添加水溶PVA纖維紙粘烘缸問題的影響研究

劉群華　劉　文　陳雪峰

（1.中國制漿造紙研究院，　北京　100102； 2.制漿造紙國家工程實(shí)驗(yàn)室，　北京　100102）

添加水溶PVA纖維紙粘烘缸問題的影響研究

劉群華1,2劉文1,2陳雪峰1,2

（1.中國制漿造紙研究院，北京100102； 2.制漿造紙國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京100102）

研究了特種紙中配抄水溶PVA纖維時(shí)常見的粘烘缸問題，通過進(jìn)烘缸前濕紙頁的水分、干燥溫度等方面對粘烘缸及紙頁強(qiáng)度的影響研究，得出在達(dá)到水溶纖維的熔化點(diǎn)后，控制好進(jìn)烘缸前濕紙頁的水分是解決粘烘缸的關(guān)鍵。

水溶PVA纖維進(jìn)烘缸前水分干燥溫度粘烘缸紙張強(qiáng)度

0　前　言

在無塵擦拭紙、電池隔膜紙等特種紙中，由于添加較多的化學(xué)纖維或合成纖維，成紙的強(qiáng)度較低，為了滿足強(qiáng)度要求，往往在配漿中添加水溶PVA纖維（水溶維尼綸纖維）起到纖維膠黏劑的作用。水溶PVA纖維3～4mm長，與一般的植物纖維長度接近，在濕部成型中能良好地留著，克服了水溶性膠黏劑或膠乳在濕部的留著率低的問題；一般60～70 ℃熱水溶，因此在干燥過程中部分熔融，在纖維之間起到膠黏劑的作用。

但添加水溶PVA纖維有一個(gè)較突出的問題就是干燥過程中有粘烘缸現(xiàn)象，從而導(dǎo)致紙張斷紙或紙張表面起毛的情況，降低成紙的強(qiáng)度?，F(xiàn)以無塵擦拭紙的研究為例，來研究添加水溶PVA纖維紙的粘烘缸問題的影響因素。

1　試　驗(yàn)

1.1原材料

漂白針葉木硫酸鹽漿（好聲牌）、合成纖維（1.6 D×6 mm，D是纖維粗度單位，指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下9 000 m纖維克重?cái)?shù)）、水溶PVA纖維（3 mm）、PAE、Graffc染色劑。

1.2試驗(yàn)設(shè)備

Vally打漿機(jī)（P40130，奧地利PTI公司）、標(biāo)準(zhǔn)疏解器（03，L&W公司）、紙頁成型器（中國制漿造紙研究院自制）、壓榨機(jī)（P40140-200，奧地利PTI公司）、鼓式干燥器（E-100，美國AMC公司）、電子天平（03型，L&W公司）、紙張厚度儀（DCP-HDY04，四川長江造紙儀器有限公司）、電腦紙張拉力儀（DCP-HDY04，四川長江造紙儀器有限公司）、電熱鼓風(fēng)干燥箱、顯微鏡。

1.3試驗(yàn)方法

漂白針葉木漿打漿至一定的打漿度，將合成纖維和水溶PVA纖維加水用標(biāo)準(zhǔn)疏解器疏解開，加入漿料中，攪拌均勻，加入濕強(qiáng)劑，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笙♂?，再抄紙、壓榨、干燥?/p>

1.4檢測方法

紙漿打漿度的測定方法按照GB/T 3332—2004來執(zhí)行，紙和紙板定量的測定方法按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 451.2—2002 來執(zhí)行，紙和紙板厚度的測定方法按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 451.3—2002來執(zhí)行，紙和紙板抗張強(qiáng)度的測定方法按照GB/T 12914—2008來執(zhí)行，紙張干燥時(shí)粘烘缸的情況主觀判斷。

2　結(jié)果與討論

2.1水溶PVA纖維及其在紙張中的形態(tài)

將水溶PVA纖維、配有水溶PVA纖維的紙張溶于熱水，去除水溶PVA纖維膠黏劑后的纖維形態(tài)分別進(jìn)行顯微鏡觀察，依此成圖1、圖2、圖3。圖1顯示水溶PVA纖維稍有潤漲，顏色為深藍(lán)色；圖2顯示水溶PVA纖維在特種紙中起膠黏劑的作用，顏色仍為深藍(lán)色；圖3是將圖2的特種紙于70～80 ℃熱水中溶解掉水溶PVA纖維后的纖維圖片，植物纖維和合成纖維之間已無膠黏物。從圖3可見，水溶PVA纖維膠黏劑在熱水中溶解去除較徹底，可根據(jù)這一特性，通過稱取溶解前后紙張纖維的量來估算紙張中加入的水溶PVA纖維量。

圖1　水溶PVA纖維開始潤漲的顯微鏡圖

圖2　水溶PVA纖維溶熔后在纖維間起膠黏劑作用的形態(tài)

圖3　用熱水溶解去除水溶PVA纖維后的其他纖

2.2解決紙張的粘烘缸問題的研究

2.2.1水溶PVA纖維在干態(tài)下的熱熔情況

為了解決紙張加入較多水溶PVA纖維后的粘烘缸問題，首先從該纖維的熱熔性入手，研究其在不同的溫度下的熱熔情況。在不同的溫度下將干態(tài)的水溶PVA纖維于電熱干燥箱中烘5 min，再在顯微鏡下觀察其形態(tài)，結(jié)果見表1、圖4、圖5。

