福建农林大学教案中国农业大学研究生院.docx
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福建农林大学教案中国农业大学研究生院
《造纸原理与工程》
教案
2012~2013学年第二学期
学院、系室材料工程学院轻化工程系
课程名称造纸原理与工程
专业、年级、班级轻化工程2010级
主讲教师黄六莲
福建农林大学
课程的目的和任务:
《造纸原理与工程》是轻化工程专业的一门专业核心课程,从课程名称上看,它涵盖了三大部分的内容:
纸料制备、纸和纸板抄造及加工纸和非植物纤维纸。
加工纸和非植物纤维纸已逐渐从造纸原理与工程这门课程中脱离出来,成为一门独立的课程,《造纸原理与工程》主要讲述第一、二部分内容。
通过本课程的学习,全面掌握造纸的基本理论、纸料输送的基本特性、纸和纸板抄造过程的要素组成及其相互关系,熟悉造纸的生产工艺、纸料制备和纸张抄造的基本理论与方法,了解打浆理论、施胶理论及其助剂的发展趋势、夹网成型、靴形压榨等高新技术在造纸生产中的应用。
课程的基本要求:
l.了解国内外造纸的历史、现状与发展趋势;
2.掌握纸料的流体和造纸湿部化学特性;
3.掌握打浆原理及打浆与纸张性质的关系;
4.掌握施胶加填的基本原理及施胶、加填与助剂应用间的相互关系;
5.掌握纸页的成形与脱水原理、压榨的脱水原理、干燥过程原理;
6.了解纸和纸板的生产、技术和组织管理的理论与方法;
7.了解纸张结构及性质;
8.学生通过本课程的学习,具备从事制浆造纸企业生产经营管理工作的基本能力。
教材:
纸料的流体和造纸湿部化学特性
教材:
《造纸原理与工程》,2010年在中国轻工业出版社出版。
全书共分八章,包括打浆、造纸化学品及其应用、供浆系统和白水系统、纸浆流送与纸页成形、纸页的压榨与干燥、纸页的表面处理与卷取完成、纸板的制造、纸和纸板的结构与性质。
内容涵盖造纸原理与工程教学大纲所规定的全部内容。
参考书:
参考书1:
《制浆造纸化学工艺学》,J.P凯西主编,中国轻工业出版社,1990年。
参考书2:
《制浆造纸手册》,张承武主编,中国轻工业出版社,1998年。
参考资料:
《中国造纸》《中华纸业》《福建林学院学报》《陕西科技大学学报》《南京林业大学学报》等期刊。
编号:
01
课时安排:
2学时
教学课型:
理论课√实验课□习题课□实践课□其它□
题目(教学章、节或主题):
绪论
教学目的要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):
教学目的要求:
学习造纸工程的基本概念、纸和纸板的分类及用途;了解造纸的发展历史与趋势。
教学内容(注明:
*重点#难点?
疑点):
一、造纸术的发明是中国对世界文明的伟大贡献
二、现代造纸是中国古法造纸的传承和发展
三、造纸工业在国民经济建设中的地位和作用*
1.产量
2.品种
3.发展方向
4.存在问题
四、关于纸和纸板的基本认识*
1.纸和纸板的基本概念
2.纸和纸板的分类和用途
3.纸和纸板的规格
(1)原纸尺寸
(2)纸的幅面尺寸
(3)纸的偏斜度
4.纸和纸板的制造工艺
五、造纸原理与工程问题的内涵与解析*
1.外观质量
2.物理性能
3.吸收性质
4.表面性质
5.机械强度性质
6.光学性质
7.印刷性能
8.电气性质
六、造纸生产流程*
1.打浆
2.添料
3.纸料前处理和流送
4.纸和纸板的抄造和整理
教学方式、手段、媒介:
以多媒体为主
多媒体设计:
左边多媒体,右边补充讲解说明
讨论、思考题、作业:
1、我国造纸工业存在的问题及今后造纸工业的发展目标、采取的主要措施。
2、纸和纸板的分类。
3、纸和纸板有什么性能?
包括些什么指标?
