年生产能力达200万吨有的厂还在建新的生产线。
中国无碳复写纸生产技术水平已有显著提高。
已能生产出一流质量的产品。
无碳复写纸(CarbonlessCopyPaper,简称CCP)是一种新颖的复写纸,其特点是,在复写纸的上层写字,不用垫涂了油墨的复写层也能复写。
无碳复写纸多应用于单据上,无碳复写纸则是用特殊的纸张装订的。
就以三联的无碳复写纸收据来说,可以分为下纸、中纸、上纸。
下纸又称背涂纸(代号CB,即CoatedBack),纸的背面涂有含力敏色素油的微胶囊;
中纸又称正反双涂纸(代号CFB,即CoatedFrontandBack),纸的正面涂有显色剂,背面涂有含力敏色素油的微胶囊;
上纸又称面涂纸(代号CF,即CoatedFront),纸面只涂有显色剂。
自显色纸(代号SC,即Self-Contained)是在纸的背面涂含力敏色素油的微胶囊层,正面涂显色剂和含力敏色素油的微胶囊。
在无碳复写纸中有两种涂层:
含有显色剂的CF层和含有发色剂的CB层。
发色剂是一种特殊的无色染料,已溶解于不挥发的载体油中,被3~7μm的微胶囊包封起来。
用力书写和打印的冲击压力可将微胶囊压破,使无色染料溶液流出与显色剂接触,发生化学反应呈现有色图文,从而达到复写的目的。
无碳复写纸按定量分有45g/m2CB纸、47g/m2CF纸和52g/m2CFB纸等;
按纸的颜色分有红、黄、绿、蓝、白五种;
按显现的色迹分有蓝、黄、橙、黑、红等颜色。
现在的发票、合同、条约等有法律效应的正规单据,已经全部用上了无碳复写纸。
无碳复写纸是一种隐色复写纸,具有直接复写,直接显色的功能。
它的显色主要是:
在外力作用下,使微胶囊中的力敏色素和油溶液溢出与显色剂接触后发生染色反应,从而起到复写的作用。
主要用于多联表格、票据、连续财票、一般业务财票等。
无碳复写纸按规格可以分为平板纸(sheets)和卷筒纸(rools)。
平板纸的宽度可从160mm至1940mm,卷筒纸的尺寸可从420mm*530mm至1420mm*1420mm。
无碳复写纸优点
1、复写时免垫 “复写纸”,直接书写方便省时,复写联数2-6页,电动打印2-10页,可以极大地提高工作效率,适应现代化的需要。
2、副本字迹清晰、鲜明,不退色,能防止涂改、仿造。
3、不污染手指,衣物和其他文具纸张,保持清洁干净。
4、具有各种颜色、易于识别处理。
5、纸质优良,表面平滑顺畅,比28克彩打纸结实,不易损坏,印刷色彩艳丽。
6、不含有害原料及异味,安全可靠,显色后图文可保存15年以上。
无碳纸有正度和大度的规格,但有上纸.中纸.下纸之分,纸价不同(见纸价分类)。
1.1.2原纸性能对无碳复写纸质量的影响
(1)原纸均一性的影响
原纸均一性指的是纵横向上的定量、厚度、水分、纤维组织等的均一程度。
原纸均一性的好坏将直接影响无碳复写纸的涂布加工过程以及产吕的质量,均一性差的原纸,会造成涂布后涂布量不均,干燥不均,变形不一致,最终影响产品的使用。
因此同均一性差的原纸生产的无碳复写纸多数为平板纸,而不能以卷筒纸产品出售,表1为原纸部分均一性指标对比。
表1原纸均一性指标(部分)对比
用于无碳复写纸生产的原纸定量多数在35~80g/m2,厚度范围在45~100μm之间,目前用得最多的原纸定量是40g/m2。
原纸定量与厚度对多联显色有直接影响,相同定量不同厚度的原纸,相同联数的显色效果就不一样。
