兩性聚丙烯酰胺干強劑在牛皮箱板紙機上的應用

戈林燕

（浙江景興紙業(yè)股份有限公司，浙江 平湖　314214）

兩性聚丙烯酰胺干強劑在牛皮箱板紙機上的應用

戈林燕

（浙江景興紙業(yè)股份有限公司，浙江 平湖314214）

生產(chǎn)原料中二次纖維的大量使用，嚴重影響了成紙的強度。景興紙業(yè)股份有限公司通過在PM10中添加兩性聚丙烯酰胺（AmPAM）干強劑，不僅維持了紙張強度，而且還提高了紙料的留著率，改善了濾水，提高了紙張灰分。

兩性聚丙烯酰胺；干強劑；牛皮箱板紙

出于環(huán)保和節(jié)能減排的要求，造紙生產(chǎn)原料中越來越多地使用二次纖維。二次纖維的大量使用使得造紙系統(tǒng)日益復雜，系統(tǒng)中的電導率和陰離子垃圾含量隨之提高。廢紙回用次數(shù)的不斷增加，勢必造成纖維本身強度進一步的降低，為維持成品紙強度，添加合適的造紙干強劑是不錯的選擇［1］196-213［2］。

景興PM10通過使用合適的兩性聚丙烯酰胺（AmPAM）干強劑，在廢紙原料質(zhì)量每況愈下的情況下，保證了成品紙的強度［3］。

1　造紙干強劑的種類

1.1淀粉類干強劑

淀粉類干強劑是造紙工業(yè)應用最廣泛的干強劑，其分子結(jié)構(gòu)中的葡萄糖單元和纖維素分子中的葡萄糖單元均含有大量的羥基。原淀粉通過衍生化改性，可使其吸附到紙漿纖維上，二者分子中的羥基形成氫鍵結(jié)合，從而提高了紙張強度［1］196-213［4］110-141。

1.2聚丙烯酰胺類干強劑

聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺單體均聚或和其他單體共聚而成的水溶性高分子化合物。呈電中性的聚丙烯酰胺（PAM），不能吸附到帶負電的紙漿纖維上，因此須進行離子化。用作干強劑的離子性聚丙烯酰胺主要是陰離子聚丙烯酰胺（APAM）、陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）和AmPAM［1］196-213［4］110-141。

1.3其他干強劑

可用于造紙的干強劑還有殼聚糖類、纖維素類（如羧甲基纖維素）、聚乙烯醇類和反應型干強劑等。不同的紙種和車速，對干強劑會提出不同的要求，例如國內(nèi)某大型夾網(wǎng)高速文化紙機，紙頁一次成形，雙面脫水，在要求不影響車速的前提下提升紙張的內(nèi)結(jié)合強度，此時反應型乙二醛改性的陽離子聚丙烯酰胺（GPAM）就比較適用。

2　兩性PAM干強劑在牛皮箱板紙上的應用

2.1紙張強度的影響因素

決定紙張強度的因素有：（1）纖維本身的強度；（2）纖維間的結(jié)合力；（3）纖維間的結(jié)合面積；（4）纖維的排列和分布（紙頁成形）。纖維間的結(jié)合力對紙張強度影響較大，起主要作用。纖維間的結(jié)合力主要有：氫鍵、離子鍵、配位鍵、共價鍵、范德華力和物理纏結(jié)。

2.2干強劑的增強機理

干強劑發(fā)揮高效增強功能的前提是干強劑要盡可能多地吸附在纖維上，即干強劑本身的留著要好。

使用干強劑主要是強化纖維間結(jié)合力，當干強劑存在于纖維和纖維的接觸點時，形成很強的纖維-干強劑-纖維的氫鍵結(jié)合，這比普通的纖維-纖維氫鍵要強得多。圖1顯示了AmPAM干強劑用量對手抄片耐破指數(shù)的影響（原料為牛皮箱板紙芯層和底層濃漿）。

圖1　AmPAM干強劑用量對手抄片耐破指數(shù)的影響

由圖1可知，AmPAM干強劑的加入，使得手抄片的耐破指數(shù)幾乎成直線上升。這主要是歸功于形成了很強的纖維-PAM-纖維氫鍵結(jié)合。

另一方面，干強劑對紙頁成形過程有一定的改進作用（高效分散劑的作用），即干強劑使?jié){料中的纖維分布更均勻，使得纖維間以及纖維和干強劑間結(jié)合幾率更高，從而提高了紙張的強度。

2.3景興PM10生產(chǎn)現(xiàn)狀

景興紙業(yè)PM10（幅寬4 800 mm，車速400～500 m/min），四疊網(wǎng)，主要生產(chǎn)U級紙，產(chǎn)品定量200～300 g/m2。未漂硫酸鹽漿（UKP）和美國廢舊箱板紙（AOCC）線是面漿線；廢舊箱板紙（OCC）線是襯芯底線，其中芯層使用短纖維，襯層和底層使用長纖維。

