Nick Ince 索理思（上海）化工有限公司

索理思是水處理化學(xué)品專業(yè)生產(chǎn)商，在2018年南京生活用紙年會(huì)研討會(huì)上做了專題演講，介紹了烘缸涂層的性能優(yōu)化及影響因素，并對(duì)目前中國生活用紙生產(chǎn)商所面臨的挑戰(zhàn)提出有效解決方案。

1 烘缸涂層性能研究的進(jìn)展

過去十年，索理思致力于揚(yáng)克缸涂層的性能改進(jìn)，其中包括：完全交聯(lián)的熱塑性聚合物、塑化涂層、多功能剝離劑以及非油基合成蠟剝離劑。這些改進(jìn)有助于拓展烘缸涂層化學(xué)品的操作窗口，有助于獲得較高的紙頁水分、紙種轉(zhuǎn)產(chǎn)、紙頁橫幅變化等；有助于提升紙頁品質(zhì)：手感、松厚度、起皺率和伸長率比值。

然而，烘缸涂層并不是孤立操控的，紙機(jī)的其他條件也會(huì)影響烘缸涂層的性能。比如：濕部添加劑，包括濕強(qiáng)劑、柔軟劑和解鍵劑；短纖漿和長纖漿以及其他的漿種等纖維的種類；白水系統(tǒng)的濃度、細(xì)小纖維含量、PH值及電導(dǎo)率?？傊瑵癫肯到y(tǒng)的任何變化都會(huì)影響烘缸涂層的性能。

2 影響烘缸涂層的因素

2.1濕部添加劑

● 濕強(qiáng)劑：有助于將紙粘附到烘缸上，但會(huì)使烘缸的涂層硬化，通常剝離劑相對(duì)貼缸劑用量的比例會(huì)增加。如果濕強(qiáng)劑能更好地保留在紙頁中，可盡可能減少不利影響。此外，從衛(wèi)生紙轉(zhuǎn)產(chǎn)到面巾紙等其他紙種的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一些問題。

● 柔軟劑和解鍵劑：使紙頁在烘缸上有剝離的效果，在紙頁中的留著性不佳，須采取很好的控制，否則柔軟劑和解鍵劑的效能會(huì)降低，過于剝離的話會(huì)帶來紙頁柔軟度變差，因此當(dāng)開始增加柔軟劑或者是解鍵劑用量的時(shí)候，需要觀察烘缸涂層的狀況，根據(jù)需要，減少剝離劑的用量，從而能夠進(jìn)行更好的控制。

2.2纖維種類

● 短纖漿比長纖漿在揚(yáng)克缸上更容易剝離，因?yàn)槎汤w漿的抽提物含量較高；

● 不同類型的短纖漿有不同的剝離性能，如：相思木漿比桉木漿的抽提物含量較高，所以更容易剝離；

● 漿料配比或品種變動(dòng)，須調(diào)整剝離劑用量以控制好剝離效果；

● 避免使用灰分含量高的木漿，灰分含量高，會(huì)引起烘缸涂層硬化，紙粉增加，從而很有可能和柔軟劑相互作用產(chǎn)生紙面沉積物的問題。

2.3白水系統(tǒng)

白水質(zhì)量變化也會(huì)影響烘缸涂層，主要問題包括：

● 細(xì)小纖維和懸浮物：這些在衛(wèi)生紙機(jī)系統(tǒng)中很難保留，因而會(huì)轉(zhuǎn)移到烘缸涂層上，從而導(dǎo)致涂層變硬變臟，使紙頁的手感變差，刮刀的壽命降低。

● 硬度：鈣鹽和鎂鹽也會(huì)對(duì)烘缸的涂層有很大的影響，會(huì)在揚(yáng)克缸涂層上有很大的沉積。

● 總堿度：總堿度過高會(huì)加快涂層形成，因此需要控制總堿度不要過高。

另外，可溶固體物積累、懸浮物增加、熱能累積等問題都會(huì)對(duì)紙機(jī)帶來影響，包括揚(yáng)克缸涂層的性能，生活用紙產(chǎn)品的品質(zhì)以及濕部添加劑的功效，毛毯和成形網(wǎng)性能，以及腐蝕和侵蝕磨損，也包括了濕部沉積物的問題。

