生活用紙生產中使用竹漿存在的挑戰和解決方案

在中國生活用紙產品市場中，使用非木漿纖維作為原料比較普遍。非木漿包括竹漿、蔗渣漿和草漿等，其中竹漿應用在生活用紙行業的占比最大。

竹漿的特點

竹子如果種植得當，作為制漿原料具有以下優勢：竹子生長速度更快，產量更高；有助于減少森林砍伐；能吸收更多的二氧化碳，多釋放30%的氧氣；竹子相較于木材，林區所需維護較少；竹子制漿的可持續性更好。由于竹漿的這些優點，近幾年竹漿生活用紙的產量持續提升。竹漿通常用于替代長纖漿，生產企業可以自建竹漿廠，也可以從市場上采購竹漿。竹漿可以作為很好的生活用紙漿料，但大量的雜細胞（注：非纖維類的細胞）會導致紙機運行問題和產品質量問題。

竹漿的雜細胞含量通常高于木漿，漿料中細小纖維和抽提物含量也高于木漿。此外，無機物，尤其是硅的含量較高，而在生活用紙生產時，這些無機物會使揚克烘缸的涂層變硬。此外，過高的無機物含量會使整個漿料體系磨蝕性更高，從而導致刮刀磨損增加。

竹漿在使用過程中的這些潛在問題，最終將會導致生產出來的產品柔軟度和手感變差，并且使紙機運行性能下降。此外，還會造成刮刀壽命縮短，從而增加設備的維護使用成本。自建竹漿廠中的問題會更嚴重。

表1是竹漿纖維與其他木材纖維的纖維形態和特性分析的對比。這些數據清晰揭示了竹漿的問題根源。通過纖維形態分析可以看出，竹漿中細小纖維含量明顯高于其他木材纖維，并且竹漿中抽提物含量、灰分含量也遠高于木漿，尤其是硅的含量更高。針對竹漿應用于生活用紙行業的這些問題，可以通過適當的生產工藝和化學助劑的應用來控制，從而提高成品的性能，降低生產成本。

表1 不同纖維原料的纖維形態對比

竹漿的使用

當生活用紙生產企業選擇使用竹漿來作為原材料時，可以不改動紙機，但應進行調整來優化紙機運行性能和提高生活用紙質量。

首先，由于竹漿的特點，紙機濕部細小纖維含量高，將導致紙機揚克烘缸涂層變硬，并且造成產品柔軟度差、松厚度低、紙頁粉塵增加，并且增加了揚克烘缸上出現振痕的可能性，通常需要增加其他添加劑的用量，來對系統進行控制。其次，由于竹漿含有更多的抽提物，將有可能導致毛毯上的污染物和沉積物增加。此外，竹漿硅的含量較高，輸送管路中結垢的幾率增大，并且灰分含量高，也有可能會導致刮刀磨損增加。

針對竹漿在使用過程中的這些問題，可以通過化學助劑的處理來解決。

選擇正確的磨漿工藝

不論企業使用哪種漿料，采用正確的磨漿工藝，都對產品的質量有重要的影響，對竹漿而言尤其如此。磨漿不充分則無法保證產品具有合格的柔軟度，但過度磨漿會進一步增加漿料中細小纖維含量。因此，磨漿需要根據紙頁的強度和柔軟度，來制定正確的磨漿工藝。使紙漿的磨漿曲線在強度、柔軟度和細小纖維含量之間取得最佳平衡。

此外，由于竹漿纖維形態與典型的短纖和長纖木漿不同，因此磨漿要求會有所不同，應加以優化。

圖1 竹漿游離度對紙頁裂斷長的影響情況

圖2 竹漿游離度對紙頁手感的影響情況

圖3 竹漿紙頁裂斷長與紙頁手感的關系

除改善磨漿工藝外，還可以通過優化多盤過濾機或氣浮白水回收機來減少系統中細小纖維含量。白水經過多盤過濾機或氣浮白水回收機，通常需要清除白水中90%以上的懸浮物，這需要通過添加聚合物來實現。如果白水中的細小纖維不能有效被清除，將返回到系統中。

