瓜爾膠（guar gum)是從豆科家族中瓜爾豆植物 的種子中取得的一種天然高分子化合物，由于其獨(dú) 特的分子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)特性而易于被化學(xué)改性， 經(jīng)改性的瓜爾膠可克服濾水性能差、干燥負(fù)荷大的 缺點(diǎn)[1]，使它成為一種很有潛力的新型環(huán)保助劑而 廣泛應(yīng)用于當(dāng)今造紙工業(yè)。瓜爾膠分子的最大特點(diǎn) 是與纖維素結(jié)構(gòu)非常相似，這種相似性使它與纖維 素有很強(qiáng)的親和性。為了賦予瓜爾膠更好的使用性 能，需對(duì)瓜爾膠進(jìn)行化學(xué)改性，在分子鏈上引入陽離 子基團(tuán)，從而獲得一定的正電性，這種帶正電的改性 瓜爾膠便可以與帶負(fù)電的纖維、填料粒子相互作用 從而提高原有的助留、助濾和増強(qiáng)效果。與淀粉類 助劑相比，陽離子瓜爾膠（CGG)不需要糊化，可以 直接溶于水，將它與淀粉搭配，一起應(yīng)用于100% DP為原料的新聞紙系統(tǒng)中，提高新聞紙的細(xì)小纖 維的留著率、不透明度、成紙強(qiáng)度、成紙表面強(qiáng)度等 性能指標(biāo)，是我們這次實(shí)驗(yàn)的主要目的。我們通過 在新聞紙漿中添加瓜爾膠和淀粉，優(yōu)化及探索出瓜 爾膠和淀粉在100% DIP中使用的最佳用量及使用 條件，為新聞紙企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)提供參考。

1實(shí)驗(yàn)部分

1 1主要原料

瓜爾膠：國(guó)產(chǎn)改性的陽離子瓜爾膠VF- A 淀粉:美國(guó)進(jìn)口淀粉 紙漿：100% DIP新聞紙漿

1 2主要實(shí)驗(yàn)儀器

DFR- 04動(dòng)態(tài)濾水儀 GT GObalStandandTesterP印刷適性儀 PTIR apid- K othen紙頁成型器 Co lor Touch PC 色度儀 WZL — 300紙張拉力儀 0匸？-31^1000撕裂度儀 13 VF-A瓜爾肢說明

VF- A改性瓜爾膠是一種陽離子型的造紙專用 濕部化學(xué)助劑，改性瓜爾膠在脫墨廢新聞紙漿中的應(yīng)用研究，對(duì)提高紙張表面強(qiáng)度、提高新聞紙質(zhì) 量的可控性等有良好的作用，其主要功能歸納如下：

1)VF- A瓜爾膠具有高分散性和冷水溶解 性，使用方便，粘著性能好。

2)糊液穩(wěn)定性高，不易腐敗，無泡沫，無異味。

3)改性瓜爾膠在脫墨廢新聞紙漿中的應(yīng)用研究具有強(qiáng)的親和力，用于造紙作漿內(nèi)添加，有 明顯的増強(qiáng)作用[2]。

1 4使用說明

瓜爾膠的最佳加入點(diǎn)是在最后一個(gè)高剪切位 置;本次試驗(yàn)是在成漿池出口。但最好保證瓜爾膠 漿料至少有3min的時(shí)間和紙漿混合。配制瓜爾膠 漿料大約需2h左右的溶漲過程，濃度一般選在

05% - 1 0%之間。至于添加量的多少，會(huì)因?yàn)樾?號(hào)、功能、添加點(diǎn)以及欲達(dá)指標(biāo)的不同而有所不 同[2]。

15實(shí)驗(yàn)方案

(1)取樣點(diǎn):新聞紙廠DP成漿和白水。

(2)濕部化學(xué)品的添加:助濾劑0 7kg/t助留 劑 0 12kg/1 碳酸鈣 10kg/1 

(3)増強(qiáng)劑實(shí)驗(yàn)配比：①進(jìn)口淀粉0 4%, 0 5%, 0 6%;②VF - A 瓜爾膠 0 1%, 0 2%,

025%, 0 3%, 0 35%;③進(jìn) 口淀粉 + VF- A瓜爾 膠 0. 3% + 0 05%, 0 2% + 0 1%。

16實(shí)驗(yàn)方法

1)成漿和白水混合，調(diào)漿濃1%備用。

2)混合漿分別加入濕部化學(xué)品后備用。

3)按増強(qiáng)劑的方案依次加入漿料中后，測(cè)定濾 水值、保留率，并抄紙片。

4)紙片分別測(cè)定定量、灰分、抗張指數(shù)、撕裂指 數(shù)、表面強(qiáng)度。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

