思茅松制漿造紙的生產實踐

孫廷聰 馬 寧 李學芬

(云南云景林紙股份有限公司,云南普洱,666400)

·思茅松制漿造紙·

思茅松制漿造紙的生產實踐

孫廷聰 馬 寧 李學芬

(云南云景林紙股份有限公司,云南普洱,666400)

分析了云南思茅的纖維原料特性及其化學組分,介紹了云景林紙以思茅松為原料制漿造紙的生產實踐。實際生產表明,思茅松是一種優良的制漿造紙纖維原料。

思茅松;纖維原料特性;化學組分;制漿;絨毛漿

(＊E-mail:yjlzstc@tom.com)

Abstract:Simao Pine is a specific species growing in Simao area of Yunnan Province,whose biological characteristics and fibermorphology are introduced.Simao Pine is proved to be an excellent pulping and paper making fiber raw material according to Yunjing Forest&Pulp Mill Co.,Ltd.'s experience.Application of S imao Pine will be of benefit to the conifer fiber raw material supply in China.

Key words:S imao Pine;property of raw materials;chemical components;pulping;fluff pulp

思茅松是云南省思茅地區的主要針葉木樹種,其纖維長,細胞壁厚,生產的紙漿吸液性好、機械強度高,是一種較好的造紙原料。

云景林紙股份有限公司(以下簡稱云景林紙)是云南省利用亞洲開發銀行貸款興建的國內第一家林紙一體化經營機制的企業,其制漿車間全套設備由芬蘭Ahlstrom公司提供,采用Lo-SolidsT M(低固形物)蒸煮、全封閉篩選、雙段氧脫木素、ECF漂白。主要以思茅松為原料生產漂白硫酸鹽商品木漿,可代替進口針葉木漿抄造各類高檔紙,目前,年產能11萬t。

1 思茅松特性

1.1 思茅松纖維原料特性

纖維原料的特性決定了制漿工藝條件和成漿物理性能,不同原料有不同特性,制定蒸煮、漂白工藝條件各不相同,最終成品的物理性能也不相同。通過顯微鏡及投影儀法對思茅松纖維進行測定,結果見表1。

由表1可知,思茅松是一種厚壁纖維原料,可能會對打漿造成一定影響,但他的長纖維優勢可代替國外針葉木漿,生產高檔文化用紙及生活用紙,特別是在一些特種紙的生產上具有其他漿種不可替代的優勢。

表1 思茅松與其他針葉木的纖維形態對比

1.2 思茅松原料的化學組分

思茅松受氣候及土壤的影響,其化學組分與我國東北的紅松差異較大,但與我國南方的馬尾松很相近,所以思茅松蒸煮工藝應與馬尾松的相近。思茅松與其他針葉木原料的化學組分對比見表2。

表2 化學組分對比

由表2可以看出,思茅松與紅松相比,其灰分含量及各類抽出物都較低,僅木素含量略高,而綜纖維素含量又相對較高,屬于優良的制漿造紙纖維原料。

2 制漿工藝

云景林紙的制漿工藝流程如圖1所示。

圖1 生產流程示意圖

2.1 蒸煮工藝

Lo-SolidsT M蒸煮工藝主要應用了深度脫木素的兩個原則:一是通過分段加入白液,解決了在蒸煮開始時堿液濃度較高,在蒸煮終了時堿液濃度較低的問題,使得整個蒸煮過程中堿液濃度較均勻;二是采用逆流蒸煮,并在逆流蒸煮區不斷地抽提黑液,使蒸煮液中溶解木素濃度降低,從而達到了深度脫木素的目的。白液分段加入,在本質上與MCC、EMCC技術是一樣的,主要區別是Lo-SolidsT M在蒸煮器的各段都有蒸煮液抽出,降低了各段蒸煮液中固形物含量。同時為了保證各段有足夠的堿濃,每段都補充白液,并增加抽提與補液的次數。這樣蒸煮液中的固形物濃度,特別是浸漬區和順流蒸煮區的固形物濃度都降低了,從而提高了制漿的選擇性。

由于思茅松密度較大,組織結構緊密,蒸煮過程中藥液滲透相對困難。所以在預浸階段要有足夠的時間,否則進入快速反應階段后(大量脫木素階段),由于藥液滲透不完全,會導致蒸煮均勻性差,漿渣率高,細漿得率下降,給下一道工序帶來諸多不利。表3為思茅松連續蒸煮的工藝條件。

表3 蒸煮工藝條件

根據表3中的蒸煮工藝,思茅松木片(木片合格率為83%)的粗漿得率達到了50%,細漿得率高達48%,漿洗選篩渣率小于1.8%,噴放線紙漿黏度可達到1200 mL/g以上。取噴放線漿樣在實驗室測定纖維長度,結果見表4。

