馬尾松CTMP與闊葉木漿配抄對(duì)紙張性能的影響

夏新興， 林慶旭， 黃木榕， 童樹(shù)華

(1.陜西科技大學(xué) 陜西省造紙技術(shù)及特種紙品開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710021； 2.福建南平紙業(yè)股份有限公司， 福建 南平 353000; 3.浙江金昌紙業(yè)有限公司， 浙江 龍游 324400)

0 引言

由于高得率漿(HYP)具有得率高，污染負(fù)荷小等優(yōu)點(diǎn)[1]，近年來(lái)發(fā)展迅速.木材纖維原料以及非木材纖維原料包括麥草、竹材等都能夠用于高得率漿的生產(chǎn)，與化學(xué)漿相比，HYP保留了大部分的木素，因而紙漿纖維比較硬挺，成紙的松厚度、不透明度較高.

HYP可以改善紙張性能，因而廣泛應(yīng)用于紙張的生產(chǎn)中，有關(guān)HYP應(yīng)用的研究也較多.羅琪[2]等用20%的巨尾桉APMP與60%的馬尾松磨木漿、5%的馬尾松亞硫酸鹽化學(xué)漿以及15%的脫墨廢紙漿配抄新聞紙，其白度、裂斷長(zhǎng)、撕裂指數(shù)及不透明度均符合GB1910-89B級(jí)新聞紙的要求.趙林、高揚(yáng)[3]等人研究了楊木高得率漿與楊木漂白化學(xué)漿配抄生產(chǎn)文化用紙，發(fā)現(xiàn)楊木漂白化學(xué)漿配用楊木高得率漿后，紙張松厚度和不透明度得到明顯提高.嚴(yán)偉、張美云[4]等人研究了楊木APMP漿在銅版紙中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)楊木APMP漿代替楊木BCTMP漿抄造銅版原紙，能得到較高的松厚度和不透明度，白度稍低，其他物理性能指標(biāo)相當(dāng).高得率漿有著化學(xué)漿沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)，因此可以通過(guò)使用HYP來(lái)調(diào)整產(chǎn)品性能，滿足生產(chǎn)要求.

馬尾松高得率漿雖然在強(qiáng)度方面有優(yōu)勢(shì)，但由于其難漂，白度較低[5-7]，因此使用受到限制.在馬尾松機(jī)械漿漂白工藝研究[8]的基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)將馬尾松機(jī)械漿以不同比例和闊葉木漿混合抄紙，研究配抄對(duì)成紙性能的影響.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料以及主要試劑

馬尾松機(jī)械漿為實(shí)驗(yàn)室自制，白度78 %ISO，打漿度為51°SR；闊葉木漿為商品化學(xué)漿板，白度85% ISO，打漿度為30°SR,施膠劑：AKD；填料：商品CaCO3；助留助慮劑：陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)，膨潤(rùn)土.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 纖維形態(tài)觀察

采用光學(xué)顯微鏡對(duì)馬尾松機(jī)械漿及漂白闊葉木漿纖維形態(tài)進(jìn)行觀察，觀察時(shí)放大倍數(shù)為10×10.

1.2.2 紙頁(yè)抄造

馬尾松BCTMP分別以10%、20%、30%、40%、50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的配比與闊葉木漿混合抄紙，定量70 g/m2，每組抄造6張，各藥品的加入順序以及用量(相對(duì)于絕干漿)為：AKD 0.1%，CaCO320%，CPAM 0.04 %，膨潤(rùn)土0.2 %.

1.2.3 紙張物理性能檢測(cè)

手抄片首先置于恒溫恒濕(溫度23 ℃，濕度50%)的房間內(nèi)24 h，然后依據(jù)TAPPI標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定各項(xiàng)物理指標(biāo)，白度和不透明度用DN-B白度儀測(cè)定.

2 結(jié)果與討論

2.1 成紙定量、厚度的測(cè)定

由表1可知，成紙的定量在69.7～70.9 g·m-2的范圍內(nèi)，定量比較穩(wěn)定；平均厚度逐漸增大，平均緊度逐漸降低，這是由于馬尾松CTMP的松厚度較高，而松厚度是緊度的倒數(shù)，表達(dá)式分別為：

ν=δ×1 000 /g；ρ=g/δ×1 000

其中ν、ρ、δ、g分別為紙張的松厚度、緊度、厚度以及定量，所以隨著馬尾松機(jī)械漿配抄比例的增加，成紙的緊度逐漸降低，厚度逐漸增加.

表1 成紙性能比較

2.2 馬尾松漿與闊葉木漿纖維形態(tài)分析

圖1 馬尾松CTMP纖維顯微形態(tài)(×100)

圖2 闊葉木化學(xué)漿纖維顯微形態(tài)(×100)

由圖1和圖2兩種纖維形態(tài)的顯微鏡觀察可見(jiàn)，馬尾松機(jī)械漿的纖維較挺硬，纖維沒(méi)有彎曲扭結(jié)的狀態(tài)；相比之下，闊葉木化學(xué)漿的纖維較為柔軟，纖維呈現(xiàn)出彎曲、纏繞、扭結(jié)在一起的狀態(tài).

