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阳离子瓜尔胶在轻型纸中的应用

发布日期:2015-07-04 17:26:07
阳离子瓜尔胶在轻型纸中的应用
瓜尔胶(CGG)是一种从瓜豆中提取的植物胶,是 一种天然的聚半乳糖甘露糖。瓜尔胶能溶于冷水,与 阳离子淀粉相比,不用糊化。瓜尔胶的分子结构与纤 维素分子相似,易与纤维分子结合而产生助留助滤 和增强的效果。瓜尔胶无毒无害,是一种环保型的新 型造纸助剂[1]。
随着封闭水循环的推广,新闻纸、未漂硫酸盐 浆和废纸浆等浆料的阴离子垃圾的积累将显著增 加,这就会使许多传统的造纸助剂,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,势必会提高浆料的脱水和纤维过度凝 聚,从而降低纸页的匀度和强度。瓜尔胶的优点是 因为瓜尔胶的分子结构与纤维分子相似,它不与 “阴离子垃圾”发生反应,即使在阴离子垃圾很多 的情况下,依旧能够有效地吸附到纤维上发挥作 用,阴离子垃圾的存在并不能左右瓜尔胶吸附纤维 和填料。作为助留剂使用的改性阳离子瓜尔胶带有 阳电荷,极易与带阴电荷的纤维和填料发生静电吸 引作用产生絮聚现象,能够将浆内细小纤维和填料 包裹在微絮凝团内,且因其相对分子质量不高,不 会产生过度絮凝,有明显的助留效果,而不影响纸 页匀度[3]。
我公司16号机是生产定量为60〜120 g/m2、车 速为500 m/min的2640文化纸机,长期存在着系统 白水浓度大、助留效果差及成纸匀度差的问题,特别 是生产轻型纸时,白水浓度一直居高不下,系统沉积 严重,不时出现各种的质量问题,严重影响生产效益 的发挥,车间为此采用过多种助留方法,但都没有得 到有效的控制。16号机使用了阳离子瓜尔胶后,生产 系统得到明显的改善。
试验上机应用情况
1.1试验目的
评价阳离子瓜尔胶助留助滤剂在高车速、轻型 纸体系中的应用性能;期望通过试验达到改善纸机 运行、节能降耗的目的。
1.2试验原料CGG质量特征
国产阳离子瓜尔胶的质量特征如下:外观为淡黄 色粉末,易溶于水,水分<10°%,通过率(120目)>93°%, 黏度(1%,25 T:,2 h)彡 1 500 mPa.s。
1.3试验条件
实际运行车速为480 m/min;定量为70 g/m2轻 型印刷纸;浆料配比为w(针叶木浆):w(阔叶木浆) =40% : 60%,混合打浆度为45 °SR,浆料湿重为
5.5g;填料为重质碳酸钙,白度高于95°,含量大于 96%,含水量小于2%。
1.4CGG助剂加入点
一段良浆一^冲浆泵一►CPAM —►压力筛 —> CGG —>流浆箱一>上网成形。
1.5CGG助剂的使用
(1) CGG助剂在水中分散性较好,不用糊化即 可在水中润胀分散,但溶解速度较慢,需要30 min 以上,为加速溶解,需要有高速搅拌装置,溶解浓 度为质量分数0.1%,建议用量一般为质量分数 0.03% 〜0.08%。
(2) CGG助剂在溶解过程中有起泡现象,而且 泡沫较多而细,不易破除,因此在使用过程中要注 意控制助剂有一定的液位,不能使用阴离子型的消 泡剂进行消泡,否则会引起絮聚现象,只能由厂家 在生产制备过程中对工艺加以适当调整。
1.6试验指标检测
打浆度采用GB/T 3332《浆料打浆度的测定(肖 伯尔-瑞格勒法)》检测;抗张强度采用GB/T 453〈〈纸 和纸板抗张强度的测定(恒速加荷法)》检测;平滑 度采用GB/T 456《纸和纸板平滑度的测定(别克 法)》检测;表面强度采用GB/T 2679.15《纸和纸板 印刷表面强度的测定(电动加速法)》检测;透气度 采用GB/T 458《纸和纸板透气度的测定(肖伯尔法)》 测定;定量按照GB/T 451.2—1989检测;耐折度按照 GB/T 457—1989 测定;厚度按照 GB/T 451.3—2002 检测;灰分按照GB/T 742—2008检测;水分按照 GB/T 462—1989 检测。
当CPAM单元助留助滤体系中 CPAM用量为0.6 kg/t (纸),CPAM/APAM双元助留 助滤体系中CPAM和APAM用量分别为0.5 kg/t (纸)和0.3 kg/t (纸),CPAM/CGG双元助留助滤体系 中CPAM和CGG用量均为0.4 kg/t(纸)时,是各自助 留助滤体系中使用效果较好的一组助剂用量(以下 试验均采用此组助剂用量进行对比)。
从表1还可看出,在轻型纸系统中,使用单一 的CPAM助留助滤体系在滤水性方面打浆度随助 剂用量增加而降低,但单程留着率不高,仅达到 60%,而且随着助剂用量的增加,单程留着率变化 不大,网下白水浓度变化很小,相反匀度逐渐变 差;使用CPAM/APAM双元助留助滤体系,在滤水性 方面没有得到好的改善,但留着率有了较大的提高, 相对单元助留提高了 13.3%,匀度有所好转;使用 CPAM/CGG双元助留助滤体系,滤水方面与使用单 元助留助滤时相当,较CPAM/APAM双元助留助滤 体系滤水略好,留着率较单元助留时提高了 25 %,较 CPAM/APAM双元助留提高了 10.3%,而且匀度大有 改善。
1.7.2阳电荷需求量对不同助留助滤体系单程留着 对比为不同阳电荷需求量对3种助留助滤体系 单程留着率的影响情况。
随着体系中阳电荷需求量的增 加,普通单元CPAM助留助滤体系和CPAM/APAM 双元助留助滤体系的留着率迅速下降,白水浓度直 线上升,反观CPAM/CGG双元助留助滤体系,虽然 留着率也有所下降,但下降趋势很平缓,白水浓度 变化波动也不是很大,这也进一步说明了阳离子瓜 尔胶在轻型纸上应用的优势。
轻型纸中阴离子垃圾主要来源于湿的阔叶木 APMP、液体染料增白剂、杀菌剂及其他类活性剂等, 这些物质严重影响着抄纸机的效益发挥,因此抄纸 车间要严格控制浆料质量及各种化学品的消耗。为 进一步地降低消耗,提高留着效果,在浆料中适当添 加部分价格低廉的聚合氯化铝(PAC)或者高效的阴 离子垃圾控制剂不失为好办法。
1.7.3填料用量对助留助滤体系中灰分留着对比 追求最佳经济利益是工厂最根本的重要任务, 也是企业能否生存的关键所在,利用低廉的填料 代替昂贵的纸浆是每个造纸工厂迫切想要的理想 结果,因此提高填料留着率是工厂需要迫切解决的 问题。