4、简述造纸生产流程及任务。
教师姓名:
黄六莲职称:
教授
2013年2月15日
课时安排:
6学时
教学课型:
理论课√实验课□习题课□实践课□其它□
题目(教学章、节或主题):
第一章打浆
教学目的要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):
教学目的要求:
掌握打浆的基本理论、打浆对纤维的作用及其打浆对纸张强度性质的影响;熟悉打浆的方式及其特性、影响打浆的因素及草浆打浆的特点;了解打浆的设备及作用机理。
教学内容(注明:
*重点#难点?
疑点):
第一节打浆理论*#
一、纤维细胞壁的结构
纤维细胞壁结构图
二、打浆的作用
1.打浆对纤维的作用
2.打浆对杂细胞的作用
三、纤维结合力
1.氢键结合
2.影响纤维结合力的因素
四、打浆与纸张性质的关系
1.纤维结合力与打浆的关系
2.裂断长
3.耐破度
4.耐折度
5.撕裂度
6.紧度
7.不透明度
8.伸长率与伸缩性
9.吸收性与透气度
10.脆性
第二节打浆工艺*
一、打浆方式
1.游离打浆和粘状打浆
2.四种打浆方式浆料的特性
3.打浆方法
二、影响打浆的因素
1.打浆比压和刀间距
2.打浆浓度
3.浆料通过量
4.打浆温度
5.设备特性
6.纸料种类和组成的影响
7.pH及添加物对打浆的影响
三、各种浆料的打浆特性
1.化学木浆打浆
2.化学草浆打浆
3.化学机械浆打浆
四、打浆工艺流程
五、打浆质量检查
1.打浆度
2.纤维长度
3.保水值
4.筛分析
5.比表面积
6.浆料浓度
第三节打浆设备#
一、间歇式打浆机
二、连续打浆设备
1.锥形磨浆机
2.圆柱打浆机
3.圆盘磨浆机
4.高浓打浆设备
三、打浆设备的性能指标及其计算
1.打浆转速与线速
2.打浆比压和刀距
3.刃口比载荷及对纤维的切断和撕裂
4.打浆能耗与打浆效率
四、打浆辅助设备
1.碎解设备
2.贮浆池
第四节打浆系统的控制
一、打浆控制系统的基本类型
1.比能量控制
2.游离度控制
3.比能量-比边缘负荷控制
二、打浆控制系统的基本内容
三、打浆控制系统的方案
教学方式、手段、媒介:
以多媒体为主
多媒体设计:
左边多媒体,右边补充讲解说明
讨论、思考题、作业:
1.什么叫打浆,打浆的目的是什么?
2.试述木材纤维细胞壁的结构。
3.草类纤维细胞壁结构与木材纤维细胞壁结构有何区别?
4.针叶木、阔叶木、草类纤维的平均纤维长度一般是多少?
5.纤维在打浆过程中发生哪些变化?
6.打浆为何能提高纤维结合力?
7.试述氢键形成的条件。
8.试述吸水润胀、细纤维化。
9.试述打浆对纸张质量性能的影响。
10.纸浆中木素含量高对其打浆性能会产生怎样影响?
11.打浆有哪几种方式?
12.什么是游离状打浆,什么是黏状打浆?
13.什么是打浆度、湿重,它们分别能反映纸浆的什么性能?
14.试述纤维筛分实验的意义。
15.浆料浓度对打浆质量有何影响?
16.高浓磨浆与低浓磨浆有哪些区别?
17.中浓打浆的浆浓是多少,中浓打浆有何优点?
18.草类浆中浓打浆有哪些特点?
19.影响打浆质量有哪些因素?
20.打浆时温度高低对打浆质量会产生怎样的影响?
21.化学木浆的打浆特性是怎样的?
22.化学机械浆的打浆特性是怎样的?
23.化学草浆的打浆特性是怎样的?
24.对比化学木浆与化学机械浆的打浆性能。
25.草类纤维为何打浆困难?
26.文化用纸应该怎样进行打浆,成浆打浆度一般是多少?
27.纸袋纸、工业滤纸应该怎样进行打浆,成浆打浆度一般是多少?
28.卫生纸应该怎样进行打浆,成浆打浆度一般是多少?
29.描图纸、防油纸应该怎样进行打浆,成浆打浆度一般是多少?
30.证券纸、卷烟纸应该怎样进行打浆,成浆打浆度一般是多少?
31.为了获得透明度高的纸张,应该对浆料进行怎样的打浆处理?
