纸浆膨化剂的研制及应用试验

近年来， 生活用纸， 如卫生纸、餐巾纸、手帕纸等纸张的用量逐年增加。这类纸张要求有良好的弹性和柔软性， 使用时有光滑、细腻和丰满的感觉， 不会擦伤皮肤。因此，在纸张抄造过程中必须加入某些助剂， 降低纸页刚性，增加可塑性、弹性和柔软性。目前常用的方法是在湿部加入适量的柔软剂来改善纸张的柔软性。常用的柔软剂是具有长碳链的烷基并带有亲水基团的化合物。其柔软功能主要是由长链烷基实现的，其端部的亲水基团起让柔软剂在水中的溶解、乳化和分散的作用。柔软剂吸附在纤维上降低了纤维之间的结合力，使纸页的刚性下降，起到了柔软作用。但加入柔软剂后，成品纸的强度有较大幅度的下降。 本工作研制了一种新型高教的纸浆膨化剂， 能使纸页蓬松、柔软，又不会降低纸页的强度。另外， 还有提高造纸网毯的滤水性能和减少粉尘飞扬等功能。使用本品时无需再加入柔软剂。本品同纸浆充分混合后，其中带阴离子电荷的活性剂同带负电的纤维接触时相互排斥， 从而使纤维间距离增大， 在纤维之间存留了有高度疏水性基团的物质， 使得浆液变稠，体积增大。达到纸浆膨化的目的。为了避免纸浆膨化后。抄造成品的强度下降， 本品在制造时加入了高分子聚合物， 目的是让其不但存留在纤维之间 而且还粘附封裹着纤维。当纸页经过纸机干燥部受热干燥后， 存留在纤维之闸的疏水化合物和粘附封裹着纤维的高分子聚合物就会同纤维一起形成极薄的高度柔软的网层， 从而使蓬松的纸页能保持原有的强度。 1 实验部分 1．1 原料 817和洁通160由上海宝山合成洗涤剂厂生产，脂肪酸、烷基苯酚聚氧乙烯醚(PAE)、液碱(30％)及其它试剂均为工业级。 1．2 实验方法 (1)配比及工艺路线的确定 采用正交试验法确定膨化剂中各组分的配比及工艺参数和技术路线。 (2)理化性能测量 通过分析实验， 测量了膨化剂的固含量、pH值、泡沫力、水溶性等理化性能指标。 (3)膨化剂最佳用量的确定 在实验室中通过加入不同量膨化剂于纸浆中的抄纸试验，以等体积的成品干纸的质量及纸页的抗张强度来确定不同纸浆中膨化剂的最佳加入量。 (4)膨化剂使用方法的建立 通过在纸厂中的应用试验，建立膨化剂的使用方法。 (5)膨化剂的功效测试 通过在实验室和纸厂中的应用试验． 比较加与不加膨化剂的等直径和等高度成品卫生卷筒纸的质量来考察膨化剂的膨化功效。 2 结果与讨论 2．1 膨化剂配方 通过正交试验， 确定纸浆膨化剂中各组分的最佳配比，结果如表1所示。 由表中的成分及含量可知，本品主要成分是阴离子和非离子型表面活性剂。由于阴离子表面活性剂同纤维间的斥力加大了纤维之间距离， 减弱了纤维之间的氢键作用，从而使纸浆悬浮液体积增大。非离子型表面活性剂，例如烷基苯酚聚氧乙烯醚(PAE)等， 可使纤维具有滑腻的柔软感。高分子聚合物PPA能增加纸页的强度， 以抵消因纤维间距离增大而使纸页强度下降的作用。为防止膨化剂同纸浆混合过程中可能会产生微量的泡沫， 在膨化剂制备时可加入少量的消泡剂。 2．2 膨化剂生产的工艺过程 经反复实验和试生产， 确定了膨化剂的生产工艺过程如图1所示。 生产时先将脂肪酸置于反应器内，适度加热，加入液碱中和，调pH为6．5～7．0．然后依次加入洁通160、817、PPA和PAE，充分混合，再加入9o℃ 以上的热水．混和后加入乳化剂乳化。待冷却后加入消泡剂，制成纸浆膨化剂。 2．3 膨化剂的理化性质 实验测定膨化剂的固含量、pH值、泡沫力及水溶性等理化性质， 详见表2。 由表2可知膨化剂的pH值、泡沫力及水溶性等性质适用于目前常用木浆、草浆、废纸浆及蔗渣浆等原料抄造生活用纸。 2．