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        超聲波楊木漿在壁紙原紙中的應(yīng)用研究

        2018-05-25 02:41:31尹乙惠蒲俊文
        中國造紙學(xué)報 2018年1期
        關(guān)鍵詞:楊木原紙木漿

        黨 超 尹乙惠 李 仁 徐 明,2 蒲俊文,*

        (1.北京林業(yè)大學(xué)林業(yè)生物質(zhì)材料與能源教育部工程研究中心,北京,100083;2.北京中科奧倍工程科學(xué)研究院,北京,100083)

        隨著人民生活水平的不斷提高,樣式豐富且方便環(huán)保的壁紙逐漸受到人們的青睞。壁紙作為一種應(yīng)用于室內(nèi)裝飾墻壁用的特種紙,它是以紙為基材,通過涂料涂布、延壓復(fù)合或發(fā)泡等工序與原紙結(jié)合,再經(jīng)壓紋、表面覆塑、裁剪和包裝等工序加工而成。壁紙原紙是壁紙基層的原紙,其性能的好壞直接影響著壁紙的后期加工與使用,所以原紙需要有良好的干濕強度、尺寸穩(wěn)定性、不透明度、松厚度等性能[1]。壁紙原紙大多采用針葉木化學(xué)漿與化學(xué)機械漿按一定比例進(jìn)行混合,然后添加填料、過程助劑與功能助劑抄造而成。河南華森超聲波科技有限公司(原安陽華森紙業(yè)有限責(zé)任公司)開發(fā)了一種新的制漿技術(shù),利用超聲波處理楊木制得楊木漿,具有比普通楊木化學(xué)機械漿更高的白度和強度性能。該技術(shù)最大的優(yōu)勢在于制漿與漂白同步進(jìn)行,工藝流程簡單、用水量少、排放量少,且從源頭上削減了污染負(fù)荷[2]。利用超聲波楊木漿配抄壁紙原紙,不僅價格低廉,而且成紙強度、不透明度、松厚度等性能較好,這對提高壁紙原紙性能、降低生產(chǎn)成本與環(huán)境污染具有積極的意義。

        1 實 驗

        1.1 原料

        超聲波楊木漿(河南華森超聲波科技有限公司生產(chǎn)),松木硫酸鹽漿(山東太陽紙業(yè)股份有限公司生產(chǎn)),楊木化學(xué)機械漿(山東太陽紙業(yè)股份有限公司生產(chǎn)),烷基烯酮二聚體乳液(AKD,固含量15%,北京科奧科技有限公司),陽離子聚丙烯酰胺(CPAM,相對分子質(zhì)量800萬,北京科奧科技有限公司),聚酰胺聚胺環(huán)氧氯丙烷(PAE,固含量12.5%,泰安市鑫泉精細(xì)化工制造有限公司),滑石粉(泰安市鑫泉精細(xì)化工制造有限公司)。

        1.2 儀器

        瓦利打漿機(中國制漿造紙研究院有限公司),PN-SDJ100打漿度測定儀(杭州品享科技有限公司),KRK No.2542-A紙頁成型器(熊谷理機工業(yè)株式會社),KRK No.2569紙頁壓榨器(熊谷理機工業(yè)株式會社),KRK No.2575- 1型鼓式干燥器(熊谷理機工業(yè)株式會社),DHG- 9070A電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司),ZZ- 100紙張表面吸收質(zhì)量測定儀(長春市紙張試驗機廠),DCP-KZ300電腦測控抗張試驗機(四川長江造紙儀器有限責(zé)任公司),J-SLY1000紙張撕裂度儀(四川長江造紙儀器有限責(zé)任公司),ZH- 4紙與紙板厚度測定儀(長春市紙張試驗機廠),YQ-Z- 48B紙張白度測定儀(杭州輕通博科自動化技術(shù)有限公司),CX41型造紙纖維測量儀(Olympus公司),Bauer-MeNett纖維篩分儀,SU8000場發(fā)射掃描電子顯微鏡(日本日立公司)。