如40g/m2国产低档原纸的厚度普遍比日本进口的40g/m2原纸厚10%~15%,这样在相同涂布量的情况下,国产原纸生产的无碳复写纸多联显色效果就比相同定量的进口原纸生产的差。
原纸水分、纤维组织(匀度)的均一性主要影响涂布纸的均一性。
匀度好、水分均一性好的原纸,涂布后涂布量均一,涂布纸水分的均一性也好。
(2)原纸透气度的影响
有报道认为,用于无碳复写纸原纸的透气度在100~150mL/min比较适合,但实际上,透气度在100~150mL/min范围的原纸,尤其是国产低档原纸,对解决因单面涂布产生的翘曲质量纸病是十分困难的,相当部分厂家采用该类原纸时,不得不采用背面涂胶或涂水的方式来解决翘曲问题。
有的厂家,由于不能直接在涂布机上增加涂水与涂胶设备,只能采取再涂布的方式来解决。
凡透气度较高的原纸,如有“纸王”之称的日本北海道原纸或山东寿光、湛江冠龙的原纸,其透气度基本上在200~400mL/min范围内,单面涂布后并不需要进行特别的背涂处理(涂胶或涂水),只需在非涂布面喷少量蒸汽就可以达到质量指标要求(国家标准A等)。
因此,较高透气度的原纸对涂布纸翘曲纸病的解决是有帮助的,这是因为纸张翘曲主要是由于纸页在厚度方向上水分不均衡,产生内部应力而引起的。
原纸经涂布后,涂料中的水分先渗入原纸中,干燥时,水分首先从涂料表层开始蒸发,干燥过程中。
进人原纸中的水分,再通过涂层逸出,透气度高的原纸,进人原纸中的水分较容易逸出,涂布后水分的均一性较好。
(3)原纸收缩性和孔洞的影响
用于生产无碳复写纸的原纸其伸缩率一般要求不大于3.0%,不存在孔洞。
原纸的伸缩率过大会对涂 布纸的后加工造成困难,还会影响最终产品的使用性 能,如印好的上下联表格错位等。
另外,原纸的伸缩率过大,涂布干燥时会引起涂层特别是微胶囊涂层的 破坏,干燥收缩产生的内应力会引起部分微胶囊移位破裂,无色染料油流出而发色或降低显色效果。
用于生产无碳复写纸的原纸,针孔是不允许存在的,但实际上涂布原纸中都存在不少针孔,涂布后很少发现这些针孔会渗透涂料,影响产品质量。
这可能是原纸经过表面施胶后,针孔被胶料覆盖的原故。
用于生产无碳复写纸的原纸不允许存在孔洞,孔洞的存在会使涂料穿过孔洞到纸的另一面造成显色。
原纸孔洞越大,涂布造成的损失也就越大。
(4)原纸表面强度的影响
无碳复写纸的掉粉掉毛除与涂料配方有关外,与涂布原纸表面强度也有直接关系。
在相同涂料配方下,表面强度高的原纸涂布后掉粉掉毛现象与表面强度低的原纸明显不一样。
前者掉粉掉毛现象少,后者掉粉掉毛现象严重。
原纸及涂布纸表面强度通常以拉毛速度来衡量。
进口原纸(日本)的拉毛速度在2.08~2.61m/s范围,灰分在5%左右,国产低档原纸的拉毛速度在1.06~1.20m/s范围,涂布纸(CF纸)拉毛速度分别为1.29~1.61m/s和0.61~0.68m/s。
要想改善国产低档原纸涂布后的掉粉掉毛问题,通常是提高涂料配方中胶粘剂的用量,但胶粘剂用量的提高又会影响无碳复写纸显色效果。
因此,应尽可能使用高表面强度的原纸生产无碳复写纸。
掉毛问题,通常是提高涂料配方中胶粘剂。
(5)原纸施胶度的影响
原纸施胶度与其吸水性息息相关,施胶度高的原纸,吸水性小;
施胶度低的原纸,吸水性大。
用于无碳复写纸涂布的原纸施胶度要求在1.0~2.0Lnm(划线法),进口原纸的施胶度一般为2.0inln,而国产低档原纸的施胶度基本在1.0m/n左右,吸水性较大。
施胶度低、吸水性大的原纸涂布量大,涂布纸容易变形,涂布成本也高,污染性也较严重。
