荧光消除剂能有效实现含荧光增白剂的浆料、白水系统向无荧光系统转变

危志斌，张瑞杰

（山东太阳纸业股份有限公司 天章分公司，山东 兖州 272100）

荧光消除剂能有效实现含荧光增白剂的浆料、白水系统向无荧光系统转变

危志斌，张瑞杰

（山东太阳纸业股份有限公司 天章分公司，山东 兖州 272100）

随着生活水平的提高，人们对食品包装纸及其与之相关的纸种的标准要求更加严格。其中，无荧光纸种就是一个典型的例子。如何才能快速实现由普通含荧光增白剂的浆料、白水系统向无荧光系统转变并改产无荧光纸种是众多造纸企业关注的焦点。该文借鉴大型纸机改产的成功经验提出了解决上述问题的相应措施，可为需要改产无荧光纸种的造纸企业提供参考。

荧光增白剂；荧光消除剂；纸机；涂布机；无荧光纸种；效率

随着生活水平的提高，人们对与食品及其相关行业的包装纸及纸板的标准要求更加严格，其中无荧光物质是其要求之一；同时，随着许多生产各种类型纸或纸板的大型纸机的投产，纸产品市场竞争愈加激烈，故改产无荧光纸或纸板也是部分造纸企业缓解库存压力并且不影响经济效益的方式之一，这也给造纸企业的产品差异化设下了铺垫。

太阳纸业虽然库存压力不大，但为了创造更好的经济效益和走产品差异化之路，目前已经通过实验成功开发出无荧光、无气味的单铜烟包原纸、挂面包装纸、口杯纸和奶袋纸等类型的无荧光纸及纸板，受到客户好评。但是，对于生产普通纸种的浆料和白水系统要改产无荧光的纸种却不是一件容易的事情，需要采取相应的措施和方法，否则不但造成荧光物质超标、客户不认可，而且成纸成本增加，经济损失较大（因为荧光消除剂成本较高、刷车需要对整个浆料、白水系统刷洗）。下面是一些成功的措施和方法，可供参考。

1 无荧光纸产品的市场及其类型

目前，国家对与人们生活息息相关的食品包装纸/纸板标准控制很严格，尤其是对具有致癌作用的荧光增白剂[1-2]控制很严，纸张必须通过白度仪检测荧光白度和紫光灯检查荧光物质来决定是否达标。而今，从环保和易降解的角度出发，食品包装采用纸/纸板包装的日渐增多。所以，无荧光纸产品的市场前景较好，给纸产品市场由单一化向多样化转变打下了基础。

当然无荧光的纸产品不一定均用于食品及其相关包装，但用于食品及其相关包装的纸/纸板必须严格控制荧光物质含量。其中，人们熟知的食品包装及其相关的纸/纸板的类型有糖果包装纸，高、中、低档防油纸、水果套袋纸（包括高档葡萄袋纸，芒果、石榴、枇杷、柑橘和莲雾等套袋纸产品）、袋式口杯纸、奶袋纸、挂面包装纸、筷子包装袋纸（分为上质纸、完封纸和单面包装纸产品），以及医用包装纸和擦手纸等纸产品。

2 荧光消除剂的性质及作用原理

2.1 荧光消除剂的性质

荧光消除剂应用很广，造纸、纺织等行业使用较多。其中，造纸浆料中使用的荧光消除剂是一类阳离子水溶性聚合物，部分产品主要成分为脂肪族聚胺。不同生产厂家提供的产品原液性状可能不同，其中上海晶杨商贸有限公司的荧光消除剂黏度常温下不高于20 mPa·s，而巴斯夫生产的荧光消除剂黏度常温下达到 4 000～7 500 mPa·s；pH都在4.0～7.0，呈弱酸性；相对密度一般为 1.0×103～1.1×103kg/m3；固含量为 30.4%～50.7%；稳定性均较好。

