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几种助剂在生活用纸中的应用
几种助剂在生活用纸中的应用
袁瑞红等/几种助剂在生活用纸中的应用
几种助剂在生活用纸中的应用
袁瑞红赵传山
(山东轻工业学院制浆造纸工程省级重点学科,山东济南市,250353)
摘要探讨了生活用纸几种主要助剂:
柔软剂,湿强剂,分散剂,剥离剂和粘合剂等的作用机理,并对使用方
法进行了简要介绍.
关键词柔软剂湿强剂分散剂剥离剂粘合剂
生活用纸在人们的日常生活中起着非常重
要的作用,高质量的生活用纸要求手感滑腻,质
地细密,柔软有弹性,并且遇水不会很快溃烂,
还要求有一定的撕裂,耐破强度;既要能快速吸
收水分及其它液体,又不能有细小纤维,粉尘等
其他杂质残留在皮肤上.如何平衡和提高生活
用纸上述各种性能,满足消费者的需求是生产
厂家一直努力的方向.如今柔软剂,湿强剂和
纤维分散剂等各种助剂在生活用纸的生产中起
着十分重要的作用.
1柔软剂
柔软性是有拿着特定的纸产品,经过皮肤
摩擦并用手弄皱的消费者所感受到的触觉,这
种触觉是几种物理性能的结合,包括纸页的柔
韧性,纸页的表面外观和纸页的耐摩擦性能.
柔软性一般用柔软度表示.柔软度是生活用纸
的一个极其重要的指标.柔软度的评价一般而
言表现为两个方面:
一是纸页的松厚度,二是纸
页的手感滑腻性能.我国生活用纸生产多使用
二次纤维和草浆,以草类原料和二次纤维抄造
的生活用纸,一般都显得脆和硬,手感差.为了
克服这些缺点,生产中主要通过添加柔软剂来
达到相应的柔软度.
纸张柔软剂是一种能够吸附在纤维上并能
增加纸的柔软性能,从而使手感舒适柔软的造
纸化学品.它除了能使纸张柔软,还可以改善
烘缸的涂布,进而改变起皱的均一性和辊子的
增效作用.柔软剂的使用如同温和的涂布改良
剂,使得扬克烘缸的涂层更加有弹性,使得涂布
更容易实现.纸张柔软剂的性能,应考虑如下
四条:
(1)易被纸浆纤维吸附,在造纸过程中流
失少;
(2)柔软效果好;(3)具有相应的湿强度;
(4)具有一定吸湿性及其他性能.
1.1柔软剂的作用机理
纸页的柔软性能主要取决于纤维本身的特
性与纤维间的结合紧密程度,起皱时皱纹的状
况.加入柔软剂后,柔软剂在纤维之间形成非
极性隔离膜,这样分子链易在应力下发生相互
滑移和运动,降低纤维与人体之间的摩擦阻力,
从而获得平滑,柔软手感.同时柔软剂还可以
使纤维塑性化和多保留空气,以减少纤维之间
的结合,从而达到提高柔软度的目的,因而将带
来一定的纸页强度损失,但能充分的提高纸张
的松厚度.同时由于它能改变纤维的塑性与结
合力,因而有利于提高起皱的均匀性与增加纸
张的伸长率,使得手感得以提高.
1.2使用方法
纸张干燥之前,纤维之间没有结合,纤维由
于保留纸张内部的水的黏附性才开始紧密接
触.由于纸张在烘缸前没有结合,所以,通过纸
张表面施加适当的柔软剂,可以改变蓬松柔软
性.这类柔软剂多是有机硅类结构,柔软剂的
使用一般分为桨内添加法与湿纸页表面喷涂
法.桨内添加法一般添加于成浆池,流程短,便
4】
江苏造纸2007年第4期造纸化学品
于调整.其中咪唑啉衍生物是浆内柔软剂的典
型例子,通过破坏浆料结合力而起作用.添加
于浆内时,如果使用液体柔软剂只需用加料泵
将其在线稀释和过滤后加入浆中混匀即可,如
果采用固体或油脂状柔软剂则需经加热,溶解
充分后才能加入,否则使用中易发生管道堵塞.
