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        楊木APMP漿重復(fù)使用性能初探

        2018-06-07 04:33:42瑜,黃
        山東化工 2018年10期
        關(guān)鍵詞:影響

        戴 瑜,黃 海

        (1.中南林業(yè)科技大學(xué)理學(xué)院化學(xué)教研室,湖南 長沙 410004;2中國輕工業(yè)長沙工程有限公司,湖南 長沙 410004)

        隨著我國生態(tài)和環(huán)境保護(hù)意識的提高和退耕還林、封山禁伐等一系列政策的實(shí)行,再生植物纖維已經(jīng)成為造紙工業(yè)中可持續(xù)發(fā)展的主要資源之一。如果植物纖維可多次長久回用,其社會意義和經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)可觀的[1]。

        普遍認(rèn)為:纖維在回用后,性質(zhì)會發(fā)生很多變化,如:濾水性能、潤脹能力下降而導(dǎo)致可塑性降低,纖維表面性質(zhì)的變化等;用二次纖維抄的紙緊度較小,抗張、耐折等主要強(qiáng)度性能也會普遍降低,造成這些問題的主要原因有:纖維的角質(zhì)化,纖維長度的變化,細(xì)小纖維含量的變化等[2]。因此,搞清二次纖維回用次數(shù)與不透明度和強(qiáng)度的關(guān)系,愈發(fā)顯得重要。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 實(shí)驗(yàn)原料

        楊木APMP漿:取自岳陽紙廠。

        1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

        PFI磨:DCS-04IPT型,日本;ZBT紙張抄片器:ZQJ1-B型,陜西科技大學(xué)機(jī)械廠;抗張強(qiáng)度測定儀:YQ-Z-8型,四川省長江造紙儀器廠;FQA質(zhì)量分析儀:Code LDA96,加拿大;白度儀:ND-B型,杭州高新自動化儀器儀表公司。

        1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

        (1)對漿料進(jìn)行疏解,取樣,用FQA質(zhì)量分析儀測量纖維長度,細(xì)小纖維含量。取一定量的漿料進(jìn)行抄片,將手抄片在干燥器中存放24h,以平衡水分,測量成紙的不透明度、抗張強(qiáng)度,重復(fù)以上操作五次,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),分析得出回用次數(shù)與不透明度、抗張強(qiáng)度的關(guān)系。

        (2)將漿料通過PFI磨打漿,測量打漿度,取一定量的漿料抄片,繼續(xù)打漿抄片操作。本實(shí)驗(yàn)獲得了同一漿種不同打漿度所抄的紙片,測量其不透明度和抗張強(qiáng)度,記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,得出打漿度對不透明度和抗張強(qiáng)度的影響。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 APMP漿回用次數(shù)與不透明度、強(qiáng)度的關(guān)系

        2.1.1 APMP漿回用次數(shù)對不透明度的影響

        表1為APMP漿循環(huán)回用次數(shù)對成紙不透明度的影響。

        表1 化機(jī)漿回用次數(shù)與不透明度的關(guān)系

        由表1可以看出,APMP漿隨著纖維回用次數(shù)的增加,不透明度逐漸增大,這些變化在前兩次時(shí)變化較顯著,循環(huán)使用4次后,不透明度變化趨于穩(wěn)定。

        除了不透明度,纖維的回用對纖維長度和細(xì)小纖維含量的變化有影響,下表為FQA質(zhì)量分析儀對纖維長度、細(xì)小纖維含量的測量數(shù)據(jù)。

        表2 APMP漿回用時(shí)纖維長度

        表3 APMP漿回用時(shí)細(xì)小纖維含量

        由表2和表3可以看出,前兩次回用時(shí),細(xì)小纖維流失較嚴(yán)重,導(dǎo)致纖維間結(jié)合力有所下降,致使不透明度變化較大,但是纖維長度變化不明顯,說明纖維很少被細(xì)纖維化和切斷。但漿料在重復(fù)碎漿-脫水-干燥處理過程中,纖維素的部分游離羥基形成氫鍵結(jié)合,非結(jié)晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶結(jié)構(gòu),使纖維素的結(jié)晶度增加,產(chǎn)生不可逆的角質(zhì)化,纖維變得挺硬,可塑性降低,吸水后的潤漲減少,保水值下降,導(dǎo)致不透明度有所增加。APMP漿纖維角質(zhì)化對不透明度的影響超過了纖維長度及細(xì)小纖維含量的影響。