2.3 馬尾松BCTMP漿對(duì)白度的影響

由圖3可見(jiàn)，隨著馬尾松機(jī)械漿添加比例的增加，成紙的白度逐漸降低.添加比例由10%增至50%時(shí)，白度由84.2%ISO降至82.4%ISO，下降2.1%.馬尾松機(jī)械漿的白度為78%ISO，低于闊葉木漿的白度，因而隨馬尾松機(jī)械漿的增加，白度必然會(huì)逐漸下降.另一方面，商品CaCO3的加入又有利于白度的提高.根據(jù)不同紙種對(duì)白度的要求，馬尾松機(jī)械漿的使用比例也會(huì)不同，如果紙張需要較高的白度，就要降低馬尾松的配抄比例；如果對(duì)白度的要求不高，可以增加馬尾松機(jī)械漿的使用.

圖3 馬尾松BCTMP漿配抄比例對(duì)成紙白度的影響

2.4 馬尾松BCTMP漿對(duì)抗張指數(shù)的影響

由圖4可知，隨著馬尾松機(jī)械漿添加比例的增加，抗張指數(shù)逐漸降低.當(dāng)添加比例由10%增加到50%時(shí)，抗張指數(shù)由15.5 N·m·g-1降至11.1 N·m·g-1，下降28.4 %.當(dāng)添加比例達(dá)到40%后，抗張指數(shù)基本不再下降.

纖維之間的結(jié)合以及纖維自身的強(qiáng)度是影響抗張強(qiáng)度的最重要因素.馬尾松CTMP漿纖維較為挺硬，柔軟性低，所以纖維間結(jié)合較差.相反，闊葉木漿纖維柔軟彎曲，經(jīng)打漿之后纖維間的結(jié)合加強(qiáng)，強(qiáng)度較高，所以，馬尾松機(jī)械漿的加入不利于纖維之間的結(jié)合，導(dǎo)致抗張指數(shù)逐漸下降.

圖4 馬尾松BCTMP漿配抄比例對(duì)成紙抗張指數(shù)影響

2.5 馬尾松BCTMP漿對(duì)撕裂度的影響

由圖5可見(jiàn)，隨著馬尾松機(jī)械漿添加比例的增加，撕裂度逐漸下降.添加比例由10%增至50%時(shí)，撕裂度由254.973 mN降至227.514 mN，下降10.8%.撕裂度逐漸下降同樣反映出紙張強(qiáng)度性能的下降，同時(shí)，填料等助劑的使用可以緩解撕裂度的下降.

圖5 馬尾松BCTMP漿配抄比例對(duì)成紙撕裂度的影響

2.6 馬尾松BCTMP漿對(duì)不透明度的影響

不透明度是指帶黑色襯墊時(shí)，對(duì)綠光的反射因數(shù)R0與厚度達(dá)到完全不透明的多層紙樣的相應(yīng)反射因數(shù)R∞之比[9]，它是印刷用紙的重要質(zhì)量指標(biāo).

由圖6可知，隨馬尾松機(jī)械漿添加比例的增加，不透明度呈逐漸增加的趨勢(shì).添加比例由10%增加到50%時(shí)，不透明度由90.0%增加到91.0%.不透明度受多方面因素的影響[10]，包括漿料的種類、填料、施膠劑、染料的種類和用量等.本實(shí)驗(yàn)中馬尾松機(jī)械漿的加入可以提高紙張的不透明度；其次，紙張的定量增加，不透明度也會(huì)增加；最后，填料CaCO3的使用也有助于不透明度的提高.

圖6 馬尾松BCTMP漿配抄比例對(duì)成紙不透明度的影響

3 結(jié)論

馬尾松CTMP漿的纖維較挺硬，纖維沒(méi)有呈現(xiàn)彎曲、扭結(jié)的狀態(tài).相比之下，闊葉木化學(xué)漿的纖維較為柔軟，纖維呈現(xiàn)出彎曲的形態(tài)，并且纖維之間相互纏繞、扭結(jié)在一起，這種形態(tài)有利于纖維之間的結(jié)合. 馬尾松機(jī)械漿配抄闊葉木漿成紙白度、強(qiáng)度有所下降，不透明度增加.在定量70 g/m2，使用填料、施膠劑以及助留助濾劑的條件下，馬尾松機(jī)械漿的配用比例由10%增加到50%時(shí)，抗張指數(shù)和撕裂度分別降低28.4%和10.8 %，白度由84.2 %ISO降至82.4 %ISO，不透明度由90%增至91%.

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