表4 蒸煮后紙漿纖維長度分布

由表4可以看出,思茅松纖維在針葉木中屬于較長的那類,成紙后應具有較好的機械強度,很適合配抄對強度要求較高的各種紙。

2.2 氧脫木素及漂白工藝

云景林紙為進一步降低漂白廢水的污染負荷、節約漂白成本。采用了雙段氧脫木素系統,經氧脫木素后紙漿的卡伯值可降到9～11,再經過DEoDD四段漂白。漂白漿的白度可達到88%,黏度可達到870 mL/g。為進一步提高紙漿質量,又在Eo段加入H2O2進行補充漂白,實現了OOD0EopD1D2漂白工序。

由于H2O2在漂白中主要是利用OOH-的氧化作用來改變木素的有色基團結構,使之變成無色基團,并在一定程度使之溶出。因此應加大OOH-的濃度,減少其無效分解,具體可加入螯合劑進行漂前預處理,也可加入H2O2穩定劑( IDS)除去Fe,Mn,Cu等金屬離子,從而減少H2O2的分解。同時H2O2的電離受pH值的影響很大,pH值愈高OOH-的電離愈大;但當pH值>11時,OOH-的無效分解又加大了,當pH值>12時,在40 min內OOH-幾乎完全分解,因此在Eop漂白段反應中pH值的控制尤其重要。另外,在反應中O2對H2O2的漂白具有較好的強化作用,且高溫可提高紙漿的白度,具體工藝見表5。

氧脫木素時要確保反應壓力不低于450 kPa,溫度95℃以上,同時應注意不凝汽的排除,否則將直接影響木素的脫除率;一般木素的脫除率應控制在60%以內,高于該值時將對纖維造成較大的損傷;但云景林紙利用雙段氧脫木素工藝,使得思茅松漿的木素脫除率在達到65%時,其碳水化合物也沒受到較大的降解,且最終漂白漿的黏度還能達到870 mL/g,這說明思茅松采用以上的氧脫木素及漂白工藝是合理的。另外,必須加強對氧脫木素后紙漿的洗滌,確保洗滌后漿中液體的CODCr含量低于100 mg/L,以減少漂劑用量,降低漂白廢水中的污染負荷。

表5 氧脫木素及漂白主要工藝條件

在整個漂白段要保證其反應濃度在10.5%～12.0%之間,特別是Eop段的反應濃度11.0%～12.0%,以提高氧堿抽提的效果。另外,在該段加入一定量的H2O2可使白度提高近2個百分點,但其用量不宜超過5 kg/t風干漿;經過Eop段后的紙漿白度可達到82%,所以在D1和D2段僅需加入少量的ClO2即可。

3 成漿性能

3.1 思茅松漿的物理性能

思茅松漿的物理性能指標見表6。

由表6可知,思茅松漿除抗張指數稍低以外,其他指標都高于漂白硫酸鹽漿木漿行業標準(QB/T 1678—2007)優等品的要求,接近于俄羅斯的烏針漿,特別是撕裂指數較高,非常適合抄造高檔包裝紙。

3.2 思茅松漿的打漿性能

思茅松漿打漿后的特殊性能如圖3所示。

由圖3可以看出,因思茅松纖維較長、撕裂指數較高,在打漿度達到70°SR時,其濕重都還能達到7 g以上。所以,在使用思茅松漿配抄各種紙張時,只要打漿工藝制訂得好,完全可以代替進口針葉木漿,抄造出不同要求的高檔紙制品。

表6 思茅松漿的性能指標對比

3.3 思茅松的絨毛漿特性

思茅松纖維較長,且細小纖維少,纖維細胞壁厚、腔大,屬于厚壁纖維種類。抄造成的絨毛漿漿板松厚度大,易起絨,粉塵少,起絨后的絨毛漿在成形后纖維之間空隙大,吸液性能好,芯墊完整性好。思茅松絨毛漿抄片與進口絨毛漿的各項指標對比見表7。

圖3 思茅松漿打漿度對漿料物理性能的影響

從表7的各項指標看,思茅松絨毛漿長纖維較多,在進行干法打毛時,不易產生纖維性粉塵,損耗相對較低;干蓬松度高,較為柔軟;吸水較快,且吸水量大;各項指標均優于進口絨毛漿,所以思茅松是一種非常值得研究開發的絨毛漿纖維原料。

4 在生活用紙領域的運用

由于思茅松固有的特性及傳統打漿設備的限制,導致成漿后纖維挺硬、纖維間結合力差、柔韌性不好,影響了思茅松在高檔生活用紙領域中的應用,沒能充分地體現出思茅松漿長纖維的優勢。下面就對思茅松在生活用紙領域衛生系列用品的使用進行一些探索。