随着填料用量的提高,3种助 留体系成纸灰分都有不同程度的提高,单元助留助 滤体系中填料从15%提到30%,灰分留着率降低了 14 百分点,成纸灰分提高了 4.3百分点;CPAM/APAM 双元助留助滤体系填料从15%提到30%,灰分留着 率降低了 13百分点,成纸灰分提高了 5.5百分点; CPAM/CGG双元助留助滤体系填料从15%提到 30%,灰分留着率降低了 8百分点,成纸灰分提高了 6.9百分点。灰分的提高大大降低了成纸的浆耗。以 30%填料为例,从CPAM单元助留助滤体系到CPAMAPAM双元助留助滤体系,再到CPAM/CGG双元助留 助滤体系,使用瓜尔胶后成纸灰分分别提高2.1百分 点和3.9百分点,相当于降低浆耗分别为37 kg68 kg如混合浆成本按4.0/kg计算,吨纸降低成本分 别为148元和272元,经济效益十分显著。

使用瓜尔胶产品后的成纸质量 指标除松厚度、表面强度和抗张强度略有下降外,其 他指标如平滑度、灰分和透气度均有好转。松厚度、 表面强度和抗张强度的降低主要原因是由于灰分增 加而造成的。因此,从本质上讲,使用瓜尔胶产品对 成纸质量并没有造成不良影响。

(1)在轻型纸生产中使用CGG与CPAM配伍, 且当CPAM和CGG用量均为0.4 kg/t(纸)时,使用 效果较好,单程留着率平均达到75°%,白水浓度为 0.2°%左右,成纸匀度较好。

(2)使用CGG后,有效制约了体系中阴离子垃 圾对抄纸体系的不利影响,即使阳离子需求量达到 1 000 equ/L,体系仍能保持较高的留着率和成纸灰 分,从而大大降低了生产成本,保持了体系的清洁 度,达到节能环保的目的。

 

(3)在轻型纸生产中使用CGG对产品质量没 有造成不良影响,成纸指标完全能够达到质量标准。