21實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1漿料的濾水及保留性能

樣號(hào)加入量/%濾水速度

/g. s-1總固含物 保留量％填料保留

量/%

空白06 5651. 5124. 44

0 47 2553. 8143 73

進(jìn)口淀粉0 57 8753. 9047 35

0 68 3054. 5947 35

0 17 3852. 7130 47

0 26 8753. 0731 67

VF-A0 257 0952. 5729 26

0 36 6052. 5229 66

0 356 6252. 4331 67

進(jìn)口淀粉0 3+ 0 057 8154. 6843 73

+ VF-A0 2+017 0454. 0844. 53

 

表2

手抄紙片物理性能

樣號(hào)加入量

%定量

/g* m- 1灰分

/%不透明度 %抗張指數(shù)

/N • m • g- 1撕裂指數(shù)

/mN • m* g- 1表面強(qiáng)度

/m • s- 1

空白061. 926. 7496 3034. 128. 300 543

0. 465. 829. 2997 6031. 548. 140 567

進(jìn)口淀粉0. 565. 639. 0597 7533. 678. 000. 645

0. 664. 868. 8197 8534. 398. 060 655

0. 162 536. 1896 3534. 678. 820 558

0. 262. 266. 0996 4735. 238. 360 575

VF- A0. 2562. 405. 8695 6235. 508. 690 597

0. 362 955. 8795 8635. 828. 580 615

0. 3562 685. 8295 9634. 988. 830. 645

進(jìn)口淀粉0. 3+ 0. 0564. 038. 2697 2735. 218. 420 668

+ VF-A0. 2+ 0. 162. 877. 7696 7535. 398. 360 685

 

 

從圖1可知，單獨(dú)添加瓜爾膠VF—A其濾水性 不及單獨(dú)添加淀粉時(shí)的濾水速度快;在本實(shí)驗(yàn)所選 定的淀粉及瓜爾膠混合用量Q 3% + Q 05%及 0 2% + 0 1%情況下，改性瓜爾膠在脫墨廢新聞紙漿中的應(yīng)用研究，濾水速度明顯比單獨(dú)使用瓜 爾膠時(shí)提高，尤其是淀粉用量在0 3%時(shí)比0 2%時(shí) 的濾水速度快。這說明了在100%廢舊新聞紙漿中 添加淀粉較瓜爾膠的濾水性好。

從圖2可看到漿料保留及填料保留情況，瓜爾 膠VF- A與進(jìn)口淀粉相比，進(jìn)口淀粉對(duì)漿料保留效 果較好，當(dāng)?shù)矸酆凸蠣柲zVF- A(0 3% + 0 05% ) 搭配使用時(shí)，改性瓜爾膠在脫墨廢新聞紙漿中的應(yīng)用研究保留效果接近淀粉用量為0 4% - 0 5%時(shí)的水平。

■總固含保留a填料保留營(yíng)/%|

60r

 

淀粉進(jìn)U淀粉+

添加 M /%VF-A

圖2漿料的總固形物保留及填料保留量

圖3的抗張指數(shù)及撕裂指數(shù)兩項(xiàng)物理強(qiáng)度指標(biāo) 比較，瓜爾膠VF-A效果明顯優(yōu)于淀粉，而且增強(qiáng) 劑VF-A單獨(dú)使用時(shí)，抗張指數(shù)隨加入量的增加而 增加，撕裂指數(shù)比空白樣均有所上升。這說明了瓜 爾膠VF-A對(duì)紙張強(qiáng)度的提高優(yōu)于淀粉。 

Paper Science& Technology 2008 Vol 27 No. 6 

圖3成紙的抗張強(qiáng)度及撕裂指數(shù)

 

 

紙漿等含 廣，陰離子 多傳統(tǒng)的 效果，陽離

添加量/%VF-A

 

圖4成紙的表面強(qiáng)度

從圖4的表面強(qiáng)度指標(biāo)來看，淀粉和瓜爾膠VF -A添加后，均對(duì)成紙表面強(qiáng)度有提高的作用，但瓜 爾膠VF- A和淀粉搭配使用對(duì)改善成紙表面強(qiáng)度 效果較為明顯;紙張表面強(qiáng)度直線上升，改性瓜爾膠在脫墨廢新聞紙漿中的應(yīng)用研究，不受淀粉用 量的影響。這是由于瓜爾膠中的多糖在纖維表面成 膜，瓜爾膠通過一個(gè)鄰近的纖維形成薄膜從而形成 橋連或網(wǎng)狀物，提高了成紙的表面強(qiáng)度[2]。

