既能保持干強度又能改善柔軟度的新型生活用紙干強劑

干強度和柔軟度是生產(chǎn)生活用紙的2個關(guān)鍵參數(shù)，然而改善生活用紙柔軟度所需的加工和配料條件通常與提高其干強度所需的條件相沖突，必須在市場需求中尋求干強度和柔軟度二者之間的平衡。該文介紹了索理思在這方面所作的努力，以及他們?yōu)榻鉀Q這一問題而開發(fā)的新型干強劑HercobondTM7550EU在生活用紙生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用案例。

索理思（Solenis）的新型干強劑產(chǎn)品HercobondTM7550EU在市場上是獨一無二的，因為它能夠使生產(chǎn)商在保持或提高生活用紙干強度的同時提高生活用紙的柔軟度。此外，它是一個更清潔、更平衡的濕部系統(tǒng)，可以節(jié)省能源。

目前生產(chǎn)生活用紙的2個關(guān)鍵參數(shù)是干強度和柔軟度。然而，同時提高這2個參數(shù)并不簡單。生活用紙中的干強度能夠以多種方式來實現(xiàn)，包括纖維的選擇、打漿度以及化學品的添加，并且生活用紙生產(chǎn)商必須在成本和效果方面平衡這些方法。另一方面，最大化柔軟度所需的加工和配料條件通常與改善干強度所需的條件相沖突。

1 干強度添加劑

干強度添加劑通過在纖維之間形成內(nèi)部氫鍵而在不同條件下改善紙張強度。主要的添加劑是天然或半合成聚合物，例如淀粉、羧甲基纖維素或合成產(chǎn)物，例如多胺，聚酰胺，聚丙烯酰胺和乙醛酸化聚丙烯酰胺。最近的生產(chǎn)中還使用了生物酶。雖然這些添加劑都具有干增強性能，但它們通常會對生活用紙的柔軟性產(chǎn)生影響，同時可能導致一系列的工藝問題，例如沉積、濕部不平衡以及產(chǎn)生過量的細小組分。

2 沒有剛度的強度

索理思要求其研發(fā)部門開發(fā)一種新產(chǎn)品，該產(chǎn)品可在不影響生活用紙剛度和柔軟性的情況下增加其干強度。索理思的博士們首次研究了為什么合成和天然的干強劑能夠使生活用紙具有剛度，研究發(fā)現(xiàn)：纖維之間穩(wěn)定而剛性的結(jié)合導致生活用紙變硬，例如，淀粉與片材表面的z方向相互作用，產(chǎn)生工字梁效應(yīng)；相反，GPAM形成共價鍵。他們在研究中使用中試紙機，評估各種產(chǎn)品的強度和柔軟度相關(guān)性及其對挺度、裂斷伸長率以及與紙頁起皺相關(guān)性的影響，經(jīng)過3年的研究，研究人員終于開發(fā)出HercobondTM7550EU這一獨特的新產(chǎn)品，其能夠打破增加強度和降低柔軟度之間的必然聯(lián)系，因為它可以與纖維形成較為柔韌的結(jié)合。

HercobondTM7550EU干強度聚合物具有溫和的陽離子性，不會破壞濕部系統(tǒng)的電荷平衡，并且在pH、電導率和硬度方面具有廣泛的操作。它不需要任何額外設(shè)施，可以簡單地添加到漿料系統(tǒng)中。此外，它可以與所有常用的紙張?zhí)砑觿┙Y(jié)合使用，并且已發(fā)現(xiàn)可與濕強樹脂協(xié)同使用，從而改善紙張的濕強度。

2.1 案例1：使用HercobondTM7550EU干強劑，在保持或改善衛(wèi)生紙的強度和柔軟度的同時降低了磨漿能耗

該案例是解決有關(guān)美國熱風起皺機（45 t/d）的能耗問題?？蛻舻哪繕耸菧p少磨漿能耗，同時保持或改善衛(wèi)生紙的強度和柔軟度。使用HercobondTM7550EU干強劑后取得了下述效果：可以在保持干強度（GMT）的同時減少1臺磨漿機的能耗，如圖1所示，同時通過生活用紙柔軟度分析儀（TSA）測得的柔軟度有所改善，如圖2所示；帶來的其他好處包括改善留著、濾水和澄清（RDC），允許紙機速度增加75 m/min，并降低了發(fā)動機罩溫度，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本。

