采用新附聚方法量化微细胶粘物

采用新附聚方法量化微细胶粘物

尽管大家已认识到微细胶粘物对解决制浆、造纸和印刷作业中遇到的各种沉积问题的重要性，但是尚未对量化此类胶粘物的方法达成共识。该文试验了一种有效量化微细胶粘物的方法——煮沸法，即通过煮沸整个纸浆悬浮液将纸厂纸浆样品中的微细胶粘物附聚成大胶粘物；然后测定附聚处理前和附聚处理后纸浆的大胶粘物的量，二者的差值即为微细胶粘物的量。实验得出的煮沸法的最佳附聚条件为：纸浆浓度1%，边加热边以250 r/min的速度搅拌，加热时间45 min，之后保持沸腾状态60 min，然后在室温下冷却3 h。为弄清楚该煮沸方法是如何有效地将微细胶粘物附聚为大胶粘物的，制备了一种其中模拟胶粘物数量已知的模拟纸浆，采用该模拟胶粘物悬浮液证明了煮沸方法可以非常有效地使微细胶粘物转变为大胶粘物，转变率高达70%。该煮沸法与冷藏法（即长时间冷藏或置于减压条件下附聚纸浆样品中的微细胶粘物，然后通过分级将其作为大胶粘物与纸浆分离）相比，煮沸法明显地使微细胶粘物发生了附聚，并具有较高的再现性。

不仅仅是大胶粘物，微细胶粘物也是制浆、造纸和加工作业中出现的沉积问题的罪魁祸首。胶粘物的有效控制需要定期监测并识别污染源，以评估胶粘物消除装置作业的有效性和确定有利于胶粘物在纸机上增生的条件。

业界一致认为大胶粘物是指可以留在实验室用0.10～0.15 mm缝筛上的较大、分散发黏的颗粒。它们来自于为获得多种功能，比如黏合、密封、涂层和印刷，而在标签、胶带、信封、邮票和纸板中使用的压敏胶（PSA）、热熔胶、调色剂、蜡类物质、涂料和黏合剂。PSA、热熔胶、蜡和黏合剂的配制中使用了多种化合物。PSA中使用的最常见高弹体是聚丙烯酸酯、丁苯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯和聚醋酸乙烯酯/丙烯酸酯（PVAc/ACRY）共聚物及松香之类的增黏剂。乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、PVAc、聚乙烯、聚异戊二烯、长链碳氢化合物和增黏剂是热熔胶、蜡和黏合剂的主要成分。除了增黏剂和某些蜡类物，上述的所有高分子物质均属于合成聚合物；在成形网、中心辊、压榨部、吸水箱、烘缸、压光辊组、厚度传感器和印刷机的张紧带上发现的沉积物中常常检测出含有此类物质。

主要的微细胶粘物是一些在制浆、筛选、泵送、分散和揉搓过程中经受了剧烈机械作用并破碎为各种不同的可以通过100 μm或150 μm缝筛的胶粘物。尚未明确确定分散的水不溶性高弹体或蜡类物质的最小尺寸。事实上，许多废纸回收厂并不将微细胶粘物的范围限制在合成聚合物碎片上。它们可能还包括本身发黏或因某一处理工艺中的物理化学变化而变得有黏性的所有（可溶解的、胶状且高度分散的）有机物质。这些黏性物质可能会促进阳离子聚合物-阴离子物质络合物的形成、微水溶性化合物的沉淀或低相对分子质量亲脂性化合物（比如木材树脂）的附聚。尽管这些化合物无法筛选并且具有潜在黏性，但是，因它们不是因初级大胶粘物的磨耗形成的，所以不属于初级微细胶粘物。

由于实验室确定微细胶粘物采用的步骤比确定大胶粘物的繁琐；因此，对聚合物（即初级微细胶粘物）的量化研究很少见。通常使用动态滤水测定仪或纸浆筛分仪将微细胶粘物与纤维和大胶粘物分离。滤液中的微细胶粘物通过过滤或离心处理进行进一步分离和浓缩，得到的固体物质进行干燥，然后采用热重量分析法或溶剂抽提法确定它们的合成聚合物含量。亲脂性胶粘物可以使用三氯甲烷、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、乙醇、四氢呋喃或超临界二氧化碳抽提。其中，四氢呋喃被认为是分离合成聚合物的首选抽提剂；然而，并没有一种溶剂可以定量地抽提胶粘剂、胶或涂料中使用的所有种类的聚合物。