        1.3 實驗方法

        1.3.1纖維原料的打漿

        將松木硫酸鹽漿板、楊木化學(xué)機械漿板、風(fēng)干超聲波楊木漿于5 L水中浸泡5 h以上,撕成25 mm×25 mm的小漿片,用水稀釋至濃度為1.25%,在瓦利打漿機中進(jìn)行疏解,并測定其打漿度,最后控制飛刀輥轉(zhuǎn)數(shù),調(diào)節(jié)杠桿臂負(fù)荷進(jìn)行打漿并測量打漿度,打漿至30~35°SR。

        1.3.2測量3種漿料的纖維性能

        松木硫酸鹽漿、楊木化學(xué)機械漿與超聲波楊木漿的纖維粗度、纖維長度及纖維寬度用造紙纖維測量儀檢測;細(xì)小纖維含量由Bauer-MeNett 纖維篩分儀檢測。

        表1 3種漿料的纖維性能

        表2 2種漿料紙張性能的對比

        1.3.3測量2種紙漿的紙張性能

        用打漿度均在30~35°SR的楊木化學(xué)機械漿與超聲波楊木漿分別抄造定量為90 g/m2的手抄片,測定紙張的各項性能。

        1.3.4掃描電鏡分析

        利用掃描電鏡觀察超聲波楊木漿、楊木化學(xué)機械漿、松木硫酸鹽漿的纖維形貌。

        1.3.5壁紙原紙的配抄

        將35°SR的松木硫酸鹽漿與33°SR的超聲波楊木漿按照一定質(zhì)量比(100∶0、90∶10、80∶20、70∶30、60∶40、50∶50)進(jìn)行配漿、抄紙并測定紙張性能;確定紙漿配比后,PAE按照基于紙張絕干質(zhì)量的用量(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%)加入配好的漿中,并測量紙張性能;確定PAE用量后,加填紙張絕干質(zhì)量15%的滑石粉并測量紙張性能;確定PAE及滑石粉用量后,AKD按照基于紙張絕干質(zhì)量的用量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)加入配好的漿中,并測量紙張性能;確定PAE、滑石粉及AKD用量后,CPAM按照基于紙張絕干質(zhì)量的用量(0.1%、0.2%、0.3%)加入配好的漿中,并測量紙張性能。

        1.3.6紙張性能檢測

        以上所述紙張均是通過紙頁成型器抄造定量為90 g/m2的手抄片,將抄好的濕手抄片進(jìn)行2次壓榨處理,隨后在溫度為110°C的鼓式干燥器上進(jìn)行干燥,最后測定紙張的各項性能。紙張性能的測量均按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法,用標(biāo)準(zhǔn)測量儀測定[3]。在恒溫恒濕的條件下,即溫度為(23±1)°C、相對濕度為(50±2)%將紙張平衡水分24 h,然后測定紙張的干抗張強度、濕抗張強度、撕裂度、松厚度、吸水性[4]、不透明度和伸縮率。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 楊木化學(xué)機械漿與超聲波楊木漿性能對比

        表1為松木硫酸鹽漿、楊木化學(xué)機械漿與超聲波楊木漿的纖維性能,表2為楊木化學(xué)機械漿與超聲波楊木漿的紙張性能對比。由表1可以看出,3種漿料中,松木硫酸鹽漿的纖維最長、超聲波楊木漿纖維次之、楊木化學(xué)機械漿纖維最短;楊木化學(xué)機械漿的纖維粗度與纖維寬度值最高、超聲波楊木漿纖維次之、松木硫酸鹽漿纖維最?。怀暡钅緷{細(xì)小纖維含量最多、楊木化學(xué)機械漿次之、松木硫酸鹽漿最少。由表2可以看出,超聲波楊木漿的紙張強度與光學(xué)性能較楊木化學(xué)機械漿的紙張好,且松厚度略低于楊木化學(xué)機械漿的紙張,這也是選用超聲波楊木漿配抄壁紙的主要原因。圖1為3種漿料的掃描電鏡圖。由圖1可以看出,楊木化學(xué)機械漿的纖維較為挺硬,而超聲波楊木漿纖維較為彎曲且扭結(jié)程度較高,松木硫酸鹽漿纖維扭結(jié)程度最高。

