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1、_ 一 研究论文I 意大利杨P R CA P M P 和高松厚度枫木、 杨木B C T M P 在涂布三层纸板 芯层应用的比较 李雄刚1倪永浩2 许超3 袁志润4 邹学军4 。 ( 1 湖南泰格林纸集团2 新布鲁斯维克大学3 安德里兹公司4 加拿大造纸研究所) ( * E - m a i l ：X Z o u a p a p e r i c a n c a ) 作者简介：邹学军博士， 高级研究员；研究方向： 纸张涂布和表面处理方面 的研究，如喷墨打印纸、 超轻量涂布纸、高档双层 涂布纸以及涂布白卡纸等。 摘要：高得率浆，特别是高松厚度的杨木和枫木B C T M P 已经成为高级涂布纸板芯层浆料
2、的主要选 择。P - R CA P M P 是化学机械制浆工艺上的新发展，尽管它已经在生产轻涂纸和新闻纸上取得了成功 但目前还没有在纸板方面的应用。本研究是由加拿大造纸研究所、新布鲁斯维克大学、安德里兹公 司和湖南泰格林纸集团的一个合作科研项目。主要目的是对比研究枫木、杨木B C T M P 和意大利杨P R CA P M P 作纸板芯层的性能表现，以及优化高得率浆在三层纸板上的应用。 本研究检测了意大利杨P - R CA P M P 单独或与杨木、枫木B C T M P 混合用作涂布纸板芯层的各种质 量指标。三层纸板抄片使用加拿大造纸研究所的1 台D S F 纸页成形器。涂布使用1 台实验室
3、用高速 刮刀涂布机( 型号：C L C 6 0 0 0 ) 。压光使用1 台实验室用热辊软压光机，纸张质量检测主要有物理检 测、电子显微镜照片和印刷性能测试。实验结果表明，使用意大利杨P R CA P M P 作为芯层抄三层纸 板在内部结合强度上超过了另外两种B 咖浆；其他强度参数、表面和光学性能，以及印刷密度和 印刷光泽度都比较接近。但在松厚度和挺度上还略有差距，这与本研究中用的P - R CA P M P 游离度比 较低有关。另外一个很有生产指导意义的结论是，纸板的芯层使用两种高得率混合浆比使用单一浆 料在某些质量指标上要强，也能弥补意大利杨P - R CA P M P 浆料的一些问题，特
4、别是挺度和松厚度。 P - R CA P M P 和B C T M P 混合使用能发挥两种浆料的各自优势。这一结果有很大的实际意义。 近年来中国经济持续高速增长，带动了造纸工业 的蓬勃发展。特别是用于香烟、食品、化妆品和医药 的高级包装纸( 也称涂布白卡纸) 的需求量平均增长率 超过2 0 ，在各类纸品中增长最快。为了满足市场 的需求，大型涂布白卡纸厂纷纷上马，或正在准备立 项。因为涂布白卡纸在中国是一个比较新的领域，如 何优化原材料的使用，提高产品质量成为了一个重要 的研究课题。 按照其所用的浆料，涂布白卡纸可分为3 类：全 漂白硫酸盐浆( S o l i dB l e a c h e dS
5、 u l f a t e S B S ) ；全未漂白 硫酸盐浆( S o l i dU n b l e a c h e dS u l f a t e S U S ) ；用机械浆、 化学机械浆作为芯层，漂白硫酸盐浆为外层的多层结 构( 也称F o l d i n gB o x b o a r d F B B ) 。最近在欧洲和亚洲新 投产的白卡纸厂都为多层结构，比较典型的浆料组成 为，机械浆或化学机械浆：5 0 6 0 ；漂白阔叶木 硫酸盐浆：3 5 一4 0 ；漂白针叶木硫酸盐浆：5 1 0 。使用高得率浆( s G W ，P G W ，C T M P 或 B ) 作为芯层的主要原因是使涂布纸
