生活用紙生產(chǎn)中使用竹漿存在的挑戰(zhàn)和解決方案

在中國(guó)生活用紙產(chǎn)品市場(chǎng)中，使用非木漿纖維作為原料比較普遍。非木漿包括竹漿、蔗渣漿和草漿等，其中竹漿應(yīng)用在生活用紙行業(yè)的占比最大。

竹漿的特點(diǎn)

竹子如果種植得當(dāng)，作為制漿原料具有以下優(yōu)勢(shì)：竹子生長(zhǎng)速度更快，產(chǎn)量更高；有助于減少森林砍伐；能吸收更多的二氧化碳，多釋放30%的氧氣；竹子相較于木材，林區(qū)所需維護(hù)較少；竹子制漿的可持續(xù)性更好。由于竹漿的這些優(yōu)點(diǎn)，近幾年竹漿生活用紙的產(chǎn)量持續(xù)提升。竹漿通常用于替代長(zhǎng)纖漿，生產(chǎn)企業(yè)可以自建竹漿廠，也可以從市場(chǎng)上采購(gòu)竹漿。竹漿可以作為很好的生活用紙漿料，但大量的雜細(xì)胞（注：非纖維類(lèi)的細(xì)胞）會(huì)導(dǎo)致紙機(jī)運(yùn)行問(wèn)題和產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。

竹漿的雜細(xì)胞含量通常高于木漿，漿料中細(xì)小纖維和抽提物含量也高于木漿。此外，無(wú)機(jī)物，尤其是硅的含量較高，而在生活用紙生產(chǎn)時(shí)，這些無(wú)機(jī)物會(huì)使揚(yáng)克烘缸的涂層變硬。此外，過(guò)高的無(wú)機(jī)物含量會(huì)使整個(gè)漿料體系磨蝕性更高，從而導(dǎo)致刮刀磨損增加。

竹漿在使用過(guò)程中的這些潛在問(wèn)題，最終將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品柔軟度和手感變差，并且使紙機(jī)運(yùn)行性能下降。此外，還會(huì)造成刮刀壽命縮短，從而增加設(shè)備的維護(hù)使用成本。自建竹漿廠中的問(wèn)題會(huì)更嚴(yán)重。

表1是竹漿纖維與其他木材纖維的纖維形態(tài)和特性分析的對(duì)比。這些數(shù)據(jù)清晰揭示了竹漿的問(wèn)題根源。通過(guò)纖維形態(tài)分析可以看出，竹漿中細(xì)小纖維含量明顯高于其他木材纖維，并且竹漿中抽提物含量、灰分含量也遠(yuǎn)高于木漿，尤其是硅的含量更高。針對(duì)竹漿應(yīng)用于生活用紙行業(yè)的這些問(wèn)題，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工藝和化學(xué)助劑的應(yīng)用來(lái)控制，從而提高成品的性能，降低生產(chǎn)成本。

表1 不同纖維原料的纖維形態(tài)對(duì)比

竹漿的使用

當(dāng)生活用紙生產(chǎn)企業(yè)選擇使用竹漿來(lái)作為原材料時(shí)，可以不改動(dòng)紙機(jī)，但應(yīng)進(jìn)行調(diào)整來(lái)優(yōu)化紙機(jī)運(yùn)行性能和提高生活用紙質(zhì)量。

首先，由于竹漿的特點(diǎn)，紙機(jī)濕部細(xì)小纖維含量高，將導(dǎo)致紙機(jī)揚(yáng)克烘缸涂層變硬，并且造成產(chǎn)品柔軟度差、松厚度低、紙頁(yè)粉塵增加，并且增加了揚(yáng)克烘缸上出現(xiàn)振痕的可能性，通常需要增加其他添加劑的用量，來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。其次，由于竹漿含有更多的抽提物，將有可能導(dǎo)致毛毯上的污染物和沉積物增加。此外，竹漿硅的含量較高，輸送管路中結(jié)垢的幾率增大，并且灰分含量高，也有可能會(huì)導(dǎo)致刮刀磨損增加。

