两性聚丙烯酰胺干强剂在牛皮箱板纸机上的应用

戈林燕

（浙江景兴纸业股份有限公司，浙江 平湖　314214）

两性聚丙烯酰胺干强剂在牛皮箱板纸机上的应用

戈林燕

（浙江景兴纸业股份有限公司，浙江 平湖314214）

生产原料中二次纤维的大量使用，严重影响了成纸的强度。景兴纸业股份有限公司通过在PM10中添加两性聚丙烯酰胺（AmPAM）干强剂，不仅维持了纸张强度，而且还提高了纸料的留着率，改善了滤水，提高了纸张灰分。

两性聚丙烯酰胺；干强剂；牛皮箱板纸

出于环保和节能减排的要求，造纸生产原料中越来越多地使用二次纤维。二次纤维的大量使用使得造纸系统日益复杂，系统中的电导率和阴离子垃圾含量随之提高。废纸回用次数的不断增加，势必造成纤维本身强度进一步的降低，为维持成品纸强度，添加合适的造纸干强剂是不错的选择［1］196-213［2］。

景兴PM10通过使用合适的两性聚丙烯酰胺（AmPAM）干强剂，在废纸原料质量每况愈下的情况下，保证了成品纸的强度［3］。

1　造纸干强剂的种类

1.1淀粉类干强剂

淀粉类干强剂是造纸工业应用最广泛的干强剂，其分子结构中的葡萄糖单元和纤维素分子中的葡萄糖单元均含有大量的羟基。原淀粉通过衍生化改性，可使其吸附到纸浆纤维上，二者分子中的羟基形成氢键结合，从而提高了纸张强度［1］196-213［4］110-141。

1.2聚丙烯酰胺类干强剂

聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺单体均聚或和其他单体共聚而成的水溶性高分子化合物。呈电中性的聚丙烯酰胺（PAM），不能吸附到带负电的纸浆纤维上，因此须进行离子化。用作干强剂的离子性聚丙烯酰胺主要是阴离子聚丙烯酰胺（APAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）和AmPAM［1］196-213［4］110-141。

1.3其他干强剂

可用于造纸的干强剂还有壳聚糖类、纤维素类（如羧甲基纤维素）、聚乙烯醇类和反应型干强剂等。不同的纸种和车速，对干强剂会提出不同的要求，例如国内某大型夹网高速文化纸机，纸页一次成形，双面脱水，在要求不影响车速的前提下提升纸张的内结合强度，此时反应型乙二醛改性的阳离子聚丙烯酰胺（GPAM）就比较适用。

2　两性PAM干强剂在牛皮箱板纸上的应用

2.1纸张强度的影响因素

决定纸张强度的因素有：（1）纤维本身的强度；（2）纤维间的结合力；（3）纤维间的结合面积；（4）纤维的排列和分布（纸页成形）。纤维间的结合力对纸张强度影响较大，起主要作用。纤维间的结合力主要有：氢键、离子键、配位键、共价键、范德华力和物理缠结。

2.2干强剂的增强机理

干强剂发挥高效增强功能的前提是干强剂要尽可能多地吸附在纤维上，即干强剂本身的留着要好。

使用干强剂主要是强化纤维间结合力，当干强剂存在于纤维和纤维的接触点时，形成很强的纤维-干强剂-纤维的氢键结合，这比普通的纤维-纤维氢键要强得多。图1显示了AmPAM干强剂用量对手抄片耐破指数的影响（原料为牛皮箱板纸芯层和底层浓浆）。

图1　AmPAM干强剂用量对手抄片耐破指数的影响

由图1可知，AmPAM干强剂的加入，使得手抄片的耐破指数几乎成直线上升。这主要是归功于形成了很强的纤维-PAM-纤维氢键结合。

另一方面，干强剂对纸页成形过程有一定的改进作用（高效分散剂的作用），即干强剂使浆料中的纤维分布更均匀，使得纤维间以及纤维和干强剂间结合几率更高，从而提高了纸张的强度。

2.3景兴PM10生产现状

景兴纸业PM10（幅宽4 800 mm，车速400～500 m/min），四叠网，主要生产U级纸，产品定量200～300 g/m2。未漂硫酸盐浆（UKP）和美国废旧箱板纸（AOCC）线是面浆线；废旧箱板纸（OCC）线是衬芯底线，其中芯层使用短纤维，衬层和底层使用长纤维。

