磨漿工藝條件對硫酸鹽闊葉木漿料性能的影響

磨漿工藝條件對硫酸鹽闊葉木漿料性能的影響

柔軟度、吸收、抗張力和抗?jié)裥允钦骋旱闹匾再|(zhì)。在生產(chǎn)過程中,應(yīng)選擇適宜的漿種及處理方法使產(chǎn)品達(dá)到用戶所需的柔軟度,并仍能保持所要求的強(qiáng)度。在一定程度上,柔軟度是一種個(gè)人感覺。目前還沒有一種較客觀的方法用來測定柔軟度。柔軟度有兩種,即體積柔軟度和表面柔軟度。體積柔軟度是指樣品在兩手間揉搓時(shí)所感受到的柔軟程度,而表面柔軟度是指用指尖輕輕擦紙的表面時(shí)所感受到的柔軟程度。表面柔軟度和衛(wèi)生紙的表面形狀及機(jī)械性能之間存在著復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系。用壓敏傳感器對紙張表面的不規(guī)則性進(jìn)行掃描,以此來測定表面柔軟度。最常用的測試方法是用手感來判斷,即由1組測試者對1批或多批產(chǎn)品進(jìn)行手感測試,稱作小組測試法。也可以用成對比較的方法來判斷表面柔軟度。紙張的體積柔軟度和挺度有很好的相關(guān)性,因此可以通過測定挺度來判斷體積柔軟度?？箯埻Χ仁菑椥阅Ａ亢秃穸鹊某朔e,是抗張強(qiáng)度和伸長率的比值,也就是在抗張力-伸長率的曲線中的直線部分。撓曲強(qiáng)度也是彈性模量和厚度的函數(shù)。因此也可以通過測定撓曲強(qiáng)度來判斷體積柔軟度。所有起皺的高級衛(wèi)生紙如毛巾紙、面巾紙、衛(wèi)生紙、尿不濕或醫(yī)用床上襯墊紙等都要求有良好的吸液性。有幾個(gè)因素會影響高級衛(wèi)生紙的吸收性,包括漿種、濕強(qiáng)劑和紙機(jī)的操作條件等。在衛(wèi)生紙生產(chǎn)中,抗張強(qiáng)度對其松厚度有重要影響。濕抗張強(qiáng)度是衛(wèi)生紙的重要性質(zhì)之一。對濕抗張強(qiáng)度的要求取決于紙張的最終用途。一般來說,毛巾紙要求有高的濕抗張強(qiáng)度以便在吸收液體后仍保持其完整性。而高級衛(wèi)生紙的濕抗張強(qiáng)度要求較低,因?yàn)檫@類產(chǎn)品在進(jìn)入污水系統(tǒng)時(shí)纖維必須立即分散。餐巾紙及手帕紙的濕抗張強(qiáng)度介于毛巾紙和高級衛(wèi)生紙之間。添加第三代聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷樹脂可以提高衛(wèi)生紙濕抗張強(qiáng)度。但是,提高了濕抗張強(qiáng)度的衛(wèi)生紙是很難碎解的,碎解后的漿經(jīng)過疏解機(jī)疏解,再通過孔篩(0.2mm)篩選后才能回用,但其中還有20%的篩渣需返回到疏解機(jī)重新疏解。衛(wèi)生紙的性質(zhì)受使用原料及生產(chǎn)工藝的影響。起皺刮刀的接觸角、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間以及起皺刮刀的使用壽命、紙幅與楊克式烘缸上的黏附力以及楊克式烘缸表面涂層的性質(zhì)均會影響衛(wèi)生紙的厚度、伸長率、起皺、抗張強(qiáng)度以及挺度。壓光可以提高衛(wèi)生紙的柔軟度,但同時(shí)也會降低紙張的厚度。本實(shí)驗(yàn)的目的是研究磨漿機(jī)的齒型和比刀緣負(fù)荷對商品漂白漿的體積柔軟度、吸收性、抗張強(qiáng)度及濕抗張強(qiáng)度的影響。1實(shí)驗(yàn)1.1模擬bkp、tcf、ecf-bsp的活化本實(shí)驗(yàn)所用的商品漿為TCF漂白硫酸鹽樺木漿(樺木TCFBKP漿),ECF漂白硫酸鹽桉木漿(桉木ECFBKP漿),TCF和ECF漂白硫酸鹽云杉漿和亞硫酸鹽云杉漿(分別簡稱為云杉TCF或ECFBKP漿或BSP漿)。1.2齒型磨齒磨漿的斷長和交角分別用帶有常規(guī)齒型和分絲帚化齒型的大錐度Jylh?O精漿機(jī)進(jìn)行磨漿。