既能保持干强度又能改善柔软度的新型生活用纸干强剂

干强度和柔软度是生产生活用纸的2个关键参数，然而改善生活用纸柔软度所需的加工和配料条件通常与提高其干强度所需的条件相冲突，必须在市场需求中寻求干强度和柔软度二者之间的平衡。该文介绍了索理思在这方面所作的努力，以及他们为解决这一问题而开发的新型干强剂HercobondTM7550EU在生活用纸生产企业中的应用案例。

索理思（Solenis）的新型干强剂产品HercobondTM7550EU在市场上是独一无二的，因为它能够使生产商在保持或提高生活用纸干强度的同时提高生活用纸的柔软度。此外，它是一个更清洁、更平衡的湿部系统，可以节省能源。

目前生产生活用纸的2个关键参数是干强度和柔软度。然而，同时提高这2个参数并不简单。生活用纸中的干强度能够以多种方式来实现，包括纤维的选择、打浆度以及化学品的添加，并且生活用纸生产商必须在成本和效果方面平衡这些方法。另一方面，最大化柔软度所需的加工和配料条件通常与改善干强度所需的条件相冲突。

1 干强度添加剂

干强度添加剂通过在纤维之间形成内部氢键而在不同条件下改善纸张强度。主要的添加剂是天然或半合成聚合物，例如淀粉、羧甲基纤维素或合成产物，例如多胺，聚酰胺，聚丙烯酰胺和乙醛酸化聚丙烯酰胺。最近的生产中还使用了生物酶。虽然这些添加剂都具有干增强性能，但它们通常会对生活用纸的柔软性产生影响，同时可能导致一系列的工艺问题，例如沉积、湿部不平衡以及产生过量的细小组分。

2 没有刚度的强度

索理思要求其研发部门开发一种新产品，该产品可在不影响生活用纸刚度和柔软性的情况下增加其干强度。索理思的博士们首次研究了为什么合成和天然的干强剂能够使生活用纸具有刚度，研究发现：纤维之间稳定而刚性的结合导致生活用纸变硬，例如，淀粉与片材表面的z方向相互作用，产生工字梁效应；相反，GPAM形成共价键。他们在研究中使用中试纸机，评估各种产品的强度和柔软度相关性及其对挺度、裂断伸长率以及与纸页起皱相关性的影响，经过3年的研究，研究人员终于开发出HercobondTM7550EU这一独特的新产品，其能够打破增加强度和降低柔软度之间的必然联系，因为它可以与纤维形成较为柔韧的结合。

HercobondTM7550EU干强度聚合物具有温和的阳离子性，不会破坏湿部系统的电荷平衡，并且在pH、电导率和硬度方面具有广泛的操作。它不需要任何额外设施，可以简单地添加到浆料系统中。此外，它可以与所有常用的纸张添加剂结合使用，并且已发现可与湿强树脂协同使用，从而改善纸张的湿强度。

2.1 案例1：使用HercobondTM7550EU干强剂，在保持或改善卫生纸的强度和柔软度的同时降低了磨浆能耗

该案例是解决有关美国热风起皱机（45 t/d）的能耗问题。客户的目标是减少磨浆能耗，同时保持或改善卫生纸的强度和柔软度。使用HercobondTM7550EU干强剂后取得了下述效果：可以在保持干强度（GMT）的同时减少1台磨浆机的能耗，如图1所示，同时通过生活用纸柔软度分析仪（TSA）测得的柔软度有所改善，如图2所示；带来的其他好处包括改善留着、滤水和澄清（RDC），允许纸机速度增加75 m/min，并降低了发动机罩温度，从而节约了生产成本。

生活用纸生产商还评估了HercobondTM7550EU在热风干燥机（TAD）中使用100%原生针叶木-桉木混纺纤维生产优质卫生纸的作用和效果。最终目标也是通过降低磨浆能耗来提高柔软度。结果显示：生活用纸的TSA柔软度提高了5个点；磨浆机节能350 kW；抗张强度提高了5%～10%，并且流浆箱细小纤维质量分数降低至10%以下。

图1 使用HercobondTM7550EU干强剂，提高了卫生纸的干强度

2.2 案例2：使用HercobondTM7550EU干强剂替代淀粉，在保持纸巾干强度的同时减少了湿强度树脂的用量

在这次评估中，造纸厂使用HercobondTM7550EU代替淀粉（4～6 kg/t）在LDC机上生产原生纤维厨房用纸巾，带来的其他好处包括：留着率提高（73%～85%）；系统电荷平衡改善和发动机罩温度降低7%。

图2 使用HercobondTM7550EU干强剂，改善了卫生纸的TSA柔软度

通常，当阳离子干强剂用于生产纸巾时，湿强剂的性能会受到损害。然而，用HercobondTM7550EU替代淀粉可以减少20%的湿强度树脂用量，同时使样品湿抗张强度仍能达到目标要求，如图3所示。

图3 使用HercobondTM7550EU干强剂代替淀粉，保持了纸巾的干强度

2.3 案例3：使用HercobondTM7550EU干强剂，在维持卫生纸干抗张强度的同时减少了针叶木纤维用量

减少或替代卫生纸中的针叶木纤维含量可以节省成本，但是会降低干强度。为了解决这一问题，纸生产商先使用酶来降低针叶木的用量，但无法将针叶木用量减少到质量分数12%以下。后来在混合槽中添加HercobondTM7550EU干强剂后，减少了针叶木纤维用量，同时仍能维持所要求的干抗张强度。当停止将HercobondTM7550EU添加到系统中时，只有在停机几小时后才能满足干强度要求，同时需要重新加入12%的针叶木并增加磨浆时间，如图4所示。

图4 使用HercobondTM7550EU干强剂，减少了针叶木纤维的用量

使用HercobondTM7550EU后，预计纤维和能耗共节省15～18欧元/t，总成本节省约10欧元/t。

2.4 案例4：使用HercobondTM7550EU，在不损失干强度的情况下改善了生活用纸的柔软度

这台车速为1 800 m/min的LDC纸机的目标是在不损失干强度的情况下改善生活用纸的柔软度。将HercobondTM7550EU加入到长纤维中，同时使纸机其他参数保持在初始值。结果表明，TSA柔软度明显改善而不会损失强度（图5），而长纤维用量减少了约10%质量分数。

图5 定量为15 g/m2的生活用纸柔软度与抗张强度的关系

HercobondTM7550EU的加入也对纸机的滤水和干燥产生了重大影响（图6），使机罩温度降低15%，扬克缸压力降低4%，带来的其他好处包括降低了白水浓度，改善了留着，湿部系统更清洁、更平衡，以及延长刀片寿命。

图6 HercobondTM7550EU的加入对纸机的滤水和干燥产生了重大影响

3 总结

使用HercobondTM7550EU干强剂，可以使现有生活用纸产品维持或增加干强度并改善柔软度。使用HercobondTM7550EU的其他好处包括减少了长纤维用量，降低了磨浆能耗，改善了留着和滤水，降低了干燥能耗以及节省了成本。此外，该产品在纸巾生产过程中也可与湿强树脂协同作用。