針對(duì)竹漿在使用過(guò)程中的這些問(wèn)題，可以通過(guò)化學(xué)助劑的處理來(lái)解決。

選擇正確的磨漿工藝

不論企業(yè)使用哪種漿料，采用正確的磨漿工藝，都對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有重要的影響，對(duì)竹漿而言尤其如此。磨漿不充分則無(wú)法保證產(chǎn)品具有合格的柔軟度，但過(guò)度磨漿會(huì)進(jìn)一步增加漿料中細(xì)小纖維含量。因此，磨漿需要根據(jù)紙頁(yè)的強(qiáng)度和柔軟度，來(lái)制定正確的磨漿工藝。使紙漿的磨漿曲線在強(qiáng)度、柔軟度和細(xì)小纖維含量之間取得最佳平衡。

此外，由于竹漿纖維形態(tài)與典型的短纖和長(zhǎng)纖木漿不同，因此磨漿要求會(huì)有所不同，應(yīng)加以?xún)?yōu)化。

圖1 竹漿游離度對(duì)紙頁(yè)裂斷長(zhǎng)的影響情況

圖2 竹漿游離度對(duì)紙頁(yè)手感的影響情況

圖3 竹漿紙頁(yè)裂斷長(zhǎng)與紙頁(yè)手感的關(guān)系

除改善磨漿工藝外，還可以通過(guò)優(yōu)化多盤(pán)過(guò)濾機(jī)或氣浮白水回收機(jī)來(lái)減少系統(tǒng)中細(xì)小纖維含量。白水經(jīng)過(guò)多盤(pán)過(guò)濾機(jī)或氣浮白水回收機(jī)，通常需要清除白水中90%以上的懸浮物，這需要通過(guò)添加聚合物來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果白水中的細(xì)小纖維不能有效被清除，將返回到系統(tǒng)中。

通過(guò)微粒管理控制細(xì)小纖維

濕部當(dāng)中細(xì)小纖維含量高，將影響揚(yáng)克烘缸涂層的性能。大量細(xì)小纖維和二氧化硅會(huì)轉(zhuǎn)移到涂層上，導(dǎo)致涂層更硬，粉塵更多，還會(huì)提高涂層的磨蝕性，縮短刮刀的使用壽命。為了解決這些問(wèn)題，索理思公司針對(duì)竹漿開(kāi)發(fā)了一些特殊的烘缸涂料產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在揚(yáng)克烘缸上形成軟涂層，可以有效改善刮刀的運(yùn)行穩(wěn)定性，紙頁(yè)皺紋質(zhì)量更好。并且有助于刮刀伸入到涂層中，將涂層中磨蝕性的表面去除。

索理思公司推出的PerForm? SP技術(shù)解決方案可以通過(guò)添加卷曲改性劑，使系統(tǒng)中的細(xì)小纖維卷曲，從而達(dá)到對(duì)系統(tǒng)中細(xì)小纖維含量的控制。

圖4 微粒管理系統(tǒng)對(duì)紙漿中不同部位細(xì)小纖維含量的影響

該解決方案選擇優(yōu)化性能的、具有特定分子量和電荷密度的APAM原料，有助于改善細(xì)小纖維留著率，減少進(jìn)入白水系統(tǒng)中的細(xì)小纖維量，在使用過(guò)程中需要陽(yáng)離子添加劑以得到最佳效果，適用于添加濕強(qiáng)劑的紙種。

圖5 PerForm SP技術(shù)卷曲改性劑原理示意圖

通過(guò)化學(xué)品控制抽提物

新型污染物控制劑，有助于防止污染物沉積和污染毛毯。使用新型除粘劑，可使抽提物均勻分散，防止產(chǎn)生沉積。

Detac? DC膠物控制劑是擁有專(zhuān)利的聚合物化學(xué)品，可吸附在有機(jī)污染物的疏水表面，并在污染物微粒周?chē)纬煞€(wěn)定的隔離層，防止疏水性微粒凝聚成較大的、有問(wèn)題的粒子。通過(guò)添加這種化學(xué)品，可以有效降低膠粘物的粘性，減少膠粘物沉積可能，幫助去除紙頁(yè)上的污染物。

