磨浆工艺条件对硫酸盐阔叶木浆料性能的影响

磨浆工艺条件对硫酸盐阔叶木浆料性能的影响

柔软度、吸收、抗张力和抗湿性是粘液的重要性质。在生产过程中,应选择适宜的浆种及处理方法使产品达到用户所需的柔软度,并仍能保持所要求的强度。在一定程度上,柔软度是一种个人感觉。目前还没有一种较客观的方法用来测定柔软度。柔软度有两种,即体积柔软度和表面柔软度。体积柔软度是指样品在两手间揉搓时所感受到的柔软程度,而表面柔软度是指用指尖轻轻擦纸的表面时所感受到的柔软程度。表面柔软度和卫生纸的表面形状及机械性能之间存在着复杂的函数关系。用压敏传感器对纸张表面的不规则性进行扫描,以此来测定表面柔软度。最常用的测试方法是用手感来判断,即由1组测试者对1批或多批产品进行手感测试,称作小组测试法。也可以用成对比较的方法来判断表面柔软度。纸张的体积柔软度和挺度有很好的相关性,因此可以通过测定挺度来判断体积柔软度。抗张挺度是弹性模量和厚度的乘积,是抗张强度和伸长率的比值,也就是在抗张力-伸长率的曲线中的直线部分。挠曲强度也是弹性模量和厚度的函数。因此也可以通过测定挠曲强度来判断体积柔软度。所有起皱的高级卫生纸如毛巾纸、面巾纸、卫生纸、尿不湿或医用床上衬垫纸等都要求有良好的吸液性。有几个因素会影响高级卫生纸的吸收性,包括浆种、湿强剂和纸机的操作条件等。在卫生纸生产中,抗张强度对其松厚度有重要影响。湿抗张强度是卫生纸的重要性质之一。对湿抗张强度的要求取决于纸张的最终用途。一般来说,毛巾纸要求有高的湿抗张强度以便在吸收液体后仍保持其完整性。而高级卫生纸的湿抗张强度要求较低,因为这类产品在进入污水系统时纤维必须立即分散。餐巾纸及手帕纸的湿抗张强度介于毛巾纸和高级卫生纸之间。添加第三代聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂可以提高卫生纸湿抗张强度。但是,提高了湿抗张强度的卫生纸是很难碎解的,碎解后的浆经过疏解机疏解,再通过孔筛(0.2mm)筛选后才能回用,但其中还有20%的筛渣需返回到疏解机重新疏解。卫生纸的性质受使用原料及生产工艺的影响。起皱刮刀的接触角、运转时间以及起皱刮刀的使用寿命、纸幅与杨克式烘缸上的黏附力以及杨克式烘缸表面涂层的性质均会影响卫生纸的厚度、伸长率、起皱、抗张强度以及挺度。压光可以提高卫生纸的柔软度,但同时也会降低纸张的厚度。本实验的目的是研究磨浆机的齿型和比刀缘负荷对商品漂白浆的体积柔软度、吸收性、抗张强度及湿抗张强度的影响。1实验1.1模拟bkp、tcf、ecf-bsp的活化本实验所用的商品浆为TCF漂白硫酸盐桦木浆(桦木TCFBKP浆),ECF漂白硫酸盐桉木浆(桉木ECFBKP浆),TCF和ECF漂白硫酸盐云杉浆和亚硫酸盐云杉浆(分别简称为云杉TCF或ECFBKP浆或BSP浆)。1.2齿型磨齿磨浆的断长和交角分别用带有常规齿型和分丝帚化齿型的大锥度JylhäO精浆机进行磨浆。常规齿型磨齿磨浆的切断长较短(13.5km/s),磨齿的交角较小(14º)。分丝帚化的磨齿磨浆的切断长较长(20.4km/s),磨齿交角较大(52º),在转子上的磨齿和沟纹都较窄。1.3比刀缘负荷及进浆量控制将商品浆在4%的浓度下碎解,随后在浆浓为3.5%的条件下用大锥度磨浆机磨浆。