陽離子瓜爾膠在輕型紙中的應用

劉永順，顧秀梅，趙新軍，莊耀禮，田式友

（山東華泰集團有限公司，山東 廣饒 257335）

陽離子瓜爾膠在輕型紙中的應用

劉永順，顧秀梅，趙新軍，莊耀禮，田式友

（山東華泰集團有限公司，山東 廣饒 257335）

介紹了陽離子瓜爾膠（CGG）與陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）組成的雙元助留助濾體系在輕型紙生產中的使用情況。通過CPAM/CGG雙元助留助濾體系與單元CPAM助留助濾系統和CPAM/APAM（陰離子聚丙烯酰胺）雙元助留助濾體系的對比，確定CPAM/CGG雙元助留助濾體系更適合于輕型紙。當CPAM/CGG雙元助留助濾體系中的CPAM、CGG用量均為0.4 kg/t（紙）時，其使用效果明顯。

陽離子瓜爾膠；雙元助留助濾；輕型紙

瓜爾膠（CGG）是一種從瓜豆中提取的植物膠，是一種天然的聚半乳糖甘露糖。瓜爾膠能溶于冷水，與陽離子淀粉相比，不用糊化。瓜爾膠的分子結構與纖維素分子相似，易與纖維分子結合而產生助留助濾和增強的效果。瓜爾膠無毒無害，是一種環保型的新型造紙助劑[1]。

隨著封閉水循環的推廣，新聞紙、未漂硫酸鹽漿和廢紙漿等漿料的陰離子垃圾的積累將顯著增加，這就會使許多傳統的造紙助劑，如聚丙烯酰胺（PAM）等失去作用[2]。如大量使用聚丙烯酰胺和改性淀粉，勢必會提高漿料的脫水和纖維過度凝聚，從而降低紙頁的勻度和強度。瓜爾膠的優點是因為瓜爾膠的分子結構與纖維分子相似，它不與“陰離子垃圾”發生反應，即使在陰離子垃圾很多的情況下，依舊能夠有效地吸附到纖維上發揮作用，陰離子垃圾的存在并不能左右瓜爾膠吸附纖維和填料。作為助留劑使用的改性陽離子瓜爾膠帶有陽電荷，極易與帶陰電荷的纖維和填料發生靜電吸引作用產生絮聚現象，能夠將漿內細小纖維和填料包裹在微絮凝團內，且因其相對分子質量不高，不會產生過度絮凝，有明顯的助留效果，而不影響紙頁勻度[3]。

我公司16號機是生產定量為60～120 g/m2、車速為500 m/min的2640文化紙機，長期存在著系統白水濃度大、助留效果差及成紙勻度差的問題，特別是生產輕型紙時，白水濃度一直居高不下，系統沉積嚴重，不時出現各種的質量問題，嚴重影響生產效益的發揮，車間為此采用過多種助留方法，但都沒有得到有效的控制。16號機使用了陽離子瓜爾膠后，生產系統得到明顯的改善。

1 試驗上機應用情況

1.1 試驗目的

評價陽離子瓜爾膠助留助濾劑在高車速、輕型紙體系中的應用性能；期望通過試驗達到改善紙機運行、節能降耗的目的。

1.2 試驗原料CGG質量特征

國產陽離子瓜爾膠的質量特征如下：外觀為淡黃色粉末，易溶于水，水分＜10%，通過率（120目）＞93%，黏度（1%，25 ℃，2 h）≥1 500 mPa·s。

1.3 試驗條件

實際運行車速為480 m/min；定量為70 g/m2輕型印刷紙；漿料配比為w（針葉木漿）∶w（闊葉木漿）=40%∶60%，混合打漿度為 45°SR，漿料濕重為5.5 g；填料為重質碳酸鈣，白度高于95°，含量大于96%，含水量小于2%。

1.4 CGG助劑加入點

1.5 CGG助劑的使用

（1）CGG助劑在水中分散性較好，不用糊化即可在水中潤脹分散，但溶解速度較慢，需要30 min以上，為加速溶解，需要有高速攪拌裝置，溶解濃度為質量分數0.1%，建議用量一般為質量分數0.03%～0.08%。

