ASA施膠劑在水松原紙中的應(yīng)用

王云豐，劉春亮，危陽陽

（牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司，黑龍江 牡丹江 157013）

烯基琥珀酸酐（ASA）是一種無礬土施膠系統(tǒng)的新型中性施膠劑，其反應(yīng)能力很強(qiáng)，能在極短的時間內(nèi)完成施膠。ASA施膠的紙幅到達(dá)施膠壓榨時已具有較高的施膠度，干燥后可達(dá)到最大施膠度的90%，施膠作用穩(wěn)定，在紙輥下機(jī)時基本已完成施膠過程，施膠度衰減小，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

水松原紙是生產(chǎn)卷煙的重要材料之一，通過印前設(shè)計(jì)、印刷加工及印后處理等工序加工而成。水松原紙的作用是將濾嘴和卷煙煙支卷接起來，屬于特種工業(yè)用紙。所以，水松原紙要具有良好的印刷適性、強(qiáng)度和穩(wěn)定的吸收性能。

本文研究采用ASA替代AKD進(jìn)行漿內(nèi)施膠，通過實(shí)驗(yàn)室小試、機(jī)臺中試以及煙廠卷接實(shí)驗(yàn)共同驗(yàn)證其施膠效果。

1 方案設(shè)計(jì)

（1）首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小試，分別使用AKD和ASA進(jìn)行抄紙實(shí)驗(yàn)，吸水性設(shè)計(jì)為30 g/m2，比較2種助劑的加入量情況。為方便起見，將加入AKD和ASA的紙樣分別定為A樣和B樣，抄紙完成后，將使用2種不同施膠劑的紙樣在同等環(huán)境下、分別放置10 min、30 min、1 h、2 h、5 h、10 h 以及 24 h、然后檢測2種紙樣放置不同時間的吸水性情況，比較2種紙樣的施膠穩(wěn)定性。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果，在機(jī)臺進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn)，操作同上，同條件下進(jìn)行對比分析。

（3）取加入2種不同助劑的紙輥模仿水松紙廠進(jìn)行印刷實(shí)驗(yàn)，比較2種紙樣的印刷效果；將印刷后的紙樣送至煙廠進(jìn)行卷接實(shí)驗(yàn)，比較2種紙樣的卷接效果。

2 實(shí)驗(yàn)室小試

為與生產(chǎn)實(shí)際盡量相符合，實(shí)驗(yàn)過程中所使用的原、輔料全部取自機(jī)臺，填料正常添加，加入量相同，灰分按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%設(shè)計(jì)，成品定量按照35 g/m2設(shè)計(jì)。由于ASA使用前需要進(jìn)行乳化反應(yīng)，當(dāng)前國內(nèi)常用的乳化劑為陽離子淀粉，而陽離子淀粉也是水松原紙生產(chǎn)過程中常用的增強(qiáng)劑，所以本實(shí)驗(yàn)使用陽離子淀粉作為增強(qiáng)劑，增強(qiáng)劑和助留劑正常添加。

2.1 抄紙實(shí)驗(yàn)

首先設(shè)計(jì)成紙吸水性為（30±1）g/m2不變，分別加入助劑AKD和ASA，以吸水性為主，調(diào)整2種助劑的加入量，直至指標(biāo)合格為止，比較同樣吸水性條件下AKD和ASA的加入量，在相同條件下，A樣和B樣各抄紙30張，一是為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，二是為后續(xù)施膠穩(wěn)定性的驗(yàn)證試驗(yàn)留樣，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 抄紙實(shí)驗(yàn)有關(guān)數(shù)據(jù)

2.2 驗(yàn)證施膠穩(wěn)定性

將A樣和B樣在相同條件下分別放置10 min、30 min、1 h（60 min）、2 h（120 min）、5 h（300 min）、10 h（600 min）和 24 h（1 440 min），檢測不同放置時間的成紙紙樣吸水性，結(jié)果見圖1。

圖1 紙樣吸水性隨時間的變化趨勢

2.3 實(shí)驗(yàn)室小結(jié)

（1）由表1分析得出，同等施膠度的情況下，AKD加入量高于ASA；

（2）由圖1分析得出：AKD施膠速度較慢，隨著時間的推移，施膠度逐漸增加，待AKD施膠作用完全后，再隨著時間的推移，施膠度又出現(xiàn)衰減的情況；ASA施膠速度較快，并相對穩(wěn)定，基本未出現(xiàn)施膠衰減的情況。