对于手感滑腻性能要求较高的品种一般采
用湿纸幅表面喷淋柔软剂与浆内添加相结合的
方法.喷淋时最佳的喷淋点是将它喷淋在快要
进入真空压榨辊之前的纸幅上,应用新鲜水和
静态管道混合器将用泵送的柔软剂原液进行在
线稀释到19,6的浓度.喷淋法的典型用量一般
为0.89---2.7kg/t.为了获得最好的柔软剂留
着,喷淋系统的pH值应保持在5.5~7.0之
间.使用时应注意的是喷淋液应成雾状,如果
不能充分雾化应重新考虑喷嘴的选型与喷淋压
力.生产中应及时巡检,否则喷液成水线,将
在纸幅表面形成洞眼.下面是湖南恒安纸业有
限公司生产卫生纸采用的工艺参数[1]:
喷淋压
力2.5bar,喷淋高度300mm,喷嘴间距
240mm,喷嘴大小1.5mm.
柔软度的上升必然导致强度的下降,也影
响了起皱控制剂的粘缸性,生产中应注意调整
粘缸剂的用量,控制柔软剂的最大用量,以免纸
幅脱缸,引起纸页起泡起折.
1.3提高柔软度的方法
(1)控制打浆质量.苇浆纤维短,在抄造皱
纹原纸时,为获得其必要性能,必须在打浆过程
中尽量避免纤维切短和过分水化,因此对于苇
浆在一般打浆机中最合理的操作方法是采取轻
刀细磨,即打浆方式以疏解为主,再辅以轻刀切
断.其打浆度可控制在48~500SR,打浆湿重
3.O~3.2g,成浆水化度(酒精法)8.0~10.0,
纤维平均长度0.53~O.56mm[引.并且苇浆在
打浆过程中采取不施胶不加填的措施,提高纤
维组织的有孔性和吸收性.若采取精制后的漂
白苇浆,可以改进原纸的柔软性和吸收性.
对于漂白麦草浆来说,其打浆对柔软度的
影响不大,而且造成电耗比较高,强度下降[3].
42
我们可以首先调整蒸煮工艺,把浆料蒸煮的软
一
些,控制粗浆硬度高锰酸钾值在ll~14,其
次适当提高漂白的漂率,这样柔软度就会有明
显的改善.
(2)可以加入膨化剂,使卫生用纸手触光
滑,饱满,给人以柔软感.
(3)合理控制起皱速比,一般在1.3~1.4
之间.并且成纸的水分适当高一些,手感柔软
舒适,一般控制在5.0~6.59,6.
(4)不可以过度磨浆,因为磨浆会增加纸页
挺度,对柔软度不利.若要提高柔软度一般
采用的方法是减少磨浆,通过加入干强剂
(DSA)保持强度.因为与磨浆后的纤维自然
形成的氢键键合长度相比,干强剂聚合物(天然
的或合成的)与纤维的键合长度较大,使柔软度
提高.干强剂产生的表面固结作用也可提高表
面手感.
(5)抄纸时使用细目铜网.这样不仅可以
改善纸页纤维组织均匀程度,而且由于纸页中
保留了较多的细小纤维,增加了纸的柔软度.
(6)尽量低定量.实践证明,纸张定量愈
低,纸的厚度小,纸质亦愈柔软.在预计定量一
定时,以较低的原纸定量配以较大的速比所成
纸页,其起皱前纤维层较薄,且起皱后叠成的层
间间隙较大,因而柔软度有所改善].
(7)适当的加填可以使纸的柔软度上升,吸
水性加强.卫生纸加填可以使用滑石粉,轻质
碳酸钙等,用量为1O9,5~2O9,5,根据纸页的情
况变化用量.
(8)控制好扬克式烘缸和烘缸罩之间的蒸
汽压力和干燥速率;采用Crepetrol起皱用软质
粘缸剂和陶瓷刮刀可获得很高的松厚度和柔
软度.
