黄原胶对造纸滑石粉的助留效果

毋 龙 先, 牛 梅 红,, 孙 衍 宁, 邢 效 功

( 1.河南银鸽实业投资股份有限公司, 河南 漯河 462000; 2.大连工业大学 轻工与化学工程学院, 辽宁 大连 116034 )

0 引 言

黄原胶[1-2]是以淀粉为主要原料经过生物发酵而制成的高分子微生物多糖,在热水或冷水中有良好溶解性,有良好的增黏性,抗高温、抗生物降解,而且有良好的分散、乳化稳定作用和颗粒悬浮作用,更重要的是,黄原胶是环保型制品。

我国黄原胶资源丰富。由于独特的性质,黄原胶在食品、石油、医药、日用化工等十几个领域中有着极其广泛的应用,其商品化程度之高、应用范围之广,令其他任何一种微生物多糖都望尘莫及[3]。目前黄原胶的世界总产量约10万 t/a,需求量增长率5%～7%,由于功能性好,悬浮性及耐酸碱性能都优良,在食品工业中是理想的增稠剂[4]。

随着纸机车速的不断提高,纸机湿部的助留助滤技术愈来愈重要,白水的循环使用要求尽量降低白水中的固形物,而这些固形物主要是填料和细小纤维,从而使助留助滤剂得到了广泛的使用。造纸是一个复杂的物理化学过程,影响助留助滤剂使用效果的因素很多,因此对这些因素进行研究,达到正确地使用助剂的目的,使其在实际生产中发挥更大的作用[5]。造纸助剂的使用不仅可以提高纸的质量,开发纸的品种,而且在消除生产障碍、提高设备效率、降低原材料消耗等方面都有着显著的作用[6]。作者尝试将黄原胶用作造纸助留剂,观察其对填料滑石粉的助留效果,以期用环保性的黄原胶代替现有的助留剂,使造纸产品更符合环保要求。

1 实 验

1.1 主要原料

黄原胶,自制,粉末状；纸浆,商品阔叶木浆板；滑石粉,取自牡丹江造纸厂。

1.2 实验方法

1.2.1 抄 片

把浆料疏解至质量分数为0.8%,每次量取浆料200 mL,依次加入0.2% AKD、黄原胶,混合一定时间,稀释至一定体积,在纸页成型器上进行抄片。

1.2.2 填料留着率的测定

纸页灰分的测定:以纸页的灰分反映填料的留着情况。检测完的纸片撕好放于干燥器内,平衡水分,每份1.5～2.0 g,炭化1 h,冷却20 min,放入高温炉中在800 ℃灼烧至恒重,冷却后称量。

1.2.3 其他指标的检测

抗张强度、耐破度、耐折度、撕裂度均采用国家标准检测方法。

2 结果与讨论

2.1 黄原胶用量对灰分的影响

如图1所示,随着黄原胶用量的增加,纸料留着量先是明显提高,但当助留剂加入量达到0.20%后,填料留着量上升缓慢。这是由于黄原胶加入量在一定范围内增加时,纸料表面的吸附随之增加,在纸料组分上的可得吸附面积随之减少,最后只能以从纸料表面更为伸出的构型吸附[7],且助留剂在纸料表面的覆盖程度随助留剂加入量的提高而提高,滑石粉的可得吸附点增多,能够很好地得到助留效果。但当助留剂在纸料表面的覆盖达到100%时,再增加其用量不会再增加其在纸料表面的覆盖率,助留效果不再明显。

2.2 黄原胶用量对紧度的影响

从图2中可以看出,随着黄原胶用量的增加,成纸的紧度呈直线上升状态。主要原因是随着细小纤维和填料留着率的提高,单位体积内的填料含量增加,其定量上升,所以紧度提高。

图1 黄原胶用量对灰分的影响

图2 黄原胶用量对紧度的影响

2.3 黄原胶用量对耐破指数的影响

由图3可知,随着黄原胶用量的增加,在0.20% 之前,耐破指数下降缓慢;0.20%之后,突然下降很快。分析其原因是由于灰分含量的增加,使成纸中的填料随之增加,导致耐破度下降,而0.20%之后,可能是填料等细小组分的进一步增多,也影响了纤维间的结合力,使耐破指数下降得快。

图3 黄原胶用量对耐破指数的影响

2.4 黄原胶用量对抗张指数的影响

从图4中可以看出,随着黄原胶用量的增加,抗张指数在0.20%之前呈下降趋势,然后趋于平缓。主要原因是填料留着率的增加,使一定横截面内受填料的影响而强度和纤维间的结合力下降,抗张强度下降很快,在0.20%之后,又由于细小纤维留着的进一步增加,使纤维间的结合力又有些缓解,所以下降又趋于平缓。

图4 黄原胶用量对抗张指数的影响

2.5 黄原胶用量对撕裂指数的影响

由图5可知,随着黄原胶用量的增加,撕裂指数逐渐上升。其原因是细小纤维的增加,使纤维间形成了氢键,也有仪器和操作的影响,使其撕裂指数上升。

图5 黄原胶用量对撕裂指数的影响

2.6 黄原胶用量对耐折度的影响

从图6中可以看出,随着黄原胶用量的增加,耐折度在0.10%之前呈上升趋势,而后逐渐下降。分析其原因是随着细小纤维的增多,纤维的交织力增强,耐折度也增强了;0.10%之后,细小纤维和填料的进一步增多,使填料占据了成纸中的成分,使纤维间的结合力下降,从而耐折度下降。

图6 黄原胶用量对耐折度的影响

3 结 论

黄原胶对填料滑石粉有一定的助留效果,当黄原胶用量为0.20%时,加填滑石粉成纸灰分质量分数为7.86%,紧度0.62 g/cm3,耐破指数0.049 kPa·m2/g,抗张指数48.49 N·m/g,撕裂指数18.26 mN·m2/g,耐折度730次,满足成纸要求。

[1] 穆斯塔帕,古丽努尔,杨新平,等. 黄原胶产品的开发及利用[J]. 新疆农业科学, 2005, 42(增):213-214.

[2] 吴国荃,王金台,罗书凯,等. 黄原胶的国内生产现状及趋势[J]. 化工技术经济, 2004, 22(10):15-18.

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[6] 万金泉,陈中豪. 改性聚丙烯酰胺助滤、助留、增强特性的研究[J]. 中国造纸, 1997(2):31-34.

[7] WAGBERG L, BJORKLUND M, ASELL I, et al. On the mechanism of flocculation by microparticle retention-aid systems[J]. TAPPI Journal, 1996, 79(6):157-164.