对不同粒级胶粘物中聚合物的为数不多的几项分析研究很好地证明了初级微细胶粘物通常是无法检测的，或存在于纸浆的已溶解胶体片段和工艺用水中，且数量稀少；因此，初级微细胶粘物的粒级上限由筛子的筛缝开度界定，粒级下限高于胶体颗粒尺寸（＞1 μm）。

有研究人员开发了一种方法，并选定胶体有机物或微细有机物积累潜势的有效测量（EMMA）作为各种沉积问题的一个指标。该方法基于相对分子质量为5 000和胶体颗粒尺寸为25 μm的化合物的总有机碳（TOC）含量测定已溶解的、胶态或高度分散的高相对分子质量黏性聚合物。另有报道称，新闻纸、混合办公废纸（MOW）、旧瓦楞纸箱（OCC）和涂布纸损纸纸浆中的TOC的90%～99%来自尺寸小于0.2 μm的有机物，该尺寸正好在这样的尺寸范围内：即这一尺寸范围内的合成有机物采用热重量分析法、光谱法或层析法几乎检测不到；因回收纸浆中的TOC测量结果还包括0.2～25 μm尺寸范围内的有机化合物，EMMA潜势更能代表亲脂性抽提物（比如木材树脂）、木脂素和来自油墨连结料的矿物和植物油，以及亲水化合物（比如木素部分、半纤维素、果胶糖、有机酸的盐、助留剂、淀粉，甚至水分散型聚合物）的综合“贡献”。此类有机物质的复杂混合物无疑在，比如成形区中出现的特定沉积问题中起到了至关重要的作用。

另有研究人员提出了量化微细胶粘物的其他一种方法。实验原理是附聚微细胶粘物使其尺寸达到大胶粘物的尺寸范围，该尺寸范围内的胶粘物可筛选；因此，可以通过标准的大胶粘物量化步骤进行量化。在该方法中，通过提高碳酸氢盐浓度或悬浮液的压力或通过降低温度诱发被认为会促进附聚的二氧化碳气泡的释放改变纸浆滤液或白水的条件。在筛分仪中分离后，这些附聚颗粒具有充分的黏性，从而可以黏附在TAPPI T227 om-07《纸浆中大胶粘物的含量：提取法》中使用的涂料上以确定大胶粘物。

尽管胶粘物分级和检测方法取得了重大突破，但是有关回收浆中微细胶粘物量化的信息仍然有限。本研究开发了一种通过回收浆和模拟胶粘物系统中的附聚将微细胶粘物转变为大胶粘物的实验室用方法；然后可以采用TAPPI T277 om-07测定原始大胶粘物和由微细胶粘物附聚得到的大胶粘物的量。

1　试验

1.1纸厂样品

表1给出了取自北美多家造纸厂的纸浆样品。旧瓦楞纸箱回收浆（OCC-A至OCC-C）和含有15%旧杂志（OMG）的旧新闻纸（ONP）浆在分级或附聚处理前用纸机白水稀释。干燥的回收浆（MOW）（MOW-A至MOW-E）样品在试验前，置于搅拌转速为200 r/min的Lamort碎浆机中重新制浆前放在蒸馏水中浸泡15 min（浓度8%）。