2湿强剂
湿强度也是卫生用纸的重要指标,湿强剂
的加入可改善纸张在润湿情况下的强度.普通
卫生用纸遇水后易溃烂成浆,在拭擦处留下浆
袁瑞红等/』种助剂在生活用纸中的应用
团和纸末.而加入湿强剂后的卫生用纸,拭擦
后不致溃散成团,能较好地满足用户的使用要
求.所以为了提高卫生用纸的质量,湿强剂在
卫生用纸中起着非常重要的作用.
卫生用纸要求对身体无毒,双醛淀粉无毒
并且产生的湿强度是暂时性的,纸页浸泡2小
时的湿强度比lO秒后的湿强度要低3O~
5O,所以是一种很好的卫生纸湿强剂.乙二
醛聚酰胺树脂(PAMG树脂)也是一种暂时性
湿强剂,无毒也可以作为卫生纸湿强剂.特别
是在碱性条件下,固化反应的可逆性使损纸的
处理很容易.PAE也是一种应用广泛的湿强
剂,无毒,虽然是一种热固性树脂,但有些生产
厂家也用来做擦手纸的湿强剂.
2.1湿强剂的作用机理
湿强剂在纤维界面上形成交联网络,分别
是聚合物分子间的交联和聚合物与纤维之间的
交联[6,7].前者是湿强树脂的部分高分子聚合
物沉积于纤维间,在纤维周围产生一个交错链
状结构,限制纤维与纤维间的活动,阻止纤维的
润胀和吸水,减少纸页伸缩变形等性能,因而可
以增加纸的湿强度.后者称为交共联作用,湿
强剂加入纸浆中渗透至纤维的表面和内部,缩
聚成高分子聚合物.湿强剂树脂与相邻纤维间
的部分羟基形成新的结合键(共价键,氢键等),
其中亚基醚键等共价键交联网络的形成对增加
纸的湿强度最为关键,因为它是一种抗水链键,
具有不溶,不熔的性质.另外,部份湿强剂树脂
分布于纤维表面,树脂成熟后,具有持久不变且
不溶于水的性质,因而使纸张具有良好的湿
强度.
2.2使用方法
(1)湿强剂使用前最好用碱调至pH值略
大于7;稀释后加在流桨箱处.
(2)生产低定量湿纸巾时,为减少湿强剂用
量,增强效果,宜采用较高的打浆度.
(3)生产低定量湿纸巾纸时,湿强剂用量一
般在3左右.
(4)对于热固性湿强剂(如PAE)加入后需
经一段老化期后,成纸湿强度才达最高值,因此
抄造损纸尽量及时回用L8』.
2.3提高湿强度的方法
(1)在同样的湿强剂用量下,适当的增加打
浆度可以提高湿强度.这是由于打浆度的提
高,使纤维比表面积增加,增加了对湿强剂分子
的吸附量,同时又由于纤维交织作用和增强,纤
维间空隙的减少,使毛细管作用减弱,吸水性变
差,抗水作用明显增加.
(2)适当的增加湿强剂的用量可以增加湿
强度.但也要注意有一个限度.PAE的用量
一
般在3左右.这是因为随着PAE用量的
增加,浆料系统的电位也由原来的负值变为正
值,其留着率降低,湿强剂阳离子分子的吸附作
用便开始降低.研究显示,浆料电位在零值附
近其留着率最高[9].当PAE添加到一定量后,
成纸湿增强效果开始变化缓慢甚至不再变化.
(3)对于热固性树脂要注意它们在下机一
段时间后才会达到最大湿强度.从实践经验来
看,在相同的PAE树脂用量下,长网双缸半干
法起皱所得到的湿强度高于单圆网单烘缸的干
法起皱的擦手纸.这主要是由于PAE树脂是
一
种热固性树脂,较高的干燥温度有利于得到
较好的湿强效果.将下机后纸张在110℃的烘
箱内烘干10min后得到的湿强度值要大于自
然熟化15天的纸张湿强度.