(6)原纸平滑度的影响
原纸平滑度的高低将影响产品质量,尤其是对涂布机未配压光设备的影响更明显。
平滑度高的原纸,经涂布后产品的平滑度亦高,对印刷的适应性也好。
如平滑度大于50s的原纸,涂CB后(不能经压光设备),平滑度一般可以达到16~90s,但平滑度小于30s的原纸,涂CB层后平滑度一般在9~12s,手感明显粗糙。
平滑度低的原纸,涂布后涂料在纸中分布的均匀性较差,涂布产品的显色密度较低。
另外,平滑度低的产品,表面粗糙,耐摩擦性较差,产品污染性较大。
一般要求无碳复写纸原纸的平滑度正面应大于50s,正反差不大于20%。
(7)原纸抗张强度和表面pH值的影响
原纸抗张强度尤其是纵向抗张强度主要影响无碳复写纸的涂布,抗张强度高的涂布损失少,反之,涂布损失就大。
用于无碳复写纸的原纸干抗张强度一般不小于2.0kN/m,湿抗张强度为干抗张强度的8%~10%。
原纸表面pH值最好在中性范围,表面pH值低的纸,纸质脆、易返黄;
另外,由于微胶囊的囊壁不是绝对没有渗透性,pH值较低的纸,无色染料渗透出来会使纸产生发蓝现象。
(8)原纸松紧度的影响
原纸松紧度主要影响纸的涂布质量。
紧度大的一侧上料困难,造成全幅上料不均匀而产生色斑(生产色纸时),严重时还会造成部分位置不能上料,引起漏涂。
漏涂对无碳复写纸来说是一种严重的纸病,是不允许的。
因此,涂布原纸全幅松紧应一致。
1.2中国造纸行业的现状和发展
1.2.1我国造纸行业市场空间大
我国造纸行业正处于一个高速成长期。
历年的统计数据表明,我国纸和纸板的总产量一直大幅低于总消费量,年人均纸张消费量远低于世界发达国家水平。
在加工制造业生产能力普遍过剩的现阶段,造纸业是为数不多的需求量不断增长且供不应求的行业之一,属典型的需求拉动型行业。
从1997年-2010年国内纸张及纸板年消费量和生产量的增长率与GDP增长率的比较可以看出,纸张及纸板年消费量与生产量的增长率起伏较大,两者保持一个非常相似的增长趋势。
与我国GDP的增长率相比,纸张及纸板年消费量与生产量的增长率从2002年开始一直都处于一个比较高的水平,可以说我国的造纸行业现在正处于一个高速成长期。
预计2011年国内纸张消费量将达到7600万吨-8000万吨,2020年将达到或超过1亿吨,我国纸张及纸板消费量还有很大的上升空间。
我国报纸用纸量一直占所有出版物(包括图书、期刊、报纸)用纸量的56%-68%,报纸用纸量一直在以13%以上的增长率大幅提升。
由于我国人均报纸消费量不到发达国家的1/15,未来报纸出版业还有广阔发展空间,因此我国新闻纸消费量将有稳步的提升。
以年消费量增长13%计算,2005年我国新闻纸消费量为350万吨,2010年消费量将达到645万吨。
我国涂布纸人均消费量很低,2002年约为2千克,还不到世界人均消费量的2/7,更不能与美国、日本相比。
如果要达到世界平均水平,我国也需要涂布纸900万吨,可见我国涂布纸消费量还有很大的上升空间。
涂布纸主要应用于出版。
从我国近几年各出版社的用纸量平均增长率为7%的情况来看,按这个比例测算,2005年和2010年全国各出版物印刷纸的需求量分别为1118万吨和1568万吨。
而近两年全世界涂布纸在印刷用纸中占41%。
按这个比例计算,则涂布纸到2011年700万吨。
印刷书写纸主要用作办公、杂志、书籍用纸。
办公自动设备的出现,使书写纸市场需求量不断上升,2004年市场书写纸消费量达到1045万吨,{HotTag}占整个纸张纸板消费量的19.2%。
