80%脫墨混合漿制造半透明紙的技術開發與應用

甘木林

（福建省晉江優蘭發紙業有限公司，福建 晉江 362201）

80%脫墨混合漿制造半透明紙的技術開發與應用

甘木林

（福建省晉江優蘭發紙業有限公司，福建 晉江 362201）

混合漿制造半透明紙主要是在傳統工藝的基礎上，以針葉木槳與自制脫墨漿為原料經高黏狀并輔以生物酶打漿、重施膠，在薄頁型造紙機上抄造，并經超級壓光進行生產半透明紙，由于使用大量脫墨漿，可以節約木材資源、減少污染、保護環境、降低能耗、節省投資和降低成本。

半透明紙；80%脫墨混合漿；去除膠粘物；生物酶;新型濕強劑

造紙業是與國民經濟和社會事業發展密切相關的重要基礎原材料產業，是國民經濟中重要產業。在落實科學發展觀，建設資源節約型、環境友好型社會，促進可持續發展的過程中，造紙產業必須堅持循環發展、環境保護、技術創新，堅持和諧發展的新模式和走新型工業化發展道路。

泉州華祥紙業有限公司身處閩南三角地區經濟最發達的城市 晉江市。當地經濟高速發展，但資源緊缺，特別是造紙原料資源嚴重匱乏，而污染排放標準要求很高。因此，如何生產出一種成本更低、強度更高的多功能半透明紙，提到公司決策的意識日程。經過反復的市場調研，充分的科研論證,決定在傳統工藝的基礎上，添加漿內增強淀粉，降低針葉木漿用量，從而降低紙張生產成本，優化后具體漿料配比為針葉木商品漿20%、再生漿80%。

1 項目的技術難點及工藝流程

1.1 核心內容

80%脫墨混合漿制造半透明紙的技術開發與應用，主要就是在傳統生產半透明紙工藝的基礎上，以針葉木漿與80%自制的脫墨再生漿為原料，添加漿內增強淀粉，并輔以酶打漿酶處理打漿生產半透明紙。由于使用了大量脫墨漿，可以節約木材資源、減少污染、降低能耗和降低成本，產品具有環保概念，質量達到國家標準，應用領域廣泛。

1.2 技術難點

項目使用80%自制脫墨漿，脫墨再生漿由于膠粘物的存在，加大粘輥、粘缸、粘毯，嚴重影響紙張的強度；部分微細膠粘物隨著白水的循環利用而聚集，成為“陰離子垃圾”，影響陽離子助劑的使用效果，廢紙循環利用，纖維發生角質化，脫墨漿纖維長度較短，導致濕紙幅強度較低，紙機經常發生濕紙幅斷頭現象，必須予以解決，因此如何去除膠粘物是關鍵，也是項目的難點。

1.3 工藝流程

針葉木漿：打漿濃度4.5%-5%，打漿叩解度90-93。SR，濕重5.0-6.0g。

廢紙脫墨漿：打漿濃度5.0%-5.5%，打漿叩解度50-55。SR，濕重3.8g以上。

1.4 技術成果的先進性、成熟性

項目研發生產的半透明紙應達到GB/T 22812-2008《半透明紙》要求，如表1規定：

從表1可以看出，半透明紙的透明度、撕裂指數要求是比較高的。對于廢紙原料來說，纖維長度較短、強度較差。由于壓榨、干燥及不斷回用過程中出現的纖維角質化現象使廢紙纖維難以分絲帚化。所以要達到上述指標最佳的打漿方式就是在盡可能保留纖維長度的基礎上對纖維進行分絲帚化，以求達到最佳的打漿效果。因此在生產工藝的布局中，以提高紙張的透明度、強度和勻度作為主攻目標。

