阳离子瓜尔胶在轻型纸中的应用

刘永顺，顾秀梅，赵新军，庄耀礼，田式友

（山东华泰集团有限公司，山东 广饶 257335）

阳离子瓜尔胶在轻型纸中的应用

刘永顺，顾秀梅，赵新军，庄耀礼，田式友

（山东华泰集团有限公司，山东 广饶 257335）

介绍了阳离子瓜尔胶（CGG）与阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）组成的双元助留助滤体系在轻型纸生产中的使用情况。通过CPAM/CGG双元助留助滤体系与单元CPAM助留助滤系统和CPAM/APAM（阴离子聚丙烯酰胺）双元助留助滤体系的对比，确定CPAM/CGG双元助留助滤体系更适合于轻型纸。当CPAM/CGG双元助留助滤体系中的CPAM、CGG用量均为0.4 kg/t（纸）时，其使用效果明显。

阳离子瓜尔胶；双元助留助滤；轻型纸

瓜尔胶（CGG）是一种从瓜豆中提取的植物胶，是一种天然的聚半乳糖甘露糖。瓜尔胶能溶于冷水，与阳离子淀粉相比，不用糊化。瓜尔胶的分子结构与纤维素分子相似，易与纤维分子结合而产生助留助滤和增强的效果。瓜尔胶无毒无害，是一种环保型的新型造纸助剂[1]。

随着封闭水循环的推广，新闻纸、未漂硫酸盐浆和废纸浆等浆料的阴离子垃圾的积累将显著增加，这就会使许多传统的造纸助剂，如聚丙烯酰胺（PAM）等失去作用[2]。如大量使用聚丙烯酰胺和改性淀粉，势必会提高浆料的脱水和纤维过度凝聚，从而降低纸页的匀度和强度。瓜尔胶的优点是因为瓜尔胶的分子结构与纤维分子相似，它不与“阴离子垃圾”发生反应，即使在阴离子垃圾很多的情况下，依旧能够有效地吸附到纤维上发挥作用，阴离子垃圾的存在并不能左右瓜尔胶吸附纤维和填料。作为助留剂使用的改性阳离子瓜尔胶带有阳电荷，极易与带阴电荷的纤维和填料发生静电吸引作用产生絮聚现象，能够将浆内细小纤维和填料包裹在微絮凝团内，且因其相对分子质量不高，不会产生过度絮凝，有明显的助留效果，而不影响纸页匀度[3]。

我公司16号机是生产定量为60～120 g/m2、车速为500 m/min的2640文化纸机，长期存在着系统白水浓度大、助留效果差及成纸匀度差的问题，特别是生产轻型纸时，白水浓度一直居高不下，系统沉积严重，不时出现各种的质量问题，严重影响生产效益的发挥，车间为此采用过多种助留方法，但都没有得到有效的控制。16号机使用了阳离子瓜尔胶后，生产系统得到明显的改善。

1 试验上机应用情况

1.1 试验目的

评价阳离子瓜尔胶助留助滤剂在高车速、轻型纸体系中的应用性能；期望通过试验达到改善纸机运行、节能降耗的目的。

1.2 试验原料CGG质量特征

国产阳离子瓜尔胶的质量特征如下：外观为淡黄色粉末，易溶于水，水分＜10%，通过率（120目）＞93%，黏度（1%，25 ℃，2 h）≥1 500 mPa·s。

1.3 试验条件

实际运行车速为480 m/min；定量为70 g/m2轻型印刷纸；浆料配比为w（针叶木浆）∶w（阔叶木浆）=40%∶60%，混合打浆度为 45°SR，浆料湿重为5.5 g；填料为重质碳酸钙，白度高于95°，含量大于96%，含水量小于2%。

1.4 CGG助剂加入点

1.5 CGG助剂的使用

（1）CGG助剂在水中分散性较好，不用糊化即可在水中润胀分散，但溶解速度较慢，需要30 min以上，为加速溶解，需要有高速搅拌装置，溶解浓度为质量分数0.1%，建议用量一般为质量分数0.03%～0.08%。