2.2 荧光消除剂的作用原理

2.2.1 荧光增白剂产生荧光的条件

从分子结构来说，有机物产生荧光的首要条件是物质分子必须具有恰到好处的、可以吸收一定能量的结构单元，并具有由π电子形成的平面共轭体系，最常见的结构是—C C—C C—C C—或—N C—C N—C C—，此2类结构的化合物吸收紫外线后，能发生π-π跃迁。这些π电子体系最常由乙烯基、萘环、三嗪环、五元杂环和其他一些稠环体系组成。单一的π电子体系一般只吸收很短波长的高能量光子，任何有利于提高π电子体系共轭程度的结构改变，都能引起吸能体系能量的Stokes红移，这样的共轭吸能体系是荧光增白剂的基本结构单元；此外，分子的几何排布对荧光的产生也有很大的影响，具有强烈荧光的有机分子多数具有刚性的平面结构；如果一个有机分子具有共轭双键的非刚性的结构，虽然存在重叠的原子轨道，但分子处于非平面，那么这样的有机分子大多数不会产生荧光。立体异构对有机化合物的荧光性质也有显著的影响，顺式和反式同分异构体经常具有不同的荧光性质，比如有些荧光增白剂的稀溶液置于日光下一段时间，其荧光性质消失。经测定，荧光增白剂的分子结构已由反式结构转化为其顺式的同分异构体，而顺式结构的分子不具有荧光性。

2.2.2 荧光消除剂的作用原理

荧光增白剂溶液显“负电性”，随其成分含量的不同而显负电性的程度不一致。荧光消除剂一般情况下显“正电性”，不同的荧光消除剂显正电性的程度不一致。荧光消除剂就是利用自身的“正电性”有效地中和系统中荧光增白剂的“负电性”，使发色的活性阴离子基团“变性”，达到有效消除系统荧光的目的；同时，部分荧光消除剂因具有一定的相对分子质量，故在被使用的过程中也能对浆料（包括填料、增白剂等辅料）起到良好的滤水、保留、成形以及改善纸机运行性能的作用。

3 荧光消除剂的应用

3.1 荧光消除剂应用的必要性

如何实现从生产普通含荧光增白剂纸种的浆料和白水系统快速而有效地向生产不含荧光增白剂的纸种转变是很多造纸企业急需解决的难题。因荧光增白剂直接影响到纸张的白度和色相，如果由普通含荧光的生产系统直接向无荧光的生产系统转变，纸张的白度和色相会发生连续性的变化，并且历时较长，此过程所生产的过渡纸要么降等级、要么附加值低，这将直接影响到造纸企业的经济效益。

而今，通过使用荧光消除剂能解决上述难题，能快速实现由普通含荧光浆料和白水的生产系统向无荧光的浆料和白水的生产系统转变，大幅缩短了改产时间和提高了造纸企业的经济效益。

3.2 刷车过程中的荧光消除剂的应用

3.2.1 非涂布纸刷车过程中荧光消除剂的应用

有些造纸企业由普通含荧光浆料和白水的生产系统向无荧光浆料和白水的系统转变前先刷车，即将该排放的白水全部排放干净、将该处理的浆料暂时全部集中收集 （等生产含荧光纸种时再使用），并且人工或使用清洗剂刷/串洗整个浆料和白水系统，最后再用荧光消除剂（加清水）对整个浆料、白水系统进行串洗。具体流程见图1（表面施胶的上料系统也应做上述工作）。

图1 非涂布纸刷车使用荧光消除剂的串洗流程

同时，对于没有办法使用荧光消除剂串洗的其他部位，如网部的网案和真空系统、压榨部的接水盘、施胶机等，都应安排人员采用人工办法彻底刷洗，以保证整个刷洗过程的有效，不能因局部未刷洗干净而影响到全局的刷洗效果。

3.2.2 涂布纸刷车过程中荧光消除剂的应用

涂布纸在生产过程中由普通含荧光涂布纸向不含荧光涂布纸转变时，除纸机各系统外还有涂料制备和上料系统。刷车过程中除了对纸机浆料、白水系统进行上述“非涂布纸刷车过程中荧光消除剂的应用”中要求处理外还需要对涂料系统进行处理，即先将涂料系统的剩余涂料集中收集到废涂料槽（改产普通含荧光涂布纸时再使用），再进行人工刷洗，刷洗完后再使用荧光消除剂（随清水一起）串洗。涂料系统从开始添加增白剂的混合罐开始使用荧光消除剂串洗，然后经随流程中的泵和管道对涂料底涂和面涂的贮存罐、底涂和面涂的上料系统进行串洗。上料系统可以循环串洗，进一步消除荧光物质。具体流程见图2。

