杨木化机浆使用荧光增白剂的增白性能研究

王 建 周晓伟 宫 伟

(陕西科技大学造纸工程学院,陕西西安,710021)

杨木化机浆使用荧光增白剂的增白性能研究

王 建 周晓伟 宫 伟

(陕西科技大学造纸工程学院,陕西西安,710021)

对比了液体荧光增白剂(OBA)及固体荧光增白剂(VBL)对杨木化机浆的增白效果,研究了表面喷淋及浆内添加荧光增白剂的增白效果。结果显示,OBA对杨木化机浆的增白效果明显好于VBL的;表面喷淋荧光增白剂的增白效果优于浆内添加的; OBA对染色和返黄后杨木化机浆的增白效果不同,表面喷淋0.5%的OBA,染色后白度75.8%的杨木BCT MP的白度提高11.2个百分点,白度达87.0%,与未染色的杨木BCT MP相比,增白后两者的白度仅相差0.7个百分点,而白度为75.1%的返黄杨木BCT MP的白度只增加4.2个百分点,白度为79.3%。

杨木化机浆;荧光增白剂;增白效果

固体荧光增白剂(VBL)和液体荧光增白剂(OBA)是造纸常用的增白剂,用以提高纸张白度。化机浆高的松厚度、不透明度和低成本使得其在造纸工业的应用范围越来越大[1-2],许多传统意义上不含机械浆的纸种已经广泛采用化机浆部分替代漂白硫酸盐阔叶木浆[3-4]。然而,化机浆纤维会影响荧光增白剂的增白效果[5-7]。从生产实际来看,当化机浆配比超过50%,纸张的增白显得较为困难,在生产相同白度纸张时需在浆内添加大量的荧光增白剂,不仅加大了增白成本,而且使系统湿部状态变得更复杂。本研究以几种杨木化机浆为实验对象,探讨荧光增白剂的增白效果。

1 实 验

1.1 原料及仪器

杨木APMP,白度76.5%;杨木BCT MP,白度82.1%;漂白硫酸盐针叶木浆,月亮牌,白度86.7%;漂白硫酸盐阔叶木浆,自制,白度80.3%; OBA,Ciba,荧光强度40分;VBL,西安黄河,荧光强度98分;CPAM,Ciba,相对分子质量600万,取自河南某厂。

抄片器(ZQJ1-159),陕西科技大学机械厂;油压机(ZQYC-200),陕西科技大学机械厂;白度仪(WS-SD),温州仪器仪表公司。

1.2 实验方法

浆内添加荧光增白剂 在标准分散器内将杨木化机浆分散均匀,按照要求调节浓度,在低速搅拌下添加一定量荧光增白剂,继续搅拌20 min,加入0.03%的CPAM(所有化学品用量均对绝干浆而言),搅拌混合均匀后使用Tappi抄片器抄造手抄片,在0.5 MPa的压力下用油压机压榨3 min,压榨后的手抄片在恒温恒湿下风干后检测白度(GB/T 7974—2002)。实验过程中均使用蒸馏水配制药液、稀释浆料和抄造手抄片。

表面喷淋荧光增白剂 将杨木化机浆在标准分散器内分散均匀后加入0.03%的CPAM,混合均匀后使用Tappi抄片器抄造手抄片,在0.5 MPa的压力下压榨3 min,于恒温恒湿下风干备用。将一定量的荧光增白剂利用喷雾器均匀喷洒在手抄片表面,风干后按照GB/T 7974—2002测试白度。

2 结果与讨论

2.1 OBA对杨木化机浆的增白效果

表面喷淋和浆内添加不同用量的OBA对杨木化机浆进行增白,结果见表1。从表1可以看出,对100%杨木化机浆手抄片来说,OBA在表面喷淋后的增白效果略好于浆内添加的,但差距较小。在相同OBA用量下,杨木BCT MP的白度增值明显高于杨木APMP的。表面喷淋0.5%的OBA,杨木BCT MP的白度可增加5.6个百分点,而杨木APMP的白度仅增加4.1个百分点。

2.2 VBL对杨木化机浆的增白效果

通过表面喷淋和浆内添加不同用量的VBL对杨木化机浆进行增白,结果见表2。从表2可以看出,对100%杨木化机浆手抄片来说,在表面喷淋VBL后的增白效果略好于浆内添加的,但差距较小。在相同VBL用量下,杨木BCT MP的白度增值略高于杨木APMP的,但差距较小。

对比表1和表2数据可知,对于100%杨木化机浆手抄片来说,OBA的增白效果远好于VBL的。

表1 不同添加方式下OBA对杨木化机浆的增白效果

表2 不同添加方式下VBL对化机浆的增白效果

表3 表面喷淋OBA对不同特性杨木BCTM P手抄片白度的影响

2.3 浆料染色和返黄对OBA增白效果的影响

将所制备的杨木BCT MP手抄片在105℃下进行高温返黄,控制返黄时间,得到不同白度的手抄片(手抄片1#和手抄片2#高温返黄后白度分别为58.6%和75.1%)。利用OBA对这两种不同白度的手抄片进行表面增白,其增白效果见表3。