用常规齿型磨针叶木和阔叶木BKP浆,采用的比刀缘负荷皆为0.67～2.40J/m。用分丝帚化齿型磨阔叶木BKP浆和云杉BSP浆,采用的比刀缘负荷分别为0.54～1.91J/m和0.54～1.37J/m。磨浆机的进浆量由超声波流量计来控制。将打浆度为20～50ºSR的浆料收集备用。1.4弯曲挺度的测定检测了原浆及磨后浆手抄片的物理和机械性能,包括打浆度、抗张指数(按照ISO1924标准)、吸收性(按照EN12623-3标准)和体积柔软度。后者是通过测定挠曲强度来表示,挠曲强度越低,体积柔软度越高。按照TAPPIT556pm—95的方法在定量为80g/m2、弯曲角为15º、夹具与刀片之间的距离为10mm的条件下测定弯曲挺度,用以代表挠曲强度。纤维强度是按照ISO15361标准在Pulmac零矩抗张3000测试仪上测定。2结果与讨论2.1采用常规齿型磨浆桦木BKP浆的纤维细长,其体积柔软度在所实验的浆中是最高的。齿型和比刀缘负荷对桦木TCFBKP浆体积柔软度的影响见图1。由图1可知,磨浆可以提高体积柔软度,特别是在高的比刀缘负荷下,体积柔软度提高更为显著。上述趋势对两种齿型磨浆都适用。但是,即使在很高的比刀缘负荷下,用分丝帚化齿型所磨的浆料体积柔软度仍低于采用常规磨齿的。图2是打浆度对桉木ECFBKP浆体积柔软度的影响。从图2可以看出,桉木ECFBKP浆的体积柔软度随打浆度的升高而降低,直至打浆度达到25～27ºSR(取决于磨浆机的齿型和比刀缘负荷),随后,其体积柔软度随打浆度的升高而缓慢上升。要生产体积柔软度最好的卫生纸,用常规齿型在较高的比刀缘负荷下磨桦木TCFBKP浆较为合适(见图1)。桉木浆本身的体积柔软度就低,甚至磨浆到27ºSR时柔软度还在下降,因此从体积柔软度的角度看,桉木浆不适合抄造卫生纸,除非在较高的比刀缘负荷下至少磨到35ºSR才会有较好的结果。如果在高的比刀缘负荷下,再提高打浆度,就可获得到更好的效果。图3和图4分别为打浆度和比刀缘负荷对云杉TCF和ECFBKP浆体积柔软度的影响。图3中显示,用常规齿型磨浆,在打浆度达到20～25ºSR之前,云杉TCFBKP浆的体积柔软度急剧下降,下降的幅度取决于所采用的比刀缘负荷。随后,随着打浆度的升高缓慢上升。云杉TCFBKP浆对磨浆条件很敏感。提高比刀缘负荷会显著增加其体积柔软度。因此,在相同的磨浆条件下,云杉TCFBKP浆的体积柔软度必然会比ECFBKP浆高。如果用上述两种浆料配抄卫生纸,建议用常规磨齿在高的比刀缘负荷下磨浆至20ºSR(最高25ºSR)。从体积柔软度的角度看,云杉TCFBKP浆比云杉ECFBKP浆更适合作为卫生纸的浆料。柔软度要求高的产品不适宜用云杉ECFBKP浆。图5和图6分别为打浆度和比刀缘负荷对云杉TCF和ECFBSP浆体积柔软度的影响。由图5和图6可知,在整个打浆度范围内,两种浆的体积柔软度相同。在高的比刀缘负荷下磨浆,两种浆都能获得最好的体积柔软度。其中用常规齿型在高的比刀缘负荷下磨浆,所磨浆料体积柔软度最高。云杉TCFBSP和ECFBSP浆的优点是体积柔软度高,因为亚硫酸盐浆纤维的柔韧性比硫酸盐浆好。