杨木BECMP抄造轻型纸可行性研究

论文摘要

目前,我国轻型纸原料主要以进口商品针叶BCTMP或自制阔叶BCTMP、APMP为主,适当配用漂白针叶化学浆。以高得率浆来保证轻型纸的高松厚度和不透明度,以化学浆来适当提高纸页结合强度。当前在轻型纸抄造工艺、设备、助剂水平均与国际先进水平存在差距的前提下,再由于原料配比的原因,不同程度地存在由于进口商品针叶BCTMP造成的原料成本高,或由于国产阔叶BCTMP、APMP纤维平均长度小造成的不同角度的产品质量差问题。本研究针对当前我国轻型纸生产原料所带来的问题,基于国产杨木BECMP（挤压法漂白化机浆）的纸浆强度高、能耗小等优势,试图以国产杨木BECMP为主要原料,充分发挥该浆种制浆得率高、成浆强度好、制浆成本低的优势,探讨在尽可能少配用漂白化学浆的条件下,制备高品质轻型纸的可行性；与此同时,对制备过程中浆料配比、打浆度、填料加入量及方式、施胶方式等主要生产工艺条件进行优化,为杨木BECMP生产轻型纸的工业化推广奠定理论基础。研究结果表明,选定针叶浆与阔叶浆的配比、针叶浆打浆度和阔叶浆打浆度为正交实验的三个因素,运用L9（33）正交表进行分析实验,通过直观分析、极差分析、方差分析以及趋势曲线分析相结合的综合分析方法,得出有利于纸张抗张指数的最佳组合,即为漂白针叶化学浆与漂白阔叶化学浆比例为3：1,漂白针叶化学浆的最佳打浆度为55-57°SR,阔叶化学浆最佳打浆度为32～35°SR。对杨木BECMP分别配以针叶化学浆和阔叶化学浆所抄纸张的性能检测,检测结果显示,当杨木BECMP的用量≤84%时,均可得到稳定的较为理想的纸张强度；经过进一步的优化实验分析,确定在实验室条件下的纯纤维体系中使用杨木BECMP抄造轻型纸具有可行性,且原浆的最佳抄造条件为84%杨木BECMP:12%商品漂白针叶化学浆：4%商品漂白阔叶化学浆。以上述纯纤维体系中所得抄造条件为前提,根据轻型纸的质量特点和要求,采取中性施胶的方式。由于中碱性施胶剂AKD具有操作简单、易于控制、不易结垢等优势,故选用AKD作为杨木BECMP抄造轻型纸的施胶剂。施胶实验的预实验结果显示,施胶过程基本不会造成轻型纸松厚度的变化,并且当使用轻施胶方式时不会对轻型纸抗张强度产生不良影响,但当施胶剂用量超过0.25%时会造成抗张强度明显下降。因此,优化实验结果表明,当AKD的添加量在0.18%-0.22%之间时,可以得到较好的施胶度,并对纸张的抗张强度有所增加,同时不会使松厚度有明显的下降变化。在对填料与助剂进行选择时,考虑到中碱性AKD施胶,填料选择沉淀碳酸钙（PCC）。依据PCC具有较小的密度与粒度,并有较高的折射率和光散射系数、白度与不透明度高的物理特性,应用PCC抄造轻型纸可以满足轻型纸对松厚度和不透明度的要求并且能够增强纸张印刷适性。实验得出,当沉淀碳酸钙的用量为15%-20%时,所抄造的纸页的松厚度、强度与施胶度均没有较大幅度的改变,能够在较好地保持强度的同时提高松厚度。为了解决由于化机浆的细小纤维含量高和加入PCC填料对系统留着率的影响,本研究采用CS/CPAM双元助留体系以提高纤维的留着率增强AKD的施胶效果,用量为1.0%/200ppm。通过验证实验的检验,采用本工艺抄造轻型纸的可靠性较好,所抄造的手抄片的平均物理指标为：松厚度2.44cm3/g,抗张指数41.60Nm/g,不透明度90.6%,施胶度161.68s。本研究的完成,能够有效地节约轻型纸的生产成本,提高轻型纸的物理指标,为我国优质轻型纸的生产提供一条新思路,使我国轻型纸生产行业的水平得到一定的提升；拓展了杨木BECMP的应用范围,同时也为挤压法制浆技术的推广奠定理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 国际制浆造纸工业的发展现状
• 1.1.2 国内制浆造纸工业的发展现状
• 1.2 高得率制浆技术
• 1.2.1 高得率浆需求背景
• 1.2.2 高得率制浆简介
• 1.2.3 高得率制浆在我国的发展
• 1.3 BECMP制浆技术的发展与应用
• 1.3.1 BECMP制浆技术简介
• 1.3.2 制浆原理
• 1.3.3 杨木BECMP生产流程
• 1.3.4 BECMP制浆特点
• 1.3.5 BECMP制浆技术应用现状
• 1.4 轻型纸的现状和发展
• 1.4.1 轻型纸简介
• 1.4.2 国外轻型纸现状
• 1.4.3 国内轻型纸现状
• 1.4.4 国内外轻型纸的比较
• 1.4.5 轻型纸的发展趋势
• 1.5 本研究的目的和意义
• 2 杨木BECMP配抄轻型纸浆料配比研究
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验主要仪器
• 2.3 实验条件及参照标准
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 实验方法
• 2.4.2 轻型纸参照标准
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 浆料成浆特性分析
• 2.5.2 正交实验分析
• 2.5.3 杨木BECMP比例分析
• 2.5.4 配比优化实验
• 2.6 本章小结
• 3 施胶剂的应用分析
• 3.1 施胶剂的简介
• 3.2 实验材料
• 3.3 实验原理
• 3.3.1 AKD的施胶机理及特点
• 3.3.2 AKD的添加量
• 3.4 实验设备及方法
• 3.5 实验步骤
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 AKD的特性
• 3.6.2 预施胶实验结果
• 3.6.3 优化AKD的添加量
• 3.7 本章小结
• 4 填料、助剂的应用分析
• 4.1 填料、助剂的选择
• 4.1.1 填料的应用性能
• 4.1.2 填料的种类
• 4.1.3 填料的选择
• 4.1.4 助剂的选择与用量
• 4.2 实验材料
• 4.3 实验设备及方法
• 4.4 实验步骤
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 填料用量讨论
• 4.5.2 助剂体系用量讨论
• 4.6 本章小结
• 5 主要工艺优化验证
• 5.1 实验材料
• 5.2 实验设备及方法
• 5.3 实验步骤
• 5.4 验证实验结果分析
• 5.4.1 验证实验结果
• 5.4.2 主要指标数理分析
• 5.4.3 总物理指标
• 5.5 使用杨木BECMP抄造轻型纸的优势分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