近两三年印刷书写纸消费量一直以7%的速度在增长,估计到2010年书写纸需求量将达到1570万吨。
近几年我国箱板纸的消费需求不断增加,最近十年年平均增长率为13.71%,市场存在较大的供需缺口,进口量一直维持在100万吨左右。
以我国目前的工业发展趋势,2010年箱板纸需求量将达到2070万吨。
1.2.2我国造纸行业大幅扩张
新中国成立后的几十年内,我国纸业市场供需基本稳定发展。
但从20世纪90年代中期以后,国内纸业市场供求关系发生了很大变化,国内纸张生产量的增长大大低于消费量的增长。
由于消费结构的调整,那些以木浆为原料的高档产品严重短缺,每年不得不靠从国外大量进口来解决。
2005年10月8日,{TodayHot}中国纸业环保高层论坛在北京举行,国家环保总局污控司副司长李新民披露了这样一组数字:
仅2004年,我国纸和纸板的产量就已经达到了4950万吨,而消费量却达到了5439万吨,人均消费量为42公斤,造纸量和消费量分别占世界总量的10%和14%,仅次于美国居世界第二位。
随着经济的增长,目前规模相对较小的国内纸张和纸板市场应有进一步增长的空间。
2004年中国纸浆消耗总量为4455万吨,纸及纸板年消费量为5439万吨,成为世界第二大纸张消费国。
但我国年人均消费纸张和板纸仅42公斤,远远低于美国和日本等发达国家300公斤的人均消费量。
随着中国原材料结构的调整,木浆进口也增长迅速,进口量居世界第一。
仅2004年,中国纸业970万吨的木浆原料中,进口732万吨,自己生产的只有238万吨,这说明中国木浆依赖进口的情况越来越严重。
专家预测,十年以后,中国对木浆的进口需求将达到全世界木浆进出口的总和。
根据轻工业协会统计,2005年1-6月,造纸及纸制品业完成产值1866.93亿元,同比增长22.78%,产销率97.42%,增长态势与前几年相当,总体表现为产销两旺,各行业平均增长速度在20%以上。
生活用纸是与消费者关系密切的日常用品之一。
生活用纸的消费量与经济发展速度,人民生活水平和文明程度有直接关系。
中国已经成为全球第二大生活用纸消费市场,仅次于美国。
2003年中国卫生用纸消费量达到310万吨,年均增长8%。
生活用纸正在成为我国一个巨大的消费市场。
卷烟产量占世界卷烟产量的32%,位居世界第一,但是出口量很少,主要供应国内市场。
2003年我国卷烟纸的消费量约9.6万吨。
卷烟纸进口量约占消费量的10%。
由于烟草产品出口增长难度较大,卷烟纸的需求量在未来几年内将保持稳定,每年消费需求约为10万吨左右。
随着国产卷烟纸质量的完善,进口量将进一步减少。
随着科学技术的不断发展,电解电容器行业迎来了前所未有的繁荣,带动了电解电容器纸的发展,2002年,全球电解电容器用量约为14,200吨,同比增长约14%。
其中国内电解电容器纸用量约为6500吨,同比增长约18%。
2005年估计全球电解电容器纸用量可达到20,000吨,年均增长约12%。
其中国内用量约为10,000吨,年均增长约16%.国内纸张需求旺盛,且由于国内对进口新闻纸和铜版纸实行为期5年的反倾销保护措施和对进口牛皮箱板纸进行的反倾销调查,使国内造纸企业大幅扩张产能。
许多国际造纸公司开始在中国投资建厂,国内产能急剧扩大。
白纸板、铜版纸、新闻纸产能扩张明显,市场压力巨大,短期内甚至会出现产能过剩,但从长远看将趋于平衡。
2005年下半年几大项目的投产,到2006年,新闻纸产能达到420万吨。