3分散剂
由于抄造低定量卫生纸的上网浓度很低,
浆料在输送上网及脱水成型的过程中容易发生
匀度不良的情况,影响纸的柔软度和外观.所以
需要使用分散剂.分散剂有天然植物黏液如刺
槐,壳聚糖,也有人工合成的聚丙烯酰胺.通过
加入一定粘度的溶液使纤维间互相缠绕的趋势
受阻,从而分散纤维,抄造匀度优良的纸页.聚
氧化乙烯(PEO)是一种良好的分散剂,每吨纸
用量0.5~'.5kg,效果良好.聚氧化乙烯是目
前国内外应用最多的纸浆分散剂,它是水溶性
43
江苏造纸2007年第4期造纸化学品
和热塑性的非离子型线性高分子聚合物.具有
絮凝,增稠,缓释,润滑,分散,助留,保水等性
能,溶于水后形成高黏度液体,在低添加量下能
促进造纸纤维的良好分散和极佳的纸张成形效
果.由于其属非离子型,受水质和其它添加助
剂的影响相对较少,抄造性能稳定,不易断纸和
起纸粉,最大的优点是可以缩短打浆时间,可以
使用叩解度较低的纸浆,抄造出匀度良好的纸
张,同时纸页柔软性和强度都较好.在使用时
要注意助剂加入点的选择,同时应避免强烈的
剪切破坏分子链从而影响助剂效果,搅拌的速
度和搅拌容器的设计都很重要.
3.1PE0的分散作用机理
在抄纸过程中纤维,填料和一些其他辅料
等都是水不溶性的,它们有在水溶液中自行聚
集的趋势,而且不同物料之间往往因不相容性
而尽量远离,这样就难以得到性能均匀,强度理
想的纸张.加入分散剂则可以使固体粒子表面
形成双分子层结构,外层分散剂极端与水有较
强亲合力,增加了固体粒子被水润湿的程度.
固体颗粒之间因静电斥力而远离,达到良好分
散效果;同时分散剂又可增加水溶液的黏度,使
纤维具有良好的悬浮性,不致于过快沉降.良
好的纤维分散剂要求有一定的热解性,即随着
温度的升高而逐渐分解,黏度也相应降低,这样
就不会留在已干燥的纸页上,不会因使用纤维
分散剂而影响纤维的原有性能.
3.2使用方法
一
般用作分散剂时PEO的相对分子质量>
300万.相对分子质量低于此值时,用量会很大,
相对分子质量在5O以下时,会完全失去防止凝聚
的作用.PEO在高剪切力和高温下会发生分子
链降解,导致黏度降低和分散能力下降.
4剥离剂和粘合剂
剥离剂和粘合剂是生产卫生纸必不可少的
化学助剂.使用粘合剂和剥离剂的目的主要
是:
一是保护烘缸,减少刮刀对烘缸表而的磨
44
损;二是改善纸幅的皱纹,提高原纸的质量.
4.1作用机理
剥离剂和起皱粘合剂混合以雾化形式喷于
烘缸表面上,混合液在高温的烘缸表面发生吸
热反应形成交联结构,然后开始由液体转为溶
融状态,经过压榨辊再湿润后在烘缸的加热下
逐渐熟化形成涂层.涂层迅速干燥后形成一层
薄膜以控制烘缸与纸页的接触情况,经起皱刮
刀后,一部分膜层被纸页带走,剩下的另一部分
膜层再经清洁刮刀刮除,这样通过控制膜层的
软硬程度,就可控制卫生纸的起皱效果,并可对
烘缸及刮刀起到润滑保护作用[1...
4.2使用方法
(1)常用的粘合剂和剥离剂的使用方法就
是将混合好的剥离剂和粘合剂以雾化形式直接
喷放到烘缸表面形成粘附层.也即我们常说的
涂层.也有些厂家为了加强效果,在浆料中添
加剥离剂和粘合剂.但是目前很多厂家主要都
以喷涂的方式为主特别是高速卫生纸机[1.