        出現(xiàn)以上現(xiàn)象是因為超聲波的空化效應(yīng)對楊木纖維起到了機械打漿的作用,因此細(xì)胞壁位移變形,初生壁與次生壁破除,并發(fā)生吸水潤脹和細(xì)纖維化作用,使得處理后的纖維柔性增加[5],扭結(jié)纏繞程度變高,導(dǎo)致超聲波楊木漿的纖維結(jié)合程度比楊木化學(xué)機械漿高,且其纖維長度比楊木化學(xué)機械漿的纖維長,因此超聲波楊木漿成紙的抗張強度與撕裂度大于楊木化學(xué)機械漿成紙,同時細(xì)纖維化作用使得超聲波楊木漿比楊木化學(xué)機械漿有更多的細(xì)小纖維(如表1所示),使得光散射性更高,因而成紙擁有更高的不透明度;同樣因為超聲空化效應(yīng)所產(chǎn)生的羥基自由基(OH·)是一種單電子氧化劑,其氧化性僅次于F2,同時還會產(chǎn)生氫過氧自由基(HO2·)[6],這兩種自

        圖1 3種漿料的掃描電鏡圖

        松木硫酸鹽漿∶超聲波楊木漿松厚度/cm3·g-1不透明度/%干抗張強度/kN·m-1濕抗張強度/kN·m-1撕裂度/mN伸縮率/%100∶090∶101.801.7886.288.34.694.210.260.21116011201.401.3580∶201.8689.23.990.0410881.3170∶301.9190.13.830.039361.2660∶401.9691.63.640.029081.2150∶502.0492.73.250.028520.86

        由基會與木素結(jié)構(gòu)單元發(fā)生氧化反應(yīng)從而除去發(fā)色基團,使得超聲波楊木漿表現(xiàn)出比楊木化學(xué)機械漿更高的白度;由表1可以看出,超聲波楊木漿纖維粗度略小于楊木化學(xué)機械漿,這使得超聲波楊木漿的紙張松厚度略低于楊木化學(xué)機械漿的紙張;超聲波楊木漿的紙張伸縮率高于楊木化學(xué)機械漿的紙張,其原因可能是楊木化學(xué)機械漿纖維較挺硬,柔軟性差,對纖維內(nèi)部收縮起到了抑制的作用。

        綜上可知,超聲波楊木漿在光學(xué)性能與強度性能上均比楊木化學(xué)機械漿高,只是松厚度與伸縮率上略低于楊木化學(xué)機械漿。盡管超聲波楊木漿的松厚度與伸縮率不如楊木化學(xué)機械漿,但是可以通過對抄造壁紙原紙的過程中紙漿配比和化學(xué)助劑添加量進(jìn)行調(diào)控,使得超聲波楊木漿替代楊木化學(xué)機械漿抄造的紙張達(dá)到壁紙原紙國家標(biāo)準(zhǔn)[7]的要求。

        2.2 紙漿配抄比例對紙張性能的影響

        表3為松木硫酸鹽漿與超聲波楊木漿配抄比例對紙張性能的影響。從表3可以看出,隨著超聲波楊木漿配抄比例的增加,紙張松厚度與不透明度呈上升趨勢,當(dāng)其配抄比例由0增加到50%時,紙張松厚度由1.80 cm3/g增加到2.04 cm3/g,紙張不透明度由86.2%增加到92.7%。結(jié)合表2可知,超聲波楊木漿的紙張松厚度較高,通過增加超聲波楊木漿比例以取得所配紙張較高的松厚度,從而在定量一定的情況下降低生產(chǎn)成本。由表1可知,紙張不透明度的增加是因為超聲波楊木漿中有較多的細(xì)小纖維,增加其配抄比例會使得所配紙漿中細(xì)小纖維含量增加,導(dǎo)致光散射性增強,不透明度隨之增加。