3 中國生活用紙生產(chǎn)商面臨的挑戰(zhàn)

中國衛(wèi)生紙機(jī)噸紙的清水消耗量要求極嚴(yán)格，比全球其他的市場要低50%多，因此以上問題更加凸現(xiàn)。以通常的新月型紙機(jī)為例：

表1 中國工廠纖維、灰分留著率

表1中兩家工廠的纖維單程留著率65%～69%，灰分單程留著率為14%～17%，細(xì)小纖維單程留著率為21%～23%。

表2 灰分含量對(duì)比

長纖漿灰分含量是0.4%，短纖漿灰分含量是0.7%，流漿箱灰分高達(dá)4%，白水中灰分含量高達(dá)10%，而紙頁中灰分是0.3%。較低的灰分和細(xì)小纖維留著率，將會(huì)使白水循環(huán)系統(tǒng)的細(xì)小纖維和懸浮物含量越來越高。循環(huán)水里面的灰分沉積到烘缸表面，還會(huì)引起刮刀的壽命縮短，紙粉增多，效率降低，成紙質(zhì)量下降。他們會(huì)引起濕部其他方面的問題，影響烘缸涂層的性能，不得不增加濕部其他添加劑的用量，比如說柔順劑、解鍵劑等，這都會(huì)影響成本的上升。

表3 流漿箱細(xì)小纖維含量的測定數(shù)據(jù)

通常中國紙廠的紙機(jī)流漿箱細(xì)小纖維含量明顯較高，因?yàn)闇p少清水耗用量造成細(xì)小纖維在白水系統(tǒng)的循環(huán)。這些高含量的細(xì)小纖維將造成烘缸涂層變硬、變臟，使紙頁的柔軟度和松厚度變差，同時(shí)紙粉增加。

圖1 細(xì)小纖維對(duì)烘缸涂層的影響

圖1 中左圖為中國紙廠的衛(wèi)生紙機(jī)，涂料添加量為1.7mg/m2，流漿箱細(xì)小纖維含量45.6%，右圖為美國紙廠的衛(wèi)生紙機(jī)，涂料添加量為2.8mg/m2，流漿箱細(xì)小纖維含量〈10%。左圖所示的清潔刮刀有很嚴(yán)重的紙粉，涂層比添加的涂料量厚，涂層堆積，主要來自細(xì)小纖維，涂層沒有因?yàn)楦纳迫彳浂榷鴥?yōu)化；右圖所示的清潔刮刀的紙粉很少或沒有，涂層累積現(xiàn)象得到控制。

4 索理思解決方案

如何減少細(xì)小纖維的影響？索理思利用濕部添加劑控制細(xì)小纖維，可改善涂層性能，同時(shí)減少其他濕部添加劑的用量；幫助將細(xì)小纖維從系統(tǒng)中除去，并保留到紙頁中；也有助于凈化白水系統(tǒng)。但是注意控制速度不能太快，添加過快也可能產(chǎn)生問題，因?yàn)榧?xì)小纖維的留著率快速增加，紙頁上有太多的粉塵，紙的韌度也會(huì)下降，所以要注意初次使用需要控制系統(tǒng)的潔凈程度。

圖2 使用濕部添加劑后細(xì)小纖維留著率變化

圖2 是歐洲的一家面巾紙生產(chǎn)商，紅線表示未經(jīng)處理的細(xì)小纖維留著率一開始是20%，添加濕部添加劑PerForm PE7750后逐漸增大到30%以上，藍(lán)線表示細(xì)小纖維含量從0.02%降低到0.01%，減少了50%。

圖3 流箱漿的細(xì)小纖維含量變化

圖3 是流箱漿的細(xì)小纖維含量減少情況，該流漿箱分為上中下三層，未處理的流漿箱中的細(xì)小纖維含量為20%左右，添加PerForm PE7750濕部添加劑0.8kg/t，細(xì)小纖維含量下降到15%以下，當(dāng)濕部添加劑添加量增至1.2kg/t，細(xì)小纖維含量最終下降到10%以下，達(dá)到了最佳狀態(tài)。改善了烘缸涂層性能，增加紙頁強(qiáng)度，改善了柔軟度，磨漿能耗降低50%。