32.为了获得吸收性好、透气度高的纸张,应该对浆料进行怎样的打浆处理?
33.为了获得高强度的纸张,应该对浆料进行怎样的打浆处理?
34.叙述典型的文化用纸打浆流程。
35.混合打浆与分别打浆比较,有哪些优缺点?
36.试述结合式打浆方式。
37.目前使用的打浆设备主要有几种,发展趋势如何?
38.试述高浓磨浆机的结构和特点?
39.试述磨盘齿型对打浆质量的影响。
40.试述磨齿夹角大小对磨浆有何影响?
41.试述磨盘运转方向对磨浆有何影响?
42.试述大锥度磨浆机的结构和工作原理。
教师姓名:
黄六莲职称:
教授
2013年2月15日
课时安排:
6学时
教学课型:
理论课√实验课□习题课□实践课□其它□
题目(教学章、节或主题):
第二章造纸化学品及其应用
教学目的要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):
教学目的要求:
了解应用造纸化学品的意义,掌握施胶、加填的基本理论、施胶加填的方法及其对纸张强度性质的影响;了解染色和调色的目的、色相的调配校正原理、染色操作及影响染色的因素;了解使用湿强剂、干强剂等化学助剂的目的和作用,掌握湿部化学的基本原理。
教学内容(注明:
*重点#难点?
疑点):
第一节概述
一、应用造纸化学品的意义
二、造纸化学品的发展趋势
三、造纸化学品的种类和作用
第二节内部施胶*#
一、施胶的目的、方法及发展情况
1.施胶的目的
2.施胶的方法
3.施胶剂的种类及选用原则
4.施胶程度及检测方法
5.施胶及施胶剂的发展情况
二、液体在纸页表面的扩散和渗透机理
1.纸页的组成及结构与液体在纸页上的扩散和渗透的关系
2.表面润湿
3.渗透
三、松香胶施胶
1.松香胶种类及制备方法
2.松香胶施胶机理
3.松香胶施胶过程和加入方法
4.影响施胶效果的因素
四、中性施胶与合成施胶剂
1.中性施胶与中-碱性造纸
2.中性施胶的类型
3.合成施胶剂
第三节加填*#
一、加填的目的和作用
二、填料质量评价及选择
1.填料质量评价
2.填料的选择
三、填料的种类与特性
1.填料的种类和性质
2.常用填料及其主要性质
四、填料液的制备及使用
1.填料液的制备
2.填料的加入方法和加入地点
3.填料加入量
五、填料留着率及填料留着机理
1.填料留着率
2.填料留着机理
第四节染色和调色*
一、染色和调色的目的与作用
二、色料的种类和性质
1.色料的种类
2.几种常用合成染料的性质
三、色相的调配和校正
四、染色方法及影响染色的因素
1.染色方法
2.影响染色的因素
五、染料湿部染色的物化过程
第五节纸张湿强度与湿强剂*#
一、湿纸强度、湿强度的概念
二、纸的湿强度表示方法
1.湿抗张强度
2.湿抗张强度比
3.增湿抗张强度比
三、影响湿强度的因素
四、湿强剂种类和特性
1.聚酰胺聚胺-表氯醇树脂(PAE)
2.三聚氰胺甲醛树脂(MF)
3.脲醛树脂(UF)
4.新型环保型湿强剂
五、湿强剂增湿强作用机理
六、湿强损(废)纸的碎解与回收
第六节纸张干强度与干强剂*#
一、纸张干强度及影响干强度的因素
二、使用增干强剂的目的和作用
三、增干强剂的种类、特性和应用
1.增干强剂的种类
2.常用增干强剂的性质及应用
四、增干强剂增强作用机理
第七节助留、助滤和分散剂的应用*#
一、助留、助滤作用与纸页成形
1.助留和助滤作用
2.细小组分的留着方式
3.助留助滤作用与纸页成形状态的关系
二、助留、助滤剂
1.助留、助滤剂的种类
2.助留和助滤机理
三、纤维分散剂
1.纤维分散剂的作用原理
2.纤维分散剂的种类
第八节其他功能性造纸化学品简介*
