化機漿的應(yīng)用和發(fā)展趨勢

劉彥成

（吉林森工股份有限公司露水河刨花板分公司，吉林撫松，134506）

1 高得率漿簡介

高得率漿是20世紀(jì)中后期逐步發(fā)展起來的漿種，自20世紀(jì)70年代第一條化學(xué)機械漿生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，高得率漿對制漿造紙技術(shù)的進步和發(fā)展起到了極大的推動作用。高得率漿是指得率高于化學(xué)漿的漿料的總稱。傳統(tǒng)的高得率漿為機械法制漿，包括磨石磨木漿（SGWP）、化學(xué)磨木漿（CGWP）、壓力磨木漿（PGW）、木片磨木漿（RMP）等。雖然傳統(tǒng)機械法制漿得率很高（普遍可以達到90％以上），但是仍然存在很多明顯的缺陷：①傳統(tǒng)機械法制漿原料適應(yīng)比較差，通常只適用于針葉材原料，我國的制漿纖維原料大多為闊葉材和草類植物，針葉材所占比例很小，這就使得在原料供應(yīng)方面面臨很大困難；②由于傳統(tǒng)機械法制漿只是單純的磨解分離纖維的過程，紙漿中存在大量木素，紙漿品質(zhì)較低，漂白難度大，成紙強度無法保障，大大限制了產(chǎn)品適應(yīng)范圍；③傳統(tǒng)機械法制漿能耗高、動力消耗大、生產(chǎn)周期短、停機頻率高、維修費用大、勞動強度大、生產(chǎn)效率低、無法實現(xiàn)自動化作業(yè)。由于以上種種缺點限制了機械法制漿的發(fā)展，所以化機漿成為近年來高得率漿發(fā)展的主要趨勢［1-2］。

化學(xué)機械漿是在傳統(tǒng)的機械漿基礎(chǔ)上發(fā)展起來的現(xiàn)代清潔高效制漿新技術(shù)。最初的化學(xué)機械漿是用亞硫酸鹽處理的化學(xué)熱磨機械漿，傳統(tǒng)稱CTMP或BCTMP。20世紀(jì)80年代后期發(fā)展了APMP，90年代開發(fā)了P-RC APMP。上述制漿方法都已用于生產(chǎn)化學(xué)機械漿，得率一般在80％～90％之間［3-4］。

傳統(tǒng)上機械漿主要用于配抄含機械漿的印刷紙，如新聞紙、超級壓光紙（SC）和低定量涂布紙（LWC）等，通常采用以針葉木為原料的磨石磨木漿（SGWP）、壓力磨木漿（PGW）和熱磨機械漿（TMP）。機械漿能使紙張在較低的定量下具有較好的不透明度、松厚度和適印性，但與化學(xué)漿相比，機械漿的強度和白度穩(wěn)定性較差，化機漿在紙漿質(zhì)量和成本方面填補了化學(xué)漿和機械漿之間的空缺。近20年來隨著技術(shù)的進步，化機漿的生產(chǎn)有了重大轉(zhuǎn)變，從最初的只以針葉木為原料轉(zhuǎn)到以闊葉木為主，包括楊木、樺木和楓木等［5］?，F(xiàn)在的化機漿得率高易漂白，對木材利用率高（得率達80％～95％），可以根據(jù)生產(chǎn)紙品要求采用本色漿或漂白漿工藝進行生產(chǎn)。本色漿能夠用于抄造高強度包裝紙板、本色包裝紙、本色生活用紙和低白度文化用紙等產(chǎn)品，漂白化機漿則可用于制造高檔衛(wèi)生紙、高檔文化印刷用紙、涂布紙（輕量涂布紙、銅版紙等）、新聞紙、白紙板、食品包裝紙等紙種。

2 化機漿的應(yīng)用現(xiàn)狀

化機漿的基本用途見表1。

2.1 化機漿在不含機械漿紙中的應(yīng)用

化機漿在不含機械漿紙中的應(yīng)用主要是代替硫酸鹽闊葉木漿，不含機械漿紙主要有復(fù)寫紙、表格紙、書寫紙、卡片紙、無碳復(fù)印紙和涂布紙等。在這些紙種中應(yīng)用的化機漿的游離度（CSF）250～400mL，白度83％～86％，在涂布紙和非涂布紙中用量一般分別為5％～15％和10％～25％。表2是用于不含機械漿紙的商品楊木化機漿的典型性能。