6、板有很高的 挺度【1 1 ，挺度是涂布白卡纸最重要的一项质量指标， 可以用下面的公式算出( 假设面层和底层有同样的厚 中国造纸) 2 0 0 6 年增刊 度和弹性模数) ： 。 E 。吒E 。( L + 咒) 2 r 。E 。砣 3 b 2 r + l r 一+ 丁 ( 1 ) 式中：E 。面层或底层弹性模数 E 。芯层弹性模数 L 面层或底层厚度 r 。芯层厚度 从上面的公式可以看出，由于芯层厚度与厚度有 3 次方的关系，因此，芯层厚度比较小的增加都可以 导致挺度的明显增加。或者在同样挺度的情况下，可 以降低纸板的定量，从而达到降低生产成本的目的。 除挺度之外，对涂布白卡纸的质量还有一些其他
7、的要 求，如表面粗糙度，层与层之间的结合强度等。比较 不同浆料作为芯层时，这些参数都需同时考虑。 目前，中国用于涂布白卡纸的浆料主要靠进口， 因此，浆料是影响生产成本的重要因素。使用国产的 高得率、高松厚度的化学机械浆就成为降低成本的关 键。高得率浆( 主要是B C 删P ) 在纸板中的应用近来 已有全面综述2 。P - R CA P M P 是新开发的生产化学机 3 9 ， I 研究论文 械浆的新技术，已成功地在湖南泰格林纸集团的岳阳 纸厂生产引3 。意大利杨P - R CA P M P 目前主要用于生 产新闻纸和轻涂纸( L W C ) ，这一新的生产工艺也可生 产适应于纸板的浆料。本研究
8、的目的是： 评估意大利杨P - R CA P M P 用作三层涂布纸板 芯层时，对纸板关键质量参数的影响。并与典型的高 松厚度B C T M P 作比较。 评估混合使用P R CA P M P 和B C T M P 作为芯层 浆料时，对纸板关键质量参数的影响。 应该指出的是，意大利杨P - R CA P M P 还未应用 于涂布白卡纸的生产，所以浆料的质量参数( 如游离 度等) 还未充分优化。因此，本研究的结果将有助于 找出意大利杨P R CA P M P 作为涂布白卡纸浆料时需 要改进的地方。 1 实验 1 1 浆料制备 枫木、杨木B C T M P 是加拿大东部一家公司提供 的商品浆。已干
9、燥，压成块状，干度约9 0 。到实 验室后，先用1 天的时间浸泡，然后用热水纤维疏解 机疏解、消潜。用B a u e r - M c N e t t 筛分仪做筛分分析， 并抄标准手抄片，检测浆料物理性质。 意大利杨P - R CA P M P 浆料由安德里兹公司提供， 为中试工厂生产的4 种不同游离度的浆料。因为这几 种浆料都不是专门为纸板抄造生产的，所以先将所有 浆料疏解、消潜，然后用缝宽0 1m l n 的筛子除去浆 料中的纤维束。对每一种浆料都做了筛分分析，检测 游离度，然后用理论公式计算各种混合比例下的纤维 长度分布和最终游离度。最后通过混合和检测获得1 种游离度在4 0 0m LC
10、S F 左右和松厚度在3c m 3 g 左右 的适合纸板抄造的浆料。 硫酸盐浆来自于同一家涂布纸板公司，原料是 4 0 的桦木和6 0 的黑杉。所有浆料物理检测，均 由加拿大造纸研究所物理检测部按P A P T A C 或T A P P I 标准检测。 1 2 纸板抄片 三层纸板抄片使用加拿大造纸研究所的1 台D S F 纸页成形器。为模拟纸机生产的纸板，浆料上网浓度 0 3 ，车速为1 0 0 0m m i n 。纸板在5 5 2k P a 和6 9 0k P a 的压力下压榨了两次，然后在1 5 0 条件下用鼓型干燥 器干燥。纸板原纸目标定量1 9 5 m 2 ，每层的定量分 别为：面层4
11、 5g m 2 ，芯层1 1 0s m 2 ，底层4 0g m 2 。纸 板的芯层分别用6 种不同的浆料抄造，分别为： 1 0 0 意大利杨P - R C 舡M P ( 编号：P ) ； 4 0 5 0 意大利杨P - R CA P M P 5 0 杨木B C I M P ( 编 号：P + A ) ； 1 0 0 杨木B C r I M P ( 编号：A ) ； 5 0 意大利杨P - R CA P M P 5 0 枫木B C T M P ( 编 号：P + M ) ； 1 0 0 枫木B C r I M P ( 编号：M ) ； 5 0 杨木B C T M P 5 0 枫木B C T M