2.4AmPAM干強劑在景興PM10的應用

景興PM10經(jīng)試用多家知名化學品公司提供的干強劑后，最終確定使用L公司的干強劑產(chǎn)品。2.4.1AmPAM干強劑主要成分和使用情況

景興PM10使用的干強劑主要成分為AmPAM，是由丙烯酰胺、衣康酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨等單體在引發(fā)劑的引發(fā)下經(jīng)自由基聚合而成［1］196-213，其結(jié)構(gòu)示意見圖 2。

圖2　AmPAM干強劑結(jié)構(gòu)示意圖

2.4.2AmPAM干強劑添加方式

干強劑添加在沖漿泵入口處，面、襯、芯和底等4層全部添加干強劑。以250U級為例，干強劑在面、襯、芯和底等4層的流量分配依次為16%、30%、22%和32%。

2.5AmPAM干強劑的應用效果

2.5.1檢測方法

耐破指數(shù)、耐折度、留著率和灰分均按照相應的國家標準方法進行測試。10 s濾水和40 s濾水測試方法：采用企業(yè)內(nèi)部方法，即堵住游離度儀的底管不讓其漏水，分別記錄10 s和40 s時，從側(cè)管流出的水量，控制漿濃1.0%。

2.5.2AmPAM干強劑對強度的影響

干強劑對牛皮箱板紙強度的影響見表1。

表1　干強劑對牛皮箱板紙強度的影響

由表1可見，使用干強劑后，牛皮箱板紙的耐破指數(shù)提高約12%，耐折度提高35%～40%。同時亦可在保證紙張強度的情況下，通過調(diào)整廢紙原料結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。

需要注意的是，過多地使用干強劑會帶來負面影響，如系統(tǒng)產(chǎn)生更多的泡沫、系統(tǒng)電荷反轉(zhuǎn)等等。

2.5.3AmPAM干強劑對留著率的影響

干強劑在提升紙張強度的同時，對紙機抄造系統(tǒng)的留著率亦有幫助。表2是干強劑在紙機上使用后留著率的變化情況，上網(wǎng)留著率隨干強劑用量的增加而提高。

表2　干強劑對留著率的影響

2.5.4AmPAM干強劑對濾水的影響

相對分子質(zhì)量和分子結(jié)構(gòu)設計優(yōu)異的AmPAM干強劑，在提高紙張強度、改善留著的同時，還能改善濾水（表3），反映到紙機上，即車速提高、減少了蒸氣消耗。

表3　干強劑對濾水的影響

由表3可見，使用L公司的干強劑后，10 s和40 s濾水得以提升。

2.5.5AmPAM干強劑對灰分的影響

廢紙原料本身含有一定的灰分。干強劑使用前后成紙灰分（575℃）情況見表4。

由表4可見，使用干強劑后，灰分留著得以提升，成紙灰分含量略有提升。

3　結(jié)論

表4　干強劑對牛皮箱板紙強度的影響

景興PM10使用L公司的AmPAM干強劑之后：

（1）耐破指數(shù)提升12%，耐折度提升35%～40%。亦可在維持紙張強度的情況下，調(diào)整廢紙原料結(jié)構(gòu)，降低成本；

（2）紙料的留著率得以提升；

（3）改善了濾水，提升了車速，減少了蒸氣消耗；

（4）在改善強度的同時，還小幅提升了紙張灰分。

［1］劉溫霞，邱化玉.造紙濕部化學［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2005.

［2］野村浩.干強劑POLYSTRON CH-1600在文化用紙和生活用紙的應用效果［J］.中國造紙，2012，31（S1）：46-48.

［3］陳玉蕾，周建紅，孫京丹.聚丙烯酰胺增干強劑在牛皮紙生產(chǎn)中的應用［J］.湖南造紙，2013，20（2）：21-22，34.

［4］胡慧仁，徐立新，董榮業(yè).造紙化學品［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2002.

Application of Amphoteric Dry-strength Agents on Kraft Liner Machine

GE Lin-yan
（Zhejiang Jingxing Paper Co.，Ltd.，Pinghu 314214，China）

The use of a large number of secondary fibers，seriously affects the strength of paper.By using amphoteric dry-strength agent，Jingxing PM10 not only maintains the strength of the paper，but also improves the retention drainage，and paper ash content.

amphoteric PAM；dry-strength agent；kraft liner paper

TS764.6

A

1007-2225（2015）05-0016-03

戈林燕女士（1986-），技術(shù)員；主要負責公司PM10紙機工藝、技術(shù)、化驗、造紙化學品和紙機易耗材的管理工作；E-mail：jxgelinyan@163.com。

2015-09-10（修回）

本文文獻格式：戈林燕．兩性聚丙烯酰胺干強劑在牛皮箱板紙機上的應用［J］．造紙化學品，2015，27（5）∶16-18．