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陽離子瓜爾膠在輕型紙中的應用

發布日期:2015-03-08 16:06:27

陽離子瓜爾膠在輕型紙中的應用和輕型紙

陽離子瓜爾膠在輕型紙中的應用,介紹了陽離子瓜爾膠(CGG)與陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)組成的雙元助留助濾體系在輕型紙生 產中的使用情況。通過CPAM/CGG雙元助留助濾體系與單元CPAM助留助濾系統和CPAM/APAM (陰離子聚丙烯酰胺)雙元助留助濾體系的對比,確定CPAM/CGG雙元助留助濾體系更適合于輕型 紙。當CPAM/CGG雙元助留助濾體系中的CPAM、CGG用量均為0.4 kg/t(紙)時,其使用效果明顯。

瓜爾膠(CGG)是一種從瓜豆中提取的植物膠,是 一種天然的聚半乳糖甘露糖。瓜爾膠能溶于冷水,與 陽離子淀粉相比,不用糊化。瓜爾膠的分子結構與纖 維素分子相似,陽離子瓜爾膠在輕型紙中的應用,易與纖維分子結合而產生助留助濾 和增強的效果。瓜爾膠無毒無害,是一種環保型的新 型造紙助劑[1]。
隨著封閉水循環的推廣,新聞紙、未漂硫酸鹽 漿和廢紙漿等漿料的陰離子垃圾的積累將顯著增 加,這就會使許多傳統的造紙助劑,如聚丙烯酰胺 (PAM)等失去作用[2]。如大量使用聚丙烯酰胺和 改性淀粉,勢必會提高漿料的脫水和纖維過度凝 聚,從而降低紙頁的勻度和強度。瓜爾膠的優點是 因為瓜爾膠的分子結構與纖維分子相似,它不與 “陰離子垃圾”發生反應,即使在陰離子垃圾很多 的情況下,依舊能夠有效地吸附到纖維上發揮作 用,陰離子垃圾的存在并不能左右瓜爾膠吸附纖維 和填料。作為助留劑使用的改性陽離子瓜爾膠帶有 陽電荷,極易與帶陰電荷的纖維和填料發生靜電吸 引作用產生絮聚現象,能夠將漿內細小纖維和填料 包裹在微絮凝團內,且因其相對分子質量不高,不 會產生過度絮凝,有明顯的助留效果,而不影響紙 頁勻度[3]。
我公司16號機是生產定量為60?120 g/m2、車 速為500 m/miri的2640文化紙機,長期存在著系統 白水濃度大、助留效果差及成紙勻度差的問題,特別 是生產輕型紙時,白水濃度一直居高不下,系統沉積 嚴重,不時出現各種的質量問題,嚴重影響生產效益 的發揮,車間為此采用過多種助留方法,但都沒有得 到有效的控制。16號機使用了陽離子瓜爾膠后,生產 系統得到明顯的改善。 
試驗上機應用情況 1.1試驗目的
評價陽離子瓜爾膠助留助濾劑在高車速、輕型 紙體系中的應用性能;期望通過試驗達到改善紙機 運行、節能降耗的目的。
1.2試驗原料CGG質量特征
國產陽離子瓜爾膠的質量特征如下:外觀為淡黃 色粉末,易溶于水,水分<10%,通過率(120目)>93%, 黏度(1%,25 尤,2 h)彡 1 500 mPa.s。
1.3試驗條件
實際運行車速為480 m/min;定量為70 g/m2輕 型印刷紙;漿料配比為w(針葉木漿):w(闊葉木漿) =40% : 60%,混合打漿度為45 °SR,漿料濕重為 5.5 g;填料為重質碳酸鈣,白度高于95°,含量大于 96%,含水量小于2%。
1.4CGG助劑加入點
一段良漿-沖漿泵一^CPAM—^壓力篩 一~> CGG —^流漿箱一^>上網成形。
1.5CGG助劑的使用
(1)CGG助劑在水中分散性較好,不用糊化即 可在水中潤脹分散,陽離子瓜爾膠在輕型紙中的應用,但溶解速度較慢,需要30 min 以上,為加速溶解,需要有高速攪拌裝置,溶解濃
度為質量分數0.1%,建議用量一般為質量分數 0.03% ?0.08%。
(2)CGG助劑在溶解過程中有起泡現象,而且 泡沫較多而細,不易破除,因此在使用過程中要注 意控制助劑有一定的液位,不能使用陰離子型的消 泡劑進行消泡,否則會引起絮聚現象,只能由廠家 在生產制備過程中對工藝加以適當調整。
1.6試驗指標檢測
打漿度采用GB/T 3332《漿料打漿度的測定(肖 伯爾-瑞格勒法)》檢測;抗張強度采用GB/T 453《紙 和紙板抗張強度的測定(恒速加荷法)》檢測;平滑 度采用GB/T 456《紙和紙板平滑度的測定(別克 法)》檢測;表面強度采用GB/T 2679.15《紙和紙板 印刷表面強度的測定(電動加速法)》檢測;透氣度 采用GB/T 458《紙和紙板透氣度的測定(肖伯爾法)》 測定;定量按照GBAT 451.2—1989檢測;耐折度按照 GB/T 457—1989 測定;厚度按照 GB/T 451.3—2002 檢測;灰分按照GB/T 742—2008檢測;水分按照 GB/T 462—1989 檢測。
1.7試驗結果及分析討論 1.7.1不同助留助濾劑濾水、留著、勾度對比試驗
表1為不同助留助濾劑體系對輕型紙漿料濾水、 留著及成紙勻度的影響結果。 
表1不同助留助濾劑體系對濾水、留著及勻度的影響
w(助劑用量VUg-r1)
CPAMCPAM/APAMCPAM/CGG
0.40.60.80.3/0.1 0.4/0.2 0.5/030.2/0.20.3/0.30.4/0.4
打漿度/°SR323027353230333028
單程留著率/%546057566568626975
網下白水濃度/%0.60.520.550.560.480.420.370.280.22
紙頁勻度情況良好一般較差良好良好一般良好良好良好
 
