造紙助劑預(yù)混合工藝應(yīng)用對(duì)于紙張性能產(chǎn)生的影響研究

張海青

摘 要：使用化學(xué)助劑包括PCC、陽離子淀粉、CP-3、AKD、CPAM進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。分析造紙中各化學(xué)助劑使用量對(duì)紙張性能的影響。本次研究得出結(jié)論，在造紙助劑預(yù)混合工藝中，使用化學(xué)助劑預(yù)混合-CP-3-漿料-疏解（1000r）-抄片-壓榨-烘干-熟化-成紙的施工工藝產(chǎn)生的紙張性能較好。CP-3的添加順序應(yīng)該在漿料加入前，在造紙助劑預(yù)混合時(shí)將其加入。在造紙助劑的添加量方面，PCC最適宜為20%，CP-3為0.4ml，CPAM為0.02%，陽離子淀粉為1.5%。

關(guān)鍵詞：化學(xué)助劑；預(yù)混合工藝；抗張強(qiáng)度；施膠度

造紙過程中，為能夠盡可能提高紙張的性能，一般會(huì)使用化學(xué)助劑，改善紙張的性能[1]。雖然造紙助劑的用量很少，約為紙張的1%-2%[2]。但造紙助劑的添加量決定了對(duì)紙張性能。碳酸鈣是廣泛使用的一種化學(xué)助劑，是造紙不可缺少的填料。如果碳酸鈣加入的量過多，那么將會(huì)面臨碳酸鈣沉積、留著等問題[3]。同時(shí)，碳酸鈣的加入量過多，也會(huì)造成紙張的強(qiáng)度降低[4]。因此，對(duì)于造紙中化學(xué)助劑的使用一直是研究的熱門課題。本研究將PCC、陽離子淀粉、CP-3、AKD、CPAM進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。分析造紙中各化學(xué)助劑使用量對(duì)紙張性能的影響。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料

材料使用成漿，其中含有5%損漿，10%針葉木漿，85%葦漿。PCC、陽離子淀粉、CP-3、AKD、CPAM、陽離子聚丙烯酰胺、三氯化鐵分析純、硫氰酸銨分析純。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

PTI RK-3紙頁成型器，數(shù)顯臥式抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)、纖維標(biāo)準(zhǔn)解離器。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

將PCC制成懸浮乳液，使用攪拌器攪拌均勻，將一定量的陽離子淀粉加入。繼續(xù)攪拌，再將AKD加入，待攪拌一段時(shí)間后，添加CPAM。繼續(xù)攪拌，待形成絮聚顆粒后停止攪拌。靜置一段時(shí)間，使其沉降，備用。

造紙分三種途徑進(jìn)行：⑴途徑1：化學(xué)助劑預(yù)混合—漿料—CP-3—疏解（1000r）—抄片—壓榨—烘干—熟化—成紙。⑵途徑2：化學(xué)助劑預(yù)混合—CP-3—漿料—疏解（1000r）—抄片—壓榨—烘干—熟化—成紙。⑶途徑3：疏解漿料（2000r）—陽離子淀粉—AKD—PCC懸浮乳液—CPAM—CP-3—疏解（1000r）—抄片—壓榨—烘干—熟化—成紙。對(duì)于三種途徑制出的紙張進(jìn)行檢測(cè)性能，包括施膠度和抗張強(qiáng)度。

2結(jié)果與討論

2.1 加入PCC的量對(duì)紙張抗張強(qiáng)度的影響

以途徑3為主，進(jìn)行PCC加入量的分析。其他化學(xué)助劑均為定量，PCC為變量。從表1可以看出，PCC加入量從20%-28%時(shí)，其抗張強(qiáng)度從45.87 N·m/g降低到37.75 N·m/g?？箯垙?qiáng)度降低，因此，PCC最適宜的添加量應(yīng)為20%。