3 機(jī)臺中試

基于實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果，使用AKD施膠吸水性指標(biāo)波動較大，施膠度存在衰減的情況，使用ASA施膠吸水性指標(biāo)波動較小，基本無衰減，而且同等施膠度的條件下AKD用量較ASA高。為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室小試的準(zhǔn)確性以及驗(yàn)證在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中的可行性，所以在機(jī)臺進(jìn)行中試。中試仍然采用陽離子淀粉作為ASA的乳化劑。由于在生產(chǎn)線進(jìn)行中試，所以要考慮系統(tǒng)的清潔，碳酸鈣能與ASA的水解產(chǎn)物形成憎水性鈣鹽，其不溶于水，會形成沉淀黏附在上漿管道、流漿箱內(nèi)壁等位置，導(dǎo)致系統(tǒng)污染。所以提前要在ASA乳液中加入1 kg/t（硫酸鋁），使ASA水解的二元酸與鋁離子形成鋁鹽，沒有機(jī)會和碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)，保證系統(tǒng)清潔。

表2、表3和圖2分別顯示了漿料主要參數(shù)、混合漿纖維分析數(shù)據(jù)和混合漿纖維的各種長度及其占比（表和圖中的分析項(xiàng)目均按相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測）。

表2 漿料主要參數(shù)

表3 混合漿纖維分析數(shù)據(jù)

圖2 混合漿纖維的各種長度及其占比

3.1 機(jī)臺中試方案設(shè)計(jì)

定量設(shè)計(jì)為 35 g/m2，吸水性設(shè)計(jì)值為（30±1）g/m2，增強(qiáng)劑和助留劑正常添加，在同條件下，首先使用AKD進(jìn)行生產(chǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定后，取樣進(jìn)行檢測分析，待加入AKD的漿料拖干凈后，更換ASA，運(yùn)行過程中時刻觀察紙面狀態(tài)，是否出現(xiàn)洞眼等紙病，2 h后取樣進(jìn)行檢測分析。為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)過程中全部使用清水，機(jī)臺各部參數(shù)均保持不變。

3.2 ASA和AKD的加入方式

AKD和ASA乳液的加入方式相同，加入位置在壓力篩之后，均采用連續(xù)添加的方式。

3.3 中試過程

實(shí)驗(yàn)過程中觀察紙面狀態(tài)和紙病在線系統(tǒng)跟蹤，未發(fā)現(xiàn)因加入ASA而出現(xiàn)洞眼等紙病，紙面狀態(tài)良好。檢測數(shù)據(jù)分別見表4、表5和圖3（表和圖中的分析項(xiàng)目均按相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)檢測）。

3.4 機(jī)臺中試小結(jié)

（1）由表5分析得出，同等施膠度的情況下，AKD加入量高于ASA，與實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果相同。

（2）由圖3分析得出：AKD施膠速度較慢，隨著時間的推移，施膠度逐漸增加，待AKD施膠作用完全后，再隨著時間的推移，施膠度又出現(xiàn)衰減的情況；ASA施膠速度較快，并相對穩(wěn)定，基本未出現(xiàn)施膠衰減的情況，與實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果相同。

4 印刷實(shí)驗(yàn)

水松紙的印刷屬于凹版印刷，印刷質(zhì)量與原紙、印刷設(shè)備、印刷機(jī)參數(shù)、版輥、油墨、印刷環(huán)境等因素密切相關(guān)，所以要保證除原紙外的所有變量均相同。分別取A樣和B樣紙輥各一個，用印刷機(jī)進(jìn)行印刷實(shí)驗(yàn)，為保證印刷效果更貼近水松紙廠的生產(chǎn)情況，采用2道印刷的方式。

（1）印刷效果的對比方式：取10張平行樣，在橫向的不同位置將紙樣切成A4大小，但要保證同組對比樣的橫向位置相同。

表4 濕部分析數(shù)據(jù)

表5 中試有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖3 紙樣吸水性隨時間的變化趨勢

（2）印刷效果的評價(jià)方式：印刷效果包括色澤均勻性、色澤飽滿度和印刷溜平度。優(yōu)于X樣評為5分，在X樣和Y樣之間評為4分，在Y樣和Z樣之間評為3分，較Z樣差評為2分，印刷效果評價(jià)取色澤均勻性、色澤飽滿度和印刷溜平度的平均值。X樣、Y樣、Z樣及印刷評價(jià)結(jié)果如圖4所示。

圖4 印刷評價(jià)結(jié)果

由圖4可見，在同等條件下，使用ASA施膠的水松原紙印刷效果略優(yōu)于使用AKD施膠的水松原紙，說明ASA對印刷效果有幫助。

5 結(jié)論

（1）在水松原紙生產(chǎn)過程中，使用ASA施膠效果穩(wěn)定，衰減??；使用AKD施膠穩(wěn)定性差，且衰減大；但AKD施膠簡單，容易操作，而ASA施膠需要提前進(jìn)行乳化反應(yīng)，并且需要加入硫酸鋁，避免污染系統(tǒng)，操作相對復(fù)雜。所以，各生產(chǎn)企業(yè)需要根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的施膠劑。

（2）在同等條件下，使用ASA施膠的水松原紙印刷效果略優(yōu)于使用AKD施膠的水松原紙，說明ASA對印刷效果有幫助。