造纸机的发展史和工作原理

    造纸机械是包括原料准备、制浆、造纸、直到制成卷筒或平张成品，以及加工纸和纸板的机械。造纸脱水器材是在造纸脱水中用到的必不可少的元件。

    纸是中国古代四大发明之一。早在公元105年，蔡伦就总结了西汉以来用麻质纤维造纸的经验，改进了造纸术，采用树皮、麻头、破布、旧渔网为原料造纸。

    造纸术后来传入欧洲。到18世纪初出现了荷兰式打浆机，改变了捣捶成浆的工艺，这是造纸过程走向机械化的重要一步；1798年法国人罗贝特取得手摇无端网造纸机的专利，后经英国人福郡尼尔兄弟资助，1803年英国技师唐金经改进制成能连续形成纸张的长网造纸机，并于1805年成功造出纸张；1809年英国人迪金森试制成功圆网造纸机。

    在备料制浆方面，1839年德国的皮特开始用蒸煮锅蒸煮破旧棉布制浆；1843年德国的克勒尔发明剥离木材纤维的磨木法制浆，并经弗尔特尔费时十年改进而获得成功；1851年英国的伯格斯和美国的瓦特发明烧碱法木材制浆；1857年美国的蒂尔曼发明亚硫酸盐木材制浆技术；1884年德国化学家达尔又发明硫酸盐木材制浆技术。这些发明开辟了以木材作为造纸主要原料的道路，到了20世纪初期，造纸机械已成为大型高产的产业机械。

    二十世纪50年代以后，造纸机械又有许多发展和创新。如在备料制浆设备方面，出现了立式连续蒸煮器、置换洗涤器、热磨机、新型压力筛和除渣器等；在造纸机方面出现了新型流浆箱、夹网、复合压榨、聚脂成型网等。

    60年代以后，直流电动机的可控硅稳速调速系统开始广泛应用于造纸机，电子技术用于检测、控制和记录造纸过程的参数，如机器的速度，物料的浓度、温度、流量，纸幅的干度、定量、厚度、紧度和强度等。到了80年代，大型的立式连续蒸煮器能日产纸浆1350吨；造纸机的门幅可达10米，车速在1000米/分以上，日产量超过500吨。

    按制浆造纸的工艺流程，造纸机械可以分为备料制浆设备、造纸机和整饰加工机械三大类。

    备料设备是造纸原料在蒸煮或磨浆前，按蒸煮或磨浆工艺要求进行预处理和加工的设备，分为非木材纤维备料设备和木材纤维备料设备。前者有切草机、切苇机和甘蔗除髓机等，后者有剥皮机、削片机等。

    制浆设备是将植物原料分离成纤维过程所用的设备。制浆方法可分为化学法、机械法和化学机械法，相应制浆设备包括蒸煮器、磨木机、热磨机、洗浆机、漂浆机打浆机和废液回收设备等。

    削片机是将生产木浆所需的原木削成一定规格的木片的机器，分为盘式和鼓式两类；蒸煮器是将造纸原料中的木素溶于蒸煮液，使造纸原料分离为纤维的设备，分为间歇式和连续式两类；磨木机是生产磨木浆的设备，按生产方式可分为间歇式和连续式两类，按原木的加压方式又可分为水力加压式和机械加压式两类.

    将木材切片经蒸汽预热后，再在高压状态磨解的浆料称为热木片磨木浆，制造热木片磨木浆的机器就是热磨机，热磨机耗电量很大，所以充分利用磨浆过程中的热能是热磨机的关键问题；洗浆机是将蒸煮后的纸浆与黑液分离的机械设备，按黑液提取率分，有高浓度和低浓度提取两大类。

    纸浆漂白的目的是除去蒸煮后浆料内残留的木质素和色素，提高浆料的纯度，使纸浆具有洁白的色泽。漂浆机是普遍应用的一种漂白设备，它由漂浆池螺旋推进器、洗鼓等部件组成。浆料和漂白剂放在池中并不断加入洗涤水，借助螺旋推进器的作用在池中循环流动，完成混合和化学反应的过程。带有漂白生成物和残余漂液的水通

过洗鼓内腔排出，使得到洁白的纸浆。

    造纸机是使纸浆形成纸幅的分部联动的全套设备，包括流浆箱、网部、压榨部、烘干部、压光机、卷纸机，以及传动部等主机和汽、水、真空、润滑、热回收等辅助系统。形成湿纸幅的网部是造纸机的核心，所以造纸机按网部的结构又可分为长网造纸机，夹网造纸机和圆网造纸机。

    流浆箱是把适当浓度的浆料通过布浆器、整流装置、堰池、堰板喷口等部件均匀稳定地送到网上的设备，又称网前箱；浆料从流浆箱喷射到铜网上之后，在网部上形成湿纸页并进行脱水；之后是压榨，即用机械方法挤出由网部出来的湿纸页的水分，提高纸页的干度，同时改善纸页的表面性质，消除网痕和增加平滑度、紧度和强度；然后进入烘干部，使经过压榨后的湿纸页进一步脱水，使纸页收缩，纤维结合紧密和增加强度。

    由烘干部出来的纸页经压光机压光后，可以提高纸页的平滑度、光泽度和紧度，使纸页全幅厚度一致，并减少透气度；最后由卷纸机将纸幅卷成纸卷，即完成了造纸的主要过程。为适应以后不同的需要，在造纸车间卷纸机后还设有超级压光机、复卷机、切纸机等。

    造纸工业会消耗大量的原料、水、电和化工药品，并产生大量的废水和废渣。因此造纸机械的未来将向使用适应广泛的造纸原料，减少造纸过程的材料和能源消耗、减少环境污染等方面发展。