4.1 打漿

為了充分利用好思茅松漿纖維長、濾水性好、透氣度高、吸液性能強和機械強度高等優勢,需對傳統的打漿方式進行一定的優化,改善其纖維挺硬、柔軟性不好等不利影響。由于思茅松屬厚壁長纖維,在打漿前可加入適量的堿,通過酚羥基促進紙漿中內酯的水解,使纖維產生潤脹作用,降低纖維內聚力,增加纖維的柔軟性,減少打漿時機械對纖維的損傷,從而使纖維更易細纖維化,以達到提高紙張強度的目的。同時可采取組合式打漿,就是先用低濃預處理后再進行中濃打漿,最好能達到10%以上的濃度,這樣成漿的纖維長度能得到較好的保留,其“內摩擦效應”又可使纖維內外分絲帚化顯著,纖維伸展性增強,纖維鍵合面積增大,可提高抄造成紙的各項強度指標,還能降低打漿能耗。如有條件還可在碎漿時加入纖維改性酶,并進行適當加熱(不宜超過45℃),以更好地讓纖維潤脹。表8是我國某衛生紙原紙生產廠的打漿工藝。

表7 思茅松絨毛漿相關指標對比表

表8 思茅松打漿工藝參數

思茅松漿料在高濃(濃度12%)碎漿的同時加入纖維改性酶,并調整好漿料的pH值,疏解30 min 后,在4%的濃度下進行預打漿,適當切斷纖維,使之更易潤脹。表8中是混合漿料的打漿參數,其中思茅松漿的比例為40%,桉木漿的比例為60%。

4.2 抄造

經打漿合格后的漿料,在抄前池貯存8 h方可上紙機抄造,以充分顯現纖維改性酶的作用。同時應在抄前池添加適當的分散劑、柔軟劑,以提高紙張的勻度、改善紙張柔軟度和手感。在紙幅成形過程中必須保持網子、真空吸水箱及毛布清潔無堵塞;而后的紙幅干燥及起皺也必須穩定控制,正確的起皺工藝是抄造高檔衛生紙的關鍵,正是起皺的作用賦予了衛生紙良好的手感和柔軟度。以下是一組較佳的起皺工藝參數:刮刀厚度1.5～3.0 mm,刮刀刃角85°～90°,刮刀與烘缸的夾角18°～25°,進烘缸紙幅水分65%,烘缸溫度115～120℃,起皺時紙張水分5%～10%(以6%～8%為佳),起皺速比1.2～1.3。上述工藝參數適合于國內通常使用的圓網紙機,對于國外或國內引進的高速衛生紙機應采用其他方法起皺,諸如使用起皺助劑噴涂于烘缸的表面,既產生剝離效應,又保護烘缸表面。在整個抄造過程中應特別注意以下事項:①穩定上網漿流量及濃度。②確保網、吸水箱及毛布未堵塞。③穩定進烘缸紙幅水分65%左右。④調整好蒸汽用量,確保烘缸溫度116℃左右,避免強干燥致使紙幅起泡等。⑤調整刮刀與烘缸的夾角18°～25°,并要勤換刮刀,確保刮刀刃角在85°～90°之間。⑥確保起皺時紙張水分在6%～8%之間。

表9是思茅松漿根據表8的工藝打漿后,再按照上述抄造條件生產出的衛生紙原紙的相關檢測指標。

表9 思茅松漿抄造的衛生紙原紙相關指標

由表9可以看出,雖然思茅松漿纖維細胞壁厚,但經過合理的打漿及抄造后,完全可以滿足高檔衛生紙的使用要求。

4.3 思茅松在衛生紙生產領域的應用探討

要在高檔生活用紙領域用好思茅松漿,需通過嚴格的工藝控制,適當的纖維配比,合理的打漿工藝,再輔以性能優越的分散劑和其他助劑,來達到抄造出質地柔軟、強度好的高級衛生紙和紙巾紙的目的。

實踐證明,采用組合式打漿對思茅松的開發和利用具有重大意義,其打漿結合了高濃打漿和低濃打漿的優點,使得纖維易于吸水潤脹,大大增加纖維的柔軟性,避免纖維過多切斷,保證了紙張的物理強度。但切斷掌握在什么程度,以何種類型的磨盤在什么樣的濃度和比壓條件下獲得最佳效果,受制于產品質量要求、設備種類、打漿工藝等非常復雜的要素。有些問題可在工廠性試驗中有針對性地加以解決,有些則需要通過實驗研究來尋求工藝技術的完善加以解決。

5 結 語

云景林紙以思茅松為原料,采用低固形物蒸煮和ECF漂白技術生產的高白度商品木漿屬于綠色環保型紙漿,符合相關衛生組織的質量標準,且具有纖維長、細胞壁厚、濾水性好、透氣度高、吸液性能好和機械強度高等特點,可替代進口的針葉木漿抄造各種高檔紙,尤其適宜制作生活用紙系列用品、絨毛漿、特種紙等。用好思茅松漿對緩解我國造紙長纖維原料的匱乏具有積極的意義。

(責任編輯:趙旸宇)

Experience of Using S imao Pine as Pulping and Papermaking Fiber RawMaterial

SUN Ting-cong＊MA Ning L IXue-fen

(Yunnan Yunjing Forestry&PulpM ill Co.,Ltd.,Puer,Yunnan Province,666400)

TS743+.1

B

0254-508X(2010)03-0062-04

孫廷聰先生,工程師;主要從事制漿造紙生產技術管理及研究工作。

2009-08-20(修改稿)