图2 涂布纸机涂料制备及上料系统刷车使用荧光消除剂的串洗流程

3.3 无荧光纸生产过程中荧光消除剂的应用

3.3.1 非涂布无荧光纸生产过程中荧光消除剂的应用

3.3.1.1 不刷车直接改产非涂布无荧光纸时荧光消除剂的应用

有些造纸企业由普通含荧光浆料、白水系统向无荧光系统转变改产无荧光纸时不对系统进行刷洗而直接改产，但在改产过程中先生产部分过渡纸（比如成品工段件纸、拎包纸和卷筒纸使用的外包装纸的原纸等，这些纸对白度和色相要求不严格），同时使用荧光消除剂对浆料和白水系统残留的荧光物质进行处理，这样也能生产出符合无荧光要求的纸张，但改产无荧光纸前、后荧光消除剂的用量都可能比较大，造成成纸成本大幅增加。具体流程见图3（表面施胶的上料系统也应做上述工作）。

上述改产无荧光纸种前、后过程中，因网、压部真空系统含荧光物质较多，荧光消除剂也需要在机外白水槽和配浆池同时添加。

3.3.1.2 刷车再改产非涂布无荧光纸时荧光消除剂的应用

图3 直接改产非涂布无荧光纸荧光消除剂的使用流程

有些造纸企业由普通含荧光浆料、白水系统向无荧光系统转变改产无荧光纸时先对相关系统进行彻底刷洗和用荧光消除剂串洗再改产无荧光纸而不直接改产，同时也可以先生产适量过渡纸，然后在配浆池使用适量的荧光消除剂对浆料和白水系统残留的荧光物质进行处理，这样能快速生产出符合无荧光要求的纸张，同时荧光消除剂的用量也不大，可以降低生产成本。如果不生产过渡纸而直接生产无荧光纸种时，开始时荧光消除剂的用量可能稍大，然后慢慢降至正常用量；同时根据纸面情况决定是否还需要在机外白水槽使用荧光消除剂。这种改产方式生产成本稍高，但比上述“不刷车直接改产非涂布无荧光纸荧光消除剂的应用”要低很多。具体流程见图4（表面施胶的上料系统也应做上述工作）。

图4 刷车改产非涂布无荧光纸荧光消除剂的使用流程

3.3.2 涂布无荧光纸生产过程中荧光消除剂的应用

涂布纸在生产过程中由普通含荧光涂布纸转变改产不含荧光涂布纸时，除纸机系统需要处理外涂料制备及其上料系统也需要处理。虽然纸机系统可以按照上述“不刷车直接改产非涂布无荧光纸荧光消除剂的应用”那样处理，但涂料制备及其上料系统不刷车而直接改产则不可以，因为关系到荧光消除剂阳电荷的强弱是否对涂料性能产生负面影响，同时用量需要调整而涂料制备一次的涂料量比较大，会造成改产时间大幅延长，并且无合适的过渡纸进行过渡，甚至造成改产失败。所以在涂布纸生产过程中由普通含荧光涂布纸改产无荧光涂布纸时需要停机刷洗，不能直接改产。故由含荧光涂布纸向不含荧光涂布纸转变时需要停机对纸机系统刷洗，同时还需要对涂料制备及其上料系统进行刷洗，任务比较繁重，并且要求涂料制备及其上料系统刷洗要彻底。涂料制备及其上料系统刷洗后再使用生产原纸的填料（碳酸钙或滑石粉）加适量荧光消除剂对其进行串洗，串洗后的碳酸钙可以回收利用（但必须使用在过渡的无荧光原纸生产过程中）。