再生漿強度低，就必須充分發揮針葉木商品漿強度好的特點，制定最佳的打漿工藝條件、造紙工藝條件，如仍達不到要求則要考慮加入造紙化學品。

對于塵埃度的要求，除了用好除塵設備和環境衛生加強管理外，重點提高再生漿的油墨去除率，每班檢測再生漿的塵埃度，確保這一指標達標。

公司生產的28g/m2半透明紙在2014年10月22日經福建省漿紙質量監督檢驗站檢測，其各項指標為：定量：28.5g/m2；透明度：72.1%；耐破指數：2.87 kPa·m2/g；撕裂指數（縱向）：4.68mN·m2/g；塵埃度（0.1-1.0）mm2：0個/mm2；（1.0-1.5）mm2：8個/m2；（1.5-2.0）mm2：0個/m2。各項指標均達到優等品水平。

因此，使用80%自制廢紙脫墨漿生產半透明紙，并通過對工藝流程和工藝技術的改造、調整，加入新型化學品等措施，使生產的半透明紙各項技術指標均達到國家標準。經科學技術部西南技術中心查新中心查新，在國內公開發表的文獻中未見相同的文獻報道，該產品屬國內首創。

2 項目開發內容及創新點

2.1 研究內容

80%脫墨混合漿制造半透明紙的技術開發與應用，主要就是在傳統工藝的基礎上，添加漿內增強淀粉，以針葉木漿與80%自制再生脫墨漿為原料，經高黏狀打漿并輔以酶打漿酶處理、重施膠，在薄型造紙機上抄造，并經超級壓光進行生產半透明紙。在生產工藝中添加漿內增強淀粉，提高漿料內結合力，可在保證紙張物理性能和紙機正常生產的前提下，降低針葉木漿用量，從而降低紙張生產成本，并且由于使用了大量脫墨漿，可以節約木材資源、減少污染、保護環境、降低能耗、節省投資和降低成本。在打漿過程中加入生物酶輔助打漿，酶處理后能夠促使纖維細胞結構疏松、軟化，有利水分進入、加速纖維潤脹，加速細胞壁破壞和進行分絲帚化，降低打漿能耗，減少纖維損傷，從而減少細小纖維，成紙強度顯著提高。磨漿能耗可降低200kw·h/噸紙。打漿工段生物酶的使用，能大大縮短打漿時間，降低了打漿人員的工作強度，同時提高了打漿的質量。

表1

2.2 關鍵技術

2.2.1 由于是使用80%自制再生脫墨漿生產半透明紙，在產品試制時必須解決以下工藝技術難題。

在再生脫墨漿的各種雜質中，膠粘物是最麻煩的，也是最難解決的，可以說是造紙業的世界難題。它的存在，加大粘輥、粘缸、粘網、粘毯的速度，使產品的不良外觀和針眼增多，嚴重影響紙張的強度；部分二次微細膠粘物隨著白水的循環利用而聚集，成為“陰離子垃圾”，影響陽離子助劑的使用效果，廢紙循環利用，纖維發生角質化，且廢紙脫墨漿纖維長度較短，導致濕紙幅強度較低，紙機經常發生濕紙幅斷頭現象，影響紙機生產效率，必須予以解決。

2.2.1.1 紙張白度、塵埃度和殘余油墨濃度的控制技術

①酶法脫墨作用是機械作用與酶學作用的綜合效果，通過纖維素酶的處理，使纖維素結晶區發生無定形化、解聚、潤脹和斷裂等一系列物理化學變化，提高油墨的去除率，進而提高紙張的白度、降低紙張的塵埃度和殘余油墨濃度。傳統的化學法脫墨，要求堿性環境，化學藥品用量和白水系統的COD含量高。傳統的酶法脫墨僅采用生物酶、過氧化氫和表面活性劑等作為脫墨劑，公司采用的生物酶脫墨，除了上述幾種脫墨化學品外還添加了少量無機鹽碳酸氫鈉。與傳統的酶法脫墨相比，在保證脫墨漿物理強度的前提下，技術生產的紙漿白度提高5%左右，紙漿的殘余油墨和塵埃度下降。而且能夠控制油墨粒子的大小分布和形狀，大大提高浮選脫墨效率，降低洗滌負荷，減少纖維流失，提高脫墨漿的得率，改善紙漿的濾水性能。同時，大大降低了白水系統的COD、BOD含量和毒性。廢紙生物酶脫墨工藝：生物酶用量350g.t-1漿、碎漿濃度15%、碎漿時間30min、脫墨溫度53℃、NaHCO3用量0.5kg.t-1漿。

