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造纸功能助剂的协同作用
时间:2014-06-25 10:31:50    来源:    浏览次数:    科技首页    我来说两句()

  

由于这些功能助剂很少会单独使用,因此清楚了解它们之间的协同作用是十分必要的,以下所提供的信息应该会为你更好地使用各种助剂提供一些帮助。在开始之前,请先让我们来一起回顾一下什么是功能助剂和协同作用。所谓功能助剂,就是指通过使用这些产品,可以为使用者提供所需的功用。从不同的角度来看,这适用于所有助剂。协同作用是一个专用术语,它表明两种或多种助剂共同使用时,产生的效果不同于单独使用助剂效果的累加。通常来说,协同效果是就产生积极的效果而言,但这种协同作用有时也会变得消极。
      1   凝结剂和助留剂
凝结剂(捕捉剂)通常被用在断头损浆和其它一些废纸浆中,中和系统电荷或者处理浆料中的废弃物。此类助剂,当合理控制应用时,将会降低吨浆短程助留剂的需求量。高分子质量助留剂用量的减少与最初用量情况下相比,将会明显改善成纸的匀度和紧度。不过,当凝结剂使系统电荷再次过量时也会产生消极影响,导致助留剂在浆料上产生解吸,降低了使用效率。
工厂中使用凝结剂或低分子质量的助留剂来改善成形区滤水,达到最佳效果。这种情况同样适用于断头纸浆和原浆的凝结处理。
     2    淀粉和助留剂  
     湿部添加淀粉可以赋予纸张强度,它也是一种好的阳电荷来源,通常有利于浆料的留着和滤水。在高档印刷书写纸生产过程中,经常会看到湿部淀粉的添加可以明显降低助留助滤剂的用量,而此时它主要作用是帮助内部施胶剂的留着。随着高阳离子取代度淀粉的开发,一些厂家正在努力用其使系统清洁,以利于强度、留着和滤水的改善。同样,淀粉也可造成系统的过阳离子化,使其它助剂的使用效率降低。
     3   分散剂和助留剂
     这两种助剂之间相互作用会产生不利影响。在使用过程中分散剂用来清除系统垃圾或辅助杀菌剂诊透杀死细菌。在这里分散过程将会反作用于浆料的留着。厂家使用分散剂时,总会观察到助留剂的使用效果有所降低。
实例也证实这种协同作用以及使用带有留着在线监测器的在线检侧设备的重要性。技术人员观察到留着率回复到正常后总会有周期性的降低,进一步研究得知,这种降低现象与杀菌剂的间歇性添加有直接关系。杀菌剂中用于杀菌处理的分散剂不利于助留剂的使用。纸厂通过替换更迅捷的杀菌剂喂料开关系统和变换加料点来减弱浆料留着率变化幅度到正常水平。
     4   微粒助留剂
     微粒助留剂主要包括硅溶胶、膨润土和合成产物。纸厂将它们和淀粉、助留剂共同使用来改善浆料的留着、滤水、成形和纸机运行情况。伴随一些化学品公司的合并,许多此类的技术已经被单一供应商所控制。通过集中掌握这些技术,造纸行业开始出现了能同时改善浆料留着和成纸匀度的微粒助留体系。这种结合使得浆料滤水性在保持正常成形的情况下得到提高,在不损失浆料留着率和滤水性的基础上改替成纸匀度。这些协同体系目前尚处于初级阶段,但对使用者来说其发展潜力是巨大的。这里它所带来的问题就是其增加的成本要与所产生的效益保持一致。
      5  消泡剂和湿部添加助剂
      纸厂经常使用消泡剂或脱气剂来防止泡沫和沉积。然而,它们对湿部添加助剂也有积极的影响。助剂使用需要一个干净的、合适电荷的浆料纤维或细小纤维表面来加以吸附和结合。如果浆料系统存在太多的空气,浆料纤维或细小纤维表面将会覆盖大量微泡,这些气泡使得助剂无法与纤维很好地接触。欧洲纸厂通常比美国纸厂更注重浆料系统中消泡和除气措施的控制,因此,在合适的消泡剂和除气剂添加监控措施下,其化学品利用效率和纸机运行情况相对更好。
     6  淀粉和内添加施胶剂
内添加施胶剂,如烯基琥珀酸酐(ASA)、烷基烯酮二聚体(AKD),在单独使用时较难留着在纤维上。阳离子淀粉可用来提高施胶剂在纤维上的留着。在某些情况下,厂家使用淀粉来作施胶剂的乳化剂。也有的施胶剂生产厂家用它来作施胶增效剂。另外,这两种化学品协同作用,在提高施胶效率的同时还可以改善纸张强度。
     7  凝结剂和内添加施胶剂
凝结剂和捕捉剂可通过两种方式辅助施胶剂的留着。凝结剂加到内添加施胶剂中使其更加有利于吸附到纤维和细小纤维上。它也可清除湿部垃圾,这样一来为施胶剂吸附提供更干净的纤维或细小纤维表面。存在的技术难题在于控制系统电荷的平衡。系统过阳离子化将会导致其它助剂和施胶剂的解吸。
     8  内施胶和表面压榨施胶