1.2含模拟大胶粘物和微细胶粘物纸浆的制备

为验证微细胶粘物通过煮沸附聚的效率，使用信封标签和北方漂白硫酸盐针叶木浆（NBSK）制备了其中大胶粘物和微细胶粘物数量已知的模拟纸浆。取7张信封标签或背面带胶的标签［每张的尺寸为8.5 in× 11 in（21.59 cm×27.94 cm），含有7.215 g胶粘剂］，重新制浆前放于含 0.5%氢氧化钠、40×10-6分散剂（Dispex N40V）和4×10-6表面活性剂（E Merpol S）的溶液中浸泡1 h。氢氧化钠使纸张分离为纤维，释放出胶粘层。使用合适量的分散剂和表面活性剂使含模拟胶粘物的纸浆悬浮液的表面张力与脱墨浆料的相当［52～55 dyn/cm（52～55 mN/m）］。浸泡后的背面带胶的标签连同2 kg NBSK放于Lamort碎浆机中碎解成浆；碎浆条件：浓度12%，温度80℃，碎浆机转速800 r/min。通过离心处理将碎浆得到的纸浆浓缩至浓度为25%～30%。为生成更多微细胶粘物，将浓缩后的纸浆置于实验室磨浆机直径30.5 cm，盘间距0.05 mm，电机功率7.5 hp（约5.6 kW）中在温度80℃下磨浆3遍。

表1　纸厂样品及样品浓度

1.3通过煮沸附聚微细胶粘物

将浓度为1%的纸浆倒入4 L玻璃烧杯或安装有涂有聚四氟乙烯的挡板的金属反应器中。将纸浆置于加热板上加热，同时用顶置式搅拌器以250 r/min速度搅拌，直至沸腾。烧杯用塑料薄膜盖住防止沸腾过程中水汽蒸发。为衡量温度对附聚的影响，待纸浆分别达到期望温度（20、40、55、70、85和100℃）后将样品取下，使其在室温下冷却3 h。其余纸浆放于室温下冷却3 h前保持在温度100℃下1 h（标记为“100-1 h”）。以胶粘物数量或面积计算的附聚百分比通过下式确定：附聚百分比=［（胶粘物附聚后-胶粘物初始）/胶粘物初始］×100%

为衡量在同样混合条件下完全沸腾1 h后稳定时间的影响，将烧杯从加热板上取下，放于试验台上在室温下分别冷却0、1、2、3、4和24 h。附聚前后采用TAPPI T-277 om-07测量大胶粘物。对于白水或P100级分，附聚试验在样品浓度下进行，不进一步稀释或浓缩。

1.4通过冷藏附聚微细胶粘物

用纸机白水将OCC-A、OCC-C和ONP稀释至浓度为1%。采用de Jong的方法估算OCC-A和OCC-C纸浆中的微细胶粘物。将纸浆置于冰箱中3星期，并定期检测样品的微细胶粘物附聚情况。

1.5大型Britt动态滤水仪中纸浆的分级

磨浆后，使用改良的Britt动态滤水仪对含胶粘物的纸浆进行分级，得到仅含有微细胶粘物的细小级分（P100）。步骤如下：首先取50 g绝干纸浆样品放于安装有100目筛的大型Britt动态滤水仪中，用纸机白水（用于稀释纸厂样品）或水（用于稀释模拟胶粘物系统）稀释至体积为10 L（浓度0.5%）；然后，在搅拌速度1 000 r/min下混合稀释后的纸浆悬浮液2 min。将悬浮液由10 L浓缩至8 L，收集得到的2 L滤液和P100。理论上讲，P100仅含有微细胶粘物。

1.6大胶粘物的量化

采用TAPPI T 277 om-07量化纸浆附聚前、后的大胶粘物。MOW和我们的模拟悬浮液中胶粘物的数量并不是很多。鉴于此，并且由于Pulmac筛的限制［筛缝直径0.006 in（约0.015 cm）］，进行3次Pulmac分级以收集足够多的大胶粘物，测量胶粘物的数量和表面积。对于模拟胶粘物悬浮液，也将大胶粘物与纤维分离，并通过置于预先称重的黑色滤纸上过滤收集大胶粘物。胶粘物在温度105℃下干燥后称量。

1.7柔顺性试验和FTIR成分

筛选后，对附聚前、后的大胶粘物进行进一步表征。通过用一根针刺戳单独的胶粘物确定其柔顺性或黏性。对于MOW、OCC和ONP，采用TAPPI T277 om-07测定黑色滤纸上的上涂料的物质或大胶粘物。进行柔顺性和傅立叶变换红外（FTIR）光谱试验前，轻轻刮去碳酸钙涂料。抗刺戳且柔顺性相对较小的大胶粘物上标记“硬”；“软”胶粘物柔顺性较大，并且用针刺戳时常常会分裂开；处于这2类之间的胶粘物黏性或柔顺性标记为“中等”，然后通过FTIR光谱分别分析这3类胶粘物，确定它们的成分。

