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发展高得率浆是解决造纸工业木浆短缺和减少制浆污染,振兴林业经济的有效途径之一。高得率浆具有与漂白硫酸盐阔叶木浆相似的强度和白度,且细小纤维含量高、成纸匀度、松厚度和不透明度好。高得率浆广泛应用于高档板纸的生产,提高高得率浆在高档板纸芯层的用量,可改善纸板松厚度、挺度、印刷适性等,获得更高经济效益。本论文是国家“十一五”科技支撑项目,选用BCTMP及APMP浆料作为研究对象,对其进行了基础性能研究(纤维性能、磨浆性能以及细小组分性能)和应用拓展研究(不同游离度浆混合配抄特性、与化学浆混合配抄特性)。旨在改善高得率浆的成纸性能、提高高得率浆在造纸中的应用量、优化速生材高得率浆用于高档纸板芯层的应用技术。
对不同材种BCTMP浆纤维形态和成纸性能分析可知:云杉纤维长而粗,纤维本身强度好,浆料具有较高的强度及松厚度,但白度和不透明度较低;杨木纤维短而细,浆料具有最高白度和不透明度,但松厚度较差;桦木纤维挺硬,浆料具有高强度和挺度,但白度和不透明度较差;枫木纤维腔大柔软,浆料具有高松厚度和不透明度,但其强度较低。优选云杉BCTMP浆和杨木BCTMP浆进行研究。
高得率浆经PFI磨浆过程中,对纤维的切断作用较少,而以细纤维化和纤维的舒展作用为主。打浆对两种浆料的纤维长度影响较小,而对纤维粗度、卷曲和扭结指数影响较大。PFI冷磨通过改善纤维形态改善了高得率浆的成纸性能。磨浆使得浆料游离度和松厚度下降,挺度先上升后下降,抗张强度和耐破度提高。打浆对两种浆料成纸的松厚度和挺度影响相对较小,而对抗张强度和耐破度的影响较大,其中对杨木BCTMP浆成纸抗张强度影响尤为显著。当游离度在360mL附近,即打浆度为35°SR时,浆料可获得均衡的性能指标。纤维之间结合程度提高,一定程度上保留了纸张挺度,且大幅度提高了成纸的强度。
打浆度从20°SR上升到50°SR,杨木BCTMP浆的细小纤维含量由18.3%增加到35.4%。为保证杨木BCTMP浆料性能的均衡,打浆度不宜超过30°SR。浆中细小纤维的添加比例增大,纸张的松厚度下降,挺度稍有增加,抗张强度和耐破度有极大的增加。高得率浆中细小纤维的存在对成纸松厚度和挺度影响较小,对成纸抗张强度和耐破度影响显著。高得率浆中短小纤维的存在与分布能够广泛的促进纤维之间结合,从而提高成纸挺度和强度,优化成纸性能。
高游离度与低游离度APMP浆配抄过程中,原浆游离度和添加比例对成纸性能影响较大。各项指标获得最佳值的配抄条件为:松厚度-600mL、350mL、5%;挺度-525mL、350mL、5%;抗张指数-400mL、200mL、20%;耐破指数-400mL、350mL、20%。原浆游离度范围为475mL~525mL,添加浆游离度范围为250mL~350mL,添加比例为10%~15%时,成纸的松厚度、强度和挺度均可取得相对较佳值。含长纤维较多的高游离度浆料形成纸页构架,提供高松厚度和挺度,含短小纤维较多的低游离度浆料作为填充物,提供高强度和表面性能,从而获得均衡优越的纸页性能。
杨木APMP浆与杨木化学浆配抄过程中,随着LBKP添加比例增大,除了松厚度和不透明度下降以外,纸张的挺度、抗张强度、耐破度、内结合强度等性能均有不同程度的提高。白卡纸芯层中加入损纸浆对成纸强度和挺度均有利,但会牺牲一部分松厚度和不透明度。因此,根据本章研究结果,损纸浆的加入量应控制在一定范围内,最好不超过20%,才能在一定程度上保留成纸松厚度,最大程度提高成纸强度。