表1 化機漿主要用途

表2 用于不含機械漿紙的商品楊木化機漿的性能

過去使用闊葉木化機漿的主要目的是為了降低漿料成本，但近年應(yīng)用化機漿的目的已經(jīng)轉(zhuǎn)向提高不含機械漿紙的松厚度和不透明度。化機漿具有與漂白硫酸鹽闊葉木漿相似的高抗張強度，但要生產(chǎn)高抗張強度的化機漿相對較難且成本偏高，并且還不一定適合不含機械漿紙種的需要。為了在滿足成紙性能的同時降低生產(chǎn)成本，造紙過程常常使用多種漿料。在傳統(tǒng)的不含機械漿紙的生產(chǎn)中，長纖維針葉木漿為紙張?zhí)峁┝吮匾膹姸刃阅?，而短纖維的闊葉木漿則可用來改善紙張的成形和平滑度，同時降低漿料成本。部分硫酸鹽闊葉木漿被化機漿替代時，化機漿和硫酸鹽漿強度之間有協(xié)同效應(yīng)，但使用化機漿并不一定降低最終紙張強度。抄紙技術(shù)的進步，特別是涂布（計量施膠壓榨代替刮刀）和壓光技術(shù)（高溫軟壓區(qū)壓光）的進步也促進了化機漿的應(yīng)用。這些新的抄紙技術(shù)不僅能更好地控制紙張的表面性質(zhì)，還能保留原漿的松厚度［6-7］。

2.2 化機漿在多層紙板中的應(yīng)用

紙板分為單層紙板和多層紙板，多層紙板在纖維的選擇和成本上明顯優(yōu)于單層紙板，因為多層紙板的各層可使用不同的纖維。挺度、耐折度和印刷性能是紙板的重要性質(zhì)，單層紙板的彎曲挺度取決于彈性模數(shù)和厚度，而對于三層紙板，彈性模數(shù)則主要受控于表層的硫酸鹽漿，中間一層化機漿決定厚度。因此在三層紙板的生產(chǎn)中采用松厚度較高的化機漿能達到更高的彎曲挺度。表3是用于多層紙板的商品楓木、楊木和針葉木化機漿的典型性能。

紙板的結(jié)構(gòu)一般包含兩個功能層：面層和芯層。面層賦予紙板良好的外觀、表面強度以及平滑度，這些性能對后續(xù)的涂布、印刷和加工很重要。芯層或底層的主要功能是提供松厚度和支撐。面層一般為漂白化學(xué)漿，為了降低成本，芯層一般使用低成本的纖維，但這并不意味著芯層的質(zhì)量就可以被忽視。芯層漿的質(zhì)量必須滿足以下幾點：①紙板使用性能要求具有一定挺度，漿料松厚度高，抄出紙板厚度就大，挺度就高，達到一定挺度定量就可降低，就可降低生產(chǎn)成本；②良好的成形和表面平滑度，為面層及后續(xù)的涂布打好基礎(chǔ)；③有足夠的層間結(jié)合強度，防止分層；④良好的濾水性能，確保生產(chǎn)效率和紙機的運行性能；⑤對于食品和液體包裝紙板，芯層漿還必須無嗅無味。為了生產(chǎn)高質(zhì)量的多層紙板，芯層廣泛使用楓木、楊木、樺木或其與針葉木的化機漿混合漿料。針葉木化機漿挺硬的長纖維影響芯層的成形以及紙板的表面平滑度，所以僅在一些低檔紙板中使用，而在高檔紙板中通常是楓木和楊木化機漿配合使用。與楓木相比，楊木化機漿的松厚度較低，要達到某個特定厚度需要較高的定量。對松厚度的要求是推動紙板芯層化機漿開發(fā)和發(fā)展的主動力，楓木化機漿以高松厚度著稱，被視為目前紙板生產(chǎn)中的超值纖維。粗短、挺硬的楓木纖維是生產(chǎn)高質(zhì)量紙板的優(yōu)良纖維原料，楓木化機漿生產(chǎn)出的紙板不僅具有高的松厚度、較好的勻度和表面平滑度，還具有優(yōu)良的印刷加工性能［8］。

