陳 菊 張美云 王 建 魏曉芬 董和濱 陳 碧

(1.陜西科技大學，陜西西安，710021;2.榆林學院，陜西榆林，719000)

楊木P-RC APMP成紙性能的優(yōu)化

陳 菊1張美云1王 建1魏曉芬1董和濱1陳 碧2

(1.陜西科技大學，陜西西安，710021;2.榆林學院，陜西榆林，719000)

利用不同游離度 (CSF)的楊木P-RC APMP進行配抄，研究了各種高CSF漿 (骨架漿)和低CSF漿 (填充漿)的配比對成紙性能的影響，并探討了一定強度下的高松厚度漿料的最佳配比。結果表明，最佳配比為:填充漿CSF 60 mL，骨架漿CSF 600 mL，配比0.14∶1，在此條件下的混合漿與CSF 480 mL填充漿對比，所得成紙的松厚度提高14%，抗張強度和內結合強度分別有一定的提高。

楊木P-RC APMP;游離度;配比;松厚度;強度

近年來，由于化機漿的高松厚度性能，它已被廣泛應用于紙張的生產。然而，與化學漿相比，其強度性能較低，限制了化機漿的進一步使用。因此，提高化機漿的利用率，提高其強度性能成為了研究重點［1］。有研究表明，通過調節(jié)化機漿預處理過程中的堿用量，可獲得高強度或高松厚度的紙張［2］。然而，并不能使紙張同時具有高強度和高松厚度。最近對細小纖維獨特性能的研究表明［3-4］，在化機漿中添加細小纖維，可以在保證紙張一定松厚度的同時，提高紙張的強度［5-6］。

基于此，本實驗利用不同游離度的漿料進行配抄來獲得化機漿在保證成紙高強度的同時具有高松厚度，以增大國產速生材高得率漿在高檔紙板芯層中的使用量，同時平衡化機漿用量過大時成紙的松厚度和強度。

1 實驗

1.1 實驗原料

A漿:國內某廠楊木P-RC APMP一段高濃磨后漿料，游離度 (CSF)710 mL。

B漿:上述國內某廠楊木P-RC APMP第二段低濃磨后漿，CSF 480 mL。

1.2 實驗設備與儀器

DCS-041P型PFI磨漿機，游離度儀，日本KUMAGAI RIKI KOGYO有限公司;TAPPI標準抄片器，陜西科技大學機械廠;KRK內結合強度儀，日本KUMAGAI RIKI KOGYO公司;DC-HJ Y03電腦測控厚度緊度儀，四川省長江儀器廠;SEO64抗張強度儀，瑞典L＆W公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 漿料的制備

分別取A漿和B漿若干，浸泡24 h，于標準纖維解離器中解離5000轉，均衡水分測CSF，根據(jù)QB/T-1463—1992中的要求采用PFI磨進行磨漿，漿濃10%，磨漿間隙0.2 mm。分別將漿料磨至CSF如表1所示。

表1 磨漿實驗表

圖1 填充漿CSF對成紙性能的影響

1.3.2 抄紙并檢測成紙性能

本實驗定義高CSF的A漿為骨架漿、低CSF的B漿為填充漿。根據(jù)表2中的配比、利用TAPPI標準抄片器進行抄片，并進行白水回收，前6張用來制白水，后6張抄造手抄片。經壓榨后的濕紙頁，采用BBS-3紙頁成形器的干燥器進行干燥，然后平衡水分，按照國家標準測定紙張的定量、松厚度、抗張強度和內結合強度。

表2 配抄實驗表 mL

2 結果與討論

2.1 填充漿對成紙性能的影響

圖1為填充漿CSF對成紙性能的影響。由圖1可知，骨架漿CSF一定，隨著填充漿CSF的增加，成紙的松厚度、抗張指數(shù)和內結合強度均呈下降趨勢。但是當填充漿CSF大于60 mL，紙張松厚度下降趨勢增大，而抗張指數(shù)和內結合強度下降趨勢相對均變得緩慢。因為在相同CSF的骨架漿中，填充漿CSF不斷提高，要保證混合漿具有相同的CSF，填充漿的配用量必然增大，骨架漿的用量隨之變少。紙張松厚度下降趨勢增大說明，混合漿中粗大纖維減少，粗大纖維主要來自于骨架漿，因此骨架漿中的粗大纖維是混合漿料松厚度的保證。而且填充漿CSF越高，纖維越長，纖維細纖維化程度越低，細小纖維難于填充紙張空隙，此時，其在漿料中的分布程度比本身的特性更為重要，保證了成紙的松厚度。