        從表3同時可以看到,隨著超聲波楊木漿配抄比例的增加,紙張干、濕抗張強度均呈下降趨勢,當(dāng)其配抄比例由0增加到50%時,紙張干抗張強度由4.69 kN/m降低到3.25 kN/m,紙張濕抗張強度由0.26 kN/m降低到0.02 kN/m。這是因為化學(xué)漿纖維較柔軟,纖維之間纏繞扭結(jié)程度高,連接區(qū)域較大,纖維結(jié)合力強,強度較高[8]。而超聲波楊木漿的纖維與化學(xué)漿纖維相比較為挺硬,所以當(dāng)超聲波楊木漿添加比例升高,其對紙張結(jié)合強度的負(fù)面影響也隨之升高。

        從表3中數(shù)據(jù)還可以看出,隨著超聲波楊木漿添加比例的增加,紙張撕裂度與伸縮率均呈下降趨勢。當(dāng)其配抄比例由0增加到50%時,則紙張撕裂度由1160 mN降低到852 mN,紙張伸縮率由1.40%降低到0.86%。漿料纖維的長度和紙張的結(jié)構(gòu)是影響撕裂度的主要因素[9],從表1可以看出,超聲波楊木漿的纖維長度遠(yuǎn)小于松木硫酸鹽漿的纖維長度,加入越多的超聲波楊木漿,所配紙漿中的平均纖維長度越低,因此紙張撕裂度越低。隨著超聲波楊木漿配抄比例的增加,紙張伸縮率降低,可能是因為相比于松木硫酸鹽漿,超聲波楊木漿中木素仍然被保留,纖維相對挺硬,紙張伸縮率小,其配抄比例越高,使得所配紙張尺寸穩(wěn)定性越好。為了使壁紙在高溫或吸水回潮時,紙頁保持平整,不翹邊,原紙需要有較好的尺寸穩(wěn)定性能[10],因此,在考慮生產(chǎn)成本與壁紙原紙應(yīng)具備的紙張性能的前提下,綜合以上不同超聲波楊木漿配抄比例下的紙張性能,松木硫酸鹽漿與超聲波楊木漿配抄比例應(yīng)在60∶40。

        2.3 PAE用量對紙張性能的影響

        PAE屬于一種水溶性、陽離子型、熱固性樹脂,具有增濕強效果好、無甲醛、用量少、成紙返黃少、無毒、使用方便、損紙回收容易的特點,特別適合中堿性抄紙,且兼有助留助濾作用等優(yōu)點[11]。在確定松木硫酸鹽漿與超聲波楊木漿配抄比例60∶40后,分別添加紙張絕干質(zhì)量0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%的PAE,研究其對紙張性能的影響并找到配抄壁紙原紙所適合的PAE用量。

        表4 PAE用量對紙張性能的影響

        表4為PAE用量對紙張性能的影響。從表4可以看出,隨著PAE用量的增加,紙張松厚度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,紙張不透明度則一直上升。在PAE用量為0.5%時,紙張松厚度達(dá)到最大值2.16 cm3/g;PAE用量從0增加到0.9%,紙張不透明度由91.6%增加到97.4%。由表1可知,超聲波楊木漿中細(xì)小纖維較松木硫酸鹽漿多,PAE作為一種陽離子型助劑,隨著其用量的增多,紙漿中帶負(fù)電的細(xì)小纖維會被逐漸吸附,光散射性增強,使得不透明度得以提高;同樣,當(dāng)PAE用量在0~0.5%之間增加時,可能被吸附的細(xì)小纖維中有大部分是超聲波楊木漿,這部分細(xì)小纖維較挺硬(圖1所示),因此紙張松厚度提高。但當(dāng)PAE的用量超過0.5%時,紙張松厚度下降,這可能是因為加入過多陽離子型PAE后,PAE部分沉積于纖維之間或吸附于纖維的表面,PAE分子間產(chǎn)生交聯(lián)作用[12],使得帶有負(fù)電荷的紙漿纖維間連接得更加緊密,導(dǎo)致紙張緊度提升,松厚度下降。