1.8通过FTIR和显微镜鉴别大胶粘物

对选取的附聚前、后的大胶粘物，刮去碳酸钙涂料后，用FTIR光谱进行表征。同时使用光学显微镜观察胶粘物。

1.9化学分析

根据在温度105℃下干燥后的质量损失测定信封标签的胶粘剂质量。采用Wilhelmy平板法确定模拟胶粘物悬浮液滤液的表面张力。

2　结果与讨论

通用的微细胶粘物附聚方法涉及回收浆P100滤液在冷状态或真空下的处理。我们在实验室中尝试了加快这些附聚方法的处理速度的方法。对于OCC和ONP纸浆考虑了不同的参数组合，比如温度、pH、碳酸氢根离子浓度、气泡的出现、添加氮气或二氧化碳气体、添加造纸凝结剂或絮凝剂、不同的混合方法（比如，采用气体扩散法；使用顶置式搅拌器和搅拌棒）以及不同的混合速度。这些附聚方法中，将微细胶粘物附聚为大胶粘物时，仅煮沸法表现出较好的再现性。

接下来的部分首先介绍了附聚方法的研发过程，以及其用于测量3种回收浆中的微细胶粘物的有效性；然后，将该方法与冷藏法进行比较。之后，对从煮沸前、后的纸浆中分离出来的大胶粘物的成分进行了表征。为弄清楚采用煮沸法附聚的微细胶粘物的数量，使用信封标签磨浆浆料和硫酸浆制备了模拟纸浆和胶粘物悬浮液。这样我们通过质量测定附聚的微细胶粘物的百分比。

2.1通过煮沸整个纸浆附聚微细胶粘物

为开发一种快速附聚纸浆中微细胶粘物的方法，将OCC-A加热至100℃，保持1 h，加热过程中使用顶置式搅拌器搅拌。

图1显示了煮沸纸浆悬浮液可以将微细胶粘物附聚成大胶粘物。

由图1可以看出：1%浓度样品的加热使得胶粘物的数量和面积均增大，最后一个样品冷却前保持在沸腾状态下1 h；与温度20℃下相比，温度85℃和100℃下大胶粘物含量分别增加了39%和64%；纸浆样品保持在沸腾状态下1 h（最后一个样品，100-1 h），大胶粘物数量增大1倍，即增加了98%。初步结果清楚地表明，通过煮沸纸浆悬浮液可以将微细胶粘物附聚成大胶粘物；但是，是否所有微细胶粘物都转变成了大胶粘物尚不清楚。

图1　大胶粘物数量和面积随加热温度升高而增大表明旧瓦楞纸箱（OCC-A）纸浆中微细胶粘物发生附聚

试验力求探索出以下范围内的最佳条件。使用2 L浓度为1%～1.5%的纸浆对加热时间（10～60 min）、保持在沸腾状态下的时间（0～60 min）、沸腾后的冷却时间（30 min～24 h）、冷却方法（用冷水稀释、在冰袋上冷却或不稀释在室温下冷却）、使用塑料薄膜防止水汽蒸发，以及顶置式搅拌器（100～1 000 r/ min）的搅拌速度进行了试验。

试验发现最佳附聚条件为：纸浆浓度1%，边加热边以250 r/min的速度搅拌，加热时间为45 min，随后保持沸腾状态60 min，之后在室温下冷却3 h。顶置式搅拌器的搅拌速度也非常重要。需要充分进行搅拌确保各胶粘物之间充分接触，但是搅拌速度过高会导致附聚物分散。这可以通过2种方法加以证明：（1）将纸浆悬浮液置于真空和温度100℃下不加以搅拌混合；（2）重复操作煮沸附聚步骤，煮沸过程中不使用顶置式搅拌器搅拌。在这2种情况下，发生附聚的微细胶粘物的数量非常少。较短的加热和沸腾时间为各微细胶粘物之间相互接触和聚在一起提供了足够时间。