用黄色染料对杨木BCT MP进行染色,用染色后的纤维制备手抄片,再用OBA进行表面喷淋增白,结果见表3。

从表3可以看出,杨木BCT MP手抄片经高温返黄后再用OBA进行表面喷淋,其白度增值降低。通过表面喷淋0.5%的OBA,染色后白度为75.8%的杨木BCTMP手抄片的白度增加了11.2个百分点,白度达到87.0%,与未经处理的手抄片相比,增白后两者的白度仅相差0.7个百分点;而白度为75.1%的返黄手抄片2#的白度增加4.2个百分点,白度达到79.3%,低于未经处理手抄片8.4个百分点。由于返黄前后杨木BCT MP的木素含量不变,可认为化机浆中存在的木素对返黄前后手抄片白度增值的影响不变;但返黄后杨木BCT MP的木素发色基团增加, OBA增白效果的减弱是木素发色基团增加所致。表3数据显示,返黄前手抄片的初始白度为82.1%,高温返黄后手抄片1#和手抄片2#的初始白度分别为58.6%和75.1%;在对这两种手抄片表面进行增白时,虽然两种纸张初始白度相差较大,但使用OBA进行表面增白,两者白度增值却相差较小,可能是由于相同量的OBA被喷涂于纸张表面的缘故。

值得注意的是,利用黄色染料对杨木BCT MP进行染色,期望可揭示返黄与染黄两种不同的黄色色调对增白剂增白效果的影响,而实验结果却出乎意料。利用染色剂对杨木BCT MP进行染色,虽然降低了成纸白度,但却提高了OBA的增白效果,其原因有待于进一步研究。

2.4 木素含量对OBA增白效果的影响

为了研究杨木BCT MP中木素对OBA增白效果的影响,利用漂白硫酸盐针叶木浆与自制漂白硫酸盐阔叶木浆的混合浆(打浆度约37°SR)抄造手抄片,对手抄片进行表面喷淋OBA,并与杨木BCT MP手抄片表面喷淋OBA进行比较,结果见表4。从表4可以看出,表面喷淋等量的OBA,漂白硫酸盐浆手抄片的白度增值高于杨木BCT MP的,但两者白度增值相近。因此,可认为化机浆中的木素对OBA增白效果影响较小。

表4 OBA对不同浆料的增白效果

3 结 论

3.1 液体荧光增白剂(OBA)对杨木化机浆的增白效果明显好于固体荧光增白剂(VBL)的;增白剂添加方式会影响其使用效果,表面喷淋的增白效果优于浆内添加的。

3.2 OBA对染色和返黄后化机浆的增白效果不同。表面喷淋0.5%的OBA,染色后杨木BCT MP的白度由75.8%提高到87.0%,增加11.2个百分点;与未染色的手抄片相比,增白后两者白度仅相差0.7个百分点;而返黄浆料的白度由75.1%提高到79.3%,仅增加4.2个百分点。

[1] 彭建军,编译.阔叶木BCT MP——提高松厚度、平滑度和不透明度[J].国际造纸,2003,22(6):1.

[2] Croon Ingemar.Fast growth ahead for aspen CT MP[J].Pulp&Paper International,1990,32(3):36.

[3] 周亚军,邹学军.不含磨木浆纸中使用高得率浆以达到所需的产品性能[J].国际造纸,2007,26(2):6.

[4] 周亚军,袁志润.高得率浆的特性与应用[J].国际造纸,2007, 26(1):1.

[5] BorasL,Gatenholm P.Surface composition and morphology of CT MP fibers[J].Holzforschung,1999,53(2):188.

[6] 黄菊洪,姜玉峰.谈现代造纸工业中荧光增白剂的选择与应用[J].造纸化学品,2002(3):20.

[7] 刘军钛.荧光增白剂与高白纸张[J].中华纸业,2008,29 (10):66.

Abstract:In recent years,chemi-mechanical pulp with its unique properties has been found increased applications in many high grade papers.However,the characteristic of the pulp leads to the lower whitening efficiency of the fluorescent whitening agents that restricts the brightness of the papermade from chemi-mechanicalpulp.In thispaper,theOBA whitening agent andVBL whitening agentwere used to increase the brightness of aspen chemi-mechanical pulp.The results showed that the OBA whitening agent has higherwhitening efficiency than the VBL whitening agent.The ways of application will directly affect the whitening efficiency of brightening agent,and spraying on the surface of the paper ismore effective than adding in the furnish.The dyeing and brightness reversing of the pulp have different effects on the whitening efficiency ofOBA.The brightness of the papermade of the dyed pulp(brightness 75.8%)increases to 87.0%by spraying 0.5% OBA on the paper surface;the brightness of the papermade of the brightness reverse pulp(brightness 75.1%)increases to 79.3%.

Keywords:aspen chemi-mechanical pulp;fluorescentwhitening agents;whitening efficiency

(责任编辑:陈丽卿)

Research on theW hiten ing Efficiency of FluorescentW hiten ing Agents for Aspen Chem i-mechan ical Pulp

WANG Jian＊ZHOU Xiao-wei GONGWei
(College of Paper making Engineering,Shaanxi University of Science&Technology,Xi’an,Shaanxi Province,710021)
(＊E-mail:zzwangjian@sust.edu.cn)

TS727+.1

A

1000-6842(2010)03-0035-03

2010-03-29(修改稿)

王 建,男;在读博士研究生;主要研究方向:造纸技术及造纸化学品。

E-mail:zzwangjian@sust.edu.cn