        在表4中同時可以看到,隨著PAE用量的增加,紙張干抗張強度與濕抗張強度均呈現(xiàn)上升的趨勢。在PAE用量由0增加到0.9%時,紙張干抗張強度由3.64 kN/m上升到5.02 kN/m;紙張濕抗張強度由0.02 kN/m增加到0.64 kN/m。這可能是因為PAE本身帶有陽電荷,帶有陽電荷的濕強劑聚合物與纖維表面的陰離子(如—COO—)形成離子鍵,這些離子鍵在強度與數(shù)量方面足以阻止纖維之間的連接被水破壞[13],從而使得紙張干、濕抗張強度上升。

        從表4中數(shù)據(jù)還可以看出,隨著PAE用量的增加,紙張撕裂度與伸縮率均呈現(xiàn)上升的趨勢。在PAE用量由0增加到0.9%時,紙張撕裂度由908 mN上升到1150 mN;紙張伸縮率由1.21%增加到1.66%。紙張撕裂度上升可能是因為隨著陽離子型PAE的添加,紙漿中細(xì)小纖維被吸附絮聚,纖維間結(jié)合力增大導(dǎo)致。同樣,可能因為細(xì)小纖維被大量助留下來,使得紙張中的羥基含量增多,當(dāng)紙張吸水后,纖維會大量膨脹,當(dāng)紙張失水時,使得纖維更大幅度地收縮,從而伸縮率上升。

        在不同的PAE用量下,綜合考慮其對紙張強度性能、光學(xué)性能與尺寸穩(wěn)定性的影響,依據(jù)壁紙原紙國家標(biāo)準(zhǔn),確定PAE用量應(yīng)在0.7%為宜。

        2.4 滑石粉對紙張性能的影響

        壁紙原紙需要有良好的不透明度、尺寸穩(wěn)定性及強度,因此除了確定漿種、配比和濕強劑PAE的用量外,紙張?zhí)盍系倪x擇與用量的確定也具有十分重要的意義。滑石粉作為造紙中常用的填料,可以提高紙張的平滑度和適印性,也可以加深彩色紙的色度,且具有比其他填料更小的強度影響[14],同時可以增加紙張的不透明度,對后續(xù)壁紙原紙的印花起到積極作用。根據(jù)研究組之前所做的裝飾原紙的實驗,發(fā)現(xiàn)滑石粉用量為10%~15%時較為適宜,故本研究選定滑石粉的加填量為15%。松木硫酸鹽漿與超聲波楊木漿配比為60∶40,PAE用量0.7%的情況下,添加絕干紙質(zhì)量15%的滑石粉進(jìn)行紙張性能測定。

        表5為添加滑石粉對紙張性能的影響。從表5可以看出,與未添加滑石粉的紙張相比,添加滑石粉的紙張不透明度略有上升,干、濕抗張強度及撕裂度和伸縮率略有下降。填料通常以嵌入的形式來阻礙纖維間的結(jié)合[15],滑石粉作為一種片狀粒子,被留著在纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,因此紙張不透明度上升;但是滑石粉的存在卻使得纖維之間結(jié)合程度減小,導(dǎo)致紙張強度性能降低。紙張尺寸穩(wěn)定性的增加可能是因為滑石粉填充在紙張結(jié)構(gòu)中纖維間的空隙,導(dǎo)致伸縮率降低。實驗證明,當(dāng)滑石粉用量為15%時,所抄造紙張的性能完全符合壁紙原紙性能的要求。

        表5 添加滑石粉對紙張性能的影響

        2.5 AKD用量對紙張性能的影響

        AKD是反應(yīng)型中性施膠劑,其活性基團內(nèi)酚環(huán)能與纖維表面的烴基反應(yīng),打開內(nèi)酯環(huán),形成β-酮酯,從而固著在纖維上,并在纖維表面定向,產(chǎn)生施膠作用[16],添加AKD可以防止壁紙原紙在吸水回潮后紙頁變形及強度降低。在確定松木硫酸鹽漿與超聲波楊木漿配比為60∶40,PAE用量0.7%,滑石粉用量15%的情況下,分別添加紙張絕干質(zhì)量0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的AKD,研究其對紙張性能的影響并找到配抄壁紙原紙所合適的AKD用量。所用AKD乳液為陽離子型。

