熒光消除劑能有效實現含熒光增白劑的漿料、白水系統向無熒光系統轉變

危志斌，張瑞杰

（山東太陽紙業股份有限公司 天章分公司，山東 兗州 272100）

熒光消除劑能有效實現含熒光增白劑的漿料、白水系統向無熒光系統轉變

危志斌，張瑞杰

（山東太陽紙業股份有限公司 天章分公司，山東 兗州 272100）

隨著生活水平的提高，人們對食品包裝紙及其與之相關的紙種的標準要求更加嚴格。其中，無熒光紙種就是一個典型的例子。如何才能快速實現由普通含熒光增白劑的漿料、白水系統向無熒光系統轉變并改產無熒光紙種是眾多造紙企業關注的焦點。該文借鑒大型紙機改產的成功經驗提出了解決上述問題的相應措施，可為需要改產無熒光紙種的造紙企業提供參考。

熒光增白劑；熒光消除劑；紙機；涂布機；無熒光紙種；效率

隨著生活水平的提高，人們對與食品及其相關行業的包裝紙及紙板的標準要求更加嚴格，其中無熒光物質是其要求之一；同時，隨著許多生產各種類型紙或紙板的大型紙機的投產，紙產品市場競爭愈加激烈，故改產無熒光紙或紙板也是部分造紙企業緩解庫存壓力并且不影響經濟效益的方式之一，這也給造紙企業的產品差異化設下了鋪墊。

太陽紙業雖然庫存壓力不大，但為了創造更好的經濟效益和走產品差異化之路，目前已經通過實驗成功開發出無熒光、無氣味的單銅煙包原紙、掛面包裝紙、口杯紙和奶袋紙等類型的無熒光紙及紙板，受到客戶好評。但是，對于生產普通紙種的漿料和白水系統要改產無熒光的紙種卻不是一件容易的事情，需要采取相應的措施和方法，否則不但造成熒光物質超標、客戶不認可，而且成紙成本增加，經濟損失較大（因為熒光消除劑成本較高、刷車需要對整個漿料、白水系統刷洗）。下面是一些成功的措施和方法，可供參考。

1 無熒光紙產品的市場及其類型

目前，國家對與人們生活息息相關的食品包裝紙/紙板標準控制很嚴格，尤其是對具有致癌作用的熒光增白劑[1-2]控制很嚴，紙張必須通過白度儀檢測熒光白度和紫光燈檢查熒光物質來決定是否達標。而今，從環保和易降解的角度出發，食品包裝采用紙/紙板包裝的日漸增多。所以，無熒光紙產品的市場前景較好，給紙產品市場由單一化向多樣化轉變打下了基礎。

當然無熒光的紙產品不一定均用于食品及其相關包裝，但用于食品及其相關包裝的紙/紙板必須嚴格控制熒光物質含量。其中，人們熟知的食品包裝及其相關的紙/紙板的類型有糖果包裝紙，高、中、低檔防油紙、水果套袋紙（包括高檔葡萄袋紙，芒果、石榴、枇杷、柑橘和蓮霧等套袋紙產品）、袋式口杯紙、奶袋紙、掛面包裝紙、筷子包裝袋紙（分為上質紙、完封紙和單面包裝紙產品），以及醫用包裝紙和擦手紙等紙產品。

2 熒光消除劑的性質及作用原理

2.1 熒光消除劑的性質

熒光消除劑應用很廣，造紙、紡織等行業使用較多。其中，造紙漿料中使用的熒光消除劑是一類陽離子水溶性聚合物，部分產品主要成分為脂肪族聚胺。不同生產廠家提供的產品原液性狀可能不同，其中上海晶楊商貿有限公司的熒光消除劑黏度常溫下不高于20 mPa·s，而巴斯夫生產的熒光消除劑黏度常溫下達到 4 000～7 500 mPa·s；pH都在4.0～7.0，呈弱酸性；相對密度一般為 1.0×103～1.1×103kg/m3；固含量為 30.4%～50.7%；穩定性均較好。