12、P ( 编号：A + M ) 。 1 3 涂布及压光 本研究只对纸板面层进行了涂布。涂料来自加拿 大的一家涂布纸板厂，为1 0 0 的G C C 。目标涂布量 2 5g m 2 ，实际略有偏差。涂布使用1 台高速实验室 用刮刀涂布机( 型号：C L C 6 0 0 0 ) 。涂布之后用红外干 燥。涂布机运行车速1 0 0 1 0m m i n 。压光使用1 台实验 室用热辊软压光机，热辊温度8 0 ，车速5 0m m i n 。 表面粗糙度目标值为1 0t a n ( P P s l 0 ) 。通过在不同压 区压力下做“表面粗糙度压力”曲线分析，最后选定 所有纸板在压光时的压区压力均为2 0
13、0k N m 。 1 4 纸张质量检测、电子显微镜照片及印刷性能 测试 纸张质量检测由加拿大造纸研究所物理检测部按 P A P T A C 或T A P P I 标准测试。电子显微镜照片由加拿 大造纸研究所显微分析部完成。印刷性能测试由加拿 大造纸研究所印刷实验室进行，使用了1 台P l 碰b a u 印刷性能测试仪模拟胶版印刷测试。印刷是一种商业 印刷中常用的热固胶版油墨( H e a t s e to f f s e ti n k ，Q S C B l o c kB L J W H 9 1 8 2 0 6 7 ，由S u nC h e m i c a l s 公司提供) 。印 刷压力为3
14、6M P a ，印刷速度为3m s 。印刷后的样 品在印刷1 2h 后用1 台E l r e p h oD a t aC o l o r2 0 0 0 测试仪 进行了检测。测量的参数包括印刷密度和印刷光泽 度。 2 结果与讨论 实验所用三层纸板是一种由四层完全不同的原料 组成的复合材料，即芯层为高得率浆，上下两层为硫 酸盐浆，再加上面层为涂布层。本研究只改变芯层， 其他层的性能保持不变。但因为芯层占整个纸板厚度 和定量的大部分，所以它对最终纸板的物理性能有很 大的影响。下面就用作芯层用的高得率浆料对涂布纸 板的性能的影响作详细讨论。 2 1 浆料物理检测数据及筛分结果 浆料性能包括加拿大标准游
15、离度及B a u e r - M e N e t t 筛分结果列于表1 。对比分析3 种不同的高得率浆可 以发现，意大利杨P R CA P M P 的游离度相对低一些， C h n aP u l p & P a p e r2 0 0 6 S u p p l e m e n t - - - 一 研究论文J 枫木B C T M P 的游离度很高。从筛分结果来看，3 种 浆的细纤维含量( P 2 0 0 ) 没有很大区别。枫木的长纤 维比例要比另外两种杨木浆低，部分原因是由于枫木 本身的纤维长度低于杨木 2 J 。 表13 种高得率浆料的性能比较 本实验中4 种浆料所抄的手抄纸的性能列于表 2 。从
16、表2 可以看出，枫木B C T M P 的松厚度最高，这 是因为枫木B C T M P 的游离度最高，另外其纤维本身 的粗度最高。好的松厚度是枫木B C T M P 作为三层纸 板首选浆料的原因。杨木B C T M P 的松厚度次之，意 大利杨P - R CA P M P 的松厚度比B C T M P 低一些，这是 因为本实验中意大利杨P R CA P M P 的游离度比较低 ( 3 7 2r n LC S F ) 。实际中意大利杨P R CA P M P 的游离度 完全能控制得高一些，这样会有助于P R CA P M P 达 到和B C T M P 接近的松厚度。硫酸盐浆的松厚度要比 高得率浆低很多，这是硫酸盐浆只用于外层的原因之 表24 种
