荧光增白剂在抄纸过程中影响白度提升率的因素简析

1 荧光增白剂的增白原理 由于纤维中木质素的残存，及制浆过程中化学药剂的使用，使纸张总是有黄的色光，以光学的原理来说，即纸张吸收了自然光的较短波长的光能，反射光中的蓝一紫色可见光稍嫌不足，而导致我们看见的纸张偏黄。荧光增白剂的使用即是在紫外光(Uv)的刺激下，释放出420～450 nlIl波长的荧光，以补充不足的蓝一紫色可见光段波长，并且增加全反射光的视感光量，从而，可增加纸张的自感。荧光增白剂是具有光学性增加白色感作用的染料，因此，我们又称荧光增白剂为光学增白剂，单独的化学漂白无法达到令人满意的白度，并且过量漂白会损害纤维，因而，荧光增白剂被认为是抄造白色纸张最具经济效益的药剂。 2 造纸用荧光增白剂的类型和效用造纸用的荧光增白剂大多属于阴离子直接性染料。一般造纸用的荧光增白剂可依据其磺化程度分为三类： 一般型：具有足够的纤维亲和力、良好的酸碱值稳定性、与淀粉间有良好的相容性，属于四磺酸型的荧光增白剂，如NT一3、NT一3一B。直接型：具有良好的纤维亲和力、荧光强度高，用量少，很经济，但酸碱值稳定性差，属于二磺酸型的荧光增白剂，如NT一8。 涂布型：和纤维的亲和力较差，不易吸附于纤维，却能分散在任何条件的涂料里，尤其能适应各种接着剂和阳离子物质，成本较高，属于六磺酸型荧光增白剂，如荧光增白剂RSB。 特殊型：和纤维具有较高的亲和力，耐候性能极佳，成品纸能达很高白度，耐酸碱性能也较好，但价格较昂贵，如荧光增白剂FNW。 3 影响增白剂增白效果的因素及对策 3．1 原浆白度 纸浆的白度越高，增白剂的增白效果越好。只有在高白度的纸浆中使用增白剂才较为经济合理。例如原浆的白度在70％ ／SO以下时，白度越低，增白效果越差。增白剂用量相同时，白度的增值很小。当原浆白度在80％ ISO时较容易增白，使用4～6 kg／t纸液体增白剂NT一3或NT一3一B白度可达到9o％ ～95％ISO。如果受制浆漂白工艺设备条件的制约，原浆白度只能在75％ISO以下，建议使用NT一8，但必须使pH在7以上，方能有较理想的增白效果。如果是脱墨回收纸，考虑到一部分废纸中已使用过增白剂，靠添加普通增白剂要明显提高成品纸的白度是困难的，可选择试用特殊增白剂F1Nw，由于价格较昂贵，要慎重选择，NT一3一B型也是可选择的产品。 3．2 增自剂的用量 在一定的工艺条件、原浆白度条件下，增白剂对绝干浆料的用量是十分重要的。首先是随着增白剂用量的增加，白度迅速提高，并达到某一个峰值。峰值后随着增白剂用量增加，白度峰值变化很小，甚至下降，见图1。 从图中可以看出，当增白剂用量从0提高到0．4％时，白度呈线性增加；但当用量从0．4％增加到0．8％时，白度增值增加很小。而此时增白剂的成本则增加了1倍!生产中增白剂用量达到12～16 kg／t纸，而白度依然变化不大，就是这个道理。超过了产生峰值的用量，再多加增白剂用量，对提高白度没有意义。当然在某一机台、特定的纸种、特定的工艺条件下，达到白度峰值的增白剂用量是多少，或者说增白剂的经济合理用量是多少，各厂是不一样的，要做一些钻研工作。我们推荐的经济用量，NT一3、NT一3一B一般为4～8kg／t纸，NT一8一般为3～6 kg／t纸。 3．3 pH值和明矾用量 就一般情况而言，增白剂在pH 7．0～9．0时能取得更好的增白效果，尤其是NT一8，建议在pH 6．5以上使用，如pH值在6．5以下，建议使用NT一3，因NT一8为二磺酸型，虽然增白强度比NT一3高，但耐酸性较差。抄纸系统中明矾的加入对增白效果有一定影响，首先是随着明矾的加入，系统的pH下降；其次明矾用量增多，阳电性增强，对增白剂的干扰增强；第三是明矾含有较多的铁离子，而增白剂对铁、铜离子忍耐性较差。 3．4 填料对增白剂的影响 随着填料用量的增加，纸张的增白效果也受到一定的影响。当增白剂用量W为0．4％ ，填料用量从W=10％提高到W=20％时，白度增值下降2个单位。不同的填料对增白剂的影响不同，例如Ti0，的影响比高岭土或白垩要大些。另一点很重要，生产不同白度的纸种还应选择不同品级的填料，例如生产9o％ISO双胶纸就不宜选用白度83％ISO的滑石粉。 3．5 配浆和损纸对增白剂增白效果的影响 不同白度要求的纸种选择合适的浆料配比十分重要。生产高白度的纸种不宜选用含木素的机械浆，如SWG、TMP、C3"MP等。因为木素对增白效果影响十分明显。含有此类浆料的纸种难以达到高白度，不同漂白程度的纤维对增白剂有不同的反应性。从经济效益出发，损纸的回用量是必不可少的，损纸的回用对增白效果有负面影响，这是由于损纸中有阳离子性化学品存在，干扰了增白剂的增白效果。因此生产过程中应该保证浆料配比稳定，损纸要稳定地回抄，这样才能保证白度和色调的稳定。 3．6 阳离子化学品对增白剂增白效果的影响 随着纸机车速提高和质量要求增加，阳离子性化学品在造纸中的应用十分广泛，如阳离子聚丙烯酰胺等。所有的阳离子性化学品都对增白剂增白效果有负面影响。如果处置不当即使少量的阳离子化学品都会严重降低纸张的白度。化学品的阳电性越强，这种影响越大，如阳离子淀粉的取代度越高或聚丙烯酰胺的电荷密度越高，对增白效果的干扰越大。 在高白度高级文化用纸中，施胶剂、助留剂、增白剂都是不可少的添加剂，如何控制它们的负面效应，控制它们之间的相关干扰十分重要。一般的措施是把增白剂和阳离子化学品分别在不同的部位加入，或保持它的距离。特别重要的是加入增白剂前配料中最好没有任何阳离子性添加物。因此在造纸化学品的应用中仔细选择各种物料的添加点十分重要。 3．7 表面施胶中增白剂的应用 增白剂既可以加在湿部也可以加在表面施胶中，当生产高白度纸张时，可以在两个部位同时添加，但是一般来说应尽量避免把染料加在表面施胶剂中，因为这样会使某些纸病更加突出。表面施胶中应用增白剂时，应充分考虑增白剂与表面施胶剂或表面施胶中添加的功能性化学品的相互干扰。目前有的表面施胶剂带正电性，就不宜与增白剂混用。从成本的角度考虑，纸张的定量低于80 g／m2在表面施胶中加增白剂没有经济上的优势，高于80 g／m2则有经济优势。原因是：通常，表面施胶剂一般为淀粉类型的，纸页达到80g／m2时，淀粉不会渗入纸张内部，而是保留在纸页表面，增白剂也留在纸张表面，白度得到改善。