2 2討論

從以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得知:在100% DP新聞 紙漿中，單獨(dú)使用改性陽離子瓜爾膠的助留助濾效 果不如進(jìn)口淀粉;這與瓜爾膠的分子結(jié)構(gòu)及分子量 等因素有關(guān)。但是與淀粉搭配使用，在淀粉與瓜爾 膠VF- A用量為0 3% + 0 05%時(shí)，其效果與淀粉 用量在0. 4% - 0 5%時(shí)相同，但強(qiáng)度指標(biāo)及表面強(qiáng) 度卻比單獨(dú)使用淀粉時(shí)為高。瓜爾膠的増強(qiáng)作用與 進(jìn)口淀粉的助留助濾作用都能有效地發(fā)揮，兩者起 到了互補(bǔ)的作用。

在成本核算方面，淀粉與瓜爾膠VF- A混合用 量為0 3%c + 0 05%時(shí)與淀粉用量為0 5%c時(shí)基本 相同，而抗張強(qiáng)度、撕裂度及表面強(qiáng)度明顯提高，這 對(duì)于采用100%的DIP生產(chǎn)新聞紙，要求改善或提 高新聞紙的表面強(qiáng)度、減少膠印中紙張的掉毛現(xiàn)象 及印刷性能的生產(chǎn)廠家來說，是極有意義的。

由于天然瓜爾膠可生物降解、無毒以及抗剪切 力，雖然不如聚丙烯酰胺（PAM)的絮聚效果好，但 產(chǎn)生過度絮聚的危害小于PAM，還不受系統(tǒng)陰離子

垃圾的影響[]。對(duì)于新聞紙漿、未漂硫酸鹽漿、廢 紙漿等含有較多雜質(zhì)的漿料，隨著封閉水循環(huán)的推 陰離子垃圾的積累將顯著増加。這便會(huì)使得許 造紙助劑如陽離子聚丙烯酰胺等失去作用 效果，陽離子瓜爾膠可以有效地克服這一點(diǎn)[4]。 3結(jié)論

1)漿料濾水速度:單獨(dú)使用淀粉時(shí)，添加量為 0 4% - 0 5%效果較好，而VF- A瓜爾膠在搭配淀 粉使用時(shí)，淀粉與VF-A瓜爾膠的用量為0 3% + 0 05%，其濾水效果與淀粉用量為0 5%時(shí)接近。

2)漿料保留:淀粉對(duì)漿料保留效果優(yōu)于VF- A 瓜爾膠，當(dāng)?shù)矸酆凸蠣柲zVF- A(0 3% + 0 05% ) 搭配使用時(shí)，保留效果接近淀粉用量為0 4%時(shí)的 水平。

3)物理強(qiáng)度比較，瓜爾膠VF- A效果明顯優(yōu)于淀 粉，而且瓜爾膠VF- A單獨(dú)使用時(shí)，抗張指數(shù)隨加入 量的増加而増加，撕裂指數(shù)比空白數(shù)據(jù)均有所上升。

4)表面強(qiáng)度，淀粉和瓜爾膠VF - A添加后，改性瓜爾膠在脫墨廢新聞紙漿中的應(yīng)用研究，均 對(duì)成紙表面強(qiáng)度有提高的作用，但瓜爾膠VF- A和 淀粉搭配使用對(duì)改善成紙表面強(qiáng)度效果較為明顯。 而且隨著瓜爾膠用量的増加，紙張表面強(qiáng)度直線上 升，不受淀粉用量的影響。

5)成本核算:淀粉與瓜爾膠VF- A搭配用量為 0 3% + 0 05%時(shí)與淀粉用量為0 5%時(shí)基本相同，但 是紙張抗張強(qiáng)度、撕裂指數(shù)，尤其是表面強(qiáng)度大于淀 粉在0 5%及0 6%用量時(shí)的相應(yīng)數(shù)值，而淀粉與瓜 爾膠VF-A搭配用量為0 % + 0 05%時(shí)的成本低 于0 6%的淀粉用量，這就使得對(duì)采用二次廢舊新聞 紙為原料生產(chǎn)印刷適性要求高的新聞紙成本降低。

4建議

瓜爾膠VF- A用于100% DIP新聞紙系統(tǒng)，最 好的方案是和淀粉搭配使用，可以互補(bǔ)兩者的不足， 提高新聞紙的質(zhì)量及印刷適性。