4 膨化剂应用试验 (1)膨化剂最佳用量 图2、图3分别为加入不同量的膨化剂抄造后所得纸页的抗张强度的变化曲线。图2和图3分别表明， 当膨化剂加入量Q不超过绝干l木浆的0．3％和绝干草浆0．4％时， 纸页的抗张强度基本不变， 而随着加入量的增加， 抗张强度减小。 图4和图5分别表明，等体积的木浆和草浆干纸质量w 随着膨化剂的加入量Q 的增加而减小。当加入量Q 大于0．6％ 以后，w 减小趋缓。结合纸张质量及生产成本等因素，用木浆为原料抄造生活用纸时。膨化剂用量为绝干木浆的0．3％ 为宜；而用草浆为原料抄造时， 膨化剂用量为绝干草浆的0．4％为佳。实验还分别考察了以优质废纸浆和蔗渣浆为原料抄造时，膨化剂加入量同成品干纸的抗张强度及质量的关系。结果表明，用优质废纸浆抄造生活用纸， 膨化剂用量以绝干浆的0．3％为佳：而蔗渣浆中由于杂纤维太多。一般膨化剂用量为0．5％ 。 (2)膨化剂的使用方法 经过在纸厂中多次试验。建立了膨化剂的使用方法。主要归纳如下： A．将绝干浆量的0．3％ ～0．5％ 的膨化剂加入成浆池，充分搅拌均匀后即可直接抄造。搅拌混合时间1h以上，搅和时间越长， 混合越均匀， 纸浆膨化程度越好。 B．在连续生产中， 成浆池中搅和时间过长有碍于抄造连续生产。因此。可在原浆中加入膨化剂。搅和均匀后通过双盘磨送入成浆池。这样不但可以保持抄造连续性，而且有利于提高纸浆膨化程度。 c．膨化剂在加入浆池前， 应先用1～3倍的清水或白水稀释混合。 D．通常纸浆pH为6～7， 适合膨化剂的使用，有很好的膨化效果。蔗渣浆的pH值一般大于7。应略增加膨化剂用量。一般为 0．5％， 即有较好的效果。 (3)膨化剂的功效 通过实验和纸厂中的应用试验，结果表明我们研制的膨化剂有以下几方面功效： A．膨化作用 纸浆中加入膨化剂后抄造的成品纸蓬松、有弹性，并基本上能保持原有的强度。表3列出了以木浆为原料加入不同量膨化剂后抄造的同直径同高度的卫生卷筒纸的质量。 表中数据表明， 通常在木浆中加入0．3％的膨化剂其膨化度为5．5％，即相同体积的卷筒纸，其质量下降5．5％，即1．1g左右 B．降低抄纸定量 纸浆经过膨化后，体积增大。试验表明抄造同体积的成品卫生纸，所需的纸浆原料比原来要下降3％ ～10％ ， 一般下降5％。因此．使用了膨化剂后， 节约了原料和降低了成本。 c．柔软作用 加入该膨化剂抄造的成品纸有良好的柔软性， 使用时有光滑、细腻、丰满的感觉。因此， 使用本品时， 不用再加入柔软剂。目前，有许多生活用纸生产厂家， 通过加入柔软剂来提高纸页的柔软性，通常柔软剂用量一般为干浆的0．5％ ～1．5％， 而使用本工作研制的膨化剂加入量为0．3％ ～0．5％， 加之本品价格比柔软剂便宜，所以使用后既节省了成本又提高了纸品质量。 D．增加造纸网毯的脱水性 本膨化剂中的表面活性剂在抄造过程中能降低网毯中水滴的表面张力， 有利于清除网毯表面的粘污物和细小纤维，从而提高了造纸网毡的脱水性能。 E．减少粉尘飞扬 纸页经纸机干燥部烘干后，其中膨化剂能将细小粉尘纤维聚集在一起形成柔软的薄膜，基本上抑制了粉尘飞扬，这对高速机台特别有利。 3 结语 本工作研制的膨化剂经多家用户使用及专家鉴定， 一致反映良好。目前， 本膨化剂的生产量和用户正在不断增加。 参考文献 1 僚有柱．纸和造纸．1997 (1)：46 2 奠立焕．广东造纸．1998 (2)：2O 3 朱瑞．四川造纸．1997(3)：155 4 SmtoH et ．JP[mteat 09296389． 1997年11月18日 5 Naritake F.et.al JP patem 1007417． 1998年1月13日