王云豐，劉春亮，危陽陽

（牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司，黑龍江牡丹江 157013）

干強劑是造紙工業(yè)中增加紙張強度的一類重要化學品，能與纖維形成氫鍵結合的高聚物都可以成為干強劑。干強劑通常用于補償添加填料或低等級的纖維（如再生纖維）所引起的紙張強度的下降[1]。干強劑基本都是親水性高分子，這些高分子分散在纖維之間增加了纖維間成鍵數(shù)量，從而達到提高紙張強度的目的。大多數(shù)的干強劑都含有接在主鏈環(huán)上的陽離子基團，這樣就增加了聚合物和纖維間的結合力，提高了聚合物的留著性[2-3]。

常用的干強劑有天然聚合物如淀粉及其改性物（如陽離子淀粉、陰離子淀粉）、合成聚合物如聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等以及其他水溶性天然產物類干強劑[4]。在大多數(shù)情況下,僅加入質量分數(shù)0.1%～0.35%的該類物質就可達到有效的干強效果。我國目前常用的干強劑以陽離子聚丙烯酰胺和改性淀粉為主[5]。

隨著造紙行業(yè)的發(fā)展，市場上干強劑的種類很多，效果各異，本文介紹了一種液體干強劑，主要成分為兩性聚丙烯酰胺樹脂，通過實驗室小試和機臺中試進行研究，同條件下與傳統(tǒng)的陽離子淀粉進行比較，驗證其對成紙指標的影響。

1 方案設計

本實驗采用實驗室小試及機臺中試2個過程共同研究液體干強劑對成紙指標的影響。在同條件下，助留劑正常使用，與傳統(tǒng)的陽離子淀粉作對比分析，為方便起見，文中加入液體增強劑的成紙定為A樣，加入陽離子淀粉的成紙定為B樣。陽離子淀粉加入量為每噸紙12 kg，液體增強劑加入量分別為每噸紙8、12 和 16 kg，分別定為 A1樣、A2樣和 A3樣。因為陽離子淀粉和聚丙烯酰胺型助留劑為市場上常規(guī)助劑，以上加入量基本為我公司最優(yōu)工藝，所以不做不同加入量的平行分析。

2 實驗室小試

為了盡量與實際生產相符合，實驗過程中所使用的原輔料全部取自機臺，填料正常添加，加入量相同，灰分按照16%設計，成品定量按照36 g/m2設計，陽離子淀粉和液體干強劑的加入方式和加入量相同。

實驗紙漿采用針葉木漿和闊葉木漿組成的混合漿，表1、表2和圖1分別為漿料的參數(shù)、混合漿的纖維分析數(shù)據(jù)和混合漿勻整度分析圖。

表1 漿料主要參數(shù)

表2 混合漿纖維分析數(shù)據(jù)

圖1 混合漿纖維的各種長度及其占比

2.1 陽離子淀粉和液體增強劑制備

（1）陽離子淀粉濃度按照質量分數(shù)2%制備，使用水浴鍋加熱，正常攪拌，溫度升高至95℃，保溫40 min，為保證使用效果，使用溫度控制在85℃以上；

（2）液體干強劑常溫下使用即可，制備濃度也為質量分數(shù)2%。

2.2 抄頁實驗

在同條件下，A樣和B樣各抄頁15張，檢測同一物理指標時，確保A樣和B樣的成紙定量相同，以保證實驗的準確性。

為較小誤差，保證實驗的準確性，抄頁過程由同一人完成，所有實驗條件均相同，抄頁得到成紙檢測數(shù)據(jù)見表3（表中各檢測項目均按相關國家標準檢測）。

表3 抄頁成紙檢測數(shù)據(jù)

2.3 實驗室小試小結

（1）從抗張強度、挺度、表面強度指標分析，A2樣、A3樣均優(yōu)于B樣，說明液體干強劑在加入量合適的情況下，對成紙指標的改善效果更好；

（2）觀察紙面狀態(tài)，A1樣、A2樣與B樣相近，A3樣最差，說明液體干強劑加入量過大會導致紙面狀態(tài)變差。

3 機臺中試

基于實驗室小試結果，使用液體干強劑替代陽離子淀粉作為造紙干強劑，在成紙指標方面有明顯優(yōu)勢。為驗證實驗室小試的準確性以及驗證在實際生產運行過程中的可行性，接著在機臺進行中試。

3.1 機臺中試方案設計

定量設計為36 g/m2，在同條件下，首先使用陽離子淀粉作為增強劑進行生產，其他輔料助劑正常添加。運行穩(wěn)定后，取樣進行檢測分析，然后更換液體干強劑，運行過程中時刻觀察紙面狀態(tài)，是否出現(xiàn)洞眼等紙病，2 h后取樣進行檢測分析。為保證實驗的準確性，實驗過程中全部使用清水，除網(wǎng)部、干燥部等參數(shù)必須按照實際情況調整外，其他各部參數(shù)均保持不變，加入液體干強劑和陽離子淀粉的紙樣分別定為A樣和B樣。

3.2 液體干強劑的加入方式與加入量

根據(jù)實驗室小試結果，液體干強劑與陽離子淀粉的加入量與加入點相同，在壓力篩之前，均采用連續(xù)添加的方式，加入量為每噸紙12 kg。

3.3 中試過程

中試過程中觀察紙面狀態(tài)和紙病在線系統(tǒng)跟蹤，未發(fā)現(xiàn)因加入液體增強劑而出現(xiàn)洞眼等紙病，紙面狀態(tài)良好。檢測數(shù)據(jù)見表4、圖2、圖3和圖4（表和圖中各檢測項目均按相關國家標準檢測）。

表4 濕部分析數(shù)據(jù)

圖2 中試紙樣的表面強度檢測結果比較

4 機臺中試小結

（1） A樣填料存留率和單程留著率均優(yōu)于B樣，說明液體干強劑的助留助濾效果更好。

（2）從抗張強度、挺度、表面強度指標分析，A樣優(yōu)于B樣，說明液體干強劑對成紙指標的改善效果更好，與實驗室小試結果相同。

圖3 中試紙樣的挺度檢測結果比較

圖4 中試紙樣的抗張強度檢測結果比較

5 成本分析

液體干強劑與陽離子淀粉成本對比見表5。

表5 成本對比表

由表5可見，液體干強劑價格相對低，可節(jié)約生產成本。

6 結論

（1）液體干強劑的助留助濾效果要優(yōu)于陽離子淀粉，液體干強劑對成紙指標的改善效果更好。

（2）液體干強劑制備簡單，對制備系統(tǒng)要求低，無需進行加熱等處理，并且使用效果不受溫度影響，利于產品質量的穩(wěn)定。

（3）液體干強劑價格相對低，可節(jié)約生產成本，在當前造紙行業(yè)中具有較強的競爭力。