        表6 AKD用量對紙張性能的影響

        表6為AKD用量對紙張性能的影響。從表6可以看出,隨著AKD用量的增加,紙張吸水性逐漸下降,紙張不透明度總體逐漸上升。在AKD用量由0增加到0.5%時,紙張吸水性由114.2 g/m2下降到21.4 g/m2;紙張不透明度由97.3%升高到97.8%。這可能是因為AKD乳液用量越多,附著在纖維上與纖維反應(yīng)的AKD量越多,成紙吸水性越低。也可能是紙頁在加熱干燥時,PAE分子中的環(huán)氧基團會開環(huán)導(dǎo)致仲胺基烷基化,此時PAE樹脂就變成了一個親核試劑,去進(jìn)攻AKD的內(nèi)酯環(huán),促使其打開,并固著在PAE樹脂的大分子鏈上[17],增加了AKD在漿料中的反應(yīng)數(shù)量,從而起到增效的作用,導(dǎo)致吸水性下降。同樣AKD用量越多,可能漿料中被留著的細(xì)小纖維量與滑石粉量越多,光散射性增強,不透明度上升。

        表6中同時可以看到,隨著AKD用量的增加,紙張干抗張強度呈現(xiàn)下降趨勢,紙張濕抗張強度呈先上升后下降的趨勢。在AKD用量為0~0.5%時,紙張干抗張強度由4.28 kN/m下降到3.44 kN/m,紙張濕抗張強度在AKD用量0.2%時達(dá)到最大值(0.57 kN/m)??赡苁且驗锳KD對PAE有一定的增效作用,使得紙張濕抗張強度先上升;當(dāng)其用量超過0.2%時,乳化后的AKD帶陽電荷,對填料和細(xì)小纖維的留著具有積極的影響,使得帶負(fù)電荷的填料和細(xì)小纖維留著率上升,纖維彼此之間結(jié)合能力減弱[18],導(dǎo)致紙張干抗張強度與濕抗張強度均下降。

        從表6中數(shù)據(jù)還可以看出,隨著AKD用量的增加,紙張撕裂度呈現(xiàn)下降的趨勢,紙張伸縮率呈現(xiàn)先下降后上升趨勢。在AKD用量為0~0.5%時,紙張撕裂度由1024 mN下降到826 mN;在AKD用量為0.3%時,紙張伸縮率達(dá)到最小值1.05%。隨著AKD用量的增加,填料與細(xì)小纖維留著增加,纖維平均長度與纖維間結(jié)合程度下降,紙張撕裂度下降。紙張伸縮率先下降可能是由于AKD用量的增多,使得在纖維空隙間的填料留著增多,限制了紙張的伸縮。紙張伸縮率后上升可能是由于紙漿陽離子電荷過多,細(xì)小纖維被大量留著,羥基含量增加,羥基具有很強的親水性,當(dāng)纖維含水量沒有達(dá)到飽和之前,更多的水分子會進(jìn)入纖維內(nèi)部,從而引起纖維膨脹變形,經(jīng)過干燥后,紙張纖維脫水而導(dǎo)致纖維更大幅度的收縮[8],因此紙張尺寸穩(wěn)定性減弱。

        綜上所述,可以得出當(dāng)AKD用量在0.5%時,紙張吸水性最接近壁紙原紙國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,且強度性能、光學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性均滿足壁紙原紙的要求。針對紙張吸水性略高于壁紙原紙要求,后續(xù)實驗添加CPAM使得紙張性能完全符合壁紙原紙的性能要求。

        2.6 CPAM用量對紙張性能的影響

        在造紙工業(yè)中聚丙烯酰胺根據(jù)分子質(zhì)量的不同可以具有多種功能,如增強劑、助留劑和絮凝劑等[19]。CPAM吸附在纖維表面,降低纖維和填料表面負(fù)電性,通過橋聯(lián)作用,產(chǎn)生良好的助留助濾效果,CPAM加入量一般在0.01%~0.5%之間。在確定松木硫酸鹽漿與超聲波楊木漿配比為60∶40,PAE用量0.7%,滑石粉用量15%,AKD用量0.5%的情況下,分別添加絕干紙張質(zhì)量0.1%、0.2%、0.3%的CPAM,探究其改善紙張性能的最佳用量。