一、透明剂
1.纸张透明机理
2.影响纸张透明度的因素
3.常用纸张透明剂
二、防油剂
三、阻燃剂
四、柔软剂
五、抗静电剂
第九节其他控制型造纸化学品简介*
一、树脂控制剂
二、消泡剂
三、防腐剂
四、毛毯清洗剂
第一十节造纸湿部化学#*
一、湿部化学的研究范围
二、湿部化学基本原理
1.化学平衡问题
2.颗粒比表面积的重要性
3.浆料或添加剂表面电荷的调节剂控制
4.干扰物质的负面影响
三、湿部化学品
四、湿部化学过程控制
1.湿部化学过程控制的定义
2.湿部化学控制的基本模型
3.吸附过程控制
4.絮凝过程控制
五、湿部化学对纸张性能和纸机运行的影响
1.湿部化学对纸张性能的影响
2.湿部化学对纸机运行的影响
六、湿部化学的发展趋势
1.酸性抄纸向中碱性抄纸转换以及由此引起湿部添加剂的变化
2.用湿部化学解决废纸纤维用量增加产生的问题
3.针对不同的纸浆开发专用湿部助剂并使助剂的使用量和使用范围不断扩大
4.发展环保型的新型助剂,提高助剂的作用效率
5.发展同时具有助滤作用的高效助留体系,改善纸张匀度
6.建立完善的湿部化学测量与控制系统
教学方式、手段、媒介:
以多媒体为主
多媒体设计:
左边多媒体,右边补充讲解说明
讨论、思考题、作业:
1.造纸工业中应用造纸化学品的目的和意义是什么?
造纸化学品有哪些种类?
它们的应用对纸张有什么直接或间接的作用?
2.施胶的方法有哪几种?
浆内施胶的目的是什么?
什么叫施胶度和施胶量?
测定纸页施胶度有哪几种方法?
有什么不同的表示方法?
3.浆内施胶剂有哪些种类?
各有什么不同的性质和作用?
4.松香施胶剂有几种类型?
各种类型的施胶剂如何制备和使用?
5.掌握松香施胶剂的施胶机理(用接触角理论解释纸张施胶后为什么能抗水?
用配位理论解释胶料是如何附着在纤维上的?
施胶效应是如何完成的?
)。
有哪些影响施胶效果的主要因素?
6.什么是中性施胶和中-碱性造纸?
有什么优点?
查阅资料,了解其发展情况。
如何正确使用中性施胶剂AKD?
7.纸张加填的目的和作用是什么?
填料有哪些种类?
它们有什么主要性质和特性?
如何根据纸张的种类和要求选用填料?
8.填料留着率有哪些表示方法?
影响填料留着率有哪些主要因素?
试述填料的留着机理。
9.染色的目的和作用是什么?
染料有哪些种类?
常用的染色方法有哪些?
造纸染色时常用的合成染料有哪些性质及使用特点?
10.影响纸张染色的主要因素有哪些?
增白剂的作用机理。
11.什么是湿纸强度、湿强度?
各自的影响因素有哪些?
12.增湿强度树脂有哪些种类?
它们各有什么特性?
湿强树脂增湿强作用的机理是什么?
13.增干强剂的种类有哪些?
它们有什么性质和特性?
干强剂增强作用的机理是什么?
14.什么是助留助虑作用?
它对纸页成形状态有何关系?
助留剂和助滤剂有哪些种类?
如何正确使用?
助留和助留助滤机理是什么?
15.纤维分散的意义?
常用的纤维分散剂有哪些?
16.纸料消泡和除气的意义是什么?
消泡剂和除气消泡剂有哪些种类?
各有什么性质和特点?
17.产生腐浆的原因是什么?
腐浆对纸张质量和造纸过程的危害性有多大?
如何做好纸浆的防腐工作?
常用的防腐剂有哪些类型?
如何选用和使用?
18.什么是造纸生产过程的树脂障碍?
如何控制?
19.查阅资料,了解透明剂、防油剂、阻燃剂、柔软剂、抗静电剂及其他纸张功能型助剂的使用目的、需求、使用方法及发展情况。
20.查阅资料,了解树脂障碍控制剂、消泡剂、防腐剂、毛毯清洗剂等控制型助剂的使用目的、需求、使用方法及发展情况?
21.什么是造纸湿部化学?
其主要研究内容是什么?