（2）擁擠踩踏事故處置預(yù)案。志愿者應(yīng)負(fù)責(zé)好劃分區(qū)域內(nèi)的人員流動與安全防范，禁止出現(xiàn)由于游客量增加而發(fā)生推擠、踩傷等狀況。一旦出現(xiàn)，進(jìn)行現(xiàn)場疏導(dǎo)，并求助組織方進(jìn)行現(xiàn)場協(xié)調(diào)。

表1　干態(tài)的水溶PVA纖維在不同加熱溫度下的熔融狀態(tài)

圖4　室溫下的水溶PVA原纖維圖

圖5　80 ℃水溶PVA纖維的干態(tài)熔融圖

由表1、圖4、圖5可見，此PVA纖維要在80 ℃以上才能熔融較充分，起到膠黏劑的作用。故烘缸溫度要超過這個(gè)溫度。而且溫度在110～120 ℃干態(tài)的PVA纖維還能保持細(xì)長條的纖維狀，并沒有熔融成膜，也達(dá)不到進(jìn)口紙中的卷曲的寬飄帶似的熔融狀態(tài)，應(yīng)該還有水分的影響因素。

2.2.2水分對水溶PVA纖維粘烘缸的影響研究

在幾次試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，相同的工藝方案下，先抄的紙不粘烘缸，而后抄的紙粘烘缸。分析其中的原因發(fā)現(xiàn)，工藝條件不變，只是用于壓榨的毛毯從干態(tài)變成了濕態(tài)，毛毯的水分發(fā)生了變化。

接著研究了粘烘缸與進(jìn)烘缸前的濕紙頁水分的關(guān)系，試驗(yàn)方案為添加20%水溶PVA纖維，試驗(yàn)結(jié)果見表2（采用不同的壓榨力來控制濕紙頁的水分，干燥溫度90 ℃）。

表2　濕紙頁的水分與粘烘缸的關(guān)系

由表2可知:即使水溶PVA纖維用量在20%，只要控制好進(jìn)烘缸前濕紙頁的水分，也不會粘烘缸，抄造能順利進(jìn)行。要保證紙張不粘烘缸、紙張強(qiáng)度合適，濕紙頁水分控制在70%左右合適，否則水溶PVA纖維在有水的情況下會部分或全部溶解而填在紙頁與烘缸面的間隙中，從而產(chǎn)生粘缸故障。一般采用調(diào)整壓榨力和維持壓榨毛毯的水分穩(wěn)定來控制濕紙頁的水分合適并維持穩(wěn)定。

2.2.3干燥溫度對水溶PVA纖維紙粘烘缸的影響研究

從表3可見，雖然濕紙頁水分只有67%，但是烘缸溫度從室溫開始升溫到90 ℃，水溶PVA在較多水分的情況下緩慢熔化、平鋪，所以有點(diǎn)粘缸。故對于添加水溶PVA纖維的紙的干燥適合較高溫度快速干燥。

表3　干燥溫度對水溶PVA纖維紙粘烘缸的影響

由表4可見，控制合適的水分，在較低的溫度下干燥有點(diǎn)粘烘缸；干燥溫度在70 ℃下，剛達(dá)到此水溶PVA纖維的溶解溫度，纖維還未充分熔融起膠黏作用，導(dǎo)致紙張強(qiáng)度較低；溫度達(dá)到90 ℃時(shí)，水溶纖維充分熔融，紙張強(qiáng)度較高。故從粘烘缸情況及成紙的強(qiáng)度考慮，添加水溶PVA纖維的紙適合較高溫快速干燥。

表4　干燥溫度對強(qiáng)度的影響

3　結(jié)束語

通過以上試驗(yàn)可得出如下結(jié)論:

（1）紙張中的水溶PVA纖維在Graffc染色劑下用顯微鏡觀察呈深藍(lán)色，在70～80 ℃熱水能溶解掉，故在分析紙樣時(shí)可以通過形態(tài)和熱水溶解性能判紙張中膠黏物的種類及添加量。

（2）水溶PVA纖維由于在冷水中不溶解，可與其他纖維一起配抄，起到膠黏劑的作用，而且留著率高，對于某些添加較大量合成纖維的特種紙如光學(xué)鏡頭擦拭紙或堿性電池隔膜紙等這類要求吸液好和強(qiáng)度高的特種紙尤為重要。

（3）通過調(diào)節(jié)壓榨力控制好進(jìn)烘缸前的濕紙頁的水分是保證配抄較多水溶PVA纖維抄紙不粘烘缸，使抄造順利進(jìn)行的關(guān)鍵。進(jìn)烘缸時(shí)的濕紙頁的水分不宜過大，過大粘烘缸；也不宜過小，過小水溶PVA纖維水化熔融不充分，成紙強(qiáng)度較低；水分控制在70%左右比較合適。

（4）在控制較合適的濕紙頁水分的情況下，烘干溫度必須超過水溶PVA纖維的熔點(diǎn)，才可使水溶PVA纖維熔融充分，成紙強(qiáng)度較高，降低粘烘缸的問題。