常規(guī)齒型磨齒磨漿的切斷長較短(13.5km/s),磨齒的交角較小(14o)。分絲帚化的磨齒磨漿的切斷長較長(20.4km/s),磨齒交角較大(52o),在轉(zhuǎn)子上的磨齒和溝紋都較窄。1.3比刀緣負(fù)荷及進(jìn)漿量控制將商品漿在4%的濃度下碎解,隨后在漿濃為3.5%的條件下用大錐度磨漿機(jī)磨漿。用常規(guī)齒型磨針葉木和闊葉木BKP漿,采用的比刀緣負(fù)荷皆為0.67～2.40J/m。用分絲帚化齒型磨闊葉木BKP漿和云杉BSP漿,采用的比刀緣負(fù)荷分別為0.54～1.91J/m和0.54～1.37J/m。磨漿機(jī)的進(jìn)漿量由超聲波流量計(jì)來控制。將打漿度為20～50oSR的漿料收集備用。1.4彎曲挺度的測定檢測了原漿及磨后漿手抄片的物理和機(jī)械性能,包括打漿度、抗張指數(shù)(按照ISO1924標(biāo)準(zhǔn))、吸收性(按照EN12623-3標(biāo)準(zhǔn))和體積柔軟度。后者是通過測定撓曲強(qiáng)度來表示,撓曲強(qiáng)度越低,體積柔軟度越高。按照TAPPIT556pm—95的方法在定量為80g/m2、彎曲角為15o、夾具與刀片之間的距離為10mm的條件下測定彎曲挺度,用以代表撓曲強(qiáng)度。纖維強(qiáng)度是按照ISO15361標(biāo)準(zhǔn)在Pulmac零矩抗張3000測試儀上測定。2結(jié)果與討論2.1采用常規(guī)齒型磨漿樺木BKP漿的纖維細(xì)長,其體積柔軟度在所實(shí)驗(yàn)的漿中是最高的。齒型和比刀緣負(fù)荷對樺木TCFBKP漿體積柔軟度的影響見圖1。由圖1可知,磨漿可以提高體積柔軟度,特別是在高的比刀緣負(fù)荷下,體積柔軟度提高更為顯著。上述趨勢對兩種齒型磨漿都適用。但是,即使在很高的比刀緣負(fù)荷下,用分絲帚化齒型所磨的漿料體積柔軟度仍低于采用常規(guī)磨齒的。圖2是打漿度對桉木ECFBKP漿體積柔軟度的影響。從圖2可以看出,桉木ECFBKP漿的體積柔軟度隨打漿度的升高而降低,直至打漿度達(dá)到25～27oSR(取決于磨漿機(jī)的齒型和比刀緣負(fù)荷),隨后,其體積柔軟度隨打漿度的升高而緩慢上升。要生產(chǎn)體積柔軟度最好的衛(wèi)生紙,用常規(guī)齒型在較高的比刀緣負(fù)荷下磨樺木TCFBKP漿較為合適(見圖1)。桉木漿本身的體積柔軟度就低,甚至磨漿到27oSR時(shí)柔軟度還在下降,因此從體積柔軟度的角度看,桉木漿不適合抄造衛(wèi)生紙,除非在較高的比刀緣負(fù)荷下至少磨到35oSR才會有較好的結(jié)果。如果在高的比刀緣負(fù)荷下,再提高打漿度,就可獲得到更好的效果。圖3和圖4分別為打漿度和比刀緣負(fù)荷對云杉TCF和ECFBKP漿體積柔軟度的影響。圖3中顯示,用常規(guī)齒型磨漿,在打漿度達(dá)到20～25oSR之前,云杉TCFBKP漿的體積柔軟度急劇下降,下降的幅度取決于所采用的比刀緣負(fù)荷。隨后,隨著打漿度的升高緩慢上升。云杉TCFBKP漿對磨漿條件很敏感。提高比刀緣負(fù)荷會顯著增加其體積柔軟度。因此,在相同的磨漿條件下,云杉TCFBKP漿的體積柔軟度必然會比ECFBKP漿高。如果用上述兩種漿料配抄衛(wèi)生紙,建議用常規(guī)磨齒在高的比刀緣負(fù)荷下磨漿至20oSR(最高25oSR)。從體積柔軟度的角度看,云杉TCFBKP漿比云杉ECFBKP漿更適合作為衛(wèi)生紙的漿料。柔軟度要求高的產(chǎn)品不適宜用云杉ECFBKP漿。圖5和圖6分別為打漿度和比刀緣負(fù)荷對云杉TCF和ECFBSP漿體積柔軟度的影響。由圖5和圖6可知,在整個(gè)打漿度范圍內(nèi),兩種漿的體積柔軟度相同。在高的比刀緣負(fù)荷下磨漿,兩種漿都能獲得最好的體積柔軟度。其中用常規(guī)齒型在高的比刀緣負(fù)荷下磨漿,所磨漿料體積柔軟度最高。云杉TCFBSP和ECFBSP漿的優(yōu)點(diǎn)是體積柔軟度高,因?yàn)閬喠蛩猁}漿纖維的柔韌性比硫酸鹽漿好。