一種羧甲基纖維素鈉型穩定劑在水松原紙中的應用

韓邦超，劉春亮，紀 軍

（牡丹江恒豐紙業股份有限公司，黑龍江 牡丹江 157013）

羧甲基纖維素鈉在造紙行業中屬于新型助劑，加入填料中作穩定劑，起增稠黏結作用，使紙張光澤鮮艷，改善紙張的印刷性能，增強紙張的韌性和耐磨性。用作漿內添加劑，提高助留助濾效果，同時可提高紙張的干強度和濕強度等指標。

本文研究一種羧甲基纖維素鈉型穩定劑在水松原紙中的應用，驗證其對留著率、成紙指標以及印刷適性的作用。

1 方案設計

本實驗采用實驗室小試及機臺中試2個過程驗證羧甲基纖維素鈉型穩定劑在水松原紙中的應用。羧甲基纖維素鈉型穩定劑作為助留劑在漿內添加，在相同條件下，與聚丙烯酰胺型助留劑作對比分析，驗證羧甲基纖維素鈉型穩定劑在水松原紙中的使用效果。最后，分別取加入羧甲基纖維素鈉型穩定劑的水松原紙與加入聚丙烯酰胺型助留劑的水松原紙進行印刷實驗，在同等條件下驗證2種原紙的印刷效果。為方便起見，文中加入羧甲基纖維素鈉型穩定劑的原紙定為A樣，加入聚丙烯酰胺型助留劑的原紙定為B樣。羧甲基纖維素鈉型穩定劑加入量分別為0.1、0.15 和 0.2 kg/t（紙），試樣名稱分別為 A1、A2 和A3，陽離子淀粉加入量為11 kg/t（紙）；陽離子聚丙烯酰胺型穩定劑加入量分別為0.1、0.15和0.2 kg/t（紙），試樣名稱分別為B1、B2和B3。

2 實驗室小試

為與生產實際盡量相符合，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，灰分按照質量分數16%設計，成品定量按照34 g/m2設計。

2.1 羧甲基纖維素鈉型穩定劑的制備

羧甲基纖維素鈉型穩定劑的濃度按照2%質量分數控制，在容積為1 L的燒杯中加入300 mL水，使用自動攪拌器開始攪拌，然后加入23 g和水，穩定劑中水分按照13%質量分數計算，加入過程中要注意均勻分散加入，不可一次性加入，否則會出現果凍狀結塊，穩定劑與水同時加入，以保證溶解性。穩定劑加入完成后，補水至1 L，攪拌1 h，觀察溶液清澈、無任何藥點，說明穩定劑全部溶解。

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，漿料主要參數和混合漿纖維分析數據分別見表1和表2（表中的分析項目均按相關國家標準檢測）。

圖1 混合漿纖維的各種長度及其占比

表1 漿料主要參數

表2 混合漿纖維分析數據

為減小實驗誤差，抄頁過程由同一人完成，實驗環境相同，干燥器溫度和干燥時間均相同，抄頁得到成紙檢測數據見表3（表中的分析項目均按相關國家標準檢測）。

表3 抄頁成紙檢測數據

2.3 實驗室小試小結

（1）從抗張強度、挺度和表面強度指標分析，指標整體趨勢為：A1樣＜A2樣＜A3樣；B1樣＜B2樣＜B3樣；A1樣＞B1樣；A2樣＞B2樣；A3樣＞B3樣。這說明羧甲基纖維素鈉型穩定劑和聚丙烯酰胺型助留劑加入量與成紙物理指標成正相關。

（2）從紙面勻度狀態分析，A2樣和B2樣接近，紙面勻度狀態較好，其他紙樣勻度一般，A3樣和B3樣紙面均出現小洞眼。這說明羧甲基纖維素鈉型穩定劑和聚丙烯酰胺型助留劑加入量過大均會對紙面造成負面影響。

3 機臺中試

基于實驗室小試結果，使用羧甲基纖維素鈉型穩定劑替代聚丙烯酰胺型助留劑，在留著率和成紙指標方面均有優勢。為了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，所以在機臺進行中試。

3.1 機臺中試方案設計

定量設計為34 g/m2，在同條件下，首先使用聚丙烯酰胺型助留劑進行生產，運行穩定后，取樣進行檢測分析；然后更換羧甲基纖維素鈉型穩定劑，運行過程中時刻觀察紙面狀態，是否出現洞眼等紙病，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，除網部、干燥部等參數必須按照實際情況調整外，其他各部參數均保持不變。

3.2 中試過程

實驗過程中發現，加入羧甲基纖維素鈉型穩定劑后，脫水明顯變慢，水線位置向后移動30 cm左右，為穩定水線位置，刮水板由5塊增加到了6塊，刮水板角度重新優化，加大了脫水強度。同時觀察紙面狀態和紙病在線系統跟蹤，未發現因加入羧甲基纖維素鈉型穩定劑而出現的洞眼等紙病，紙面狀態良好，檢測數據見表4、圖2～4（表和圖中的分析項目均按相關國家標準檢測）。

4 機臺中試小結

（1）A樣填料留存率和單程留著率均優于B樣，說明羧甲基纖維素鈉型助留劑助留助濾效果更好。

（2）從抗張強度、挺度和表面強度指標分析，A樣均優于B樣，說明羧甲基纖維素鈉型穩定劑對成紙指標的改善效果更好，與實驗室小試結果相同。

表4 濕部分析數據

圖2 中試的表面強度檢測數據

圖3 中試的抗張強度檢測數據

圖4 中試的挺度檢測數據

5 印刷實驗

水松紙的印刷屬于凹版印刷，印刷質量與原紙、印刷設備、印刷機參數、版輥、油墨和印刷環境等因素密切相關，所以要保證除原紙外的所有變量均相同。分別取A樣和B樣紙輥各一個，在印刷機進行印刷實驗，為保證印刷效果更貼近水松紙廠的生產情況，采用2道印刷的方式，實驗過程中使用同種油墨，保證油墨黏度相同。

（1）印刷效果的對比方式：取10張平行樣，在橫向的不同位置將紙樣切成A4大小，但要保證同組對比樣的橫向位置相同。

（2）印刷效果的評價方式：印刷效果由色澤均勻性、色澤飽滿度和印刷溜平度組成。優于X樣評為5分，在X樣和Y樣之間評為4分，在Y樣和Z樣之間評為3分，較Z樣差評為2分，印刷效果評價取色澤均勻性、色澤飽滿度和印刷溜平度的平均值。圖5顯示了X樣、Y樣、Z樣和印刷評價結果。

圖5 印刷評價結果

6 結論

（1）在水松原紙生產過程中，羧甲基纖維素鈉型穩定劑對系統的助留助濾效果和對成紙指標的改善效果較好。

（2）在同等條件下，使用羧甲基纖維素鈉型穩定劑的水松原紙印刷效果優于使用聚丙烯酰胺型助留劑的水松原紙。

（3）羧甲基纖維素鈉型助留劑屬于新型造紙助劑，本文驗證了其在水松原紙中的應用效果較好，各生產企業可根據自身實際情況進行試用。