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l 概述
造纸是我国古代四大发明之一,它对人类文明发展做出了巨大的贡献｡1949年我国纸和纸板的产量仅10.8万t,l988年达到l264万t,l995年达2300万t,纸品品种达500种,1987年全国造纸厂达5126家,万吨级纸厂189个,1995年纸厂已近万家,我国纸品产量已居世界第三位,可人均产量仍不足20kg,每年仍需进口浆及纸品｡
当前我国造纸行业面临的三大问题仍然是:
1)在纤维原料结构方面，木浆不足25％，非木浆高达70％以上，这一形势在十多年内都将无法改变。
2)污染严重已成了造纸行业生死存亡的大问题,淮河流域一干多家五干吨以下的纸厂,已根据国家有关命令于l 996年6月30日前关闭,接着全国五干吨以下的小纸厂在l996年9月30日也将关闭,五干吨以上的纸厂同样存在污染的挑战｡不治污同样面临生死问题｡
3)经济效益差,前几年许多纸厂由于亏损严重面临破产,处境艰难.市场竞争的加剧迫使许多企业领导加强管理,挖潜改造提高质量降低消耗增加效益｡
上述三大问题的解决都和造纸助剂息息相关,化工部和轻工部从“七五”开始将造纸助剂开发,应用作为全国十大重点精细化工门类之一进行规化发展｡这些造纸助剂不包括通常大宗用量的烧碱,液氯､滑石粉等,这些精细化学品只占纸张总重量的1%一2%,但对纸张的质量和性能及经济效益起着十分明显的作用｡它们可使低质的非木浆生产出高质量的纸张,降低成本,减少污染,提高效益｡国外造纸化学品开发生产比较早,发展迅速,1987年西欧十三国中有190家公司生产六大类76个品种4538个牌号规格的产品,美国的造纸化学品也有400多个品种｡其中大化学公司有DOW Chemical公司､He－cules公司､国家淀粉化学公司､纳尔科公司､氰胺公司;西欧的Sandoz公司､BASF公司､Giba—Geigy公司､AVEBE公司､BayGr公司､ADZO公司､3M公司､Henkel公司等,日本有伯东化学公司､东邦近代化学公司､索马尔公司､播磨化学公司､芜川化学等大公司｡
我国从80年代开始开发造纸化学品,到目前已有十多个门类数十个品种的造纸助剂,初步形成了一个行业,十多年来已为我国造纸行业做出了重大的贡献｡
2 造纸助剂的分类
造纸助剂按其用途大致可分为,制浆用化学品,抄纸用添加剂,涂布加工助剂,及其它有关化学品四大类｡
1)制浆助剂 蒸竞助剂:蒽醌､四氢蒽醌､胺基蒽醌
废纸脱墨剂:多种表面活性剂
漂白助剂:氨磺酸､双氧水稳定剂､络合剂
2)抄纸添加剂
过程强加剂:助留剂,CPAM、阳离子淀粉､聚乙烯亚胺
助滤剂:絮凝剂､成型剂
消泡剂:聚醚､脂肪酿胺表活剂､有机硅
树脂障碍消除剂:·脂肪胺､阳离子表活剂
防腐剂:BCM､1227､有机硫､金属硼盐
分散剂：PEO､APAM､PAS
浆内施胶剂：松香施胶剂:