黃原膠對造紙滑石粉的助留效果

毋 龍 先, 牛 梅 紅,, 孫 衍 寧, 邢 效 功

( 1.河南銀鴿實(shí)業(yè)投資股份有限公司, 河南 漯河 462000; 2.大連工業(yè)大學(xué) 輕工與化學(xué)工程學(xué)院, 遼寧 大連 116034 )

0 引 言

黃原膠[1-2]是以淀粉為主要原料經(jīng)過生物發(fā)酵而制成的高分子微生物多糖,在熱水或冷水中有良好溶解性,有良好的增黏性,抗高溫、抗生物降解,而且有良好的分散、乳化穩(wěn)定作用和顆粒懸浮作用,更重要的是,黃原膠是環(huán)保型制品。

我國黃原膠資源豐富。由于獨(dú)特的性質(zhì),黃原膠在食品、石油、醫(yī)藥、日用化工等十幾個領(lǐng)域中有著極其廣泛的應(yīng)用,其商品化程度之高、應(yīng)用范圍之廣,令其他任何一種微生物多糖都望塵莫及[3]。目前黃原膠的世界總產(chǎn)量約10萬 t/a,需求量增長率5%～7%,由于功能性好,懸浮性及耐酸堿性能都優(yōu)良,在食品工業(yè)中是理想的增稠劑[4]。

隨著紙機(jī)車速的不斷提高,紙機(jī)濕部的助留助濾技術(shù)愈來愈重要,白水的循環(huán)使用要求盡量降低白水中的固形物,而這些固形物主要是填料和細(xì)小纖維,從而使助留助濾劑得到了廣泛的使用。造紙是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程,影響助留助濾劑使用效果的因素很多,因此對這些因素進(jìn)行研究,達(dá)到正確地使用助劑的目的,使其在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用[5]。造紙助劑的使用不僅可以提高紙的質(zhì)量,開發(fā)紙的品種,而且在消除生產(chǎn)障礙、提高設(shè)備效率、降低原材料消耗等方面都有著顯著的作用[6]。作者嘗試將黃原膠用作造紙助留劑,觀察其對填料滑石粉的助留效果,以期用環(huán)保性的黃原膠代替現(xiàn)有的助留劑,使造紙產(chǎn)品更符合環(huán)保要求。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要原料

黃原膠,自制,粉末狀；紙漿,商品闊葉木漿板；滑石粉,取自牡丹江造紙廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 抄 片

把漿料疏解至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%,每次量取漿料200 mL,依次加入0.2% AKD、黃原膠,混合一定時間,稀釋至一定體積,在紙頁成型器上進(jìn)行抄片。

1.2.2 填料留著率的測定

紙頁灰分的測定:以紙頁的灰分反映填料的留著情況。檢測完的紙片撕好放于干燥器內(nèi),平衡水分,每份1.5～2.0 g,炭化1 h,冷卻20 min,放入高溫爐中在800 ℃灼燒至恒重,冷卻后稱量。

1.2.3 其他指標(biāo)的檢測

抗張強(qiáng)度、耐破度、耐折度、撕裂度均采用國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 黃原膠用量對灰分的影響

如圖1所示,隨著黃原膠用量的增加,紙料留著量先是明顯提高,但當(dāng)助留劑加入量達(dá)到0.20%后,填料留著量上升緩慢。這是由于黃原膠加入量在一定范圍內(nèi)增加時,紙料表面的吸附隨之增加,在紙料組分上的可得吸附面積隨之減少,最后只能以從紙料表面更為伸出的構(gòu)型吸附[7],且助留劑在紙料表面的覆蓋程度隨助留劑加入量的提高而提高,滑石粉的可得吸附點(diǎn)增多,能夠很好地得到助留效果。但當(dāng)助留劑在紙料表面的覆蓋達(dá)到100%時,再增加其用量不會再增加其在紙料表面的覆蓋率,助留效果不再明顯。