2.4AmPAM干强剂在景兴PM10的应用

景兴PM10经试用多家知名化学品公司提供的干强剂后，最终确定使用L公司的干强剂产品。2.4.1AmPAM干强剂主要成分和使用情况

景兴PM10使用的干强剂主要成分为AmPAM，是由丙烯酰胺、衣康酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵等单体在引发剂的引发下经自由基聚合而成［1］196-213，其结构示意见图 2。

图2　AmPAM干强剂结构示意图

2.4.2AmPAM干强剂添加方式

干强剂添加在冲浆泵入口处，面、衬、芯和底等4层全部添加干强剂。以250U级为例，干强剂在面、衬、芯和底等4层的流量分配依次为16%、30%、22%和32%。

2.5AmPAM干强剂的应用效果

2.5.1检测方法

耐破指数、耐折度、留着率和灰分均按照相应的国家标准方法进行测试。10 s滤水和40 s滤水测试方法：采用企业内部方法，即堵住游离度仪的底管不让其漏水，分别记录10 s和40 s时，从侧管流出的水量，控制浆浓1.0%。

2.5.2AmPAM干强剂对强度的影响

干强剂对牛皮箱板纸强度的影响见表1。

表1　干强剂对牛皮箱板纸强度的影响

由表1可见，使用干强剂后，牛皮箱板纸的耐破指数提高约12%，耐折度提高35%～40%。同时亦可在保证纸张强度的情况下，通过调整废纸原料结构，降低生产成本。

需要注意的是，过多地使用干强剂会带来负面影响，如系统产生更多的泡沫、系统电荷反转等等。

2.5.3AmPAM干强剂对留着率的影响

干强剂在提升纸张强度的同时，对纸机抄造系统的留着率亦有帮助。表2是干强剂在纸机上使用后留着率的变化情况，上网留着率随干强剂用量的增加而提高。

表2　干强剂对留着率的影响

2.5.4AmPAM干强剂对滤水的影响

相对分子质量和分子结构设计优异的AmPAM干强剂，在提高纸张强度、改善留着的同时，还能改善滤水（表3），反映到纸机上，即车速提高、减少了蒸气消耗。

表3　干强剂对滤水的影响

由表3可见，使用L公司的干强剂后，10 s和40 s滤水得以提升。

2.5.5AmPAM干强剂对灰分的影响

废纸原料本身含有一定的灰分。干强剂使用前后成纸灰分（575℃）情况见表4。

由表4可见，使用干强剂后，灰分留着得以提升，成纸灰分含量略有提升。

3　结论

表4　干强剂对牛皮箱板纸强度的影响

景兴PM10使用L公司的AmPAM干强剂之后：

（1）耐破指数提升12%，耐折度提升35%～40%。亦可在维持纸张强度的情况下，调整废纸原料结构，降低成本；

（2）纸料的留着率得以提升；

（3）改善了滤水，提升了车速，减少了蒸气消耗；

（4）在改善强度的同时，还小幅提升了纸张灰分。

［1］刘温霞，邱化玉.造纸湿部化学［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［2］野村浩.干强剂POLYSTRON CH-1600在文化用纸和生活用纸的应用效果［J］.中国造纸，2012，31（S1）：46-48.

［3］陈玉蕾，周建红，孙京丹.聚丙烯酰胺增干强剂在牛皮纸生产中的应用［J］.湖南造纸，2013，20（2）：21-22，34.

［4］胡慧仁，徐立新，董荣业.造纸化学品［M］.北京：化学工业出版社，2002.

Application of Amphoteric Dry-strength Agents on Kraft Liner Machine

GE Lin-yan
（Zhejiang Jingxing Paper Co.，Ltd.，Pinghu 314214，China）

The use of a large number of secondary fibers，seriously affects the strength of paper.By using amphoteric dry-strength agent，Jingxing PM10 not only maintains the strength of the paper，but also improves the retention drainage，and paper ash content.

amphoteric PAM；dry-strength agent；kraft liner paper

TS764.6

A

1007-2225（2015）05-0016-03

戈林燕女士（1986-），技术员；主要负责公司PM10纸机工艺、技术、化验、造纸化学品和纸机易耗材的管理工作；E-mail：jxgelinyan@163.com。

2015-09-10（修回）

本文文献格式：戈林燕．两性聚丙烯酰胺干强剂在牛皮箱板纸机上的应用［J］．造纸化学品，2015，27（5）∶16-18．