圖4 使用PerForm PE7750濕部添加劑后成本節(jié)約情況

生活用紙的生產(chǎn)成本控制相當(dāng)重要。從圖4可以看出，管理好流漿箱的控制，可以在改善產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)降低起皺率和磨漿能耗，減少長纖漿和柔軟劑的用量，最終降低總成本。

中國的生活用紙生產(chǎn)商面臨著額外的挑戰(zhàn)，因?yàn)樾枰褂酶俚那逅瑢⒂绊懙胶娓淄繉有阅?、柔軟度、紙粉和總體成本，應(yīng)用濕部添加劑可克服這些挑戰(zhàn)，并改善烘缸涂層性能，改善柔軟度并節(jié)降總體成本。

5 索理思案例分享

索理思提供了優(yōu)秀的解決方案——PerForm SP濕部添加劑，篩選了特定的分子量和電荷密度以及最佳性能的陰離子聚丙烯酰胺基原料，添加一種使陰離子聚丙烯酰胺自身盤繞，以產(chǎn)生非常小的高電荷和活性顆粒的原料，需要陽離子添加劑以獲得最佳效果，適用于需要濕強(qiáng)度的紙種。

圖5 盤繞改性劑作用原理

以下是PerForm SP成功應(yīng)用于衛(wèi)生紙機(jī)的案例：

● 主要產(chǎn)品：衛(wèi)生紙和紙巾紙

● 設(shè)備：帶靴壓的新月型衛(wèi)生紙機(jī)

● 產(chǎn)能：100t/d

● 原料：木漿

● 濕強(qiáng)劑：Kymene?

圖6 PerForm SP對(duì)細(xì)小纖維單程留著率的影響

圖7 PerForm SP對(duì)白水固含量的影響

從圖6和圖7中可以看出加入PerForm SP，細(xì)小纖維單程留著率提升15%以上；回流白水總固含量降低30%以上，干強(qiáng)度和濕強(qiáng)度提升，并在減少化學(xué)品消耗的情況下滿足紙張的所有性能，濕強(qiáng)劑減少20%～25%，消泡劑減少20%～40%，磨漿機(jī)負(fù)荷減少5% 。

此外，針對(duì)生活用紙生產(chǎn)商，索理思專門開發(fā)了PerForm PE7750濕部添加劑，具有以下優(yōu)勢：

● 高強(qiáng)度性能

● 對(duì)柔軟度沒有負(fù)面影響

● 減少磨漿負(fù)荷

● 清潔濕部

● 在成本有利時(shí)可減少長纖漿配比

● 優(yōu)良的細(xì)小纖維控制

● 新的、獨(dú)特的陽離子聚合物

● 專利的化學(xué)品

● 不需要陽離子添加劑

● 適合所有的生活用紙紙種

PerForm PE7750應(yīng)用案例：

● 產(chǎn)品：14.4g/m2面巾紙

● 原料：木漿

● 濕部添加：濕強(qiáng)劑和柔軟劑

● 清水用量：5m3/t紙

PerForm PE7750使用效果：

● 長纖漿用量減少3.5%

● 增加抗張指數(shù)

● 增加濕強(qiáng)度

● 減少濕強(qiáng)劑添加量

● 減少定量至14.1g/m2

● 取消柔軟劑

從以上案例可以看出，使用濕部添加劑PerForm SP或PerForm PE7750都會(huì)減少流漿箱細(xì)小纖維含量，穩(wěn)定紙機(jī)濕部系統(tǒng)，減少濕部其他添加劑的用量，有助于減少磨漿能耗，提高成紙強(qiáng)度。流漿箱細(xì)小纖維以及其他濕部添加劑的減少，將會(huì)改善烘缸涂層性能及穩(wěn)定性，紙頁柔軟度改善、減少粉塵、延長刮刀壽命、降低總生產(chǎn)成本。