由表1可見,當CPAM單元助留助濾體系中 CPAM用量為0.6 kg/t(紙),CPAM/APAM雙元助留 助濾體系中CPAM和APAM用量分別為0.5 kg/t (紙)和0.3 kg/t(紙),CPAM/CGG雙元助留助濾體系 中CPAM和CGG用量均為0.4 kg/t (紙)時,是各自助 留助濾體系中使用效果較好的一組助劑用量(以下 試驗均采用此組助劑用量進行對比)。
從表1還可看出,在輕型紙系統中,使用單一 的CPAM助留助濾體系在濾水性方面打漿度隨助 劑用量增加而降低,但單程留著率不高,僅達到 60%,而且隨著助劑用量的增加,單程留著率變化 萬方數據
不大,網下白水濃度變化很小,相反勻度逐漸變 差;使用CPAM/APAM雙元助留助濾體系,在濾水性 方面沒有得到好的改善,但留著率有了較大的提高, 相對單元助留提高了 13.3%,勻度有所好轉;使用 CPAM/CGG雙元助留助濾體系,濾水方面與使用單 元助留助濾時相當,較CPAM/APAM雙元助留助濾 體系濾水略好,留著率較單元助留時提高了 25%,較 CPAM/APAM雙元助留提高了 10.3%,而且勻度大有 改善。
1.7.2陽電荷需求量對不同助留助濾體系單程留著 對比 
表2為不同陽電荷需求量對3種助留助濾體系 單程留著率的影響情況。
表2不同電荷需求量對3種助留助濾體系單程留著率的影響
陽電荷需求量/(equ*L_1)
2004006008001000
CPAM留著率/%6358555048
W(白水濃度)/%0.470.540.560.610.65
CPAM/APAM留著率/%7566605855
W(白水濃度)/%0.280.360.440.470.55
CPAM/CGG留著率/%8178767572
切(白水濃度)/%0.190.200.220.250.26
 
