高強(qiáng)度高松厚度化機(jī)漿的品質(zhì)控制及其機(jī)理分析.pdf

1、由于化機(jī)漿制漿具有高得率、高松厚度等獨(dú)特特性,因此化機(jī)漿自開發(fā)以來(lái)一直受到造紙工作者的關(guān)注。近年來(lái),化機(jī)漿的研究熱點(diǎn)之一是提高產(chǎn)品性能并降低生產(chǎn)成本。加之,我國(guó)化機(jī)漿品質(zhì)較差,而進(jìn)口化機(jī)漿的成本太高,因此提高國(guó)產(chǎn)化機(jī)漿的產(chǎn)品性能成為一項(xiàng)更加緊迫的任務(wù)。本研究是以優(yōu)化化機(jī)漿成紙松厚度與強(qiáng)度性能為目標(biāo),采用同一漿料打漿后的兩種不同游離度漿料(高游離度漿和低游離度漿料,分別簡(jiǎn)稱為HFP、LFP)互配方式,獲得混合漿(MP),探索MP中具有高強(qiáng)

2、度高松厚度的化機(jī)漿漿料(HTB-CMP,簡(jiǎn)稱HTBP)的品質(zhì)控制工藝參數(shù),并對(duì)其紙張的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察分析,從理論上闡明化機(jī)漿的品質(zhì)與其成紙性能的關(guān)系。這將推動(dòng)我國(guó)化機(jī)漿的生產(chǎn)及應(yīng)用,擴(kuò)大化機(jī)漿在造紙工業(yè)中的應(yīng)用范圍及使用量。
　　 本課題首先對(duì)制備HTBP工藝中的干燥方式、填充漿(指在HTBP中起到填充作用的漿料,本文中將LFP看作填充漿)添加量(或配比,均相對(duì)于MP)、填充漿特性、骨架漿(指在HTBP中起到骨架作用的漿料,本

3、文中將HFP看作骨架漿)特性等影響因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明,風(fēng)干干燥較烘干干燥更有利于反映MP紙頁(yè)的松厚度性能變化;填充漿的添加量是影響MP性能的重要因素,且添加量不應(yīng)該超過(guò)60%;填充漿的特性中細(xì)小纖維含量和骨架漿的特性中纖維平均長(zhǎng)度是影響HTBP性能的主要因素;采用不同的打漿方式可以獲得不同的填充漿纖維特性;添加PFI中濃打漿獲得的填充漿(簡(jiǎn)稱PFI填充漿)較槽式打漿機(jī)低濃打漿獲得的填充漿(簡(jiǎn)稱槽式填充漿)具有更好的濾水性、更高的松厚

4、度和強(qiáng)度性能。
　　 然后,采用風(fēng)干干燥、PFI填充漿和骨架漿的工藝對(duì)制備HTBP的最佳工藝參數(shù)進(jìn)行研究。根據(jù)一般情況下用于白卡紙芯層中化機(jī)漿的CSF,選用CSF550mL骨架漿,60mL填充漿,添加量為20%。此時(shí),相比于原工藝(指對(duì)比工藝,即采用直接磨漿工藝獲得的漿料,簡(jiǎn)稱為CP)的成紙松厚度3.5cm3·g-1、抗張指數(shù)14.39N·m/g-1、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度30J/m-2,HTBP成紙松厚度提高3%,抗張指數(shù)提高4%,內(nèi)結(jié)合

5、強(qiáng)度降低1%。
　　 其次,根據(jù)制備HTBP的最佳工藝參數(shù),采用纖維篩分儀等進(jìn)一步分析新工藝與原工藝的不同及控制新工藝品質(zhì)的根本規(guī)律。MP與CP相比,R30、R50、P200含量增加,R100、R200含量降低。新工藝中隨著填充漿添加量的增加,MP性能出現(xiàn)松厚度下降而強(qiáng)度提高的變化過(guò)程,表明對(duì)松厚度從正影響到負(fù)影響,而對(duì)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)從負(fù)影響到正影響,從而實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度高松厚度。在篩分中表現(xiàn)為R50含量降低到一定程度時(shí),R100、R20

6、0含量有較大幅度的提升,因此,存在一個(gè)臨界點(diǎn),即在纖維網(wǎng)絡(luò)中并不是粗大纖維與細(xì)小纖維越多越好,且不需要其他的組分,而是各組分以合適比例并存。
　　 最后,HTBP最佳工藝在烘干干燥時(shí)成紙松厚度仍然高于CP約3%,因此此工藝可以應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中。然后對(duì)HTBP展開網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究,一方面通過(guò)紙張性能中的光散射系數(shù)、透氣度、孔徑分布等與結(jié)構(gòu)相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行研究,結(jié)果表明:填充漿在紙張內(nèi)部形成了一種增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò),從而使兩種漿料的行為特征出現(xiàn)了

7、差異;HTBP較CP有較好的透氣性,使得紙頁(yè)疏松:HTBP成紙的平均孔徑和最大孔徑都大于CP,使得紙張具有高松厚度和透氣性。
　　 另一方面,通過(guò)多媒體顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、體視顯微鏡、孔徑測(cè)定儀(PMI)等儀器,觀察HTBP中纖維特性及成紙中纖維的分布和結(jié)合情況。結(jié)果表明:骨架漿漿料主要提供較粗、挺硬、頭部基本未分絲的長(zhǎng)纖維和片狀或纖維碎片為主的細(xì)小纖維;填充漿漿料主要提供較短、柔軟、較寬且表面多起毛的長(zhǎng)纖維及細(xì)絲狀、帶