22.了解造纸湿部化学的化学平衡问题与各类造纸化学品之间的相互关系。
23.湿部化学控制对纸张性能的影响有哪些?
24.湿部化学控制对纸机运行性能有哪些影响?
25.结合本章教材查阅资料,了解当前造纸湿部化学研究领域的发展情况。
教师姓名:
黄六莲职称:
教授
2013年2月15日
课时安排:
2学时
教学课型:
理论课√实验课□习题课□实践课□其它□
题目(教学章、节或主题):
第三章供浆系统和白水系统
教学目的要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):
教学目的要求:
掌握纸料的稀释、净化、筛选及除气的原理,了解造纸过程中物料和水的循环及白水的回用。
教学内容(注明:
*重点#难点?
疑点):
第一节纸料的组成和性质
一、纸料的组成
二、组成纸料各组分的性质
1.水
2.纤维和细小纤维
3.功能性添加剂
4.控制型添加剂
第二节纸料悬浮液的流体力学特性
一、纸料悬浮液的流体力学特性
1.纸料悬浮液的流动状态
2.纸料悬浮液的流动特性曲线
二、影响纸料悬浮液流动状态和流动曲线的主要因素
1.悬浮液流动速度的影响
2.悬浮液浓度的影响
3.纤维的物理结构和化学性质的影响
三、纸料悬浮液的流动特性
1.纸料悬浮液流动过程的湍动
2.纸料悬浮液的纤维絮聚
第三节供浆系统*#
一、概述
1.供浆系统作用和组成
2.供浆系统工艺流程
二、纸料的调量和稀释
1.纸料调量和稀释的目的和作用
2.纸料调量和稀释方法
三、纸料的净化和筛选
1.净化和筛选的目的和作用
2.净化和筛选工艺和设备
四、纸料的脱气
1.纸料空气存在的状态
2.纸料中气体的危害与脱气的作用
3.脱气方法
五、纸页的纵向定量波动及其控制
1.纸页纵向定量波动
2.供浆系统压力脉冲对纸页纵向定量波动的影响
第四节白水系统和造纸用水封闭循环*#
一、概述
二、造纸过程中物料和水的循环状况
1.白水的循环与使用
2.造纸过程中水的平衡
3.白水循环工艺与装置
三、造纸用水封闭循环
1.造纸用水封闭循环和“零排放”的概念
2.造纸白水物理化学特性
3.造纸用水使用的原则
4.提高造纸用水封闭循环使用的途径
5.造纸用水封闭循环对造纸生产的影响
四、白水回收的方法和设备
1.过滤法
2.气浮法
3.沉淀法
教学方式、手段、媒介:
以多媒体为主
多媒体设计:
左边多媒体,右边补充讲解说明
讨论、思考题、作业:
1.简述纸料的物理化学特性。
2.纸料悬浮液流动过程的湍动形式有哪几种类型?
简述这些湍动的特点。
3.纸料的供浆系统主要由哪几部分组成?
4.简述供浆系统的作用。
5.简述纸料调量和稀释的目的。
6.纸料调量和稀释的方法主要有哪些?
7.纸料进入流浆箱之前,筛选和净化的目的和作用是什么?
8.简述纸料净化的常用设备及其工作原理。
9.压力筛主要有哪几种类型?
简述各自的特点。
10.简述浆料中结合气体和游离气体的危害。
11.纸料为什么需要除气?
除气的方式有哪些?
12.简述造纸白水的物理化学特性。
13.常用的造纸白水处理的方式有哪些?
白水循环利用的基本原则是什么?
14.提高造纸白水封闭循环程度的主要途径有哪些?
教师姓名:
黄六莲职称:
教授
2013年2月15日
课时安排:
4学时
教学课型:
理论课√实验课□习题课□实践课□其它□
题目(教学章、节或主题):
第四章纸浆流送与纸页成形
教学目的要求(分掌握、熟悉、了解三个层次):
教学目的要求:
了解纸页成形方法和成形过程,掌握纸浆流送和纸页成形的基本原理;掌握纸页成形设备的分类及脱水原理。
教学内容(注明:
*重点#难点?