而新闻纸消费量约为395万吨,国内市场将出现供略大于求的局面。
但新闻纸需求增长较快,2010年新闻纸消费需求达到645万吨,新增产能将很快可以被新增市场需求所消化。
到2006年铜版纸产能达到380万吨。
但是铜版纸的应用将不断地拓展,需求的增长可以消化供给的增加,但是市场将逐步趋向饱和状态。
大量新建生产线的投产,将使白纸板(白卡纸)2006年供应量达到810万吨,短期内将会出现供过于求的局面。
由于这几年箱纸板新上项目较多,预计2011年可能新增加超过300万吨年产能,基本能满足需求的增长。
目前我国大量中档和部分高档箱纸板产品已能自给,只有部分牛皮箱纸板高档产品仍然需要依赖进口。
1.2.3国内纸业市场的格局
国内纸业市场的竞争来自三大公司群体:
以国内造纸上市公司为主体的内资公司、国外资本在中国投资建立的外资公司以及国际大型造纸公司。
由于国家政策保护,生产新闻纸的企业主要是以华泰、晨鸣为首的内资公司。
在24家国内纸业上市公司中,就有7家以新闻纸作为主营产品。
华泰股份作为新闻纸龙头企业,去年底35万吨新的新闻纸项目投产,将使公司新闻纸总产能达到80万吨。
在晨鸣纸业收购吉纸的总生产能力15万吨的两条新闻纸生产线后,新闻纸总产能已达到64万吨,直接威胁华泰在新闻纸行业的龙头地位。
另外泛亚龙腾33万吨的新闻纸生产线已于去年下半年投产,使泛亚纸业在中国新闻纸总产能已达到67万吨。
国内新闻纸市场将形成华泰、晨鸣和泛亚三分天下的格局。
岳阳纸业等一批具有资源优势的新闻纸公司也将具有一定的发展空间。
新闻纸产能的扩张对小的新闻纸厂将造成毁灭性打击,曾为弥补新闻纸市场供需缺口做出重大贡献的众多小厂将被逐渐淘汰。
铜版纸的生产基本集中在一些大的企业。
目前国内铜版纸生产企业以APP纸业集团旗下的金东纸业产能最大并占有绝对优势。
2005年60万吨铜版纸生产线投产使金东纸业的铜版纸总产能达到160万吨。
其他铜版纸生产企业产能相对较小,晨鸣纸业目前的铜版纸生产能力为35万吨,山东泉林纸业30万吨,太阳纸业30万吨,苏州紫兴15万吨(加上2005年底投产的40万吨,产能将达到55万吨)。
由于铜版纸反倾销的保护,许多外资公司开始在国内投资建设铜版纸生产线,如王子制纸的60万吨铜版纸生产线正在筹建中。
这些产能释放后,市场竞争将更为激烈。
APP纸业集团旗下的宁波中华纸业70万吨涂布白纸板2005年下半年的投产,既使之成为白纸板和白卡纸领域的龙头企业,也为国内白纸板和白卡纸市场带来了巨大的影响。
2005年上半年各个白纸板和白卡纸生产企业的产销率和毛利率水平都有下降的趋势,2005年140万吨的白纸板新增产能(包括中华纸业的70万吨产能)在2006年完全释放后,白纸板生产企业将面临更大的压力。
许多国际大型造纸公司将其产品出口到中国,占领了大批市场份额。
这些国际大型造纸公司是中国纸业市场的重要供给来源,在国内市场中占有重要的地位。
2003年,商务部通过“反倾销调查”终裁,对原产韩国、日本的进口铜版纸征收为期5年,从4%到71%不等的反倾销税。
2004年又对新闻纸进行长达5年的反倾销保护措施。
2005年又开始对未漂白牛皮纸箱板纸进行反倾销调查。
这些反倾销保护措施为我国新闻纸和铜版纸等产业发展提供了保障,直接促成了2005年国内铜版纸和新闻纸生产线的大最扩建和投产。
国际纸业、王子制纸、斯道拉·
恩索和芬欧汇川等国际纸业公司巨头都已经开始在中国投资建厂,加快了抢占中国纸业市场的步伐。
