瓜尔胶应用效果的研究

助留剂、助滤剂、增强剂等各种助剂已广泛地 应用于造纸工业，成为造纸的基本处理剂m。而天然 助剂瓜尔胶的应用，在一定的使用范围已凸显出它 的优越性能。

瓜尔胶，是从一年生豆科植物瓜尔豆种子中提 取的，瓜尔豆种子中，胚乳占35%~42%,胚牙占43% ~47%>,外壳占17%。将胚牙和外壳从种子中分离，并 将胚乳精磨便得到食品等级、技术等级或工业等级 的瓜尔胶原粉。

瓜尔豆原产于印度和巴基斯坦，上世纪早期引 A美国，并在20世纪50年代进行了大规模的商业生 产。我国也在上世纪7(洋代进行引种。瓜尔胶最初 是作为剌槐豆的替代品，在此之前,剌槐豆胶已广 泛用于工业生产并造成需求紧张。后来研究表明，

f音，这是瓜尔胶 土刺槐豆胶更 易水化和氢键 洁合活性更大 ft原因，除此, 瓜尔胶的成本

没经化学改性的瓜尔胶原粉虽然也能有效提 髙纸页的强度，且有良好的助留作用，但却使滤水 困难，使干燥负荷增大。经改性的瓜尔胶能有效地 克服这一缺点，改性的瓜尔胶主要有阳离子型、 阴离子型、非离子型、两性瓜尔胶和磷酸瓜尔胶，各 种类型的瓜尔胶的主要作用不同，用量也不同。在 造纸中的应用主要分为浆内添加、表面施胶和涂布 涂料。目前三个方面都得一定程度的应用，最主 要的是浆内添加。浆内添力卩明显的优点是增强、助 留、助滤，并在助留、助滤的同时能有效地维持纸页 的匀度，这是一般M造纸助剂所不及的。它归究 于瓜尔胶能以强的微絮聚的方式，并像润滑剂一样 使纤维表面平滑,使纤维滑过时不缠结，或说它賦 于纤维强的分散作用，同时能提高纸页的透气度，再加上它的天然性、无毒性，燃烧时无气味，为薄页 纸、食品包装纸的生产，尤其是卷烟纸和滤嘴棒纸 的生产所采用。依此推断，瓜尔胶在卫生纸、新闻纸 中的应用也应具有良好的效果。瓜尔胶的另一个良 好的ifm*能排除阴离子的干扰，这是因为它结构 上与纤维素非常近似，这种相似性使得它与纤维有 很强的亲和性导致它与纤维有优先的作用力，因 

而对触纤维纸浆值得樹昌使用。

瓜尔胶已成为性能优越的环保型助剂ra〇但一 直以来主要依靠进口，价格昂贵。现国内已研发了 多种瓜尔胶，价格较为便宜，为它的广泛使用提供 了条件。目前,瓜尔胶主要用在卷烟纸和滤嘴棒纸 的生产'表面施胶、涂布和卫生纸等的应用较少。 为研究瓜尔胶在其他纸种的应用效果，扩大它的使 用范围，促进环保型助剂的发展，本课题着重研究 了瓜尔胶在卷烟纸和新闻纸中的使用效果，力求为 瓜尔胶的推广应用酿一些依据。

 

2.1.1原材料针叶木漂白浆、阔叶木漂白浆、漂 白甘芒浆取自广州某造纸厂的混合新闻纸浆，碳酸 钙、松香胶、瓜尔胶VF-3000、VF-3300增强剂、VF- 4000助留剂。瓜尔胶在冷水中易溶解，分散性 2.1.2仪器与设备荷兰式打浆机、FRANK 95854 纸页成形器、肖伯尔打浆度测定仪、6010型紫外光- 可见光分光光度计（上海惠普）、YQ-Z-48A白度颜 色测定仪、J-TQY10透气度测定仪、YQ-Z-7摆锤式 纸张拉力试验仪、J-IGT3flO型印刷适应性测定仪、 NDJ-1型旋转粘度计等。