表3 用于生產(chǎn)多層紙板的幾種化機漿的性能

2.3 化機漿在生活用紙中的應(yīng)用

在衛(wèi)生紙、毛巾紙產(chǎn)品中，使用針葉木化機漿或楊木和楓木化機漿來部分代替漂白化學(xué)漿或廢紙漿，以降低成本和提高松厚度。衛(wèi)生紙中化機漿的用量一般是20％～30％，面巾紙是10％～20％，毛巾紙是30％～40％。衛(wèi)生紙、面巾紙和毛巾紙最重要的使用性能是吸水性和柔軟度。一般松厚度高表明吸水能力高，同時紙具有松厚柔軟的感覺。雖然衛(wèi)生紙的松厚度是通過起皺獲得的，但是漿料的松厚度也會影響到衛(wèi)生紙的松厚度?；瘷C漿的松厚度比化學(xué)漿高得多，正是松厚度和經(jīng)濟因素使得化機漿在衛(wèi)生紙的生產(chǎn)中比化學(xué)漿更有吸引力。但化機漿用于衛(wèi)生紙也有一定的技術(shù)問題，即細(xì)小纖維引起的粉塵、黏揚克烘缸以及返黃。這些問題阻礙了化機漿的進一步應(yīng)用。新一代的闊葉木化機漿的細(xì)小纖維含量低且白度高，這對增加化機漿在衛(wèi)生紙和面巾紙中的應(yīng)用也具有一定的刺激作用。

2.4 化機漿在機械漿紙中的應(yīng)用

如果某些地區(qū)由于夏季電力短缺或因紙機生產(chǎn)能力增加而造成制漿能力不足時，可在含磨木漿紙中使用化機漿代替磨木漿。用化機漿生產(chǎn)LWC紙和新聞紙的技術(shù)已很成熟，化機漿的性能至少不比GW或TMP差。國外有研究人員用楊木化機漿代替全化漿LWC紙中的硫酸鹽闊葉木漿，對成紙各種性能指標(biāo)進行檢測［9］，發(fā)現(xiàn)使用化機漿替代漂白硫酸鹽闊葉木漿（HBKP）可以提高紙張松厚度，對紙張挺度、勻度和不透明度都有促進作用，并可降低生產(chǎn)成本。在LWC紙中應(yīng)用化機漿的主要原因在于：①節(jié)電；②關(guān)閉低效率的GW生產(chǎn)線；③彌補由于紙機升級而造成的紙漿生產(chǎn)能力的不足。用于LWC紙的化機漿的品種包括低游離度的楊木、針葉木或針葉木與楊木的混合化機漿。

3 我國化機漿的發(fā)展方向

近年來，化機漿的生產(chǎn)技術(shù)已相當(dāng)成熟，在含機械漿紙和紙板中的使用已較為普遍?；瘷C漿具有與漂白硫酸鹽闊葉木漿相似的強度和白度，也有一些獨特的性質(zhì)，如松厚度好、纖維比表面積大和細(xì)小纖維含量高等。通過采用如楊木、樺木、楓木、黑云杉等單一材種或混合材種，并調(diào)整工藝條件，可以獲得合適的化機漿。

今后，化機漿研發(fā)的主要方向是利用那些被認(rèn)為材性較差或未完全利用的木材原料。盡管化機漿在以化學(xué)漿為主的不含機械漿紙中的應(yīng)用有了相當(dāng)大的發(fā)展，但由于這一應(yīng)用領(lǐng)域相對較新，化機漿尚未得到充分利用。為了滿足市場對高質(zhì)量低成本紙產(chǎn)品的需求，未來化機漿勢必向著改善成漿質(zhì)量、降低纖維束含量、提高質(zhì)量穩(wěn)定性的方向發(fā)展。目前，我國在新建化機漿生產(chǎn)線方面處于領(lǐng)先地位（主要是APMP或P-RC APMP工藝），這些新建的生產(chǎn)線主要以人工林闊葉木為原料，所生產(chǎn)的漿直接用于生產(chǎn)新聞紙和LWC紙。目前，中國市場對高松厚度的闊葉木（楊木和楓木）化機漿的需求達到歷史最高水平，而且將會持續(xù)很長一段時間。

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［6］韓 穎，翟華敏，呂宏峰.國產(chǎn)楊木高得率漿配抄性能的研究［J］.大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2007（3）：228.

［7］周亞軍，鄒學(xué)軍，李 蕭，編譯.不含磨木漿紙中使用高得率漿以達到所需的產(chǎn)品性能［J］.國際造紙，2007，26（2）：6.

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