冷却时间的影响更为复杂，以至于很难理解。图2给出了冷却或稳定时间对OCC-B和ONP的附聚的影响。

由图2可见，当冷却时间少于3 h时，附聚后的胶粘物强度不足以在它们穿过筛缝时保持一个整体。通过向容器内加入冷水或将容器置于冰块上快速降温，所得到的结果不具有再现性。

2.2与冷藏法对比

De Jong的冷藏法最初是用于估测来自OCC-A浆中的微细胶粘物数量。表2显示了在温度4℃下存放3星期前、后OCC-A纸浆中胶粘物数量分类（以10 g绝干浆计）。

图2　冷却或稳定时间对OCC-B和ONP的附聚的影响

表2　在温度4℃下存放3星期前、后OCC-A纸浆中胶粘物数量分类

由表2可以看出，在冷藏条件下附聚后，胶粘物总数增加了55%。在各种不同的化学物质中，3种丙烯酸盐型物质增加了25%～188%。注意到，聚丙烯酸酯是最普遍的污染物，占附聚后大胶粘物总数量的50%；然而，采用冷藏法进行的第2次试验中，OCC-A和ONP均未出现微细胶粘物附聚现象。为了更好地了解胶粘物附聚，分别采用煮沸法和冷藏法对第3份样品OCC-C进行了试验。

通过煮沸或在冷藏条件下放置22天使浓度为1%的OCC-C浆、其P100和未分级的白水中的胶粘物附聚。表3给出了煮沸和冷藏处理对微细胶粘物附聚的影响。

表3　煮沸法和冷藏法附聚胶粘物情况比较

由表3可见：与冷藏法相比，煮沸法使微细胶粘物明显地发生了附聚，大胶粘物的数量增加了42%；冷藏法仅使大胶粘物的数量增加了3%，这表明发生附聚的程度较小或没有发生附聚；此外，煮沸法使胶粘物平均面积增大了37%，而冷藏法仅增大了12%；对于P100级分，冷藏法和煮沸法均未能使微细胶粘物附聚为大胶粘物；冷藏法大胶粘物数量均值标准差（18%～100%）高于对照样品和煮沸法的（3%～22%）；就面积而言，白水中胶粘物数量的增大量较为显著，冷藏法和煮沸法分别为120%和283%。尽管有强有力的证据证明2种方法中确实发生了附聚，但是依靠筛选的测量方法的有效性同大小可以留住大胶粘物的筛缝直径。筛选室中的湍动也会破坏已附聚的微细胶粘物。

与冷藏法相比，煮沸法具有较高的再现性是因为以下几个因素：（1）煮沸和搅拌产生的机械作用增加了胶粘物之间接触的几率；（2）胶粘物受热产生变形，因此增大了其表面积和胶粘物之间接触的几率；（3）凝结或冷却时间为新形成的附聚物提供了在筛选前进行巩固的时间；（4）加热时间过长可能会改变胶粘物的黏性。无论是哪种机理，总测量时间确实是由2星期缩短至5 h。

对于含有大胶粘物的整个纸浆，大胶粘物的较大表面可能会增大胶粘物接触的几率；因此，为附聚提供了便利。P100级分在0.5%纸浆浓度下进行分级，其中仅含有微细胶粘物；因此，P100级分中胶粘物的浓度远远低于整个纸浆中胶粘物的。P100级分中胶粘物浓度较低，以及P100级分中缺少大胶粘物也许是无论采用冷藏法还是煮沸法微细胶粘物均未发生附聚的原因。为证明这一理论，试验使用安装有100目筛的动态滤水仪浓缩纸浆以提高大胶粘物的浓度，这一过程同时除掉了悬浮液中的部分微细胶粘物。有关该富含大胶粘物的纸浆样品的煮沸附聚试验表明，就胶粘物数量和面积而言，均表现出最大附聚趋势。

2.3纸厂样品试验

煮沸法的有效性最终取决于其检测纸厂样品中是否存在着能引起附聚的微细胶粘物。表4给出了随着时间推移，附聚对3种纸厂样品的影响。

表4　附聚后纸厂样品中大胶粘物数量的增加量

由表4可见，在各种情况下，煮沸法的试验结果均表明确实存在微细胶粘物（大胶粘物数量增加了37%～327%）；然而，对于MOW样品，煮沸法的试验结果并不乐观。鉴于这些纸浆中胶粘物数量较少，有必要积累足够多的大胶粘物以确保得到的数据具有说服力。为此，各样品分别1式2份或1式3份煮沸，并在整合大胶粘物进行分析前进行筛选。应注意到，此处列出的所有样品均会引发纸机的沉积问题。

