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、抗張力和抗濕性是粘液的重要性質。在生產過程中,應選擇適宜的漿種及處理方法使產品達到用戶所需的柔軟度,并仍能保持所要求的強度。在一定程度上,柔軟度是一種個人感覺。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所感受到的柔軟程度。表面柔軟度和衛生紙的表面形狀及機械性能之間存在著復雜的函數關系。用壓敏傳感器對紙張表面的不規則性進行掃描,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批或多批產品進行手感測試,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性,因此可以通過測定挺度來判斷體積柔軟度。抗張挺度是彈性模量和厚度的乘積,是抗張強度和伸長率的比值,也就是在抗張力-伸長率的曲線中的直線部分。撓曲強度也是彈性模量和厚度的函數。因此也可以通過測定撓曲強度來判斷體積柔軟度。所有起皺的高級衛生紙如毛巾紙、面巾紙、衛生紙、尿不濕或醫用床上襯墊紙等都要求有良好的吸液性。有幾個因素會影響高級衛生紙的吸收性,包括漿種、濕強劑和紙機的操作條件等。在衛生紙生產中,抗張強度對其松厚度有重要影響。濕抗張強度是衛生紙的重要性質之一。對濕抗張強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度以便在吸收液體后仍保持其完整性。而高級衛生紙的濕抗張強度要求較低,因為這類產品在進入污水系統時纖維必須立即分散。餐巾紙及手帕紙的濕抗張強度介于毛巾紙和高級衛生紙之間。添加第三代聚酰胺多胺環氧氯丙烷樹脂可以提高衛生紙濕抗張強度。但是,提高了濕抗張強度的衛生紙是很難碎解的,碎解后的漿經過疏解機疏解,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重新疏解。衛生紙的性質受使用原料及生產工藝的影響。起皺刮刀的接觸角、運轉時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均會影響衛生紙的厚度、伸長率、起皺、抗張強度以及挺度。壓光可以提高衛生紙的柔軟度,但同時也會降低紙張的厚度。本實驗的目的是研究磨漿機的齒型和比刀緣負荷對商品漂白漿的體積柔軟度、吸收性、抗張強度及濕抗張強度的影響。1實驗1.1模擬bkp、tcf、ecf-bsp的活化本實驗所用的商品漿為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齒型和分絲帚化齒型的大錐度Jylh?O精漿機進行磨漿。常規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),在轉子上的磨齒和溝紋都較窄。1.3比刀緣負荷及進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磨漿。用常規齒型磨針葉木和闊葉木BKP漿,采用的比刀緣負荷皆為0.67～2.40J/m。用分絲帚化齒型磨闊葉木BKP漿和云杉BSP漿,采用的比刀緣負荷分別為0.54～1.91J/m和0.54～1.37J/m。磨漿機的進漿量由超聲波流量計來控制。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械性能,包括打漿度、抗張指數(按照ISO1924標準)、吸收性(按照EN12623-3標準)和體積柔軟度。后者是通過測定撓曲強度來表示,撓曲強度越低,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,用以代表撓曲強度。纖維強度是按照ISO15361標準在Pulmac零矩抗張3000測試儀上測定。2結果與討論2.1采用常規齒型磨漿樺木BKP漿的纖維細長,其體積柔軟度在所實驗的漿中是最高的。齒型和比刀緣負荷對樺木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,直至打漿度達到25～27oSR(取決于磨漿機的齒型和比刀緣負荷),隨后,其體積柔軟度隨打漿度的升高而緩慢上升。要生產體積柔軟度最好的衛生紙,用常規齒型在較高的比刀緣負荷下磨樺木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生紙,除非在較高的比刀緣負荷下至少磨到35oSR才會有較好的結果。如果在高的比刀緣負荷下,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荷對云杉TCF和ECFBKP漿體積柔軟度的影響。圖3中顯示,用常規齒型磨漿,在打漿度達到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生紙,建議用常規磨齒在高的比刀緣負荷下磨漿至20oSR(最高25oSR)。從體積柔軟度的角度看,云杉TCFBKP漿比云杉ECFBKP漿更適合作為衛生紙的漿料。柔軟度要求高的產品不適宜用云杉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,在整個打漿度范圍內,兩種漿的體積柔軟度相同。在高的比刀緣負荷下磨漿,兩種漿都能獲得最好的體積柔軟度。其中用常規齒型在高的比刀緣負荷下磨漿,所磨漿料體積柔軟度最高。云杉TCFBSP和ECFBSP漿的優點是體積柔軟度高,因為亞硫酸鹽漿纖維的柔韌性比硫酸鹽漿好。圖7顯示了用常規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。2.2不同打漿度對泡沫吸收性的影響在衛生紙生產中,紙漿的另一個重要性質是吸收性。影響衛生紙吸收性的幾個主要因素為漿種、添加的濕強劑和紙機抄造條件等。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。本實驗的漂白漿中,樺木BKP漿的吸收性最好。與之相比,桉木BKP漿的吸收性較差。為了使衛生紙的吸收性達到最大值,建議采用較高的比刀緣負荷(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,應采用云杉BSP漿、用常規的齒型在較高的比刀緣負荷(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的影響。其中以云杉BKP漿的抗張指數最高。樺木BKP漿的抗張指數也很高,接近云杉BKP漿。桉木BKP漿的抗張指數很低,與云杉BSP漿相當。云杉BSP漿的抗張指數比其BKP漿低40%。實驗證明,如果用分絲帚化的磨齒磨云杉BSP和闊葉木BKP漿,在較低的比刀緣負荷(0.7J/m)下就可獲得最大的抗張指數。云杉BSP漿中的纖維強度明顯低于硫酸鹽漿。云杉、樺木和桉木的BKP漿纖維抗張指數為77～90N.m/g。而云杉BSP漿纖維抗張指數僅為59～61N.m/g。這就是云杉BSP漿成紙的抗張強度比BKP漿低的原因。2.4濕抗張指數的變化經過充分潤濕的紙張的濕強度比纖維自身強度低1～2個單位,與不含濕強劑的漿片濕抗張強度接近。圖10為云杉BKP漿和BSP漿的纖維質均長度對手抄片濕抗張指數的影響。從圖10可以看出,纖維質均長度和濕抗張指數之間存在著相關性很好的線性關系。磨漿至30oSR的紙漿的濕抗張指數比原漿提高了3～4倍。云杉BSP漿經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度的影響與對原始紙幅濕抗張強度(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之間的關系。磨漿可以增加紙漿的濕抗張強度,降低吸收性。桉木BKP漿成紙的吸水性高,濕抗張強度偏低,這正是衛生紙所要求的性質。云杉BSP漿的吸水性和濕抗張強度都較低,適于和桉木BKP漿配抄衛生紙。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度,適于配抄毛巾紙。3氧漂木漿衛生紙的分配漿種、磨漿條件以及漿料組成都會影響紙張的物理和機械性能,使它們有可能滿足各種衛生用紙的要求。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生紙。如果衛生紙除體積柔軟度和吸收性外,還要求有高的紙張強度,那么可采用漂白硫酸鹽樺木漿配抄。硫酸鹽樺木漿纖維細長,能滿足各種衛生用紙的要求。如果