公司適當增加了漂白用過氧化氫的用量，再生脫墨漿達到了規定的白度要求，并且提高成紙的可壓光性。

②從工藝設備上控制紙漿的白度，公司在前浮選之前加入一段濃漿揉搓處理設備，大大提高了油墨的脫除率，再生脫墨漿白度得到進一步提高。該設備主要是借助兩根轉速不同的轉軸及軸上的螺旋轉子，使漿料相互摩擦和揉搓，促進油墨和污染物與纖維的分離，有利于后續的浮選。揉搓處理時的漿濃為30%-35%。盡管揉搓處理設備費用較高，但其運行費用要比熱分散機低。同時，公司通過降低進入五級封閉式浮選脫墨槽漿濃，提高了浮選效率。最終獲得含有較少殘留油墨和較高白度的脫墨漿。同時公司也對熱分散機進行了改造，通過選擇合適的熱分散磨片、改變熱分散磨片齒數和結構，加強高濃度纖維之間的摩擦作用，使油墨等雜質分散，促進其在后續浮選和洗滌脫墨過程中的去除。

通過以上措施，獲得了白度≥80.0%、膠粘物≤80 mm2.kg-1、有效殘余油墨濃度≤200、（0.3 -1.0 mm2）和塵埃度≤300 mm2.kg-1的脫墨漿。

2.2.1.2 膠粘物障礙控制技術

膠粘物在廢紙回用過程中是一個非常廣泛的稱謂，它包括的物質非常廣泛，既包括廢紙纖維中本來就存在的親脂性物質，如脂肪酸、樹脂酸、甾醇和甾醇酯等，還包括在紙張加工和使用過程中引入的涂布粘合劑、印刷油墨、熱熔膠、壓敏膠等物質以及紙張抄造過程中添加的干、濕強劑、施膠劑、填料等。從化學助劑的使用上進行膠粘物障礙控制，主要是采用超細滑石粉包覆技術和添加膠粘物控制劑聚胺及美國巴克曼公司以生物酶為主要成分的控制劑。從設備改進和工藝上進行調整，主要是采用多段篩選和浮選相結合的技術，并對熱分散進行了改進。

①利用滑石粉具有親油的性質，可吸附系統中憎水性的膠粘物，降低膠粘物粒子的表面能，使樹脂失去其特有的粘性，從而抑制膠粘物的黏附、聚結和沉積。因此在貯漿池加入一定量的超細滑石粉，用來包裹漿料中的膠粘物，達到鈍化其粘性的目的，進而減少其在設備上的沉積。

②利用聚胺的正電性，使膠粘物粒子表面的負電性和Zeta電位減小，降低粒子之間的斥力，使膠粘物發生聚結，在后續的篩選和凈化過程中被去除。或者依據聚胺的正電荷，使膠粘物表面的電性由原來的負電性轉變為正電性，進而吸附在負電性的纖維表面，并最終留著在紙頁中帶出紙機系統。傳統的高電荷密度的聚電解質一般都添加在抄前池，而公司采用把聚胺加在打漿之前，這樣一些小的膠粘物粒子可以附聚在細小纖維上從而可以在白水中除去。因此，減少了膠粘物含量，提高了纖維留著率，大大減少了留在紙頁上的膠粘物。

③采用美國巴克曼公司生產的膠粘物控制劑Buzyme2525，其主要成分為脂肪酶和酯酶。這兩種酶能夠降解膠粘物中的粘性成分甘油酯，減小膠粘物的尺寸。膠粘物中的游離樹脂分散在紙漿懸浮液中并被固定在纖維表面，防止了樹脂在循環用水系統中的積累，減少了膠粘物在紙機網部和壓榨部設備表面及漿池內壁的沉積，凈化了紙機抄造系統，提高了紙機運行效率和白水封閉循環使用程度以及紙張質量。

