二次纤维配抄薄页包装纸抄造性能的研究

摘要

薄页包装纸主要用于鞋类、服装、酒类等的包装。我国薄页包装纸的主要原料为漂白木浆，而漂白木浆主要从国外进口，成本较高。开发新原料、应用新工艺生产薄页包装纸已成为当务之急。采用二次纤维替代部分原生纤维在高速纸机上生产薄页包装纸，对改善我国木材纤维原料短缺现状、降低企业生产成本有重大意义。由于二次纤维存在角质化严重和纤维性能差、细小组分含量高和滤水性能差、胶黏物含量高和湿纸幅强度低粘附力大以及富含阴离子垃圾等缺陷，因此，必须对二次纤维进行打浆和配抄少量的木浆、加入助滤剂、增强剂以及关注各造纸助剂的添加顺序，以提高二次纤维的纤维特性、增加浆料滤水性能、提高纸幅强度和发挥各助剂功效。因此，论文从原料和造纸助剂添加两个方面出发，研究了打浆和配抄、助滤剂和湿强剂对浆料抄造性能的影响，为二次纤维配抄薄页包装纸的实际生产提供理论指导。
　　论文以废纸脱墨浆（DIP）和漂白硫酸盐针叶木浆（NBKP）为原料，分析了DIP和NBKP的纤维特性，对二者进行了打浆，分析了打浆对纤维特性、浆料滤水性能、湿纸强度、湿纸粘附力和成纸强度的影响；选择废纸脱墨浆和漂白硫酸盐浆用于生产薄页纸的最佳打浆程度。结果表明，漂白硫酸盐浆的纤维特性优于废纸脱墨浆，漂白硫酸盐浆具有较长的纤维长度、较少的细小组分，NBKP和DIP纤维的长度分别为2050μm和801μm，二者以长度计的细小组分含量分别为36.1％和16.8%。打浆会不同程度的切断纤维、增加细小组分、降低浆料滤水性能，但是能提高纤维的帚化率、降低纤维的卷曲和扭结程度，有利于降低湿纸幅粘附力和提高纸页的干湿强度，提高浆料的抄造性能。当NBKP和DIP的打浆度分别为60°SR和55°SR时，NBKP获得最高的抗张强度；DIP抗张指数和耐破指数分别较初始值提高了135%和137%，而撕裂强度刚开始出现下降的趋势。当NBKP和DIP的打浆度分别高于60°SR和55°SR时，过度打浆对浆料的抄造性能开始产生负面影响，此时，浆料静态滤水时间急剧增加，NBKP和DIP浆料抄片静态滤水时间在60°SR和55°SR分别为11.7 s和8.1 s，较初始分别增加了208%和89%；NBKP手抄片湿纸抗张指数、拉伸积亦不再提高，DIP湿纸抗张指数亦增加不大；同时纤维的长度和长宽比也开始快速下降，NBKP和DIP纤维分别在60°SR和55°SR时纤维长度下降率分别为11.1%和18.5%，纤维长宽比分别为62.6和35.0，分别较初始值下降了10.6%和20.5%。因此，选择NBKP和DIP打浆度分别为(60±2)°SR和(55±2)°SR 作为用于配抄薄页包装纸的浆料。
　　探索了废纸脱墨浆和漂白硫酸盐浆配抄工艺对浆料纤维特性、抄造性能和薄页纸成纸性能的影响。结果表明，少量硫酸盐浆的添加可以显著地提高浆料的成纸强度性能、湿纸强度，降低湿纸粘附力，对浆料抄造性能提高显著。当DIP和NBKP配抄比例为80:20时，薄页纸成纸裂断长、耐破指数、撕裂指数和湿抗张指数较100%DIP分别提高了25%、43%、21%和37%；薄页纸湿纸抗张指数和湿纸拉伸积，较100%DIP分别提高了2.4倍和4.0倍，湿纸幅粘附功较100%DIP降低了2.8%。考虑到成本因素，DIP和NBKP配抄比例为80:20作为配抄薄页包装纸的浆料。
　　研究了湿强剂PAE对浆料电荷、浆料抄造性能和成纸强度性能的影响。结果表明，阳电性PAE树脂的添加可以迅速降低浆料的溶解电荷和表面电荷，对浆料电荷环境的改善效果显著。当PAE的添加量在0.6%时，继续添PAE加对成纸裂断长、吸收指数的提高趋于平缓，即成纸裂断长为4.15 km，成纸吸收指数为1.22 J·g-1。因此，抄造以二次纤维为主要原料的薄页纸时优选PAE的添加量为0.5%～0.6%，在此条件下，浆料获得较好的抄造性能：对湿纸抗张指数、湿纸拉伸积和拉伸积-粘附功比值提高效率最高。如在0.6%PAE添加量时，湿纸抗张指数、拉伸积和拉伸积-粘附功比值，分别为0.54 N·m·g-1、0.03 N·m和257。
　　研究了助留助滤剂及其复配协同对浆料电荷、浆料抄造性能和成纸强度性能的影响。结果表明，阳离子淀粉（CS）的添加可以改善浆料的电荷环境，在0.5%的CS添加量时，浆料溶解电荷CD值和Zeta电位绝对值分别为27.7μeq·L-1和144 mV，分别较各自初始值下降了26.9%和11.1%；显著提高浆料的留着率和滤水性能，同时也提高了湿纸抗张强度和成纸裂断长。CS添加量在0.7%左右时对浆料滤水性能提高效率最高，因此将其确定为抄造薄页纸的最优添加量。同时研究了湿强剂和助留助滤剂添加顺序对各助剂协同效果的影响。结果表明，使用双元助留助滤剂CS/APAM时，APAM可以明显地强化CS的助留助滤作用；先添加PAE后添加APAM可以获得更好的协同效果，同时防止助剂失效。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究意义与目的

1.4 课题来源及内容

第二章 NBKP和DIP打浆和抄造性能研究

2.1 实验原料和方法

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

第三章 NBKP与DIP配抄工艺的研究

3.1 实验原料和方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 湿强剂添加对浆料性能和薄页纸性能的影响

4.1 实验原料和方法

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第五章 助留助滤剂对浆料性能和薄页纸性能的影响

5.1 实验原料和方法

5.2 结果与讨论

5.3 本章小结

结论

本论文的主要结论

本论文的创新之处

对未来工作的建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