生活用紙生產(chǎn)商還評估了HercobondTM7550EU在熱風干燥機（TAD）中使用100%原生針葉木-桉木混紡纖維生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)衛(wèi)生紙的作用和效果。最終目標也是通過降低磨漿能耗來提高柔軟度。結(jié)果顯示：生活用紙的TSA柔軟度提高了5個點；磨漿機節(jié)能350 kW；抗張強度提高了5%～10%，并且流漿箱細小纖維質(zhì)量分數(shù)降低至10%以下。

圖1 使用HercobondTM7550EU干強劑，提高了衛(wèi)生紙的干強度

2.2 案例2：使用HercobondTM7550EU干強劑替代淀粉，在保持紙巾干強度的同時減少了濕強度樹脂的用量

在這次評估中，造紙廠使用HercobondTM7550EU代替淀粉（4～6 kg/t）在LDC機上生產(chǎn)原生纖維廚房用紙巾，帶來的其他好處包括：留著率提高（73%～85%）；系統(tǒng)電荷平衡改善和發(fā)動機罩溫度降低7%。

圖2 使用HercobondTM7550EU干強劑，改善了衛(wèi)生紙的TSA柔軟度

通常，當陽離子干強劑用于生產(chǎn)紙巾時，濕強劑的性能會受到損害。然而，用HercobondTM7550EU替代淀粉可以減少20%的濕強度樹脂用量，同時使樣品濕抗張強度仍能達到目標要求，如圖3所示。

圖3 使用HercobondTM7550EU干強劑代替淀粉，保持了紙巾的干強度

2.3 案例3：使用HercobondTM7550EU干強劑，在維持衛(wèi)生紙干抗張強度的同時減少了針葉木纖維用量

減少或替代衛(wèi)生紙中的針葉木纖維含量可以節(jié)省成本，但是會降低干強度。為了解決這一問題，紙生產(chǎn)商先使用酶來降低針葉木的用量，但無法將針葉木用量減少到質(zhì)量分數(shù)12%以下。后來在混合槽中添加HercobondTM7550EU干強劑后，減少了針葉木纖維用量，同時仍能維持所要求的干抗張強度。當停止將HercobondTM7550EU添加到系統(tǒng)中時，只有在停機幾小時后才能滿足干強度要求，同時需要重新加入12%的針葉木并增加磨漿時間，如圖4所示。

圖4 使用HercobondTM7550EU干強劑，減少了針葉木纖維的用量

使用HercobondTM7550EU后，預計纖維和能耗共節(jié)省15～18歐元/t，總成本節(jié)省約10歐元/t。

2.4 案例4：使用HercobondTM7550EU，在不損失干強度的情況下改善了生活用紙的柔軟度

這臺車速為1 800 m/min的LDC紙機的目標是在不損失干強度的情況下改善生活用紙的柔軟度。將HercobondTM7550EU加入到長纖維中，同時使紙機其他參數(shù)保持在初始值。結(jié)果表明，TSA柔軟度明顯改善而不會損失強度（圖5），而長纖維用量減少了約10%質(zhì)量分數(shù)。

圖5 定量為15 g/m2的生活用紙柔軟度與抗張強度的關(guān)系

HercobondTM7550EU的加入也對紙機的濾水和干燥產(chǎn)生了重大影響（圖6），使機罩溫度降低15%，揚克缸壓力降低4%，帶來的其他好處包括降低了白水濃度，改善了留著，濕部系統(tǒng)更清潔、更平衡，以及延長刀片壽命。

圖6 HercobondTM7550EU的加入對紙機的濾水和干燥產(chǎn)生了重大影響

3 總結(jié)

使用HercobondTM7550EU干強劑，可以使現(xiàn)有生活用紙產(chǎn)品維持或增加干強度并改善柔軟度。使用HercobondTM7550EU的其他好處包括減少了長纖維用量，降低了磨漿能耗，改善了留著和濾水，降低了干燥能耗以及節(jié)省了成本。此外，該產(chǎn)品在紙巾生產(chǎn)過程中也可與濕強樹脂協(xié)同作用。