2.2 熒光消除劑的作用原理

2.2.1 熒光增白劑產生熒光的條件

從分子結構來說，有機物產生熒光的首要條件是物質分子必須具有恰到好處的、可以吸收一定能量的結構單元，并具有由π電子形成的平面共軛體系，最常見的結構是—C C—C C—C C—或—N C—C N—C C—，此2類結構的化合物吸收紫外線后，能發生π-π躍遷。這些π電子體系最常由乙烯基、萘環、三嗪環、五元雜環和其他一些稠環體系組成。單一的π電子體系一般只吸收很短波長的高能量光子，任何有利于提高π電子體系共軛程度的結構改變，都能引起吸能體系能量的Stokes紅移，這樣的共軛吸能體系是熒光增白劑的基本結構單元；此外，分子的幾何排布對熒光的產生也有很大的影響，具有強烈熒光的有機分子多數具有剛性的平面結構；如果一個有機分子具有共軛雙鍵的非剛性的結構，雖然存在重疊的原子軌道，但分子處于非平面，那么這樣的有機分子大多數不會產生熒光。立體異構對有機化合物的熒光性質也有顯著的影響，順式和反式同分異構體經常具有不同的熒光性質，比如有些熒光增白劑的稀溶液置于日光下一段時間，其熒光性質消失。經測定，熒光增白劑的分子結構已由反式結構轉化為其順式的同分異構體，而順式結構的分子不具有熒光性。

2.2.2 熒光消除劑的作用原理

熒光增白劑溶液顯“負電性”，隨其成分含量的不同而顯負電性的程度不一致。熒光消除劑一般情況下顯“正電性”，不同的熒光消除劑顯正電性的程度不一致。熒光消除劑就是利用自身的“正電性”有效地中和系統中熒光增白劑的“負電性”，使發色的活性陰離子基團“變性”，達到有效消除系統熒光的目的；同時，部分熒光消除劑因具有一定的相對分子質量，故在被使用的過程中也能對漿料（包括填料、增白劑等輔料）起到良好的濾水、保留、成形以及改善紙機運行性能的作用。

3 熒光消除劑的應用

3.1 熒光消除劑應用的必要性

如何實現從生產普通含熒光增白劑紙種的漿料和白水系統快速而有效地向生產不含熒光增白劑的紙種轉變是很多造紙企業急需解決的難題。因熒光增白劑直接影響到紙張的白度和色相，如果由普通含熒光的生產系統直接向無熒光的生產系統轉變，紙張的白度和色相會發生連續性的變化，并且歷時較長，此過程所生產的過渡紙要么降等級、要么附加值低，這將直接影響到造紙企業的經濟效益。

而今，通過使用熒光消除劑能解決上述難題，能快速實現由普通含熒光漿料和白水的生產系統向無熒光的漿料和白水的生產系統轉變，大幅縮短了改產時間和提高了造紙企業的經濟效益。

3.2 刷車過程中的熒光消除劑的應用

3.2.1 非涂布紙刷車過程中熒光消除劑的應用

有些造紙企業由普通含熒光漿料和白水的生產系統向無熒光漿料和白水的系統轉變前先刷車，即將該排放的白水全部排放干凈、將該處理的漿料暫時全部集中收集 （等生產含熒光紙種時再使用），并且人工或使用清洗劑刷/串洗整個漿料和白水系統，最后再用熒光消除劑（加清水）對整個漿料、白水系統進行串洗。具體流程見圖1（表面施膠的上料系統也應做上述工作）。

圖1 非涂布紙刷車使用熒光消除劑的串洗流程

同時，對于沒有辦法使用熒光消除劑串洗的其他部位，如網部的網案和真空系統、壓榨部的接水盤、施膠機等，都應安排人員采用人工辦法徹底刷洗，以保證整個刷洗過程的有效，不能因局部未刷洗干凈而影響到全局的刷洗效果。