(2)剥离剂和粘合剂混合时温度一般要求
在50~70℃.超出这范围,吸热反应会出现反
应缓慢或反应过快,结果令烘缸表而的纸页会
出现"飘缸"或"塞刀"现象.
(3)控制原纸横幅水分的分布.分布不均,
出现"车道",严重影响原纸横幅皱纹分布均匀
以及原纸的卷曲平整情况.分布均匀,形成的
涂层将会均匀分布在烘缸表面.目前,一些高
速卫生纸机在压榨辊前添加了蒸汽箱补充加热
纸页,目的是为减少纸页横幅水份的波动,提高
涂层的均一性.
(4)在湿部添加化学助剂.这样可以提高
纤维对烘缸的粘着性能.
(5)控制水的硬度在125~225度.因为水
中的镁,钙等离子会增加粘合剂吸热反应的面
积,增加反应的速率,加快涂层的速度.
另外,在实际造纸过程中有时还加入膨化
剂和起皱粘缸改良剂,还有用于自水回收的消
泡剂和杀菌剂等.膨化剂的加入主要是为了增
加纸张的柔软度,使纸张具有一定的松厚度.
袁瑞红等/几种助剂在生活用纸中的应用
起皱粘缸改良剂的加入也是为了提高柔软性,
松厚度,同时也使其吸水能力增强.总之,可以
根据不同的生产条件和工艺条件选用合适的卫
生用纸助剂,从而达到各自不同的生产目的.
参考文献
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(1):
55~56
'0,,£●一',,
(上接第36页)小,淀粉胶液不易渗透.纤维木
素含量高的原纸吸胶性差.
4结语
4.I淀粉用于瓦楞原纸的表面施胶,可使其环
压强度提高40以上,从而拓开了一条全部以
国产废纸为原料,生产A级高强瓦楞原纸的经
济有效的途径.
4.2以表面施胶后的瓦楞原纸,在原纸两面分
别形成了一层淀粉膜,产生"三明治效应",使其
挺度提高,压成瓦楞后抗压强度增加.
4.3瓦楞原纸表面施胶要求使用中高浓度,较
?
消息?
高粘度的淀粉胶液.
4.4淀粉用于表面施胶,吨纸成本约为l50~
180元,而经施胶后的瓦楞原纸环压强度可达
A级高强瓦楞原纸指标,吨纸售价明显提高,
两者相抵后,吨纸可净增利润200~300元,甚
至更多点,同时还可增加销路,经济效益十分
明显.
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江苏省发布"太湖地区城镇污水处理厂及
重点工业行业主要水污染物排放限值"
s啤
江苏省环境保护厅,江苏省质量技术监督局于2007年7月8日联合发布江苏省地方标准"太湖地区城镇污水
处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值"(DB32/1702—2007).该地方标准规定了太湖地区城镇污水处理
厂,纺织染整工业,化学工业,造纸工业,钢铁工业,电镀工业,味精工业及啤酒工业的4种水污物最高排放浓度限
值及最高允许排放限值."太湖地区包排无锡,常州,苏州市辖区,南京市溧水县,高淳县,镇江市丹阳市,句容市."
该标准中的"表3太湖地区重点工业行业主要水污染物排放限值"规定:
造纸工业的"商品浆造纸企业"COD:
80mg/
l;氨氮5mg/1;总氨:
15mg/1;总磷:
0.5mg/1."废纸造纸企业"COD:
100mg/1;氨氮:
5mg/1;总氨:
15mg/1;总磷:
0.
5mg/1."表4太湖地区重点工业行业允许排水量限值"规定:
造纸工业的"商品浆造纸企业"吨纸最高允许排水量
12m./t纸;"废纸造纸企业"吨纸最高允许排水量15m./t纸.该标准指出:
"4.3.2表3和表4中废纸造纸企业不
包括生产中低档瓦楞原纸,纱管原纸的企业以废纸生产中低档瓦楞原纸,纱管原纸的造纸企业应达到废水零排
放要求."据悉这是今年太湖发生"蓝藻事件"后江苏省出台的从严环保地方标准.该标准要求于2008.年1月1日
实施.(苏讯)
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