松香施胶剂对2种漂白化学热磨机械浆施胶效果的研究

刘 华，刘 谦

（1.凯米拉（上海）管理有限公司，上海 201112；2.北京四方创能科技有限公司，北京 100000）

1 前言

施胶可以赋予纸张一定的抗液体渗透特性，有利于改善纸张书写、印刷、储存及防潮等方面的性能。常用的造纸浆内施胶剂有松香类施胶剂和合成施胶剂二大类，其中松香类施胶剂的施胶效果受助留剂、浆料温度、浆料种类及抽提组分含量等因素的影响[1-2]。漂白化学热磨机械浆（BCTMP）以其得率高、抄造纸页松厚度大、不透明度高及成本低等优点广泛应用于文化、包装、生活纸的生产过程中。由于木材原料及生产工艺的不同，不同BCTMP中有机可抽提物的含量有较大区别。大多数可抽提组分属于阴离子垃圾，其能与抄造时添加的部分造纸化学品发生反应，从而削弱原化学品方案预期的效果，表现为降低抄造过程的滤水性、纸页强度和抗水性等等[3-4]。

本文对2种BCTMP进行了物性检测，包括其丙酮可抽提物和打浆度，进而考察了松香-硫酸铝施胶体系对其施胶的效果，以探索合理的使用工艺。

2 实验

2.1 实验原料

2种BCTMP浆料[即丙酮可抽提物含量较高的浆料（SCA）和丙酮可抽提物含量较低的浆料（TSA）]，均取自国内某造纸厂；阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）助留剂、胶体二氧化硅助滤剂、硫酸铝（固含量为质量分数39.5%）和松香胶（固含量为质量分数35.8%）均取自凯米拉所属生产单位。

2.2 实验设备

抄片器，8414型，瑞典L&W公司；氢火焰气相色谱仪，7890B型，美国安捷伦公司。

2.3 实验方法

2.3.1 纸页抄造及吸水性表征

称取适量浆料（纸张定量100 g/m2），加入纤维疏解机中进行疏解分散后，依次加入适量硫酸铝、松香胶乳液、CPAM和胶体二氧化硅，添加间隔时间为15 s，加料完毕后继续搅拌15 s，注入抄纸器中抄片，湿纸页经压榨后，在自动干燥装置中温度93℃干燥7 min后，再放入温度为105℃烘箱中干燥10 min，即得到干燥的手抄片。采用TAPPI T 441 om-04 Cobb60测试方法评价所得纸页的施胶效果。

2.3.2 浆料中丙酮可抽提物含量的测量

取1.0 g纤维，加入约150 mL丙酮，在索氏抽提装置中抽提3 h后过滤收集滤液，并在温度60℃下烘至恒重，称量计算浆料中的可抽提物的含量。

2.3.3 松香胶固含量的测定

取适量未经乳化的改性松香胶，分别与不同量的十七烷酸混合，再用有机溶剂充分溶解，各取适量体积用氮气吹干后进行硅烷化衍生处理，用气相色谱检测后得到内标物与目标物积分面积比，得到浓度比/面积比的标准线。另取适量抄制的纸页，用有机溶剂充分抽提后，加入适量十七烷酸作内标，氮气吹干后进行硅烷化处理，然后进行气相色谱分析，测得面积比可计算出浓度比值。色谱分析条件为：进样口温度300℃，初始温度170℃，以3℃/min速度升温到280℃，保温5 min。检测采用的色谱柱为 DB-1MS 柱，进样量 1 μL，分流比 20∶1，检测器温度为330℃。

3 结果与讨论

3.1 浆料的物性

实验首先检测了2种BCTMP浆料的打浆度和丙酮可抽提物含量，结果如表1所示。为平行对比2种浆料对松香-硫酸铝施胶体系施胶的影响，将2种浆料均打浆至48°SR备用。

表1 浆料的物性

3.2 硫酸铝对松香胶施胶的影响

硫酸铝在合适的pH范围内可以形成带较高正电的多铝离子，不仅可以有效捕集抄造体系中的带负电的阴离子垃圾，使其牢固地吸附在纤维上随纸页离开抄造系统，而且还可以促进某些造纸化学品与纤维的结合，从而提高化学品的使用效果。

实验首先在保持松香胶、助滤剂和助留剂用量不变的情况下，考查了硫酸铝用量对施胶效果的影响，并对所抄纸样的松香胶含量进行了检测，结果如图1所示。

图1 硫酸铝用量对松香胶留着与施胶效果的影响

由图1可知，随着硫酸铝用量增大，纸张Cobb值持续下降，即纸页抗水性增强。松香胶留着率也随硫酸铝用量增大而提高。研究表明，不是所有留在纸页中的松香胶都有施胶效果，只有已经与纤维发生反应或被锚接在纤维表面且铺展开来的那部分才有施胶作用。出现增大硫酸铝用量提高松香胶施胶效果的原因主要有2个：一方面，硫酸铝促进了松香胶的留着，就概率而言，保留在纸页中松香胶量的增多，增加了与纤维发生施胶作用的松香胶量，有助于提高施胶效果；另一方面，硫酸铝用量加大，也为松香胶与纤维之间通过锚接固定提供了更多可能，从而改善了纸页抗水性。

3.3 松香-硫酸铝施胶体系对不同浆料的施胶影响

实验就松香-硫酸铝施胶体系对2种BCTMP施胶效果进行研究。抄造时，二者的助留助滤剂用量相同，硫酸铝的用量不同，即SCA浆为54 kg/t（纸），TSA 浆为 20 kg/t（纸），改变松香胶的用量，对应纸张的吸水性如图2所示。

图2 松香胶用量对不同浆料的施胶效果

由图2可知：在松香胶和硫酸铝用量均较低的情况下，由TSA浆抄制纸张就可以取得理想的施胶效果；而SCA浆将硫酸铝用量提高到2倍以上时，仍需将松香胶用量提高2倍以上才可以取得同样的施胶效果。结合表1和图2，对该现象可以做出这样的解释，即由于SCA浆中可抽提物含量高，这些阴离子垃圾在系统中存在时，大量消耗了硫酸铝的正电吸附作用，不仅影响了松香胶在纸页中的留着，而且也影响了松香胶与纤维的施胶作用。可见，对于可抽提组分含量较高的浆料体系，要注意采取措施降低其干扰。

4 结论

（1）硫酸铝对松香胶的施胶效果有显著影响，提高硫酸铝用量可以提高松香胶的施胶效果。

（2）有机抽提物会妨碍松香胶的施胶，适当加大硫酸铝用量可以缓解这种影响。当控制Cobb值为30 g/m2时，SCA浆用硫酸铝和松香胶量是TSA浆的2倍以上。