圖6 Detac DC原理示意圖

通過(guò)新的毛毯處理方式，也可以保持毛毯的潔凈度和性能。通過(guò)電子顯微鏡觀察，未經(jīng)處理的過(guò)濾后漿料抽提物中的微粒，粒徑較大，單位面積的微粒數(shù)量較多，沉積嚴(yán)重，經(jīng)4ppm處理后粒徑較小，單位面積的微粒數(shù)量較少，沉積較少。

圖7 化學(xué)品對(duì)漿料中抽提物微粒的影響

未來(lái)的技術(shù)發(fā)展

有化學(xué)品供應(yīng)商正在開(kāi)發(fā)新的制漿化學(xué)品，以盡量減少竹漿中的細(xì)小纖維和二氧化硅含量。通過(guò)制漿化學(xué)品的改進(jìn)，將可以從根本上降低竹漿的漿料特性對(duì)制漿和造紙過(guò)程的影響，而并不需要到抄紙過(guò)程再來(lái)解決問(wèn)題。并且，通過(guò)對(duì)制漿過(guò)程的優(yōu)化將進(jìn)一步改善質(zhì)量、紙機(jī)運(yùn)行性能和成本。

另外，進(jìn)一步提高揚(yáng)克烘缸涂層的性能也可以更好地控制自然增加的涂層，延長(zhǎng)刮刀壽命。

案例

案例一：通過(guò)微粒管理控制細(xì)小纖維

案例1使用配有靴式壓榨的新月型紙機(jī)，紙機(jī)產(chǎn)能100t/d，所使用的原料中含有50%竹漿的原生纖維漿料，使用的濕部添加劑包括濕強(qiáng)劑、柔軟劑、氧化型殺菌劑，生產(chǎn)面巾紙產(chǎn)品。

在這樣的條件下通過(guò)PerForm? SP技術(shù)解決方案來(lái)控制系統(tǒng)中的細(xì)小纖維含量，并測(cè)試流漿箱中的漿料細(xì)小纖維含量。開(kāi)始時(shí)添加少量化學(xué)品，以控制系統(tǒng)的潔凈，如系統(tǒng)潔凈得過(guò)快，會(huì)造成柔軟度差等問(wèn)題，逐漸增加化學(xué)品的添加量，在15小時(shí)后系統(tǒng)將會(huì)達(dá)到新平衡。客戶會(huì)看到揚(yáng)克烘缸涂層性能改善，并且紙頁(yè)的柔軟度有明顯改善、紙頁(yè)粉塵減少。

圖8 隨著化學(xué)品添加，漿料中細(xì)小纖維含量變化情況

案例二：控制抽提物

案例2的紙機(jī)設(shè)備同樣為帶有靴式壓榨的新月型紙機(jī)，紙機(jī)產(chǎn)能為175t/d，所使用的原料為含有45%竹漿的原生纖維漿。濕部添加包括：濕強(qiáng)劑、柔軟劑、氧化型殺菌劑，主要生產(chǎn)高檔面巾紙產(chǎn)品。

圖9 隨著化學(xué)品添加，流漿箱中漿料的抽提物含量變化情況

添加DetacTMDC可以降低系統(tǒng)中的抽提物含量，在添加了DetacTMDC產(chǎn)品后，系統(tǒng)中抽提物不會(huì)立即減少，需要時(shí)間來(lái)清潔濕部系統(tǒng)，整個(gè)過(guò)程大約需要15個(gè)小時(shí)。經(jīng)過(guò)清潔階段后，系統(tǒng)中的抽提物含量會(huì)降低到含量較低的新平衡狀態(tài)。通過(guò)添加這種化學(xué)品，產(chǎn)品的柔軟度得到改善，并且紙機(jī)運(yùn)行性能也有所提升。