（2）CGG助剂在溶解过程中有起泡现象，而且泡沫较多而细，不易破除，因此在使用过程中要注意控制助剂有一定的液位，不能使用阴离子型的消泡剂进行消泡，否则会引起絮聚现象，只能由厂家在生产制备过程中对工艺加以适当调整。

1.6 试验指标检测

打浆度采用GB/T 3332《浆料打浆度的测定（肖伯尔-瑞格勒法）》检测；抗张强度采用GB/T 453《纸和纸板抗张强度的测定（恒速加荷法）》检测；平滑度采用GB/T 456《纸和纸板平滑度的测定（别克法）》检测；表面强度采用GB/T 2679.15《纸和纸板印刷表面强度的测定（电动加速法）》检测；透气度采用GB/T 458《纸和纸板透气度的测定（肖伯尔法）》测定；定量按照GB/T 451.2—1989检测；耐折度按照GB/T 457—1989测定；厚度按照GB/T 451.3—2002检测；灰分按照GB/T 742—2008检测；水分按照GB/T 462—1989检测。

1.7 试验结果及分析讨论

1.7.1 不同助留助滤剂滤水、留着、匀度对比试验

表1为不同助留助滤剂体系对轻型纸浆料滤水、留着及成纸匀度的影响结果。

表1 不同助留助滤剂体系对滤水、留着及匀度的影响

由表1可见，当CPAM单元助留助滤体系中CPAM用量为0.6 kg/t（纸），CPAM/APAM 双元助留助滤体系中CPAM和APAM用量分别为0.5 kg/t（纸）和 0.3 kg/t（纸），CPAM/CGG 双元助留助滤体系中CPAM和CGG用量均为0.4 kg/t（纸）时，是各自助留助滤体系中使用效果较好的一组助剂用量（以下试验均采用此组助剂用量进行对比）。

从表1还可看出，在轻型纸系统中，使用单一的CPAM助留助滤体系在滤水性方面打浆度随助剂用量增加而降低，但单程留着率不高，仅达到60%，而且随着助剂用量的增加，单程留着率变化不大，网下白水浓度变化很小，相反匀度逐渐变差；使用CPAM/APAM双元助留助滤体系，在滤水性方面没有得到好的改善，但留着率有了较大的提高，相对单元助留提高了13.3%，匀度有所好转；使用CPAM/CGG双元助留助滤体系，滤水方面与使用单元助留助滤时相当，较CPAM/APAM双元助留助滤体系滤水略好，留着率较单元助留时提高了25%，较CPAM/APAM双元助留提高了10.3%，而且匀度大有改善。

1.7.2 阳电荷需求量对不同助留助滤体系单程留着对比

表2为不同阳电荷需求量对3种助留助滤体系单程留着率的影响情况。

表2 不同电荷需求量对3种助留助滤体系单程留着率的影响

由表2可见，随着体系中阳电荷需求量的增加，普通单元CPAM助留助滤体系和CPAM/APAM双元助留助滤体系的留着率迅速下降，白水浓度直线上升，反观CPAM/CGG双元助留助滤体系，虽然留着率也有所下降，但下降趋势很平缓，白水浓度变化波动也不是很大，这也进一步说明了阳离子瓜尔胶在轻型纸上应用的优势。

轻型纸中阴离子垃圾主要来源于湿的阔叶木APMP、液体染料增白剂、杀菌剂及其他类活性剂等，这些物质严重影响着抄纸机的效益发挥，因此抄纸车间要严格控制浆料质量及各种化学品的消耗。为进一步地降低消耗，提高留着效果，在浆料中适当添加部分价格低廉的聚合氯化铝（PAC）或者高效的阴离子垃圾控制剂不失为好办法。

1.7.3 填料用量对助留助滤体系中灰分留着对比

追求最佳经济利益是工厂最根本的重要任务，也是企业能否生存的关键所在，利用低廉的填料代替昂贵的纸浆是每个造纸工厂迫切想要的理想结果，因此提高填料留着率是工厂需要迫切解决的问题。