无荧光涂布纸生产过程中荧光消除剂的使用要求同“非涂布无荧光纸生产过程中荧光消除剂的应用”要求，必须保证涂布原纸和涂布纸均达到无荧光纸的要求。

3.4 无荧光纸刷车过程中荧光消除剂的应用

部分企业为了彻底刷洗纸机浆料、白水系统和表面施胶上料系统、涂料制备及其上料系统，在人工刷洗完毕后再使用次氯酸钠（NaClO）进行串洗，进一步将含荧光增白剂的浆料、白水、表面胶和涂料进行处理，这样虽然有一定的效果但对废水处理系统和环境有一定的污染。所以使用NaClO串洗系统因其使用量大和需要较高的浓度才能起到相应作用，并且对废水处理系统的微生物也可能产生影响和对环境造成含氯元素的污染，故一般不采用NaClO串洗。

3.5 无荧光纸荧光消除剂的用量

对于普通含荧光增白剂的浆料、白水系统改产无荧光纸的过程中，一般刷车彻底的话，正常生产无荧光纸时配浆池中荧光消除剂的用量为1～3 kg/t（纸），改产前生产过渡纸过程中可以根据情况加大用量；如果纸面荧光点难以去除，在机外白水槽可以再使用适量的荧光消除剂，用量为0～2 kg/t（纸），但因荧光消除剂阳电性较强，故需要防止系统“过阳”而导致保留难以做好。如果不刷车直接改产的话则需要调整用量，即正常生产无荧光纸时配浆池中荧光消除剂的用量仍为1～3 kg/t（纸），但改产前生产过渡纸过程中需要加大用量，根据纸面有关的情况可调整为6～9 kg/t（纸）；如果纸面荧光点难以去除，在机外白水槽可以再使用适量的荧光消除剂，用量为4～8 kg/t（纸），正常后再恢复到0～2 kg/t（纸），此种改产方式更应防止系统“过过阳”而导致保留难以做好。对于“过阳”的情况可以考虑停用聚合氯化铝（PAC）或硫酸铝[Al2（SO4）3]，甚至停用阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）和浆内阳离子淀粉，等正常后再恢复使用。

3.6 无荧光纸荧光白度的检测

3.6.1 无荧光纸荧光点的检查

对非涂布的成纸或涂布的成纸下机后应立即取样用紫光灯进行人工检查，判断成纸荧光点的多少。检查方法为：人眼与紫光灯分别在纸的两侧，并且紫光灯需要有一定的强度，光线太暗难以全面发现荧光点；同时最好是在黑暗的室内检查，以免周围的光线影响检查效果。如果没有发现荧光点则表示系统已无明显的荧光物质或荧光物质已基本消除，则生产的无荧光纸通过荧光点项目的检查要求。

3.6.2 无荧光纸荧光白度的检测

通常人们所说的白度，一般包含普通纸浆及其辅料混合后纸页本身的白度和使用荧光增白剂后产生的荧光白度之和。生产无荧光纸时可以通过荧光白度来判断系统内改产前生产普通纸种时浆料和白水系统内残留的荧光增白物质或含荧光增白剂的物质对改产无荧光纸荧光白度的影响。因无荧光纸荧光白度值很小，仪器可能也存在误差；同时因纸机系统复杂不可能百分之百绝对达到无荧光要求，所以只要不是专门生产无荧光纸的纸机，下机后的无荧光纸荧光白度（ISO）一般在0.1%左右已基本达到要求，检测值不可能为0。这点对于那些以往生产普通纸种而想在平常插入生产无荧光纸种的造纸企业来说，特别需要注意，否则盲目追求荧光白度的“0”值会耽误改产并造成资源大量浪费及成本大幅增加。

