高強度高松厚度化機漿的品質控制及其機理分析.pdf

1、由于化機漿制漿具有高得率、高松厚度等獨特特性,因此化機漿自開發(fā)以來一直受到造紙工作者的關注。近年來,化機漿的研究熱點之一是提高產(chǎn)品性能并降低生產(chǎn)成本。加之,我國化機漿品質較差,而進口化機漿的成本太高,因此提高國產(chǎn)化機漿的產(chǎn)品性能成為一項更加緊迫的任務。本研究是以優(yōu)化化機漿成紙松厚度與強度性能為目標,采用同一漿料打漿后的兩種不同游離度漿料(高游離度漿和低游離度漿料,分別簡稱為HFP、LFP)互配方式,獲得混合漿(MP),探索MP中具有高強

2、度高松厚度的化機漿漿料(HTB-CMP,簡稱HTBP)的品質控制工藝參數(shù),并對其紙張的內(nèi)部結構進行觀察分析,從理論上闡明化機漿的品質與其成紙性能的關系。這將推動我國化機漿的生產(chǎn)及應用,擴大化機漿在造紙工業(yè)中的應用范圍及使用量。
　　 本課題首先對制備HTBP工藝中的干燥方式、填充漿(指在HTBP中起到填充作用的漿料,本文中將LFP看作填充漿)添加量(或配比,均相對于MP)、填充漿特性、骨架漿(指在HTBP中起到骨架作用的漿料,本

3、文中將HFP看作骨架漿)特性等影響因素進行研究。結果表明,風干干燥較烘干干燥更有利于反映MP紙頁的松厚度性能變化;填充漿的添加量是影響MP性能的重要因素,且添加量不應該超過60%;填充漿的特性中細小纖維含量和骨架漿的特性中纖維平均長度是影響HTBP性能的主要因素;采用不同的打漿方式可以獲得不同的填充漿纖維特性;添加PFI中濃打漿獲得的填充漿(簡稱PFI填充漿)較槽式打漿機低濃打漿獲得的填充漿(簡稱槽式填充漿)具有更好的濾水性、更高的松厚

4、度和強度性能。
　　 然后,采用風干干燥、PFI填充漿和骨架漿的工藝對制備HTBP的最佳工藝參數(shù)進行研究。根據(jù)一般情況下用于白卡紙芯層中化機漿的CSF,選用CSF550mL骨架漿,60mL填充漿,添加量為20%。此時,相比于原工藝(指對比工藝,即采用直接磨漿工藝獲得的漿料,簡稱為CP)的成紙松厚度3.5cm3·g-1、抗張指數(shù)14.39N·m/g-1、內(nèi)結合強度30J/m-2,HTBP成紙松厚度提高3%,抗張指數(shù)提高4%,內(nèi)結合

5、強度降低1%。
　　 其次,根據(jù)制備HTBP的最佳工藝參數(shù),采用纖維篩分儀等進一步分析新工藝與原工藝的不同及控制新工藝品質的根本規(guī)律。MP與CP相比,R30、R50、P200含量增加,R100、R200含量降低。新工藝中隨著填充漿添加量的增加,MP性能出現(xiàn)松厚度下降而強度提高的變化過程,表明對松厚度從正影響到負影響,而對強度實現(xiàn)從負影響到正影響,從而實現(xiàn)了高強度高松厚度。在篩分中表現(xiàn)為R50含量降低到一定程度時,R100、R20

6、0含量有較大幅度的提升,因此,存在一個臨界點,即在纖維網(wǎng)絡中并不是粗大纖維與細小纖維越多越好,且不需要其他的組分,而是各組分以合適比例并存。
　　 最后,HTBP最佳工藝在烘干干燥時成紙松厚度仍然高于CP約3%,因此此工藝可以應用在實際生產(chǎn)中。然后對HTBP展開網(wǎng)絡結構研究,一方面通過紙張性能中的光散射系數(shù)、透氣度、孔徑分布等與結構相關的指標進行研究,結果表明:填充漿在紙張內(nèi)部形成了一種增強的網(wǎng)絡,從而使兩種漿料的行為特征出現(xiàn)了

7、差異;HTBP較CP有較好的透氣性,使得紙頁疏松:HTBP成紙的平均孔徑和最大孔徑都大于CP,使得紙張具有高松厚度和透氣性。
　　 另一方面,通過多媒體顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、體視顯微鏡、孔徑測定儀(PMI)等儀器,觀察HTBP中纖維特性及成紙中纖維的分布和結合情況。結果表明:骨架漿漿料主要提供較粗、挺硬、頭部基本未分絲的長纖維和片狀或纖維碎片為主的細小纖維;填充漿漿料主要提供較短、柔軟、較寬且表面多起毛的長纖維及細絲狀、帶