一种液体干强剂在造纸行业中的应用

2018-08-03 10:15王云丰刘春亮危阳阳

造纸化学品 2018年2期

王云丰，刘春亮，危阳阳

（牡丹江恒丰纸业股份有限公司，黑龙江牡丹江 157013）

干强剂是造纸工业中增加纸张强度的一类重要化学品，能与纤维形成氢键结合的高聚物都可以成为干强剂。干强剂通常用于补偿添加填料或低等级的纤维（如再生纤维）所引起的纸张强度的下降[1]。干强剂基本都是亲水性高分子，这些高分子分散在纤维之间增加了纤维间成键数量，从而达到提高纸张强度的目的。大多数的干强剂都含有接在主链环上的阳离子基团，这样就增加了聚合物和纤维间的结合力，提高了聚合物的留着性[2-3]。

常用的干强剂有天然聚合物如淀粉及其改性物（如阳离子淀粉、阴离子淀粉）、合成聚合物如聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等以及其他水溶性天然产物类干强剂[4]。在大多数情况下,仅加入质量分数0.1%～0.35%的该类物质就可达到有效的干强效果。我国目前常用的干强剂以阳离子聚丙烯酰胺和改性淀粉为主[5]。

随着造纸行业的发展，市场上干强剂的种类很多，效果各异，本文介绍了一种液体干强剂，主要成分为两性聚丙烯酰胺树脂，通过实验室小试和机台中试进行研究，同条件下与传统的阳离子淀粉进行比较，验证其对成纸指标的影响。

1 方案设计

本实验采用实验室小试及机台中试2个过程共同研究液体干强剂对成纸指标的影响。在同条件下，助留剂正常使用，与传统的阳离子淀粉作对比分析，为方便起见，文中加入液体增强剂的成纸定为A样，加入阳离子淀粉的成纸定为B样。阳离子淀粉加入量为每吨纸12 kg，液体增强剂加入量分别为每吨纸8、12 和 16 kg，分别定为 A1样、A2样和 A3样。因为阳离子淀粉和聚丙烯酰胺型助留剂为市场上常规助剂，以上加入量基本为我公司最优工艺，所以不做不同加入量的平行分析。

2 实验室小试

为了尽量与实际生产相符合，实验过程中所使用的原辅料全部取自机台，填料正常添加，加入量相同，灰分按照16%设计，成品定量按照36 g/m2设计，阳离子淀粉和液体干强剂的加入方式和加入量相同。

实验纸浆采用针叶木浆和阔叶木浆组成的混合浆，表1、表2和图1分别为浆料的参数、混合浆的纤维分析数据和混合浆匀整度分析图。

表1 浆料主要参数

表2 混合浆纤维分析数据

图1 混合浆纤维的各种长度及其占比

2.1 阳离子淀粉和液体增强剂制备

（1）阳离子淀粉浓度按照质量分数2%制备，使用水浴锅加热，正常搅拌，温度升高至95℃，保温40 min，为保证使用效果，使用温度控制在85℃以上；

（2）液体干强剂常温下使用即可，制备浓度也为质量分数2%。

2.2 抄页实验

在同条件下，A样和B样各抄页15张，检测同一物理指标时，确保A样和B样的成纸定量相同，以保证实验的准确性。

为较小误差，保证实验的准确性，抄页过程由同一人完成，所有实验条件均相同，抄页得到成纸检测数据见表3（表中各检测项目均按相关国家标准检测）。

表3 抄页成纸检测数据

2.3 实验室小试小结

（1）从抗张强度、挺度、表面强度指标分析，A2样、A3样均优于B样，说明液体干强剂在加入量合适的情况下，对成纸指标的改善效果更好；

（2）观察纸面状态，A1样、A2样与B样相近，A3样最差，说明液体干强剂加入量过大会导致纸面状态变差。

3 机台中试

基于实验室小试结果，使用液体干强剂替代阳离子淀粉作为造纸干强剂，在成纸指标方面有明显优势。为验证实验室小试的准确性以及验证在实际生产运行过程中的可行性，接着在机台进行中试。

3.1 机台中试方案设计

定量设计为36 g/m2，在同条件下，首先使用阳离子淀粉作为增强剂进行生产，其他辅料助剂正常添加。运行稳定后，取样进行检测分析，然后更换液体干强剂，运行过程中时刻观察纸面状态，是否出现洞眼等纸病，2 h后取样进行检测分析。为保证实验的准确性，实验过程中全部使用清水，除网部、干燥部等参数必须按照实际情况调整外，其他各部参数均保持不变，加入液体干强剂和阳离子淀粉的纸样分别定为A样和B样。