通過微粒管理控制細小纖維

濕部當中細小纖維含量高，將影響揚克烘缸涂層的性能。大量細小纖維和二氧化硅會轉移到涂層上，導致涂層更硬，粉塵更多，還會提高涂層的磨蝕性，縮短刮刀的使用壽命。為了解決這些問題，索理思公司針對竹漿開發了一些特殊的烘缸涂料產品。這些產品在揚克烘缸上形成軟涂層，可以有效改善刮刀的運行穩定性，紙頁皺紋質量更好。并且有助于刮刀伸入到涂層中，將涂層中磨蝕性的表面去除。

索理思公司推出的PerForm? SP技術解決方案可以通過添加卷曲改性劑，使系統中的細小纖維卷曲，從而達到對系統中細小纖維含量的控制。

圖4 微粒管理系統對紙漿中不同部位細小纖維含量的影響

該解決方案選擇優化性能的、具有特定分子量和電荷密度的APAM原料，有助于改善細小纖維留著率，減少進入白水系統中的細小纖維量，在使用過程中需要陽離子添加劑以得到最佳效果，適用于添加濕強劑的紙種。

圖5 PerForm SP技術卷曲改性劑原理示意圖

通過化學品控制抽提物

新型污染物控制劑，有助于防止污染物沉積和污染毛毯。使用新型除粘劑，可使抽提物均勻分散，防止產生沉積。

Detac? DC膠物控制劑是擁有專利的聚合物化學品，可吸附在有機污染物的疏水表面，并在污染物微粒周圍形成穩定的隔離層，防止疏水性微粒凝聚成較大的、有問題的粒子。通過添加這種化學品，可以有效降低膠粘物的粘性，減少膠粘物沉積可能，幫助去除紙頁上的污染物。

圖6 Detac DC原理示意圖

通過新的毛毯處理方式，也可以保持毛毯的潔凈度和性能。通過電子顯微鏡觀察，未經處理的過濾后漿料抽提物中的微粒，粒徑較大，單位面積的微粒數量較多，沉積嚴重，經4ppm處理后粒徑較小，單位面積的微粒數量較少，沉積較少。

圖7 化學品對漿料中抽提物微粒的影響

未來的技術發展

有化學品供應商正在開發新的制漿化學品，以盡量減少竹漿中的細小纖維和二氧化硅含量。通過制漿化學品的改進，將可以從根本上降低竹漿的漿料特性對制漿和造紙過程的影響，而并不需要到抄紙過程再來解決問題。并且，通過對制漿過程的優化將進一步改善質量、紙機運行性能和成本。

另外，進一步提高揚克烘缸涂層的性能也可以更好地控制自然增加的涂層，延長刮刀壽命。

案例

案例一：通過微粒管理控制細小纖維

案例1使用配有靴式壓榨的新月型紙機，紙機產能100t/d，所使用的原料中含有50%竹漿的原生纖維漿料，使用的濕部添加劑包括濕強劑、柔軟劑、氧化型殺菌劑，生產面巾紙產品。

在這樣的條件下通過PerForm? SP技術解決方案來控制系統中的細小纖維含量，并測試流漿箱中的漿料細小纖維含量。開始時添加少量化學品，以控制系統的潔凈，如系統潔凈得過快，會造成柔軟度差等問題，逐漸增加化學品的添加量，在15小時后系統將會達到新平衡。客戶會看到揚克烘缸涂層性能改善，并且紙頁的柔軟度有明顯改善、紙頁粉塵減少。

圖8 隨著化學品添加，漿料中細小纖維含量變化情況

案例二：控制抽提物

案例2的紙機設備同樣為帶有靴式壓榨的新月型紙機，紙機產能為175t/d，所使用的原料為含有45%竹漿的原生纖維漿。濕部添加包括：濕強劑、柔軟劑、氧化型殺菌劑，主要生產高檔面巾紙產品。

圖9 隨著化學品添加，流漿箱中漿料的抽提物含量變化情況

添加DetacTMDC可以降低系統中的抽提物含量，在添加了DetacTMDC產品后，系統中抽提物不會立即減少，需要時間來清潔濕部系統，整個過程大約需要15個小時。經過清潔階段后，系統中的抽提物含量會降低到含量較低的新平衡狀態。通過添加這種化學品，產品的柔軟度得到改善，并且紙機運行性能也有所提升。