（2）CGG助劑在溶解過程中有起泡現象，而且泡沫較多而細，不易破除，因此在使用過程中要注意控制助劑有一定的液位，不能使用陰離子型的消泡劑進行消泡，否則會引起絮聚現象，只能由廠家在生產制備過程中對工藝加以適當調整。

1.6 試驗指標檢測

打漿度采用GB/T 3332《漿料打漿度的測定（肖伯爾-瑞格勒法）》檢測；抗張強度采用GB/T 453《紙和紙板抗張強度的測定（恒速加荷法）》檢測；平滑度采用GB/T 456《紙和紙板平滑度的測定（別克法）》檢測；表面強度采用GB/T 2679.15《紙和紙板印刷表面強度的測定（電動加速法）》檢測；透氣度采用GB/T 458《紙和紙板透氣度的測定（肖伯爾法）》測定；定量按照GB/T 451.2—1989檢測；耐折度按照GB/T 457—1989測定；厚度按照GB/T 451.3—2002檢測；灰分按照GB/T 742—2008檢測；水分按照GB/T 462—1989檢測。

1.7 試驗結果及分析討論

1.7.1 不同助留助濾劑濾水、留著、勻度對比試驗

表1為不同助留助濾劑體系對輕型紙漿料濾水、留著及成紙勻度的影響結果。

表1 不同助留助濾劑體系對濾水、留著及勻度的影響

由表1可見，當CPAM單元助留助濾體系中CPAM用量為0.6 kg/t（紙），CPAM/APAM 雙元助留助濾體系中CPAM和APAM用量分別為0.5 kg/t（紙）和 0.3 kg/t（紙），CPAM/CGG 雙元助留助濾體系中CPAM和CGG用量均為0.4 kg/t（紙）時，是各自助留助濾體系中使用效果較好的一組助劑用量（以下試驗均采用此組助劑用量進行對比）。

從表1還可看出，在輕型紙系統中，使用單一的CPAM助留助濾體系在濾水性方面打漿度隨助劑用量增加而降低，但單程留著率不高，僅達到60%，而且隨著助劑用量的增加，單程留著率變化不大，網下白水濃度變化很小，相反勻度逐漸變差；使用CPAM/APAM雙元助留助濾體系，在濾水性方面沒有得到好的改善，但留著率有了較大的提高，相對單元助留提高了13.3%，勻度有所好轉；使用CPAM/CGG雙元助留助濾體系，濾水方面與使用單元助留助濾時相當，較CPAM/APAM雙元助留助濾體系濾水略好，留著率較單元助留時提高了25%，較CPAM/APAM雙元助留提高了10.3%，而且勻度大有改善。

1.7.2 陽電荷需求量對不同助留助濾體系單程留著對比

表2為不同陽電荷需求量對3種助留助濾體系單程留著率的影響情況。

表2 不同電荷需求量對3種助留助濾體系單程留著率的影響

由表2可見，隨著體系中陽電荷需求量的增加，普通單元CPAM助留助濾體系和CPAM/APAM雙元助留助濾體系的留著率迅速下降，白水濃度直線上升，反觀CPAM/CGG雙元助留助濾體系，雖然留著率也有所下降，但下降趨勢很平緩，白水濃度變化波動也不是很大，這也進一步說明了陽離子瓜爾膠在輕型紙上應用的優勢。

輕型紙中陰離子垃圾主要來源于濕的闊葉木APMP、液體染料增白劑、殺菌劑及其他類活性劑等，這些物質嚴重影響著抄紙機的效益發揮，因此抄紙車間要嚴格控制漿料質量及各種化學品的消耗。為進一步地降低消耗，提高留著效果，在漿料中適當添加部分價格低廉的聚合氯化鋁（PAC）或者高效的陰離子垃圾控制劑不失為好辦法。

1.7.3 填料用量對助留助濾體系中灰分留著對比

追求最佳經濟利益是工廠最根本的重要任務，也是企業能否生存的關鍵所在，利用低廉的填料代替昂貴的紙漿是每個造紙工廠迫切想要的理想結果，因此提高填料留著率是工廠需要迫切解決的問題。