④對于以固體狀態存在的原生膠粘物，主要通過加強廢紙的精選力度和變化多段壓力篩的篩縫寬來達到去除大部分原生膠粘物的目的。同時，采用柔和的篩選過程，即進漿時壓力篩和轉子的低加速度，纖維通過篩縫的速度控制在1-2m/s，避免了速度過快導致膠粘物粒子在較大壓力下發生變形而通過篩縫。

⑤公司在生產工藝流程上進行了改進，采用篩選、凈化和浮選相結合的方式，大大提高了膠粘物的去除率，具體為圓孔篩選——浮選——凈化——狹縫篩選——浮選。這種工藝流程對膠粘物的去除率可達到70%。

⑥利用熱分散系統，使漿料中的揮發性物質蒸發，利用高濃度纖維之間的強烈摩擦作用，使黏在廢紙纖維上的熱熔物在機械作用下與纖維分開，并分散成微小顆粒，均勻地分散在纖維中間，不對紙張生產造成危害，紙機抄造過程中的膠粘物障礙問題得到極大緩解，漿料質量得到提高。

2.2.1.3 紙張強度的控制技術

①濕部化學工藝：采用脫墨漿和針葉木商品漿板進行配抄，由于脫墨漿本身品質比較差，纖維角質化、細小纖維含量較高、平均長度較短以及膠粘物的存在等，導致濕紙幅強度下降，引發紙機經常發生斷頭的問題。從濕部化學品的角度進行改善，公司在漿池中加入一定量的新型濕強劑——一種改性樹脂，在纖維周圍形成一個交錯的鏈狀網絡結構，阻止纖維的吸水潤脹，保持原有的纖維間氫鍵結合，提高了濕紙頁的初濕強度，并在烘缸上噴灑一定量的剝離劑，以醚類消泡劑代替傳統的醇類消泡劑，減少了濕紙幅斷頭次數。

②打漿工藝：為了提高纖維的勻整性，保證成紙勻度，同時又充分發揮木漿強度好的特性，公司采取了對脫墨漿和針葉木漿分開打漿的方式，控制廢紙脫墨漿叩解度在50-55°SR之間，濕重3.8g以上，針葉木化學漿叩解度在90-93°SR之間，濕重5.0-6.0g。為生產符合強度要求的半透明紙創造條件。

③抄造工藝：從紙機抄造工藝上控制紙張強度，主要是保證紙張較好的成形勻度。公司采用略微較低的上網漿濃0.25-0.35%來改善漿料的分散。選擇脫水性能均勻、網孔通暢潔凈的三層聚酯網，提供均勻的濾水成型條件。采用平整、光滑和無接縫的微晶吸水面板，在網部運行過程中，成型網與微晶脫水原件形成一層水膜，增強網部的水潤滑，減少成型網的磨損，降低了網部驅動能耗。在保持原有振幅的基礎上，適當降低振次進行搖振，進一步改善了成紙的勻度。加強網和毛布的清洗，保持各輥面不粘附紙漿，保持刮刀與烘缸的良好接觸，適當調整聚酯網的張緊程度。 通過以上措施，改善了成紙的勻度，促進了紙張強度的提高。

2.2.2 為達到對透明度的要求，在紙張后加工工序中使用再潤濕裝置對原紙進行潤濕。把原卷紙缸向后平移1800mm，濕潤機裝在烘缸與卷紙缸之間。操作流程：紙頁經烘缸彈簧棍至弧形輥平整展開，氣缸換向通過力臂把上膠輥抬起，紙頁從上膠輥與下膠輥間穿過；再通過氣缸換向，上膠輥下壓，膠輥通過紙頁帶動，接水盤中的水通過下膠輥的轉動帶到紙頁上，上下膠輥形成壓區，把多余的水擠在接水盤內，其余的水則通過溢流口流至貯水桶，紙頁的水分則通過控制氣缸的壓力來實現。紙頁進濕潤機之前，水分4%-7%，通過紙機濕潤控制在16%-20%，再經過十二輥超級壓光機進行高溫、高壓處理，確保透明度達到要求。2.2.3創新點