2.2 黃原膠用量對緊度的影響

從圖2中可以看出,隨著黃原膠用量的增加,成紙的緊度呈直線上升狀態(tài)。主要原因是隨著細(xì)小纖維和填料留著率的提高,單位體積內(nèi)的填料含量增加,其定量上升,所以緊度提高。

圖1 黃原膠用量對灰分的影響

圖2 黃原膠用量對緊度的影響

2.3 黃原膠用量對耐破指數(shù)的影響

由圖3可知,隨著黃原膠用量的增加,在0.20% 之前,耐破指數(shù)下降緩慢;0.20%之后,突然下降很快。分析其原因是由于灰分含量的增加,使成紙中的填料隨之增加,導(dǎo)致耐破度下降,而0.20%之后,可能是填料等細(xì)小組分的進(jìn)一步增多,也影響了纖維間的結(jié)合力,使耐破指數(shù)下降得快。

圖3 黃原膠用量對耐破指數(shù)的影響

2.4 黃原膠用量對抗張指數(shù)的影響

從圖4中可以看出,隨著黃原膠用量的增加,抗張指數(shù)在0.20%之前呈下降趨勢,然后趨于平緩。主要原因是填料留著率的增加,使一定橫截面內(nèi)受填料的影響而強(qiáng)度和纖維間的結(jié)合力下降,抗張強(qiáng)度下降很快,在0.20%之后,又由于細(xì)小纖維留著的進(jìn)一步增加,使纖維間的結(jié)合力又有些緩解,所以下降又趨于平緩。

圖4 黃原膠用量對抗張指數(shù)的影響

2.5 黃原膠用量對撕裂指數(shù)的影響

由圖5可知,隨著黃原膠用量的增加,撕裂指數(shù)逐漸上升。其原因是細(xì)小纖維的增加,使纖維間形成了氫鍵,也有儀器和操作的影響,使其撕裂指數(shù)上升。

圖5 黃原膠用量對撕裂指數(shù)的影響

2.6 黃原膠用量對耐折度的影響

從圖6中可以看出,隨著黃原膠用量的增加,耐折度在0.10%之前呈上升趨勢,而后逐漸下降。分析其原因是隨著細(xì)小纖維的增多,纖維的交織力增強(qiáng),耐折度也增強(qiáng)了;0.10%之后,細(xì)小纖維和填料的進(jìn)一步增多,使填料占據(jù)了成紙中的成分,使纖維間的結(jié)合力下降,從而耐折度下降。

圖6 黃原膠用量對耐折度的影響

3 結(jié) 論

黃原膠對填料滑石粉有一定的助留效果,當(dāng)黃原膠用量為0.20%時,加填滑石粉成紙灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.86%,緊度0.62 g/cm3,耐破指數(shù)0.049 kPa·m2/g,抗張指數(shù)48.49 N·m/g,撕裂指數(shù)18.26 mN·m2/g,耐折度730次,滿足成紙要求。

[1] 穆斯塔帕,古麗努爾,楊新平,等. 黃原膠產(chǎn)品的開發(fā)及利用[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005, 42(增):213-214.

[2] 吳國荃,王金臺,羅書凱,等. 黃原膠的國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀及趨勢[J]. 化工技術(shù)經(jīng)濟(jì), 2004, 22(10):15-18.

[3] 黃成棟,白雪芳,杜昱光. 黃原膠(Xanthan Gum)的特性、生產(chǎn)及應(yīng)用[J]. 微生物學(xué)通報(bào), 2005, 32(2):91-98.

[4] 汪多仁. 黃原膠的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 牙膏工業(yè), 2003(2):44-46.

[5] 王進(jìn),趙傳山,陳夫山,等. 陽離子聚丙烯酰胺助留助濾作用的研究[J]. 造紙科學(xué)與技術(shù), 2002, 21(2):30-33.

[6] 萬金泉,陳中豪. 改性聚丙烯酰胺助濾、助留、增強(qiáng)特性的研究[J]. 中國造紙, 1997(2):31-34.

[7] WAGBERG L, BJORKLUND M, ASELL I, et al. On the mechanism of flocculation by microparticle retention-aid systems[J]. TAPPI Journal, 1996, 79(6):157-164.