表3為不同填料用量對3種助留助濾體系灰分留著率的影響。

表3 不同填料用量對3種助留助濾體系灰分留著率的影響

由表3可以看出，隨著填料用量的提高，3種助留體系成紙灰分都有不同程度的提高，單元助留助濾體系中填料從15%提到30%，灰分留著率降低了14百分點，成紙灰分提高了4.3百分點；CPAM/APAM雙元助留助濾體系填料從15%提到30%，灰分留著率降低了13百分點，成紙灰分提高了5.5百分點；CPAM/CGG雙元助留助濾體系填料從15%提到30%，灰分留著率降低了8百分點，成紙灰分提高了6.9百分點?；曳值奶岣叽蟠蠼档土顺杉埖臐{耗。以30%填料為例，從CPAM單元助留助濾體系到CPAM/APAM雙元助留助濾體系，再到CPAM/CGG雙元助留助濾體系，使用瓜爾膠后成紙灰分分別提高2.1百分點和3.9百分點，相當于降低漿耗分別為37 kg和68 kg。如混合漿成本按4.0元/kg計算，噸紙降低成本分別為148元和272元，經濟效益十分顯著。

1.7.4 成紙質量指標檢測對比情況

表4顯示了成紙質量指標檢測情況。

表4 實際應用中3種助留助濾體系成紙指標情況對比

從表4可以看出，使用瓜爾膠產品后的成紙質量指標除松厚度、表面強度和抗張強度略有下降外，其他指標如平滑度、灰分和透氣度均有好轉。松厚度、表面強度和抗張強度的降低主要原因是由于灰分增加而造成的。因此，從本質上講，使用瓜爾膠產品對成紙質量并沒有造成不良影響。

2 結論

（1）在輕型紙生產中使用CGG與CPAM配伍，且當CPAM和CGG用量均為0.4 kg/t（紙）時，使用效果較好，單程留著率平均達到75%，白水濃度為0.2%左右，成紙勻度較好。

（2）使用CGG后，有效制約了體系中陰離子垃圾對抄紙體系的不利影響，即使陽離子需求量達到1 000 equ/L，體系仍能保持較高的留著率和成紙灰分，從而大大降低了生產成本，保持了體系的清潔度，達到節能環保的目的。

（3）在輕型紙生產中使用CGG對產品質量沒有造成不良影響，成紙指標完全能夠達到質量標準。

［1］高曉軍，張金芝，王友成，等.瓜爾膠用于漿內增強及助留助濾［J］.紙和造紙，2006，5（5）：48-49.

［2］王軍利，陳夫山，劉忠.瓜爾膠的應用研究［J］.天津造紙，2002，24（3）：10-12.

［3］劉一山.瓜爾膠及其衍生物的在造紙行業的應用［J］.西南造紙，2006，35（5）：48-51.

Application of Cationic Guar Gum in Low Weight Paper Production

LIU Yong-shun，GU Xiu-mei，ZHAO Xin-jun ，ZHUANG Yao-li，TIAN Shi-you
（Shandonh Huatai Group Co.，Ltd.，Guangrao 257335，China）

This paper introduces the application of dual retention aid system with compositions of cationic guar gum（CGG） and cationic polyacrylamide（CPAM） in low weight paper production.Through comparison of efficiency of dual retention aid system of CPAM and CGG，single retention aid system of CPAM and dual retention aid system of CPAM and APAM，it was determined that dual retention aid system of CPAM and CGG was more suitable for low weight paper production.When CPAM and CGG dosages were both 0.4 kg/t（based on bone dry paper）， the dual retention aid system of CPAM and CGG has significant efficiency.

cationic guar gum（CGG）；dual retention aid system；low weight paper

TS727+.2

A

1007-2225（2012）01-0031-04

2011-11-14（修回）

劉永順先生（1976-），山東華泰集團有限公司鼎泰公司技術員；主要從事文化紙、特種紙新產品的生產開發，新工藝新技術應用；E-mail：htlyslhx2002@126.com。

本文文獻格式：劉永順，顧秀梅，趙新軍，等.陽離子瓜爾膠在輕型紙中的應用[J].造紙化學品，2012，24（1）∶31-34.