由表2可見,隨著體系中陽電荷需求量的增 加,陽離子瓜爾膠在輕型紙中的應用,普通單元CPAM助留助濾體系和CPAM/APAM 雙元助留助濾體系的留著率迅速下降,白水濃度直 線上升,反觀CPAM/CGG雙元助留助濾體系,雖然 留著率也有所下降,但下降趨勢很平緩,白水濃度 變化波動也不是很大,這也進一步說明了陽離子瓜 爾膠在輕型紙上應用的優勢。
輕型紙中陰離子垃圾主要來源于濕的闊葉木 APMP、液體染料增白劑、殺菌劑及其他類活性劑等, 這些物質嚴重影響著抄紙機的效益發揮,因此抄紙 車間要嚴格控制漿料質量及各種化學品的消耗。為 進一步地降低消耗,提高留著效果,在漿料中適當添 加部分價格低廉的聚合氯化鋁(PAC)或者高效的陰 離子垃圾控制劑不失為好辦法。
1.7.3填料用量對助留助濾體系中灰分留著對比
追求最佳經濟利益是工廠最根本的重要任務, 也是企業能否生存的關鍵所在,利用低廉的填料 代替昂貴的紙漿是每個造紙工廠迫切想要的理想 結果,因此提高填料留著率是工廠需要迫切解決的 問題。
表3為不同填料用量對3種助留助濾體系灰分 留著率的影響。
表3不同填料用量對3種助留助濾體系灰分留著
率的影響
W(填料用量)/% 15 20 2530
CPAM留著率/%69636055
w(成紙灰分)/%7.38.810.511.6
CPAM/APAM留著率/%78726865
w(成紙灰分)/%8.210.111.913.7
CPAM/CGG留著率/%82807774
w(成紙灰分)/%8.611.213.515.5
由表3可以看出,隨著填料用量的提高,3種助 留體系成紙灰分都有不同程度的提高,單元助留助 濾體系中填料從15%提到30%,灰分留著率降低了 14 百分點,成紙灰分提高了 4.3百分點;CPAM/APAM 雙元助留助濾體系填料從15%提到30%,灰分留著 率降低了 13百分點,成紙灰分提高了 5.5百分點; CPAM/CGG雙元助留助濾體系填料從15%提到 30%,灰分留著率降低了 8百分點,成紙灰分提高了 6.9百分點?;曳值奶岣叽蟠蠼档土顺杉埖臐{耗。以 30%填料為例,從CPAM單元助留助濾體系到CPAM/ APAM雙元助留助濾體系,再到CPAM/CGG雙元助留 助濾體系,使用瓜爾膠后成紙灰分分別提高2.1百分 點和3.9百分點,相當于降低漿耗分別為37 kg和68 kg。如混合漿成本按4.0元/kg計算,噸紙降低成本分 別為148元和272元,經濟效益十分顯著。
1.7.4成紙質量指標檢測對比情況
表4顯示了成紙質量指標檢測情況。
表4實際應用中3種助留助濾體系成紙指標情況
對比
CPAMCPAM/APMPCPAM/CGG
定量/(g-m-2)69.570.169.8
松厚度/(cm3-g_1)1.781.761.75
抗張強度/km3.53.83.3
耐折度/次898
平滑度/s182021
w (水分)/〇/〇6.46.26.5
W(灰分)/%11.311.813.0
表面強度/(m.s-1)1.61.61.3
透氣度/[Jun^Paq)-1]7.757.127.38
從表4可以看出,使用瓜爾膠產品后的成紙質量 指標除松厚度、表面強度和抗張強度略有下降外,其 他指標如平滑度、灰分和透氣度均有好轉。松厚度、 表面強度和抗張強度的降低主要原因是由于灰分增 加而造成的。因此,從本質上講,陽離子瓜爾膠在輕型紙中的應用,使用瓜爾膠產品對成紙質量并沒有造成不良影響。
2結論
(1)在輕型紙生產中使用CGG與CPAM配伍, 且當CPAM和CGG用量均為0.4 kg/t(紙)時,使用 效果較好,單程留著率平均達到75%,白水濃度為 0.2%左右,成紙勻度較好。
(2)使用CGG后,有效制約了體系中陰離子垃 圾對抄紙體系的不利影響,即使陽離子需求量達到 1 000 equ/L,體系仍能保持較高的留著率和成紙灰 分,從而大大降低了生產成本,保持了體系的清潔 度,達到節能環保的目的。
(3)在輕型紙生產中使用CGG對產品質量沒 有造成不良影響,成紙指標完全能夠達到質量標準。
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