造紙助劑預混合工藝應用對于紙張性能產生的影響研究

張海青

摘 要：使用化學助劑包括PCC、陽離子淀粉、CP-3、AKD、CPAM進行實驗。分析造紙中各化學助劑使用量對紙張性能的影響。本次研究得出結論，在造紙助劑預混合工藝中，使用化學助劑預混合-CP-3-漿料-疏解（1000r）-抄片-壓榨-烘干-熟化-成紙的施工工藝產生的紙張性能較好。CP-3的添加順序應該在漿料加入前，在造紙助劑預混合時將其加入。在造紙助劑的添加量方面，PCC最適宜為20%，CP-3為0.4ml，CPAM為0.02%，陽離子淀粉為1.5%。

關鍵詞：化學助劑；預混合工藝；抗張強度；施膠度

造紙過程中，為能夠盡可能提高紙張的性能，一般會使用化學助劑，改善紙張的性能[1]。雖然造紙助劑的用量很少，約為紙張的1%-2%[2]。但造紙助劑的添加量決定了對紙張性能。碳酸鈣是廣泛使用的一種化學助劑，是造紙不可缺少的填料。如果碳酸鈣加入的量過多，那么將會面臨碳酸鈣沉積、留著等問題[3]。同時，碳酸鈣的加入量過多，也會造成紙張的強度降低[4]。因此，對于造紙中化學助劑的使用一直是研究的熱門課題。本研究將PCC、陽離子淀粉、CP-3、AKD、CPAM進行實驗。分析造紙中各化學助劑使用量對紙張性能的影響。

1實驗

1.1實驗材料

材料使用成漿，其中含有5%損漿，10%針葉木漿，85%葦漿。PCC、陽離子淀粉、CP-3、AKD、CPAM、陽離子聚丙烯酰胺、三氯化鐵分析純、硫氰酸銨分析純。

1.2實驗儀器

PTI RK-3紙頁成型器，數顯臥式抗張試驗機、纖維標準解離器。

1.3實驗方法

將PCC制成懸浮乳液，使用攪拌器攪拌均勻，將一定量的陽離子淀粉加入。繼續攪拌，再將AKD加入，待攪拌一段時間后，添加CPAM。繼續攪拌，待形成絮聚顆粒后停止攪拌。靜置一段時間，使其沉降，備用。

造紙分三種途徑進行：⑴途徑1：化學助劑預混合—漿料—CP-3—疏解（1000r）—抄片—壓榨—烘干—熟化—成紙。⑵途徑2：化學助劑預混合—CP-3—漿料—疏解（1000r）—抄片—壓榨—烘干—熟化—成紙。⑶途徑3：疏解漿料（2000r）—陽離子淀粉—AKD—PCC懸浮乳液—CPAM—CP-3—疏解（1000r）—抄片—壓榨—烘干—熟化—成紙。對于三種途徑制出的紙張進行檢測性能，包括施膠度和抗張強度。

2結果與討論

2.1 加入PCC的量對紙張抗張強度的影響

以途徑3為主，進行PCC加入量的分析。其他化學助劑均為定量，PCC為變量。從表1可以看出，PCC加入量從20%-28%時，其抗張強度從45.87 N·m/g降低到37.75 N·m/g。抗張強度降低，因此，PCC最適宜的添加量應為20%。

2.2 CP-3加入順序對紙張性能的影響

CP-3加入順序實驗中，各化學助劑的用量為：AKD 0.25%、CPAM 0.04%、陽離子淀粉 1.5%、PCC 20%。其中途徑1的抗張強度和膠度比途徑2的抗張強度低。說明途徑1中添加CP-3的順序產生的紙張性能較好。因此，在造紙中，應該先添加CP-3，再加入漿料。

2.3陽離子淀粉加入量對紙張性能的影響

此次實驗化學助劑用量為PCC 20%、AKD0.25%、CP-3 0.6ml、PCAM 0.04%。在本次實驗顯示，途徑2和途徑3在添加不同的陽離子淀粉時，紙張性能有很大的不同。途徑2在不同的陽離子淀粉加入量中，其產生的紙張性能均比途徑3好。因此，在造紙中，加入漿料之間，化學助劑預混合可以提高紙張的抗張強度和施膠度。途徑2中，從表4可以看出，在陽離子淀粉加入量從1.3%-2.0%過程中，紙張抗張強度并無明顯變化，其中在2.0%時抗張強度為39.82 N·m/g，為最高。1.5%時抗張強度38.92%，為第二高。陽離子淀粉添加量從1.3%-1.5%過程中，紙張施膠度從15.67s提高到21.35s。添加量≥1.6%時，施膠度超過27.68s。從紙張的施膠度來看，紙張施膠度為21.35s是適合的。因此，從經濟膠度來看，陽離子淀粉的最適宜添加量為1.5%。

2.4 CP-3和PCAM加入量對紙張性能的影響

CP-3和PCAM加入量實驗中，PCC 20%，AKD 0.25%，陽離子淀粉 1.5%。從表3可以看出，CP-3添加量為0.2ml時，PCAM添加量0.02%的紙張性能比PCAM0.04%性能差。當CP-3為0.4ml時，PCAM 0.01%和PCAM0.04%的紙張性能比PCAM 0.02%的紙張性能差。綜合來看，選擇CP-3 0.4ml和PCAM 0.02%比較適合。

結論

在本次研究中，各種化學助劑的用量不同，紙張的抗張強度、施膠度也有所變化。化學助劑本身的作用主要是使紙張能夠成型，并有良好的抗張強度和施膠度。如果其中的某個化學助劑用量過多、過少，不僅不經濟，而且會使紙張的抗張強度和施膠度不佳。因此，必須對添加劑的用量進行階梯性添加，找出最適宜的使用量。從而確定紙張性能最好時的化學助劑的最適宜用量。本次研究得出結論，在造紙助劑預混合工藝中，使用化學助劑預混合—CP-3—漿料—疏解（1000r）—抄片—壓榨—烘干—熟化—成紙的施工工藝產生的紙張性能較好。CP-3的添加順序應該在漿料加入前，在造紙助劑預混合時將其加入。在造紙助劑的添加量方面，PCC最適宜為20%，能夠讓紙張的抗張強度達到最好。CP-3為0.4ml，CPAM為0.02%時，紙張的施膠度和抗張強度達到較好。陽離子淀粉為1.5%施膠度較好。

參考文獻：

[1]柯冬雨，羅小林，苗慶顯，等. 助劑和填料添加對壁紙原紙及其白水性能的影響[J]. 紙和造紙，2015，34（1）：18-22.

[2]崔樵夫，劉廷志，楊波. 活性硅酸鈣在高填料文化用紙中的應用研究[J]. 中華紙業，2015，36（8）：18-23.