4 结论

（1）对于含荧光增白剂的普通浆料、白水系统，通过刷车清洗后改产无荧光纸种的造纸企业来说，可以在刷车期间人工刷洗/使用清洗剂串洗后再使用荧光消除剂串洗浆料、白水、表面施胶或涂料系统及其上料系统（毛布可以利用加毛布保洁剂的低压喷淋管使用荧光消除剂清洗），然后在开机生产期间可以改产几卷过渡的包装原纸并在配浆池和/或机外白水槽（根据纸面荧光点情况决定）使用荧光消除剂，待生产出的纸张荧光点和荧光白度均符合要求时则可以改产无荧光纸种。正常生产无荧光纸时配浆池的荧光消除剂用量为1～3 kg/t（纸）；机外白水槽根据纸面荧光点情况而定，正常情况下用量为0～2 kg/t（纸）；改产无荧光纸前根据纸面荧光点情况可以在配浆池和机外白水槽加大用量。符合要求的无荧光纸荧光点很少、荧光白度（ISO）一般在0.1%左右。

（2）对于含荧光增白剂的普通浆料、白水系统，不通过刷车清洗而直接改产无荧光纸种的造纸企业来说，这仅对生产非涂布无荧光纸种的纸机可行（因为涂布纸的涂料系统必须考虑荧光消除剂是否对涂料的性能产生影响），并且表面施胶胶料的“负电性”不是很强。同时，荧光消除剂的用量会较大，生产过渡纸的时间会较长，生产成本会大幅增加。这些造纸企业可以在改产过渡纸的过程中就开始在配浆池加大荧光消除剂的用量[6～9 kg/t（纸）]，同时在机外白水槽加大荧光消除剂的用量[2～3 kg/t（纸）]，根据过渡纸中荧光物质的多少而决定是否可以改产无荧光纸种，并逐步降低荧光消除剂的用量。

（3）对于在刷车期间使用大量NaClO串洗浆料和白水系统的方式，虽然串洗效果可能会好些，但关系到NaClO量大，最终排放的废水会对废水处理系统的微生物平衡造成破坏而影响水处理效果，同时残余物会对生态环境造成影响，故这种刷洗方式不可取。

（4）虽然使用荧光消除剂可以处理浆料、白水、涂料等系统的荧光物质，但需要根据纸种的产品标准（比如《卷烟条与盒包装纸中挥发性有机化合物的限量》[3]）的要求而决定是否可以使用荧光消除剂或使用哪些类型的荧光消除剂，避免对成纸“挥发性有机化合物”等指标带来负面影响；同时不选用那些会对环境造成负面影响的荧光消除剂。

［1］陈嘉翔，李元禄，张志芬，等.制浆原理与工程［M］.北京：中国轻工业出版社，1990.

［2］危志斌，张瑞杰.适当降低纸张白度 实现人与自然和谐发展［J］.中国造纸，2011，30（10）：67-70.

［3］国家烟草专卖局.YC 263—2008卷烟条与盒包装纸中挥发性有机化合物的限量［S］.北京，中国国家标准出版社，2008.

Using Fluorescence Eliminating Agent Can Effectively Realize the Conversion from Fluorescent Brightener Contained Pulp and White Water System to Non-fluorescence System

WEI Zhi-bin，ZHANG Rui-jie
（Tianzhang Filiale，Shandong Sun Paper Industry Joint Stock Co.，Ltd.，Yanzhou 272100，China）

With improvement of people’s living standard， requirements for food wrapping paper and its related paper are getting stricter and stricter，among which non-fluorescent paper is a typical example.Many papermaking enterprises are focusing on how to fastly realize the conversion from ordinary fluorescent brightener contained pulp and white water system to a system producing non-fluorescence paper.Corresponding measures are proposed to solve problems mentioned above with reference of successful production change experience for large paper machine in this article，which can be referred by those papermaking enterprises which are willing to switch their production to non-fluorescence paper grades.

fluorescent brightener； fluorescence eliminating agent； paper machine； coating machine； non-fluorescence paper；efficiency

TS727+.2

A

1007-2225（2012）03-000032-06

2012-03-19（修回）

危志斌先生（1976-），工程师，工艺科长；主要负责4950纸机和4870涂布机的工艺、技术、化验、造纸化学品和纸机易耗器材的管理工作；E-mail：bzwty1976@163.com。

本文文献格式：危志斌，张瑞杰.荧光消除剂能有效实现含荧光增白剂的浆料、白水系统向无荧光系统转变[J].造纸化学品，2012，24（3）∶32-37.