3.2.2 涂布紙刷車過程中熒光消除劑的應用

涂布紙在生產過程中由普通含熒光涂布紙向不含熒光涂布紙轉變時，除紙機各系統外還有涂料制備和上料系統。刷車過程中除了對紙機漿料、白水系統進行上述“非涂布紙刷車過程中熒光消除劑的應用”中要求處理外還需要對涂料系統進行處理，即先將涂料系統的剩余涂料集中收集到廢涂料槽（改產普通含熒光涂布紙時再使用），再進行人工刷洗，刷洗完后再使用熒光消除劑（隨清水一起）串洗。涂料系統從開始添加增白劑的混合罐開始使用熒光消除劑串洗，然后經隨流程中的泵和管道對涂料底涂和面涂的貯存罐、底涂和面涂的上料系統進行串洗。上料系統可以循環串洗，進一步消除熒光物質。具體流程見圖2。

圖2 涂布紙機涂料制備及上料系統刷車使用熒光消除劑的串洗流程

3.3 無熒光紙生產過程中熒光消除劑的應用

3.3.1 非涂布無熒光紙生產過程中熒光消除劑的應用

3.3.1.1 不刷車直接改產非涂布無熒光紙時熒光消除劑的應用

有些造紙企業由普通含熒光漿料、白水系統向無熒光系統轉變改產無熒光紙時不對系統進行刷洗而直接改產，但在改產過程中先生產部分過渡紙（比如成品工段件紙、拎包紙和卷筒紙使用的外包裝紙的原紙等，這些紙對白度和色相要求不嚴格），同時使用熒光消除劑對漿料和白水系統殘留的熒光物質進行處理，這樣也能生產出符合無熒光要求的紙張，但改產無熒光紙前、后熒光消除劑的用量都可能比較大，造成成紙成本大幅增加。具體流程見圖3（表面施膠的上料系統也應做上述工作）。

上述改產無熒光紙種前、后過程中，因網、壓部真空系統含熒光物質較多，熒光消除劑也需要在機外白水槽和配漿池同時添加。

3.3.1.2 刷車再改產非涂布無熒光紙時熒光消除劑的應用

圖3 直接改產非涂布無熒光紙熒光消除劑的使用流程

有些造紙企業由普通含熒光漿料、白水系統向無熒光系統轉變改產無熒光紙時先對相關系統進行徹底刷洗和用熒光消除劑串洗再改產無熒光紙而不直接改產，同時也可以先生產適量過渡紙，然后在配漿池使用適量的熒光消除劑對漿料和白水系統殘留的熒光物質進行處理，這樣能快速生產出符合無熒光要求的紙張，同時熒光消除劑的用量也不大，可以降低生產成本。如果不生產過渡紙而直接生產無熒光紙種時，開始時熒光消除劑的用量可能稍大，然后慢慢降至正常用量；同時根據紙面情況決定是否還需要在機外白水槽使用熒光消除劑。這種改產方式生產成本稍高，但比上述“不刷車直接改產非涂布無熒光紙熒光消除劑的應用”要低很多。具體流程見圖4（表面施膠的上料系統也應做上述工作）。

圖4 刷車改產非涂布無熒光紙熒光消除劑的使用流程

3.3.2 涂布無熒光紙生產過程中熒光消除劑的應用

涂布紙在生產過程中由普通含熒光涂布紙轉變改產不含熒光涂布紙時，除紙機系統需要處理外涂料制備及其上料系統也需要處理。雖然紙機系統可以按照上述“不刷車直接改產非涂布無熒光紙熒光消除劑的應用”那樣處理，但涂料制備及其上料系統不刷車而直接改產則不可以，因為關系到熒光消除劑陽電荷的強弱是否對涂料性能產生負面影響，同時用量需要調整而涂料制備一次的涂料量比較大，會造成改產時間大幅延長，并且無合適的過渡紙進行過渡，甚至造成改產失敗。所以在涂布紙生產過程中由普通含熒光涂布紙改產無熒光涂布紙時需要停機刷洗，不能直接改產。故由含熒光涂布紙向不含熒光涂布紙轉變時需要停機對紙機系統刷洗，同時還需要對涂料制備及其上料系統進行刷洗，任務比較繁重，并且要求涂料制備及其上料系統刷洗要徹底。涂料制備及其上料系統刷洗后再使用生產原紙的填料（碳酸鈣或滑石粉）加適量熒光消除劑對其進行串洗，串洗后的碳酸鈣可以回收利用（但必須使用在過渡的無熒光原紙生產過程中）。