2丄3实验助剂的配制分别称取VF-3000、VF- 3300、VF-4000 3种粉末试样5g,将其配成1%浓度 的胶体乳液，在25^下测其粘度:VF-3000为4 350 mPa.s、VF-3300Sll00mPa.s、VF-4000Sl550 mPa.s,分別配成0.5%备用。

2_1_4纸浆料组成

卷烟纸浆:将针叶木漂白浆、阔叶木漂白浆经 过荷兰式打浆机打浆后按3:7配比，瓜尔胶应用效果的研究,测其混合的打浆 度为55°SR,湿重为4.3g，pH值为7.0。

新闻纸浆:取自某纸厂的混合成浆，其配比为 化学浆:机械浆:脱墨浆:CTMP为16:26:34:24，其打浆 度为72°SR，pH值为6.5〇 〇， 实马全方法

丄厶I maszj風取口、」1少坦：廿种混合楽经调好辅料于 纸页成形器中抄成各种待测试样，备测。

2.2.2物理性能的检测，均按国家标准进行检测。

Paper and Paper Making Sep 2005 No.5

2.2.3打浆度的测定[习

准确雜若干份纸浆（敏绝干浆重2.0g)，分 另叻口入250~300mL自来水，用电动搅拌机疏解后，调 其pH值至7.8-8.0。搅拌下力口入40 %的CaC03(相对 绝千浆），揽拌15min后分别加人定量的瓜尔胶助剂 (即相对绝干浆量，VF-3000、VF-3300分别为0.3%、 0.5%、0.8%, VF-4000脚.03%、0.05%、0.08% 添力口）。 继续搅拌15min后，用调好pH值为7_8~8—0的自来水 稀释至1 OOOmL，立即测其滤水度，收集白水和滤饼 供后续助留实验用。为了比较，同时测定了空白纸 浆和只添加同量CaC03的纸浆的滤水度。

2.2.4白水中纤维浓度的测定[3^

取少量卷烟纸纸浆和新闻纸纸浆于烘箱中烘 至绝千，用粉碎机粉碎，经1〇〇目筛分后的纤维粉配 成一系列浓度的白水，用紫外光-可见光分光光度 仪在220.0nm测量其浓度，确定标准回归方程。将实 验2.2.3中收集到的白水通过紫外光-可见光分光光 度计，在220nm波长下，测定白水的吸光度ABS，根 据吸光度ABS从标准回归曲线方程计算出白水的浓 度。

卷烟纸的标准回归方程：

白水浓度=〇_157 1ABS-0.001 3 相关系数r=0.996 7 新闻纸的标准回归方程：

白水浓度=4x(0.060 9ABS-0.001 4)

相关系数r=〇_997 4

用紫外光-可见光分光光度计测定白水浓度具 有很好的线贱系。

2.2.5留着率的测定

采用灼烧法测其灰分，将测滤水度的滤饼进行 烘干、碳化，经过高温马福炉在575±25^灼烧，测其

灰分。

3试验结果及讨论

3.1瓜尔肢添加在卷烟纸中各种性能测定 3.1.1本课题抄造卷烟纸时，瓜尔胶应用效果的研究,碳酸钙的加入量为 40%，增强剂瓜尔胶VF-3000、VF-3300的添力口量为 0.3%、0.5%、0.8% ,并分先加瓜尔胶后力口CaCO和先 加CaCOs®加瓜尔狡两种情况，通过纸页成形

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定量白度不透明_透气度抗张M (g^n2) f务*)虎(％) [pW(Pa-s)] (N.m/g)