表3为不同填料用量对3种助留助滤体系灰分留着率的影响。

表3 不同填料用量对3种助留助滤体系灰分留着率的影响

由表3可以看出，随着填料用量的提高，3种助留体系成纸灰分都有不同程度的提高，单元助留助滤体系中填料从15%提到30%，灰分留着率降低了14百分点，成纸灰分提高了4.3百分点；CPAM/APAM双元助留助滤体系填料从15%提到30%，灰分留着率降低了13百分点，成纸灰分提高了5.5百分点；CPAM/CGG双元助留助滤体系填料从15%提到30%，灰分留着率降低了8百分点，成纸灰分提高了6.9百分点。灰分的提高大大降低了成纸的浆耗。以30%填料为例，从CPAM单元助留助滤体系到CPAM/APAM双元助留助滤体系，再到CPAM/CGG双元助留助滤体系，使用瓜尔胶后成纸灰分分别提高2.1百分点和3.9百分点，相当于降低浆耗分别为37 kg和68 kg。如混合浆成本按4.0元/kg计算，吨纸降低成本分别为148元和272元，经济效益十分显著。

1.7.4 成纸质量指标检测对比情况

表4显示了成纸质量指标检测情况。

表4 实际应用中3种助留助滤体系成纸指标情况对比

从表4可以看出，使用瓜尔胶产品后的成纸质量指标除松厚度、表面强度和抗张强度略有下降外，其他指标如平滑度、灰分和透气度均有好转。松厚度、表面强度和抗张强度的降低主要原因是由于灰分增加而造成的。因此，从本质上讲，使用瓜尔胶产品对成纸质量并没有造成不良影响。

2 结论

（1）在轻型纸生产中使用CGG与CPAM配伍，且当CPAM和CGG用量均为0.4 kg/t（纸）时，使用效果较好，单程留着率平均达到75%，白水浓度为0.2%左右，成纸匀度较好。

（2）使用CGG后，有效制约了体系中阴离子垃圾对抄纸体系的不利影响，即使阳离子需求量达到1 000 equ/L，体系仍能保持较高的留着率和成纸灰分，从而大大降低了生产成本，保持了体系的清洁度，达到节能环保的目的。

（3）在轻型纸生产中使用CGG对产品质量没有造成不良影响，成纸指标完全能够达到质量标准。

［1］高晓军，张金芝，王友成，等.瓜尔胶用于浆内增强及助留助滤［J］.纸和造纸，2006，5（5）：48-49.

［2］王军利，陈夫山，刘忠.瓜尔胶的应用研究［J］.天津造纸，2002，24（3）：10-12.

［3］刘一山.瓜尔胶及其衍生物的在造纸行业的应用［J］.西南造纸，2006，35（5）：48-51.

Application of Cationic Guar Gum in Low Weight Paper Production

LIU Yong-shun，GU Xiu-mei，ZHAO Xin-jun ，ZHUANG Yao-li，TIAN Shi-you
（Shandonh Huatai Group Co.，Ltd.，Guangrao 257335，China）

This paper introduces the application of dual retention aid system with compositions of cationic guar gum（CGG） and cationic polyacrylamide（CPAM） in low weight paper production.Through comparison of efficiency of dual retention aid system of CPAM and CGG，single retention aid system of CPAM and dual retention aid system of CPAM and APAM，it was determined that dual retention aid system of CPAM and CGG was more suitable for low weight paper production.When CPAM and CGG dosages were both 0.4 kg/t（based on bone dry paper）， the dual retention aid system of CPAM and CGG has significant efficiency.

cationic guar gum（CGG）；dual retention aid system；low weight paper

TS727+.2

A

1007-2225（2012）01-0031-04

2011-11-14（修回）

刘永顺先生（1976-），山东华泰集团有限公司鼎泰公司技术员；主要从事文化纸、特种纸新产品的生产开发，新工艺新技术应用；E-mail：htlyslhx2002@126.com。

本文文献格式：刘永顺，顾秀梅，赵新军，等.阳离子瓜尔胶在轻型纸中的应用[J].造纸化学品，2012，24（1）∶31-34.