造纸助剂预混合工艺应用对于纸张性能产生的影响研究

张海青

摘 要：使用化学助剂包括PCC、阳离子淀粉、CP-3、AKD、CPAM进行实验。分析造纸中各化学助剂使用量对纸张性能的影响。本次研究得出结论，在造纸助剂预混合工艺中，使用化学助剂预混合-CP-3-浆料-疏解（1000r）-抄片-压榨-烘干-熟化-成纸的施工工艺产生的纸张性能较好。CP-3的添加顺序应该在浆料加入前，在造纸助剂预混合时将其加入。在造纸助剂的添加量方面，PCC最适宜为20%，CP-3为0.4ml，CPAM为0.02%，阳离子淀粉为1.5%。

关键词：化学助剂；预混合工艺；抗张强度；施胶度

造纸过程中，为能够尽可能提高纸张的性能，一般会使用化学助剂，改善纸张的性能[1]。虽然造紙助剂的用量很少，约为纸张的1%-2%[2]。但造纸助剂的添加量决定了对纸张性能。碳酸钙是广泛使用的一种化学助剂，是造纸不可缺少的填料。如果碳酸钙加入的量过多，那么将会面临碳酸钙沉积、留着等问题[3]。同时，碳酸钙的加入量过多，也会造成纸张的强度降低[4]。因此，对于造纸中化学助剂的使用一直是研究的热门课题。本研究将PCC、阳离子淀粉、CP-3、AKD、CPAM进行实验。分析造纸中各化学助剂使用量对纸张性能的影响。

1实验

1.1实验材料

材料使用成浆，其中含有5%损浆，10%针叶木浆，85%苇浆。PCC、阳离子淀粉、CP-3、AKD、CPAM、阳离子聚丙烯酰胺、三氯化铁分析纯、硫氰酸铵分析纯。

1.2实验仪器

PTI RK-3纸页成型器，数显卧式抗张试验机、纤维标准解离器。

1.3实验方法

将PCC制成悬浮乳液，使用搅拌器搅拌均匀，将一定量的阳离子淀粉加入。继续搅拌，再将AKD加入，待搅拌一段时间后，添加CPAM。继续搅拌，待形成絮聚颗粒后停止搅拌。静置一段时间，使其沉降，备用。

造纸分三种途径进行：⑴途径1：化学助剂预混合—浆料—CP-3—疏解（1000r）—抄片—压榨—烘干—熟化—成纸。⑵途径2：化学助剂预混合—CP-3—浆料—疏解（1000r）—抄片—压榨—烘干—熟化—成纸。⑶途径3：疏解浆料（2000r）—阳离子淀粉—AKD—PCC悬浮乳液—CPAM—CP-3—疏解（1000r）—抄片—压榨—烘干—熟化—成纸。对于三种途径制出的纸张进行检测性能，包括施胶度和抗张强度。

2结果与讨论

2.1 加入PCC的量对纸张抗张强度的影响

以途径3为主，进行PCC加入量的分析。其他化学助剂均为定量，PCC为变量。从表1可以看出，PCC加入量从20%-28%时，其抗张强度从45.87 N·m/g降低到37.75 N·m/g。抗张强度降低，因此，PCC最适宜的添加量应为20%。

2.2 CP-3加入顺序对纸张性能的影响

CP-3加入顺序实验中，各化学助剂的用量为：AKD 0.25%、CPAM 0.04%、阳离子淀粉 1.5%、PCC 20%。其中途径1的抗张强度和胶度比途径2的抗张强度低。说明途径1中添加CP-3的顺序产生的纸张性能较好。因此，在造纸中，应该先添加CP-3，再加入浆料。

2.3阳离子淀粉加入量对纸张性能的影响

此次实验化学助剂用量为PCC 20%、AKD0.25%、CP-3 0.6ml、PCAM 0.04%。在本次实验显示，途径2和途径3在添加不同的阳离子淀粉时，纸张性能有很大的不同。途径2在不同的阳离子淀粉加入量中，其产生的纸张性能均比途径3好。因此，在造纸中，加入浆料之间，化学助剂预混合可以提高纸张的抗张强度和施胶度。途径2中，从表4可以看出，在阳离子淀粉加入量从1.3%-2.0%过程中，纸张抗张强度并无明显变化，其中在2.0%时抗张强度为39.82 N·m/g，为最高。1.5%时抗张强度38.92%，为第二高。阳离子淀粉添加量从1.3%-1.5%过程中，纸张施胶度从15.67s提高到21.35s。添加量≥1.6%时，施胶度超过27.68s。从纸张的施胶度来看，纸张施胶度为21.35s是适合的。因此，从经济胶度来看，阳离子淀粉的最适宜添加量为1.5%。

2.4 CP-3和PCAM加入量对纸张性能的影响

CP-3和PCAM加入量实验中，PCC 20%，AKD 0.25%，阳离子淀粉 1.5%。从表3可以看出，CP-3添加量为0.2ml时，PCAM添加量0.02%的纸张性能比PCAM0.04%性能差。当CP-3为0.4ml时，PCAM 0.01%和PCAM0.04%的纸张性能比PCAM 0.02%的纸张性能差。综合来看，选择CP-3 0.4ml和PCAM 0.02%比较适合。

结论

在本次研究中，各种化学助剂的用量不同，纸张的抗张强度、施胶度也有所变化。化学助剂本身的作用主要是使纸张能够成型，并有良好的抗张强度和施胶度。如果其中的某个化学助剂用量过多、过少，不仅不经济，而且会使纸张的抗张强度和施胶度不佳。因此，必须对添加剂的用量进行阶梯性添加，找出最适宜的使用量。从而确定纸张性能最好时的化学助剂的最适宜用量。本次研究得出结论，在造纸助剂预混合工艺中，使用化学助剂预混合—CP-3—浆料—疏解（1000r）—抄片—压榨—烘干—熟化—成纸的施工工艺产生的纸张性能较好。CP-3的添加顺序应该在浆料加入前，在造纸助剂预混合时将其加入。在造纸助剂的添加量方面，PCC最适宜为20%，能够让纸张的抗张强度达到最好。CP-3为0.4ml，CPAM为0.02%时，纸张的施胶度和抗张强度达到较好。阳离子淀粉为1.5%施胶度较好。

参考文献：

[1]柯冬雨，罗小林，苗庆显，等. 助剂和填料添加对壁纸原纸及其白水性能的影响[J]. 纸和造纸，2015，34（1）：18-22.

[2]崔樵夫，刘廷志，杨波. 活性硅酸钙在高填料文化用纸中的应用研究[J]. 中华纸业，2015，36（8）：18-23.