VF-3300

空白35.7176,3965.1322.635.23

CaCOs37.2276.7568.0943.628.99

CaCOjf 瓜尔胶 <0.3>-moo69.4448.229.42

CaC0j+•瓜尔胶(0_5)40.8177.2072.7648.234.74

CaC0j+瓜尔胶(03)39,7977.4169.4447.528.78

瓜尔胶+CaC03(0.3)35,8678.5068.9049.530.61

瓜尔胶+〇»<；_，5)36.6578.98,71,4143.935.47

瓜尔胶+CaC03(0.8)38.2678.8571.1541.640.96

CaGOjf瓜嫌(<X3)3先0178.8074.703fe,728.78

CaC〇3+瓜尔胶(0.5)33.1676.14.69.0050.245.18

CaCOrf 瓜尔胶(0.8)38.2677.1968.2047.933.78

瓜尔胶+CaCO3(0.3)39.5476.1169.3736.733.71

瓜尔胶+CaCQ3(0.5)42.5877.0468.8439.031.75

瓜尔胶+CaCO3(0.8)35.2077.4468.5450.536.25

注1.括号中数据表示瓜尔胶的添加量，如0.5为瓜尔胶的添加量为0.5%,下同; 2. CaC03+瓜尔胶表示先加CaC03,瓜尔胶+CaC03表示先加瓜尔胶,下同。

造舰待测，结果如表lc 表1

VF-3

侧链上具有最大活性娜織没受到任何遽兼，因 此具有最大的蠢雄结合面积。

3.1.2助留助滤剂VF-400©在卷烟紙中的 添加最为0.03%、0.05%、議％，通过纸页成

从表2可以看出••加入CaCC^,卷烟纸 的打楽度有所上升,CaC0谢桨料有阻滤作 用，瓜尔胶应用效果的研究,对纸机网部、压相部、千燥部的脱水和车 速的提高都不利。加人腹尔胶后的打浆度 下降8.7%。瓜尔胶VF-4000用量加.08%，灰 分含量提髙了 31.9%，白水浓度下降18%,使 CaCO和细小纤维能有效地留着，减少了细 小纤维和CaC03的流失，这表明VF-4000* 有很好的助留助濾作用，同时，纸页的匀度 

从表1可以看到：只加入CaC03,卷烟纸的不透之所以具有it样为阳离

项目瓜尔胶 用量(％)m

(g/m2)不透明度 (%)打楽度

(°SR)灰分 (%) •.白水_ (%)

空白—35.7165.13541.210.020

■ CaC〇3一37.22级脒5712.380.028

CaC03+瓜 40000.0338.2667.2955.511.370.019

CaC03+瓜 40000.0535.2068.6455.5R790.020

CaCOyf 瓜 40000.0836.9868.9353.515.600.021

瓜 4000+CaC030.0336,2268.545312.100.018

瓜 4000+CaC030.0531.1268.065514.870.Q21

瓜 4000+CaC030.0838.707CK515216M0.Q23 ,

表2

明度略有上升，透气度提髙较多,抗张强 度下降严重。加入瓜尔胶后，卷烟纸的白 度和不透明度略有提髙，透气度约提髙 10%，但卷烟纸的抗张强度明显提髙， VF-3000的加人量为0.8%,抗张强度提高 了 41 %，VF-330Cm?mJ|：加.5%时,抗张强 度提髙了55%,这表明非离子型的VF- 3000 和 VF-3300 主要是提高纸页 的抗张 

S®。CaCO和瓜尔胶加的先后对 性能有一碰影响。

VF-3000在瓜尔胶用量为0.8%,先加瓜尔胶后 加CaCO射取得最大抗张指数；而VF-3300在用量 为0.5%,先加CaC03后加瓜尔胶时取得^；抗张指 数，其析理有待乐一步研究。

瓜尔胶能明显提高卷烟纸的抗张强度，主要是 瓜尔胶具有与纤维素相类似的结构,所以能够在纤 维表面快速吸附,与纤维结合后，能在纤维表面形 成很多羟基，而经基是纸页在干燥过程中形成氢键 的基础，纤维表面经基越多，那么纤维间的结合点 就越多，干燥后形成的氣键就多，纸页的强度就越 好。本实验条件下瓜尔胶VF-3000合适用董:为 0.8%，VF-330Q^SSM^@Mdt为0.5%。

瓜尔找的用董较少，主要是因为瓜尔胶分子是 直雛，更鮮纤维麵，同时赫合适的分嫌， 瓜尔胶应用效果的研究,子瓜尔胶与带负电的纤维、填料粒子直接相互作 用，产生大量的微絮聚，起到助留助嫌效果,同时又 可以减少纸页灰斑，提高勾度。