        綜上所述,APMP漿不透明度的主要的影響因素為:纖維的角質(zhì)化、纖維長度和細(xì)小纖維含量。為了更好的利用APMP漿,應(yīng)綜合考慮以上因素。

        2.1.2 APMP漿回用次數(shù)對抗張強(qiáng)度的影響

        為APMP漿回用次數(shù)對成紙抗張強(qiáng)度的變化。

        表4 APMP漿循環(huán)回用次數(shù)對成紙抗張強(qiáng)度的關(guān)系

        由表4可知,隨著回用次數(shù)的增加,APMP漿的抗張強(qiáng)度略有上升,但到四至五次后,其物理強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。

        初始物理強(qiáng)度的大小決定于纖維長度和纖維表面張力的大小,這種張力能使纖維間彼此接近,而這種張力正比于纖維的外表面積。在APMP漿中,細(xì)小纖維含量較高,外表面積大,流失較嚴(yán)重,物理強(qiáng)度本應(yīng)隨著細(xì)小纖維的流失而降低;但是正由于細(xì)小纖維的流失,使得長纖維組分含量增加,其影響超過了角質(zhì)化的影響作用,所以紙張的物理性能有所改善。

        綜上所述,APMP漿在重復(fù)利用時(shí),在纖維角質(zhì)化、纖維長度和細(xì)小纖維含量的綜合影響下,物理強(qiáng)度有所改善。

        2.2 打漿的影響

        隨著打漿的進(jìn)行,纖維吸水潤脹并發(fā)生細(xì)纖維化,比表面積增加,提高了成紙的緊度和強(qiáng)度,而減少了紙中的光學(xué)非結(jié)合面積,降低了紙的不透明度。表5示出了APMP漿打漿度與不透明、強(qiáng)度的關(guān)系,由表5可知紙漿隨打漿度的上升,其成紙不透明度下降,但不同漿種其降低幅度有差異。

        由表5可知,隨著打漿度的增加,纖維潤脹和細(xì)纖維化增加,纖維的比表面積增大,游離出更多的羥基,促進(jìn)了纖維間氫鍵的結(jié)合,使纖維間的結(jié)合力不斷上升[3]。

        打漿初期強(qiáng)度曲線上升很快,說明纖維潤脹和細(xì)纖維化增長的速度很快,打漿中期曲線上升緩慢,說明纖維的外表面積已充分暴露,纖維面積的增長速度越來越慢,這階段影響抗張強(qiáng)度的主要因素是纖維的結(jié)合力。在后期雖然纖維結(jié)合力仍然上升,但很緩慢,隨著繼續(xù)的打漿,纖維的平均長度有所下降,導(dǎo)致抗張強(qiáng)度下降,這階段影響抗張強(qiáng)度的主要因素是纖維的平均長度。

        隨著打漿度的增高,成紙后纖維結(jié)合較緊密,纖維間的空隙少,使光線的散射光減少,通過的光較多,使紙張的透明度增大,不透明度降低。

        綜上所述,隨著打漿度的增加,不透明度逐漸下降,抗張強(qiáng)度先增后減。所以,在APMP漿回用過程中,一定要控制好打漿度,以協(xié)調(diào)光學(xué)性能和物理性能,使達(dá)到最好的利用價(jià)值。

        3 結(jié)論

        (1) 隨著回用次數(shù)的增加,APMP漿抗張強(qiáng)度略有增加,不透明度則逐漸增大。

        (2)隨著打漿的進(jìn)行,APMP漿的不透明度逐漸下降,但抗張強(qiáng)度先增加后減小。

        (3)由于研究者的實(shí)驗(yàn)條件不同,許多研究結(jié)果還存在爭議,纖維性能的許多指標(biāo)變化規(guī)律也不盡相同。

        表5 打漿度與不透明度、抗張強(qiáng)度的關(guān)系

        [1] 邵素英,胡開堂.二次纖維的回用對纖維合成紙性能的影響[J].西南造紙,2001(4):16-17.

        [2] 何北海, 黃應(yīng)剛,肖 萍.植物纖維回用品質(zhì)及衰變特性初探[J].造紙科學(xué)與技術(shù),2001,20(2):3-6.

        [3] 謝來蘇,詹懷宇.制漿原理與工程[M].2版.北京:中國輕工業(yè)出版社,2001.

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