無熒光涂布紙生產過程中熒光消除劑的使用要求同“非涂布無熒光紙生產過程中熒光消除劑的應用”要求，必須保證涂布原紙和涂布紙均達到無熒光紙的要求。

3.4 無熒光紙刷車過程中熒光消除劑的應用

部分企業為了徹底刷洗紙機漿料、白水系統和表面施膠上料系統、涂料制備及其上料系統，在人工刷洗完畢后再使用次氯酸鈉（NaClO）進行串洗，進一步將含熒光增白劑的漿料、白水、表面膠和涂料進行處理，這樣雖然有一定的效果但對廢水處理系統和環境有一定的污染。所以使用NaClO串洗系統因其使用量大和需要較高的濃度才能起到相應作用，并且對廢水處理系統的微生物也可能產生影響和對環境造成含氯元素的污染，故一般不采用NaClO串洗。

3.5 無熒光紙熒光消除劑的用量

對于普通含熒光增白劑的漿料、白水系統改產無熒光紙的過程中，一般刷車徹底的話，正常生產無熒光紙時配漿池中熒光消除劑的用量為1～3 kg/t（紙），改產前生產過渡紙過程中可以根據情況加大用量；如果紙面熒光點難以去除，在機外白水槽可以再使用適量的熒光消除劑，用量為0～2 kg/t（紙），但因熒光消除劑陽電性較強，故需要防止系統“過陽”而導致保留難以做好。如果不刷車直接改產的話則需要調整用量，即正常生產無熒光紙時配漿池中熒光消除劑的用量仍為1～3 kg/t（紙），但改產前生產過渡紙過程中需要加大用量，根據紙面有關的情況可調整為6～9 kg/t（紙）；如果紙面熒光點難以去除，在機外白水槽可以再使用適量的熒光消除劑，用量為4～8 kg/t（紙），正常后再恢復到0～2 kg/t（紙），此種改產方式更應防止系統“過過陽”而導致保留難以做好。對于“過陽”的情況可以考慮停用聚合氯化鋁（PAC）或硫酸鋁[Al2（SO4）3]，甚至停用陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）和漿內陽離子淀粉，等正常后再恢復使用。

3.6 無熒光紙熒光白度的檢測

3.6.1 無熒光紙熒光點的檢查

對非涂布的成紙或涂布的成紙下機后應立即取樣用紫光燈進行人工檢查，判斷成紙熒光點的多少。檢查方法為：人眼與紫光燈分別在紙的兩側，并且紫光燈需要有一定的強度，光線太暗難以全面發現熒光點；同時最好是在黑暗的室內檢查，以免周圍的光線影響檢查效果。如果沒有發現熒光點則表示系統已無明顯的熒光物質或熒光物質已基本消除，則生產的無熒光紙通過熒光點項目的檢查要求。

3.6.2 無熒光紙熒光白度的檢測

通常人們所說的白度，一般包含普通紙漿及其輔料混合后紙頁本身的白度和使用熒光增白劑后產生的熒光白度之和。生產無熒光紙時可以通過熒光白度來判斷系統內改產前生產普通紙種時漿料和白水系統內殘留的熒光增白物質或含熒光增白劑的物質對改產無熒光紙熒光白度的影響。因無熒光紙熒光白度值很小，儀器可能也存在誤差；同時因紙機系統復雜不可能百分之百絕對達到無熒光要求，所以只要不是專門生產無熒光紙的紙機，下機后的無熒光紙熒光白度（ISO）一般在0.1%左右已基本達到要求，檢測值不可能為0。這點對于那些以往生產普通紙種而想在平常插入生產無熒光紙種的造紙企業來說，特別需要注意，否則盲目追求熒光白度的“0”值會耽誤改產并造成資源大量浪費及成本大幅增加。