疑点):
第一节概述
一、纸页成形方法的历史沿革
二、纸页的成形方法和成形过程
1.纸页的成形方法
2.纸页的成形过程
三、纸机的分类和型式
1.长网纸机
2.圆网纸机
3.夹网纸机
4.多层纸机
四、纸机的基本术语和概念
1.纸机的有关速度
2.纸机的有关宽度
3.传动侧和操作侧
4.左手机和右手机
5.纸机的“三率”
6.纸机的生产能力
第二节纸浆流送原理
一、纸料悬浮液流送上网
1.纸料流送的作用
2.纸料流送设备——流浆箱
二、纸机流浆箱的组成
1.布浆装置
2.整流装置
3.上网装置
三、流浆箱发展的主要历程和代表类型
1.敞开式流浆箱
2.封闭式流浆箱
3.水力式流浆箱
4.多层成形流浆箱
四、流浆箱的关键装置和主要元(部)件
1.布浆总管
2.布浆整流元(部)件
3.堰池
4.堰板
5.稀释水浓度调节系统
五、流浆箱的设计概念和工作原理
1.流送功能元的原理
2.流浆箱的标准化设计
3.流浆箱的流体力学原理
第三节纸页成形基础*#
一、纸页成形的基本概念
1.纸页成形的目的
2.纸页成形的任务和要求
3.成形部纸料的脱水
4.成形过程填料的留着
5.纸料脱水与纸页成形
二、纸页成形器及其发展概况
三、成形器及其分类
四、纸页成形过程的流体动力学
五、纸页成形结构
1.纸页层状结构的成因
2.填料在纸页层间的分布
六、纸页成形对纸页结构和性质的影响
1.纸页成形对纸页孔径分布的影响
2.纸页成形对填料分布的影响
3.成形质量对纸页断裂强度的影响
第四节长网成形器的纸页成形*#
一、长网成形器的主要部件及其作用组成
1.胸辊
2.成形板
3.案辊
4.刮水板
5.湿真空箱
6.干真空箱
7.伏辊
8.封闭引纸装置
9.成形网
二、长网成形器的成形和脱水
三、纸料喷射上网与纸页脱水成形
1.流浆箱堰板的喷射角和着网点
2.喷射角和着网点的确定
3.浆速和网速的关系
四、成形脱水段的脱水元件和作用机理
1.案辊的脱水机理
2.案板的脱水机理
3.案辊与案板脱水与成形性能的分析比较
4.网案摇振装置
5.整饰辊的结构及应用
五、高压差脱水段的脱水元件和作用机理
1.真空箱的脱水机理
2.真空伏辊脱水
3.伏辊压榨
六、造纸及网部参数的测量与控制
1.流浆箱唇口喷浆速度的测量
2.网部浓度和脱水曲线控制
第五节圆网成形器的纸页成形*#
一、概述
二、传统式圆网纸机的网部
三、传统圆网纸机网槽的典型结构
1.顺流式网槽
2.逆流式网槽
3.侧流式网槽
四、传统圆网纸机的湿纸页转移
五、新型圆网纸机
1.真空圆网
2.加压式圆网
3.超成形圆网成形器
六、圆网成形器的纸页成形和脱水过程控制
1.脱水压差和脱水弧长对纸页脱水和成形影响
2.浆速与网速的关系
3.选分与洗刷作用
七、圆网笼的临界速度和圆网纸机的极限车速
1.概述
2.圆网成形器的纸页成形和脱水过程控制
第六节夹网成形器的纸页成形*#
一、概述
二、夹网成形器的定义和分类
1.辊式夹网成形器
2.脱水板式夹网成形器
3.辊/脱水板结合式夹网成形器
三、夹网成形器的脱水原理
1.恒定压力脱水
2.脉冲压力脱水
3.真空脱水
4.离心力
四、夹网成形器的成形特性
五、夹网纸机的脱水特性及其脱水分配
1.辊式夹网成形器
2.C型辊式成形器
3.脱水板式夹网成形器
4.辊/脱水板结合式夹网成形器
第七节上网(顶网)成形器的纸页成形
一、概述
1.上网成形器的型式分类
2.各种上网成形器的特点
二、典型上网成形器的成形特性
1.辊式和刮水板式上网成形器
2.C型上网成形器
第八节高浓成形及其成形器
一、高浓成形的意义
1.节水
2.节能
3.提高填料和细小纤维的留着率
4.赋予纸页特殊的成形结构和物理性能
二、高浓成形技术的发展概况
三、
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