图7显示了用常规齿型磨浆的过程中各种漂白浆体积柔软度的变化趋势。从图7可以看出,云杉BSP浆的体积柔软度最高,可以将其赋予卫生纸。如果将桦木TCFBKP浆磨到35ºSR以上,其体积柔软度可以与云杉ECFBSP浆近似。在几种漂白浆中,以云杉ECFBKP浆的体积柔软度最低。两种云杉BKP浆体积柔软度的差别与其蒸煮条件(TCF漂白浆的卡伯值低)和漂白条件不同有关。2.2不同打浆度对泡沫吸收性的影响在卫生纸生产中,纸浆的另一个重要性质是吸收性。影响卫生纸吸收性的几个主要因素为浆种、添加的湿强剂和纸机抄造条件等。图8为磨浆对几种漂白浆吸收性的影响。由图8可知,在打浆度为25ºSR之前,随着打浆度升高,纸浆吸收性急剧下降,打浆度25ºSR之后,下降趋于平稳。本实验的漂白浆中,桦木BKP浆的吸收性最好。与之相比,桉木BKP浆的吸收性较差。为了使卫生纸的吸收性达到最大值,建议采用较高的比刀缘负荷(1.7J/m)来磨桦木和桉木BKP浆。云杉BKP浆比上述2种阔叶木浆的吸收性低,但比同原料的BSP浆高,后者的吸收性最低。为此,应采用云杉BSP浆、用常规的齿型在较高的比刀缘负荷(1.7J/m)下磨浆。2.3分丝墙磨齿磨杉木bsp和天然林bkp浆图9为磨浆对各种漂白浆抗张指数的影响。其中以云杉BKP浆的抗张指数最高。桦木BKP浆的抗张指数也很高,接近云杉BKP浆。桉木BKP浆的抗张指数很低,与云杉BSP浆相当。云杉BSP浆的抗张指数比其BKP浆低40%。实验证明,如果用分丝帚化的磨齿磨云杉BSP和阔叶木BKP浆,在较低的比刀缘负荷(0.7J/m)下就可获得最大的抗张指数。云杉BSP浆中的纤维强度明显低于硫酸盐浆。云杉、桦木和桉木的BKP浆纤维抗张指数为77～90N.m/g。而云杉BSP浆纤维抗张指数仅为59～61N.m/g。这就是云杉BSP浆成纸的抗张强度比BKP浆低的原因。2.4湿抗张指数的变化经过充分润湿的纸张的湿强度比纤维自身强度低1～2个单位,与不含湿强剂的浆片湿抗张强度接近。图10为云杉BKP浆和BSP浆的纤维质均长度对手抄片湿抗张指数的影响。从图10可以看出,纤维质均长度和湿抗张指数之间存在着相关性很好的线性关系。磨浆至30ºSR的纸浆的湿抗张指数比原浆提高了3～4倍。云杉BSP浆经磨浆后纤维长度明显下降,而云杉BKP浆的纤维长度下降很少。云杉浆纤维的长度和帚化对手抄片湿抗张强度的影响与对原始纸幅湿抗张强度(干燥前)的影响类似。图11显示了各种漂白浆(包括长、短纤维浆)的吸收性与湿抗张指数之间的关系。磨浆可以增加纸浆的湿抗张强度,降低吸收性。桉木BKP浆成纸的吸水性高,湿抗张强度偏低,这正是卫生纸所要求的性质。云杉BSP浆的吸水性和湿抗张强度都较低,适于和桉木BKP浆配抄卫生纸。用云杉和桦木BKP浆作配料,可以提供适宜的吸水性和湿抗张强度,适于配抄毛巾纸。3氧漂木浆卫生纸的分配浆种、磨浆条件以及浆料组成都会影响纸张的物理和机械性能,使它们有可能满足各种卫生用纸的要求。漂白硫酸盐阔叶木浆的体积柔软度高、吸收性好,通常用以制造用作面巾纸和餐巾纸的卫生纸。如果卫生纸除体积柔软度和吸收性外,还要求有高的纸张强度,那么可采用漂白硫酸盐桦木浆配抄。硫酸盐桦木浆纤维细长,能满足各种卫生用纸的要求。如果