4 結論

（1）對于含熒光增白劑的普通漿料、白水系統，通過刷車清洗后改產無熒光紙種的造紙企業來說，可以在刷車期間人工刷洗/使用清洗劑串洗后再使用熒光消除劑串洗漿料、白水、表面施膠或涂料系統及其上料系統（毛布可以利用加毛布保潔劑的低壓噴淋管使用熒光消除劑清洗），然后在開機生產期間可以改產幾卷過渡的包裝原紙并在配漿池和/或機外白水槽（根據紙面熒光點情況決定）使用熒光消除劑，待生產出的紙張熒光點和熒光白度均符合要求時則可以改產無熒光紙種。正常生產無熒光紙時配漿池的熒光消除劑用量為1～3 kg/t（紙）；機外白水槽根據紙面熒光點情況而定，正常情況下用量為0～2 kg/t（紙）；改產無熒光紙前根據紙面熒光點情況可以在配漿池和機外白水槽加大用量。符合要求的無熒光紙熒光點很少、熒光白度（ISO）一般在0.1%左右。

（2）對于含熒光增白劑的普通漿料、白水系統，不通過刷車清洗而直接改產無熒光紙種的造紙企業來說，這僅對生產非涂布無熒光紙種的紙機可行（因為涂布紙的涂料系統必須考慮熒光消除劑是否對涂料的性能產生影響），并且表面施膠膠料的“負電性”不是很強。同時，熒光消除劑的用量會較大，生產過渡紙的時間會較長，生產成本會大幅增加。這些造紙企業可以在改產過渡紙的過程中就開始在配漿池加大熒光消除劑的用量[6～9 kg/t（紙）]，同時在機外白水槽加大熒光消除劑的用量[2～3 kg/t（紙）]，根據過渡紙中熒光物質的多少而決定是否可以改產無熒光紙種，并逐步降低熒光消除劑的用量。

（3）對于在刷車期間使用大量NaClO串洗漿料和白水系統的方式，雖然串洗效果可能會好些，但關系到NaClO量大，最終排放的廢水會對廢水處理系統的微生物平衡造成破壞而影響水處理效果，同時殘余物會對生態環境造成影響，故這種刷洗方式不可取。

（4）雖然使用熒光消除劑可以處理漿料、白水、涂料等系統的熒光物質，但需要根據紙種的產品標準（比如《卷煙條與盒包裝紙中揮發性有機化合物的限量》[3]）的要求而決定是否可以使用熒光消除劑或使用哪些類型的熒光消除劑，避免對成紙“揮發性有機化合物”等指標帶來負面影響；同時不選用那些會對環境造成負面影響的熒光消除劑。

［1］陳嘉翔，李元祿，張志芬，等.制漿原理與工程［M］.北京：中國輕工業出版社，1990.

［2］危志斌，張瑞杰.適當降低紙張白度 實現人與自然和諧發展［J］.中國造紙，2011，30（10）：67-70.

［3］國家煙草專賣局.YC 263—2008卷煙條與盒包裝紙中揮發性有機化合物的限量［S］.北京，中國國家標準出版社，2008.

Using Fluorescence Eliminating Agent Can Effectively Realize the Conversion from Fluorescent Brightener Contained Pulp and White Water System to Non-fluorescence System

WEI Zhi-bin，ZHANG Rui-jie
（Tianzhang Filiale，Shandong Sun Paper Industry Joint Stock Co.，Ltd.，Yanzhou 272100，China）

With improvement of people’s living standard， requirements for food wrapping paper and its related paper are getting stricter and stricter，among which non-fluorescent paper is a typical example.Many papermaking enterprises are focusing on how to fastly realize the conversion from ordinary fluorescent brightener contained pulp and white water system to a system producing non-fluorescence paper.Corresponding measures are proposed to solve problems mentioned above with reference of successful production change experience for large paper machine in this article，which can be referred by those papermaking enterprises which are willing to switch their production to non-fluorescence paper grades.

fluorescent brightener； fluorescence eliminating agent； paper machine； coating machine； non-fluorescence paper；efficiency

TS727+.2

A

1007-2225（2012）03-000032-06

2012-03-19（修回）

危志斌先生（1976-），工程師，工藝科長；主要負責4950紙機和4870涂布機的工藝、技術、化驗、造紙化學品和紙機易耗器材的管理工作；E-mail：bzwty1976@163.com。

本文文獻格式：危志斌，張瑞杰.熒光消除劑能有效實現含熒光增白劑的漿料、白水系統向無熒光系統轉變[J].造紙化學品，2012，24（3）∶32-37.