圖7顯示了用常規(guī)齒型磨漿的過程中各種漂白漿體積柔軟度的變化趨勢。從圖7可以看出,云杉BSP漿的體積柔軟度最高,可以將其賦予衛(wèi)生紙。如果將樺木TCFBKP漿磨到35oSR以上,其體積柔軟度可以與云杉ECFBSP漿近似。在幾種漂白漿中,以云杉ECFBKP漿的體積柔軟度最低。兩種云杉BKP漿體積柔軟度的差別與其蒸煮條件(TCF漂白漿的卡伯值低)和漂白條件不同有關(guān)。2.2不同打漿度對泡沫吸收性的影響在衛(wèi)生紙生產(chǎn)中,紙漿的另一個(gè)重要性質(zhì)是吸收性。影響衛(wèi)生紙吸收性的幾個(gè)主要因素為漿種、添加的濕強(qiáng)劑和紙機(jī)抄造條件等。圖8為磨漿對幾種漂白漿吸收性的影響。由圖8可知,在打漿度為25oSR之前,隨著打漿度升高,紙漿吸收性急劇下降,打漿度25oSR之后,下降趨于平穩(wěn)。本實(shí)驗(yàn)的漂白漿中,樺木BKP漿的吸收性最好。與之相比,桉木BKP漿的吸收性較差。為了使衛(wèi)生紙的吸收性達(dá)到最大值,建議采用較高的比刀緣負(fù)荷(1.7J/m)來磨樺木和桉木BKP漿。云杉BKP漿比上述2種闊葉木漿的吸收性低,但比同原料的BSP漿高,后者的吸收性最低。為此,應(yīng)采用云杉BSP漿、用常規(guī)的齒型在較高的比刀緣負(fù)荷(1.7J/m)下磨漿。2.3分絲墻磨齒磨杉木bsp和天然林bkp漿圖9為磨漿對各種漂白漿抗張指數(shù)的影響。其中以云杉BKP漿的抗張指數(shù)最高。樺木BKP漿的抗張指數(shù)也很高,接近云杉BKP漿。桉木BKP漿的抗張指數(shù)很低,與云杉BSP漿相當(dāng)。云杉BSP漿的抗張指數(shù)比其BKP漿低40%。實(shí)驗(yàn)證明,如果用分絲帚化的磨齒磨云杉BSP和闊葉木BKP漿,在較低的比刀緣負(fù)荷(0.7J/m)下就可獲得最大的抗張指數(shù)。云杉BSP漿中的纖維強(qiáng)度明顯低于硫酸鹽漿。云杉、樺木和桉木的BKP漿纖維抗張指數(shù)為77～90N.m/g。而云杉BSP漿纖維抗張指數(shù)僅為59～61N.m/g。這就是云杉BSP漿成紙的抗張強(qiáng)度比BKP漿低的原因。2.4濕抗張指數(shù)的變化經(jīng)過充分潤濕的紙張的濕強(qiáng)度比纖維自身強(qiáng)度低1～2個(gè)單位,與不含濕強(qiáng)劑的漿片濕抗張強(qiáng)度接近。圖10為云杉BKP漿和BSP漿的纖維質(zhì)均長度對手抄片濕抗張指數(shù)的影響。從圖10可以看出,纖維質(zhì)均長度和濕抗張指數(shù)之間存在著相關(guān)性很好的線性關(guān)系。磨漿至30oSR的紙漿的濕抗張指數(shù)比原漿提高了3～4倍。云杉BSP漿經(jīng)磨漿后纖維長度明顯下降,而云杉BKP漿的纖維長度下降很少。云杉漿纖維的長度和帚化對手抄片濕抗張強(qiáng)度的影響與對原始紙幅濕抗張強(qiáng)度(干燥前)的影響類似。圖11顯示了各種漂白漿(包括長、短纖維漿)的吸收性與濕抗張指數(shù)之間的關(guān)系。磨漿可以增加紙漿的濕抗張強(qiáng)度,降低吸收性。桉木BKP漿成紙的吸水性高,濕抗張強(qiáng)度偏低,這正是衛(wèi)生紙所要求的性質(zhì)。云杉BSP漿的吸水性和濕抗張強(qiáng)度都較低,適于和桉木BKP漿配抄衛(wèi)生紙。用云杉和樺木BKP漿作配料,可以提供適宜的吸水性和濕抗張強(qiáng)度,適于配抄毛巾紙。3氧漂木漿衛(wèi)生紙的分配漿種、磨漿條件以及漿料組成都會影響紙張的物理和機(jī)械性能,使它們有可能滿足各種衛(wèi)生用紙的要求。漂白硫酸鹽闊葉木漿的體積柔軟度高、吸收性好,通常用以制造用作面巾紙和餐巾紙的衛(wèi)生紙。如果衛(wèi)生紙除體積柔軟度和吸收性外,還要求有高的紙張強(qiáng)度,那么可采用漂白硫酸鹽樺木漿配抄。硫酸鹽樺木漿纖維細(xì)長,能滿足各種衛(wèi)生用紙的要求。如果