可以通过磨浆、内施胶和表面施胶来达到纸张所需的施胶度。纸厂通常在磨浆达到最佳程度后添加施胶剂来达到施胶要求。纸厂可以在湿部或施胶压榨部或两处同时添加施胶剂来进行。湿部和施胶压榨部两处同时添加可以提高施胶效率,降低成本和减轻湿部沉积电荷现象。如何正确使用这种协同施胶方式,依赖于纸机结构和过程参数,但只要多加注意,这种方法还是十分可行的。
      9  碱性抄纸中的明矾
在过去几年里,在碱性抄造系统中使用明矾来改善抄纸性能,是最热门的积极协同作用之一。明矾助留化学理论表明,在碱性pH条件下它不能有效地发挥作用。然而,现实中它的确可以改善碱性施胶效率和浆料留着情况。在刚开始向碱性抄造系统转换时,明矾常被加入到ASA乳液,用来稳定其乳液颗粒。当此类ASA一明矾乳液应用于抄纸时,浆料留着率和纸机的清洁度明显得到改善。然后人们又单独使用明矾,也获得了类似有利效果。现在纸厂已经普遍采用明矾作为助留促进剂和施胶增效剂。存在的问题就是当在碱性pH下,过量明矾易形成沉淀而不能正常使用。
      10  明矾和松香胶
人们多年来已经达成共识,明矾在酸性pH下能和松香胶形成松香明矾络合物来赋予纸张良好的施胶度。这也是两种不同化学品发挥积极协同作用的典型实例。不论哪种结合,都应当注意助剂共用比例、添加方式和添加地点,否则可能会产生沉积,导致使用效率下降。
      11  树脂控制荆一滑石粉
浆厂一般用滑石粉来控制树脂障碍和其它胶粘物。还有经常被人遗忘的是它还可用作纸张填料。虽然滑石粉的白度和不透明度较研磨碳酸钙GCC和沉淀碳酸钙PCC为低,但它仍不失为一种好的纸浆填料。因此,滑石粉既可用作树脂障碍控制剂,又可作为填料使用。当浆厂滑石粉作为树脂控制剂、用量为4.5~6.8kg/t时,抄纸过程无副作用产生。
      12  沉淀碳酸钙(PCC)和研磨碳酸钙(GCC)
这两类碳酸钙的市场竞争已经持续了好多年,但很多实例表明,它们共用有积极的协同作用。每种产品各有优缺点,可权衡利弊以满足造纸需求。结合每种技术的优点选取合适的填料搭配,厂家将会获得最优的性价比、纸机效率、物理性能和光学性能。
      13  二氧化钛( TiO2)颜料共混物
二氧化钛作为一种高效颜料常被用于湿部和涂料中添加赋予纸张优良的不透明度和白度。由于其价格昂贵,市场出现了一些替代品和二氧化钛共用,以较低的成本获得所需的光学性能。因为它们有较低的分散剂需求量,通常这些替代品比二氧化钛更容易留着。由于分散剂对浆料的留着有电荷负效应,因此纸厂应当注意这些颜料中分散剂的用量范围。
      14  着色剂和粉色剂 
这个标题看上去比较怪,但实际上,着色剂之间作用既可产生有利的影响也存在不利的方面。染料和增白剂混合共用可以满足纸张预计的色彩、色调、色密度、白度和不透明度等指标。当操作者合理调配着色剂时,它们能达到预期的效果,不利影响较少。只有发挥各种着色剂之间的协同作用才能获得预期的纸张性能指标,仅靠一种或者两种染料是无法做到的。
这些染料也能相互排斥。它们共用时的添加顺序是十分重要的,切忌随意改变顺序添加。某些染料是阳离子型的,而有些可能是阴离子型。注意带异性电荷的染料添加时不要离得太近,否则它们在吸附到纤维之前就会相互作用。即使全为阴离子型的,由于它们之间相互能形成氢键影响其吸附,最好也单独添加,以促进其在纤维上的吸附。
       15  着色剂和其它助剂
染料和其它湿部添加剂之间的相互作用也是双向的。染料固着剂和凝结剂常用来固着阴离子染料,其相互间的作用是积极的。阴离子染料和颜料带给湿部大量的阴电荷,这将会对湿部添加阳离子助剂的使用产生不利影响。即使阴离子染料已经均一地夜盖在纤维表面,增加的负电荷也会增加传统阳离子助留剂和凝结剂的额外负担。
        16  柔软剂和消泡剂
柔软剂经常用于卫生纸和面巾纸生产上,以提高它们的柔软度、松厚度和吸收性。此类助剂通常是表面活性剂,易产生泡沫。这便需要增加消泡剂和除气剂的使用量。使用柔软剂有利的方面是可以满足消费者对松厚度、柔软度和吸收性的要求,不利之处在于增加了消泡化学品耗费。
        17  可能的影响
以上所列举的事例,给出了造纸助剂之间可能存在的协同作用,既有积极作用,也存在消极形响。可能还会有更多实例,重要的是浆厂和造纸厂应当对功能助剂的使用采取更有力的措施,使这些助剂(无论是单独使用还是几种共用)能更好地满足纸张性能和成本要求。纸厂应当密切注意各种助剂使用时的相互作用,对其应用工艺进行优化,以达到最优性价比。


 

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