填充漿中細小組分在紙張結構中起著填充和橋聯(lián)的作用，決定著成紙強度。隨著填充漿CSF的增加，細小組分細纖維化程度降低，所以，成紙強度都逐漸下降。

因此，不同CSF漿料配抄時，隨著填充漿CSF的增加，成紙的松厚度和強度性能都在降低，當填充漿CSF小于60 mL時，成紙在獲得較高松厚度的同時，保證成紙具有較高的強度性能?？紤]到能耗問題，實驗中未考慮CSF低于40 mL的填充漿，因此，填充漿CSF應為40～60 mL。

2.2 骨架漿對成紙性能的影響

圖2為骨架漿CSF對成紙性能的影響。由圖2可知，配抄時，填充漿CSF一定時，骨架漿CSF不同，成紙松厚度變化不同。隨著骨架漿CSF的降低，成紙松厚度總體呈下降趨勢。當骨架漿CSF低于600 mL，成紙松厚度下降趨勢增大。隨著骨架漿CSF的降低，纖維長度減小，粗大組分降低，導致成紙松厚度總體呈下降趨勢。但骨架漿CSF較高時，纖維長度和粗大纖維組分降低較小，成紙松厚度變化趨勢小。這表明，骨架漿中粗大纖維多，是紙張結構的骨架，決定成紙的松厚度。

圖2 骨架漿CSF對成紙性能的影響

填充漿CSF一定時，隨著骨架漿CSF的降低，成紙抗張指數(shù)和內結合強度呈先上升后下降趨勢。骨架漿CSF為600 mL時，抗張指數(shù)和內結合強度均到最大點。這是因為，前期骨架漿磨漿，纖維長度降低較小，部分長纖維分絲帚化，骨架漿與填充漿纖維間的結合力增加，導致成紙抗張強度和內結合強度增加;后期，隨著磨漿繼續(xù)，CSF持續(xù)降低，粗大纖維分絲程度增加，纖維間結合力也增加，但纖維切斷程度增大，纖維長度降低，導致成紙的抗張強度和內結合強度呈現(xiàn)下降趨勢。因此，骨架漿CSF應選擇600 mL。

綜上所述，骨架漿性能是影響不同CSF漿料配抄的關鍵因素。當骨架漿CSF選擇600 mL時，與填充漿配抄，成紙具有較高的松厚度，同時抗張強度和內結合強度取得最大值，能夠改善成紙性能，保證成紙具有較高松厚度的同時還具有較高的強度性能。

2.3 不同游離度漿料配比對成紙性能的影響

圖3 不同CSF漿料配比對配抄的影響

圖3是填充漿相對于骨架漿的配用量對配抄的影響。其中把骨架漿配用量看作是單位1，縱坐標代表填充漿配用量與骨架漿用量之比，也就是填充漿的配用量。

不同CSF漿料的配比是影響成紙配抄性能的另一因素。由圖3可知，不同CSF化機漿配抄，在達到混合漿相同CSF時，填充漿的配用量差距較為明顯。當使用的骨架漿CSF越高時，配用的填充漿量越大，當使用的骨架漿CSF越低時，配用的填充漿量越小。在生產中，填充漿的游離度越小，則磨漿程度就越高，磨漿能耗就越大，成本就越高。因此，為了降低成本和能耗，使用的填充漿用量要少，配比要小。當填充漿CSF為60 mL，骨架漿CSF為600 mL，混合漿的配比分別為0.14∶1(即1∶7)，填充漿的配用量約占配抄成紙總質量的12.5%。