3.2瓜尔胶添加在新闻纸中各种性能测定 3.2.1增强剂瓜尔胶VF-3〇00、VF-3300的添加量 分别为0.3%、0.5%、0.8%，添加到新闻纸浆中，通过 纸页成片性能结果如表3。

28

2005年9月第5期j fk

表3

定k (g/m2)白度

(%)不透明度抗张雜 (%) (N'HI%)■(cm/s)

空白48.1055.0393.7921.27276.8

某纸厂现用助剂50.5055；719SA422.42278.4

瓜 3000(0.3)49.1054.5994.8122.06280.8

瓜 3000(0.5)44.4957.5990.8824.12283.2

瓜 3000(0.8)44.9457.4891.3523.14284,3

瓜 3300(0.3)45.0858.2191.6223.40283.2

瓜 3300(0.5)44.3758.2291.6023.26282.4

瓜 3300(0_8)45.^356,9494.24,2330282.4

从表3可以看出:对新闻纸添加VF-3000和VF- 3300，纸的表面强度有一定的提高，拉毛速度都在 28(WS以上，比_纸厂现用助剂提高了 2%以上， 对改善纸的印刷适应性能有利。纸的白度、不透明 度城张强度也有所提高，麵着添加量的提髙， 抗张强度的提髙幅度不明显。新闻纸中初滅浆含量 高,同时机械浆含有大量的阴离子杂质，对增强剂 的使用有负面影响，但若能采用两性瓜尔胶，这种 影响将会降到慰氏ra。

3.2.2助留助滤剂VF-4000添加量为0.03%、 0.〇5%、0.08%，添力口到新闻纸浆中，瓜尔胶应用效果的研究,通过纸页成形器 麟舰，检测结果如表4。

表4

定量

(g/m2)打浆度

(°SR)灰分

(%)不透明度 (%)白水浓度 (%)

空白48.10730.123 893.790.100

纸厂现用助剂50.5063.50.151 3.94.950.052

瓜 4000(0.03)46.59720.142 693.850.096

瓜 4000(0.05)45.57710.142 992.840.088

瓜 4000(0.08)44.4672.50.143 092.820.096

从表4可以看出：新闻纸中添加了瓜尔胶VF- 4000对填料的留着有一定效果，瓜尔胶应用效果的研究,打浆度变化不明 显，新闻纸浆含有较多的机械浆，木素含量高，同时 机械浆含有大量的阴离子杂质，助留助滤作用受到 —定影响。

4结论

4.1瓜尔胶VF-3000、VF-3300增强剂可明显提髙 卷烟纸的抗张强度。VF-3000的加入量为0.8%，抗 张指势提髙了 41%，VF-3300添加量为0.5%时，抗张 指数提髙了55%, CaCO^瓜尔胶加入顺序的先后 对難理性能有一定的影响。 4.2瓜尔胶VF-3000、VF-3300增强剂能提高新闻 纸的表面强度毛速度，拉毛速度都在280CID/B 以上，比纸厂现用助剂提髙2%，对改善纸的印刷适 应性能有利。本下瓜尔胶VF-3000^SM 量为0.8%，VF-3300^g 用量为0.5%〇

4.3VF-4000助留助滤剂能明显提高卷烟纸的助 留助滤作用，提髙CaCO为细小纤维的留着，减少细 小纤维和CaC03的流失，同时提髙匀度。瓜尔胶VF- 4000 用量为 0.08%，灰分含量提高了 31.9%， 白水浓 度下降18%，同时打楽度下降了 8.7%。

4.4VF4000助留助滤剂«闻纸中对填料留着有

—定的效果，本实验条件下合适用量为0.08%,新闻 纸衆含有较多的机械装，木素含量高,同时机滅桨含 有域的阴离子杂质，对助留雜有一定的负面作 用，若能使用两性瓜尔胶，将倉_滕阴离子的干扰。 4.5本研究由于条件所限，卷烟纸定量偏大，且定 量偏差稍大。