充气膜结其原理是通过压力控制系统向膜内充气,使室内外保持一定的压力差，膜体产生一定的预张力从而保证体系的刚度，以抵抗风、雪、荷载荷载。球仓在施工中则是利用充气薄膜作为模板，不需要任何附加支撑，定制的充气薄膜在作为模板施工完成后，球仓的外表面有一层可以保温、防腐蚀的薄膜，节省了二次装修的费用，具有节能、无环境污染的特点。

图3显示了混合办公废纸、旧新闻纸和旧瓦楞纸箱纸浆中附聚前、后大胶粘物的组成（图中：横条上的数据代表每种柔顺性（“软”、“中等”和“硬”）类型大胶粘物的数量；附聚后胶粘物横条下的百分数表示附聚后大胶粘物数量的增加量）。

图3　混合办公废纸、旧新闻纸和旧瓦楞纸箱纸浆中附聚前、后大胶粘物的组成

图3按照3种柔顺性类型（“软”、“中等”和“硬”）列出了附聚的大胶粘物。在所试验的4份纸浆中“软”胶粘物数量增加了72%～383%；而“中等”柔顺性胶粘物数量增加了92%～150%。“软”胶粘物主要是与压敏胶有关的聚丙烯酸酯。“中等”柔顺性胶粘物常常是聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、热熔胶和聚乙烯的混合物。对于“硬”胶粘物是否会附聚还是有疑问的，“硬”胶粘物附聚前的数量较少。“硬”胶粘物也是含有聚醋酸乙烯酯、热熔胶、聚乙烯、聚苯乙烯和一些聚丙烯酸酯的混合物。聚丙烯酸酯类胶粘物明显对附聚方法具有最佳响应性，无论是通过冷藏附聚（表2）还是煮沸附聚。

2.4模拟胶粘物

为弄清楚煮沸法是如何有效地将微细胶粘物附聚成大胶粘物的，制备了已知其中胶粘物数量的模拟纸浆。鉴于来源和化学配方的多样性，很难制备一种可以代表纸厂样品的含有“模拟胶粘物”的代表性纸浆。该纸浆主要含有聚丙烯酸酯的信封标签中加入硫酸浆重新制浆得到大胶粘物质量已知的悬浮液；然后通过磨浆将该“模拟胶粘物”纸浆中的胶粘物转化为微细胶粘物。图4给出了制浆后（a）和磨浆后（b）胶粘物的图像。

图4　制浆（a）和磨浆（b）后形成的模拟胶粘物

为确保实验室中制得的模拟胶粘物与回收浆中基本无异，将收集自加拿大东部一家纸厂的MOW样品与含“模拟胶粘物”的纸浆进行比较。图5给出了与制浆和磨浆后得到的模拟胶粘物数量和表面积分布类型的比较情况。

由图5可见：制浆后模拟纸浆中大块胶粘物（＞700 μm）的数量和表面积大于纸厂样品中的；磨浆后，模拟胶粘物的尺寸分布基本同MOW中的，这表明模拟胶粘物悬浮液可以代表实际回收浆中的胶粘物。

图6给出了制浆和磨浆后收集的大胶粘物的显微照片（图中每张显微照片上的比例尺代表100 μm）。

由图6可见，制浆后的胶粘物通常相对较圆，并且比磨浆后的大一些。2种类型胶粘物的显微照片表明它们是由一大块胶粘材料组成的，这与附聚得到的胶粘物恰恰相反，后者是通过网络多个小颗粒形成的。

图6　制浆和磨浆后模拟胶粘物的显微照片

表5　制浆和磨浆后大胶粘物质量的变化

由表5可见：制浆后所加入的胶粘剂的96%以上转化为了大胶粘物；磨浆后，这些大胶粘物中的约73%转变成微细胶粘物，使得模拟纸浆中大胶粘物的含量为27%。胶粘物面积的变化趋势亦如此。如表6所示（表中“/”左、右数据分别为样品1和样品2的试验结果）。