綜上所述，不同CSF漿混合配抄時最優(yōu)工藝條件為:填充漿CSF 60 mL，骨架漿CSF 600 mL，填充漿與骨架漿的配比為0.14∶1。

2.4 混合漿與目標漿性能對比

根據(jù)配抄實驗的分析結果，選取最優(yōu)的配抄工藝條件:填充漿CSF 60 mL，骨架漿CSF 600 mL，配比為0.14∶1，混合漿CSF為475 mL。與目標漿 (B漿)相比，其成紙性能對比如圖4所示。

圖4 目標漿與混合漿成紙性能對比

與目標漿成紙相比，不同CSF漿料混合配抄后，成紙的松厚度提高約14%，抗張強度和內結合強度分別提高約3%和5%?？梢?，利用不同CSF的楊木P-RC APMP混合后抄紙，與相同CSF的目標漿相比，成紙的抗張強度和內結合強度有一定提高時，成紙的松厚度顯著提高，可降低生產成本，提高經濟效益。

3 結論

利用不同游離度 (CSF)的楊木P-RC APMP進行配抄，研究了各種高CSF漿 (骨架漿)和低CSF漿 (填充漿)的配比對成紙性能的影響。并探討了一定強度下的高松厚度漿的最佳配抄工藝。

3.1 配比相同骨架漿時，成紙的松厚度、抗張指數(shù)和內結合強度隨著填充漿CSF的降低而呈上升趨勢。

3.2 配比相同填充漿時，成紙的松厚度下降，抗張指數(shù)和內結合指數(shù)隨著骨架漿CSF的降低而先提高后降低。

3.3 在保證成紙一定強度下，達到成紙高松厚度的最優(yōu)配抄工藝為:填充漿CSF 60 mL，骨架漿CSF 600 mL，配比為 0.14∶1。

3.4 在最優(yōu)工藝下，混合漿與CSF 480 mL填充漿相比，成紙松厚度提高14%，抗張強度和內結合強度分別有一定提高。

［1］Resalati，Hossein．The effects of APMP process variables on poplar pulp yields and properties［C］//International Mechanical Pulping Conference(2007)．2007．

［2］Yajun Zhou，Yun Zhirun，Jiang Zhihua．Overview of the Characteristics，Properties and Applications of High-yield Pulps［J］．Word Pulp and Paper，2007，26(1):1．

［3］Li Haijun，Ni Yonghao，Sain Mohini．Characterization of BCTMP fines and their effect on sizing［J］．Tappi Journal，2002，1(7):3．

［4］Retulainen E．Effect of fines on the properties of fiber networks［J］．Produce of Papermaking，1993，2(9):727．

［5］楊 波，侯慶喜，溫 浩．速生材楊木P－RC APMP漿和桉木漂白化學漿間的協(xié)同效應［J］．中國造紙，2011，30(6):1．

［6］張美云，陳 菊，王 建，等．不同游離度楊木P－RC APMP配抄對成紙性能的影響［J］．中國造紙，2011，30(10):16．

The Study on Strength and Bulk of Aspen Chemi-mechanical Pulp

CHEN Ju1，*ZHANG Mei-yun1WANG Jian1WEI Xiao-fen1DONG He-bin1CHEN Bi2
(1．Shaanxi University of Science and Technology，Xi'an，Shaanxi Province，710021;2．Yulin College，Yulin，Shaanxi Province，719000)
(*E-mail:c．1juz@yahoo．com．cn)

It is a difficult job to balance the strength property and bulk of the paper using chemi-mechanical pulp as furnish．The effect of the different ratios of the P-RC APMP pulps with different freeness on paper property was studied in this paper．The results indicated that the mixed pulp containing 14 parts of the filler pulp with 60 mL CSF and 100 parts of the backbone pulp with 600 mL CSF can make the paper with reasonably good strength and balk properties．Compared to the paper made of filler pulp with 480 mL CSF，the bulk improves by 14%and tensile and internal bonding strength increase respectively．

aspen P-RC APMP;backbone pulp;appended pulp;bulk;strength

TS752;TS753

A

0254-508X(2011)12-0024-04

陳 菊女士;在讀碩士研究生;主要研究方向:化學機械漿性能、應用與機理。

2011-07-25(修改稿)

本課題得到國家自然科學基金 (項目批準號:31070527)、陜西科技大學研究生創(chuàng)新基金資助。

(責任編輯:常 青)