樹脂障礙的綜合性化學解決方法

樹脂障礙的綜合性化學解決方法

近年來，由于造紙原料中廢紙比例的增加和造紙白水封閉循環程度的提高，造紙過程中的樹脂障礙越趨嚴重。在碎漿階段可以部分除去來自廢紙的樹脂，但殘余部分樹脂將被帶進造紙過程中。這將給造紙成形網、壓榨、烘缸等造成很多麻煩。如果碎漿階段的樹脂去除不完全，樹脂障礙將會頻繁發生。樹脂障礙會增加化學品消耗，降低生產效率；因此，解決樹脂障礙問題最好的辦法是在碎漿階段除去更多的樹脂。該文對影響解決樹脂障礙問題的重要因素進行了闡述，并介紹了最新的樹脂控制技術。

1　序言

近年來，由于造紙原料中廢紙比例的增加和造紙白水封閉循環程度的提高，造紙過程中由膠粘物引起的樹脂障礙出現了增加趨勢。這對追求系統穩定、提高質量的造紙工作者來說是重大的課題之一。傳統的樹脂控制方法一般使用微細滑石粉、表面活性劑和陽離子聚合物（凝聚劑）等，以較低的成本獲得了較好的效果；但是由于最近對產品品質、生產效率的要求進一步提高，有時用傳統的樹脂控制技術很難取得滿意的結果，因此需要新的解決方法。

2　樹脂的產生機理

樹脂可分為來自木材的樹脂和來自廢紙的樹脂，隨著造紙原料中廢紙比例的增加，產生問題的主要原因是來自廢紙的樹脂。廢紙中所含的膠粘物經過壓力篩、浮選器和過濾器洗滌等原料制備過程被部分除去，殘余部分進入造紙過程。殘留在造紙過程中的樹脂顆粒在白水循環系統中凝聚、增大，成為產生紙張表面缺陷的原因；并且，由于樹脂的黏性，它會從紙面轉移到成形網、毛布、壓榨輥、干網和烘缸表面上等，脫落下來的樹脂轉移到紙面將產生紙病，見圖1。

3　樹脂量的測定

作為掌握紙漿中樹脂含量的方法之一，我們采用了如圖2所示的測定方法。

如圖2所示，首先用實驗室壓力篩處理漿料，其排渣部分在濾紙上回收。烘干回收的排渣和濾紙后，將碳酸鈣涂布紙蓋在濾紙上加熱壓榨，使碳酸鈣轉移到排渣中帶有黏性的部分上（圖3）。用掃描器對碳酸鈣轉移處（白色部分）的個數、面積進行圖像解析，測定紙漿中樹脂數量（面積比率）。

圖1　樹脂障礙的典型現象

圖2　樹脂量的測定方法

4　影響樹脂量的因素

圖3　碳酸鈣轉移后的濾紙

4.1季節因素

圖4為某紙廠1年中掛面紙板面層原料中所含樹脂的測定結果。

圖4　樹脂面積占比與月平均氣溫的關系

由圖4可見，紙漿原料的夏季與冬季溫差接近10℃，夏季的樹脂量比冬季增加了2～3倍。這是由于水溫較高時，樹脂較容易軟化，在碎漿機、壓力篩等產生剪切力的工序中，樹脂容易被打碎等原因，降低了壓力篩除去樹脂的效率。

4.2原料因素

分別對新聞廢紙、雜志廢紙和瓦楞廢紙碎漿進行樹脂含量的測定，測定結果如圖5所示。

圖5　不同類別廢紙的樹脂含量

由圖5可知，與新聞廢紙相比，雜志廢紙、瓦楞廢紙的樹脂含量非常高。

5　樹脂障礙的解決方法

樹脂控制劑大體上可分為漿內添加型和外部添加型。

（1）漿內添加樹脂控制劑在紙漿漿料中添加，使紙漿中的樹脂穩定分散，因而抑制了樹脂因凝聚而變大，并且通過將樹脂抄入紙中的作用，具有防止樹脂從紙面轉移到其他抄造工序的效果。還有一些類型的添加劑具有在樹脂表面形成薄膜，降低樹脂黏性的作用。

（2）外部添加型樹脂控制劑添加在成形網、壓榨輥和毛布等上面，連續洗滌，或者由于涂布作用，具有防止從紙面轉移出來的樹脂堆積、變大的效果。

根據以前的經驗，使用外部添加型樹脂控制劑時，樹脂有延遲到后道工序出現的傾向；使用漿內添加樹脂控制劑，使紙漿制備工序帶進抄造系統的樹脂量減少，對穩定操作性具有重要意義。

6　脫黏劑DIA-SR-70

脫黏劑DIA-SR-70是一種在浮選工段中與脫墨劑同時使用，使膠粘物改性成較易通過浮選處理、除去浮渣的同時除去的漿內添加化學品。使用DIA-SR-70能減少浮選處理后的樹脂量，提高脫墨漿的品質，見圖6。

圖6　同時使用脫黏劑可除去更多的樹脂

7　酶制劑OPTIMYZE

從2004年開始使用的漿內添加樹脂控制劑OPTIMYZE，現在不少紙/紙板廠在使用，見表1。

酶制劑OPTIMYZE是一種含有對樹脂的起因物質，聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯中存在的酯結合具有特異分解作用的酶（酯酶）的樹脂控制劑。圖7為紙漿中添加酶制劑OPTIMYZE（添加量為質量分數100×10-6）后樹脂量的測定結果。

表1　酶制劑POPTIMYZE在日本的使用實績

圖7　OPTIMYZE添加前后樹脂量的變化

由圖7可見，只需要對紙漿添加酶制劑OPTIMYZE質量分數100×10-6，就具有使樹脂分解、去黏化、減少樹脂量的效果；但是，由于酶的特性，受溫度、pH、接觸時間和干擾物質等條件的影響，酶制劑OPTIMYZE有時不能完全發揮效果。

8　漿內添加樹脂控制劑MP

樹脂控制劑MP是2012年新開發的漿內樹脂控制劑，正在幾個紙廠的紙機上試用（2013年5月）。樹脂控制劑MP是一種以天然高分子為主要成分的膠乳制劑，它的作用是使樹脂表面黏性失去活性，提高樹脂的分散性；因而它具有抑制樹脂的凝聚、增大這種傳統樹脂控制劑所不具備的效果，見圖8。

樹脂控制劑MP和OPTIMYZE的組合使用，能使被酶分解，微細化后的樹脂分散，穩定，通過MP的作用，抄進紙中，帶出白水系統，因此能進一步改善樹脂障礙問題，見圖9。

9　外部添加型樹脂控制劑

圖8　MP效果確認的試驗結果

圖9　OPTIMYZE和MP組合使用的疊加效果

雖然采用漿內添加樹脂控制劑能減少樹脂量，但在因某些原因樹脂的絕對量增加、被帶進抄造工序造成障礙的情況下，需要使用適當的外部添加型樹脂控制劑。為此，開發了毛布清洗劑、壓榨輥污染控制劑SPH和網部污染控制劑W和FE，見圖10。

圖10　外部添加型樹脂控制劑在抄造工序的應用場所

10　結束語

樹脂障礙與廢紙質量、不同季節的水溫變化和篩選效率等多種因素有關，已成為突出的問題。針對紙/紙板廠的樹脂問題，從多角度對其原因進行了分析，通過多年積累的數據、技術，對解決樹脂障礙起到了助推作用。如果能在備漿工序充分除去廢紙中的樹脂，可以降低造紙工序的樹脂控制費用，給整個造紙過程帶來好處。

（杜偉民編譯）