表6　制浆和磨浆后大胶粘物表面积的变化1）

各模拟胶粘物样品的日检表明，就胶粘物面积和数量而言，随着时间推移，胶粘物稳定性保持不变。

2.5含“模拟胶粘物”的纸浆中微细胶粘物的附聚

图7给出了采用煮沸法附聚前、后通过筛选分离得到的大胶粘物。

图7　通过筛选收集的大胶粘物

显然，煮沸法是将微细胶粘物附聚为大胶粘物的一种极为有效的方法。如表5和表6的最后1行所示，附聚后，大胶粘物的质量增大2.7～2.9倍，胶粘物面积增大1.5～2.4倍；因此，附聚后的大胶粘物浓度达到纸浆中添加的胶粘物的约75%。据估计，纸浆悬浮液中微细胶粘物的64%～67%附聚为大胶粘物。大胶粘物表面积的检测表明模拟悬浮液中微细胶粘物的45%～68%附聚为大胶粘物（表6）；因此，胶粘物表面积变化趋势同胶粘物数量的变化趋势。

图8给出了附聚后的微细胶粘物的显微照片。

图8　煮沸处理后整个纸浆中附聚后的胶粘物的显微照片

由图8可以清楚地看出大胶粘物包含大量被网络的微细胶粘物颗粒。与制浆后和磨浆后收集的大胶粘物（图6）相比，煮沸附聚后收集的大胶粘物主要是由微细胶粘物附聚形成的。

2.6P100级分中的微细胶粘物的附聚

图9给出了煮沸后P100级分中形成的大胶粘物颗粒（图中每张显微照片上的比例尺代表100 μm）。

由图9可以看出，大胶粘物并非成块的实心胶粘物，而是许多不同颜色和形状的微细胶粘物的团聚体。这一发现表明，在适当条件下，微细胶粘物可以附聚成大胶粘物。由于每次筛选过程中仅收集了为数不多的几块胶粘物，很难测量胶粘物的质量或表面积；因此，与OCC-C试验结果一样，由于所进行的试验的次数有限，所以得到的结果不具有再现性。

图9　P100级分中由微细胶粘物附聚形成的大胶粘物的显微照片

如“试验”部分中所述，P100级分中的固形物浓度非常低，仅～0.1%；这也许是胶粘物发生附聚的程度较低的原因之一。胶粘物数量少、悬浮液浓度低限制了胶粘物之间的接触。另一种可能的解释是，整个纸浆悬浮液中大胶粘物的出现有利于煮沸过程中微细胶粘物的附聚。煮沸试验过程中，微细胶粘物可能更容易附着在较大胶粘物颗粒上（煮沸过程为胶粘物之间的接触提供了更大表面积）。

3　结论

通过在量化大胶粘物前煮沸回收浆或含有模拟胶粘物的纸浆开发了一种附聚微细胶粘物的新方法。在附聚处理前、后测定大胶粘物的量，二者差值即为微细胶粘物的量。该方法对于测量9份纸厂纸浆样品和2份纸机白水中的初级微细胶粘物非常有效。试验表明，通过煮沸整个纸浆悬浮液，纸厂纸浆样品中的微细胶粘物可以附聚成大胶粘物。最佳附聚条件为：纸浆浓度1%，边加热边以250 r/min的速度搅拌，加热时间为45 min，之后保持在沸腾状态60 min，然后在室温下冷却3 h。聚丙烯酸酯型微细胶粘物对煮沸附聚法的响应性最佳。

为弄清楚煮沸法是如何有效地使微细胶粘物附聚为大胶粘物的，开发了一种制备其中微细胶粘物和大胶粘物数量已知的“模拟胶粘物”纸浆的方法。使用模拟胶粘物悬浮液证明煮沸法是将微细胶粘物附聚为大胶粘物的一种极为有效的方法，附聚率高达70%。由显微照片可以清楚地看出煮沸处理后收集的大胶粘物主要是由微细胶粘物附聚形成的。

废纸回收利用厂可以利用该方法测量纸浆和白水样品中的微细胶粘物含量。

（马倩倩编译）