(1)采用堿性過氧化氫漂白工序處理脫墨漿，提高成紙的可壓光性。

(2)加入生物酶輔助打漿，纖維表面柔化，加速細胞壁破壞和進行分絲帚化，從而減少細小纖維，成紙強度顯著提高。

(3)添加新型的濕強劑、剝離劑和消泡劑，減少了濕紙幅在紙張抄造過程中的斷頭次數，提高了紙機生產效率。

(4)采用添加無機鹽碳酸氫鈉促進脫墨效果的酶法脫墨技術，脫墨漿白度對于傳統酶法脫墨提高5%左右。同時，節省了化學藥品用量，降低了洗滌負荷以及白水系統的COD、BOD含量和毒性，提高了紙漿得率。

2.3 試驗數據與結論

2.3.1 為實現80%脫墨漿制造半透明紙，須改善脫墨漿的質量

傳統的酶法脫墨僅采用生物酶、過氧化氫和表面活性劑等作為脫墨劑，我們采用的生物酶脫墨，除了以上幾種脫墨化學品還添加了少量無機鹽碳酸氫鈉。分別加入0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%，在抄片后檢測白度。(見表2)

表2

從表2中試驗數據分析，碳酸氫鈉最佳加入量為0.05%。

2.3.2 解決半透明紙強度的問題

半透明紙廣泛應用于包裝領域，所以要求要有一定的強度。由于使用大量廢紙脫墨漿，抄造紙后，強度難以達到標準要求，需加入濕強劑來提高，試驗以漳州福和應用材料有限公司生產的FH-P125濕強劑，分別加入6%、7%、8%、9%、10%，在抄片后檢測耐破指數、撕裂指數。(見表3)

表3

從表3中試驗數據分析，濕強劑最佳加入量為8%。2.3.3研究壓光速度對半透明紙透明度的影響

實驗以控制壓光速度為2、4 、6 、8 r.min-1，測紙張透明度，見表4。

表4

從表4中試驗數據分析，壓光速度應控制在4 r.min-1。

2.3.4 解決半透明紙透明度的問題

半透明紙對透明度有較高的要求，為了達到對透明度的要求，在紙張后加工工序中使用再潤濕裝置對原紙進行潤濕，濕潤機裝在烘缸與卷紙缸之間。濕潤之后再經過十二輥超級壓光機進行高溫、高壓處理，確保透明度達到要求。實驗控制壓光速度為4 r.min-1情況下，研究水分對透明度的影響，見表5。

表5

由表5可以看出，隨著紙張水分含量的提高，紙張透明度也逐漸提高，但達到20%以后，透明度開始下降，所以原紙進入壓光機之前控制紙張水分含量為20%。

3 結論

該項目采用80%再生漿+20%針葉木漿生產的半透明紙，主要用于證書、食品、精密儀器儀表零件、高檔服裝、鞋、酒等的保護性包裝，要求一定的強度，由于廢紙經過2-3次使用，纖維已角質化，存在纖維強度降低、白度差、細小纖維多、化學物質含量高等問題。因此在生產工藝的布局中，采用添加無機鹽碳酸氫鈉促進脫墨效果的酶法脫墨技術，脫墨漿白度相對于傳統酶法脫墨提高5%左右。同時，節省了化學藥品用量，降低了洗滌負荷以及白水系統的COD、BOD含量和毒性，提高了紙漿得率。

[1]桂林奇峰紙業有限公司.一種利用蔗渣漿生產半透明紙的方法[P].中國專利號：CN201210527116.1.

[2]鄭冬發.半透明紙的生產及濕潤機的應用[J].中華紙業，2006,27(z1).

[3]馬定泉.提高半透明紙產量的措施[J].紙和造紙，2000，（5）.

[4]黃麗.生物酶輔助打漿的應用及研究進展[J].中國造紙學報，2009,24（2）.

[5]楊樹香.一種廢紙脫墨漂泊處理工藝[P].中國專利號：CN201010120115.6.

[6]山東輕工業學院.一種紙漿堿性過氧化氫漂白方法[P].中國專利號：CN201110374046.6.

10.3969/j.issn.1007-550X.2015.06.003

TS758

A

1007-550X（2015）06-0045-06

2015-05-13

甘木林（1966-），江西九江人，經濟師，技術中心主任。