1.3工厂设计的可行性分析
1.3.1经济效益
以木材原料生产ECF漂白浆可以解决国内市场急需,又可以出口创汇。
长期地解决造纸原料问题,研究开发新材料、无毒造纸新工艺,解决环保治理符合国策和世界造纸工业发展的要求。
目前,我国ECF纸浆生产在整个化学纸浆生产中所占的比例不足10%,远远落后于欧美等发达国家的70%-90%,而在TCF纸浆生产方面,我国只有晨鸣纸业2002年投产1条TCF纸浆生产线,国内所用的许多食品卫生用纸和高档纸制品基本上依靠进口ECF和TCF浆板。
2003年漂白化学浆进口量为600万吨,同比增长15%,这些进口纸浆绝大部分为ECF和TCF纸浆,我国已经成为世界第一大ECF和TCF纸浆进口国,预计到2010年纸浆进口量将达到1000万吨。
本设计是以针叶木为原料生产ECF无碳复写原纸漂白浆,年产量5万吨,属于相对较小的规模,但在目前国内的同类产品中所占有的份额是很可观的。
生产工艺从浆料的筛选开始,经过净化,漂白制成浆料。
整个流程比较简短,生产灵活性较高.可以根据实际情况调整生产方案,通过客观的初步设计,在现有的可行工艺条件下进行生产试验和批量生产,使得产业化条件形成。
采用专利技术的实施,将会产生显著的经济效益和社会效益。
1.3.2政策导向
国家发展和改革委员会于2005年发布的第40号令《产业结构调整指导目录》列出了三大类产业:
鼓励类,限制类,淘汰类.其中无元素氯(ECF)和全无氯(TCF)化学纸浆漂白工艺开发及应用属于轻工业中受鼓励的范畴.
而在造纸产业发展政策第二十二条明确指出:
造纸产业技术应向高水平、低消耗、少污染的方向发展。
鼓励发展应用高得率制浆技术,生物技术,低污染制浆技术,中浓技术,无元素氯或全无氯漂白技术,低能耗机械制浆技术,高效废纸脱墨技术等以及相应的装备。
优先发展应用低定量、高填料造纸技术,涂布加工技术,中性造纸技术,水封闭循环技术,化学品应用技术以及宽幅、高速造纸技术,高效废水处理和固体废物回收处理技术。
1.4产品质量要求
1.4.1产品质量标准
本次设计是根据《中华人民共和国轻工行业标准》QB/T1968-1993进行的.漂白硫酸盐木浆代号为B,按树种分为针叶木(软木)Br浆和阔叶木(硬木)By浆。
Br浆和By浆分别按质量分为Br-A,Br-B,Br-C与By-A,By-B,By-C三个等级。
漂白硫酸盐木浆的技术要求应符合下表规定。
表1-1漂白硫酸盐木浆质量标准
指标名称
单位
规定
Br
Br-A
Br-B
Br-C
机械强度
在打浆时为45°
SR
抄片定量为60g/㎡时
抗张指数不小于
耐破指数不小于
撕裂指数不小于
N·
m/g
kPa·
㎡/g
mN·
85.(92.7)
6.00(6.20)
10.0(8.90)
65.0(70.9)
3.50(3.60)
8.00(7.10)
55.0(60.0)
3.00(3.10)
5.00(5.30)
白度不小于
%
88.0
80.0
72.0
粘度不小于
c
/g
700
600
400
二氯甲烷抽出物不大于
0.05
0.06
0.3~1.0m㎡尘埃不多于
1.0~5.0m㎡尘埃不多于
大于5.0m㎡尘埃
㎡/500g
25
10
不许有
50
20
75
35
交货水分不大于
20.0
表1-2漂白硫酸盐木浆质量标准
By
B
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