2.2 CP-3加入順序?qū)垙埿阅艿挠绊?/p>

CP-3加入順序?qū)嶒?yàn)中，各化學(xué)助劑的用量為：AKD 0.25%、CPAM 0.04%、陽離子淀粉 1.5%、PCC 20%。其中途徑1的抗張強(qiáng)度和膠度比途徑2的抗張強(qiáng)度低。說明途徑1中添加CP-3的順序產(chǎn)生的紙張性能較好。因此，在造紙中，應(yīng)該先添加CP-3，再加入漿料。

2.3陽離子淀粉加入量對(duì)紙張性能的影響

此次實(shí)驗(yàn)化學(xué)助劑用量為PCC 20%、AKD0.25%、CP-3 0.6ml、PCAM 0.04%。在本次實(shí)驗(yàn)顯示，途徑2和途徑3在添加不同的陽離子淀粉時(shí)，紙張性能有很大的不同。途徑2在不同的陽離子淀粉加入量中，其產(chǎn)生的紙張性能均比途徑3好。因此，在造紙中，加入漿料之間，化學(xué)助劑預(yù)混合可以提高紙張的抗張強(qiáng)度和施膠度。途徑2中，從表4可以看出，在陽離子淀粉加入量從1.3%-2.0%過程中，紙張抗張強(qiáng)度并無明顯變化，其中在2.0%時(shí)抗張強(qiáng)度為39.82 N·m/g，為最高。1.5%時(shí)抗張強(qiáng)度38.92%，為第二高。陽離子淀粉添加量從1.3%-1.5%過程中，紙張施膠度從15.67s提高到21.35s。添加量≥1.6%時(shí)，施膠度超過27.68s。從紙張的施膠度來看，紙張施膠度為21.35s是適合的。因此，從經(jīng)濟(jì)膠度來看，陽離子淀粉的最適宜添加量為1.5%。

2.4 CP-3和PCAM加入量對(duì)紙張性能的影響

CP-3和PCAM加入量實(shí)驗(yàn)中，PCC 20%，AKD 0.25%，陽離子淀粉 1.5%。從表3可以看出，CP-3添加量為0.2ml時(shí)，PCAM添加量0.02%的紙張性能比PCAM0.04%性能差。當(dāng)CP-3為0.4ml時(shí)，PCAM 0.01%和PCAM0.04%的紙張性能比PCAM 0.02%的紙張性能差。綜合來看，選擇CP-3 0.4ml和PCAM 0.02%比較適合。

結(jié)論

在本次研究中，各種化學(xué)助劑的用量不同，紙張的抗張強(qiáng)度、施膠度也有所變化。化學(xué)助劑本身的作用主要是使紙張能夠成型，并有良好的抗張強(qiáng)度和施膠度。如果其中的某個(gè)化學(xué)助劑用量過多、過少，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且會(huì)使紙張的抗張強(qiáng)度和施膠度不佳。因此，必須對(duì)添加劑的用量進(jìn)行階梯性添加，找出最適宜的使用量。從而確定紙張性能最好時(shí)的化學(xué)助劑的最適宜用量。本次研究得出結(jié)論，在造紙助劑預(yù)混合工藝中，使用化學(xué)助劑預(yù)混合—CP-3—漿料—疏解（1000r）—抄片—壓榨—烘干—熟化—成紙的施工工藝產(chǎn)生的紙張性能較好。CP-3的添加順序應(yīng)該在漿料加入前，在造紙助劑預(yù)混合時(shí)將其加入。在造紙助劑的添加量方面，PCC最適宜為20%，能夠讓紙張的抗張強(qiáng)度達(dá)到最好。CP-3為0.4ml，CPAM為0.02%時(shí)，紙張的施膠度和抗張強(qiáng)度達(dá)到較好。陽離子淀粉為1.5%施膠度較好。

參考文獻(xiàn)：

[1]柯冬雨，羅小林，苗慶顯，等. 助劑和填料添加對(duì)壁紙?jiān)埣捌浒姿阅艿挠绊慬J]. 紙和造紙，2015，34（1）：18-22.

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