        表7 CPAM用量對紙張性能的影響

        表7為CPAM用量對紙張性能的影響。從表7可以看出,隨著CPAM用量的增加,紙張吸水性逐漸下降,紙張不透明度逐漸上升。在CPAM用量為0~0.3%時,紙張吸水性由21.4 g/m2下降到18.5 g/m2;紙張不透明度由97.8%提高到98.5%。這可能是因為CPAM作為助留劑,更多的細(xì)小纖維被留著,AKD與更多的纖維進(jìn)行了反應(yīng),使得紙張吸水性下降;同時被助留的細(xì)小纖維量多,使得光散射性增強,紙張不透明度提高。

        表7中同時可以看到,隨著CPAM用量的增加,紙張干、濕抗張強度均呈上升趨勢。在CPAM用量為0~0.3%時,紙張干抗張強度由3.44 kN/m上升到3.72 kN/m,紙張濕抗張強度由0.51 kN/m上升到0.64 kN/m。干、濕抗張強度的上升,可能是因為帶有正電荷的CPAM加入到紙漿中,在靜電引力的作用下使得纖維間結(jié)合力增大,而吸附在細(xì)小纖維上的PAE數(shù)量也會隨著CPAM用量的增加而增多[20],從而導(dǎo)致紙張干、濕抗張強度增加。

        從表7中數(shù)據(jù)還可以看出,隨著CPAM用量的增加,紙張撕裂度呈先上升后下降的趨勢,紙張伸縮率呈下降趨勢。在CPAM用量為0.2%時,紙張撕裂度達(dá)到最大值895 mN;在CPAM用量為0~0.3%時,紙張伸縮率由1.38%下降到1.26%。這可能是因為隨著CPAM用量的增加,纖維間結(jié)合力增強,紙頁撕裂度有所上升,但當(dāng)CPAM用量超過0.2%時,細(xì)小纖維吸附量會增多,導(dǎo)致紙頁纖維平均長度下降,填料所帶來的負(fù)面影響也會增加,因此紙張撕裂度會呈下降趨勢。紙張伸縮率下降的原因可能是隨著CPAM用量的增多,纖維間填料留著量增加對紙張尺寸穩(wěn)定性的有利影響大于紙漿中細(xì)小纖維留著量增加對紙張尺寸穩(wěn)定性不利影響。

        綜合考慮CPAM對紙張強度性能、光學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性以及吸水性的影響,結(jié)合壁紙原紙性能要求,CPAM用量應(yīng)在0.2%。

        3 結(jié) 論

        3.1超聲波楊木漿與楊木化學(xué)機械漿性能相比,紙漿纖維長度與細(xì)小纖維含量較高,但纖維寬度與纖維粗度較低,纖維較柔軟且扭結(jié)交聯(lián)程度高,紙張具有較高的白度、不透明度、抗張強度、撕裂度與伸縮率,但松厚度比楊木化學(xué)機械漿成紙略低。

        3.2當(dāng)松木硫酸鹽漿與超聲波楊木漿配抄比例在60∶40、PAE用量0.7%、滑石粉用量15%、AKD用量0.5%、CPAM用量0.2%,加入順序為PAE濕強劑→滑石粉→AKD→CPAM時,可以抄出符合壁紙原紙性能要求的紙張。

        3.3在漿料最佳配比與最佳助劑用量的情況下,所抄造紙張不透明度98.1%、吸水量19.2 g/m2、干抗張強度3.62 kN/m、濕抗張強度0.62 kN/m、撕裂度895 mN、伸縮率1.30%,紙張主要性能均已達(dá)到或超過壁紙原紙國家標(biāo)準(zhǔn)。

        參 考 文 獻(xiàn)

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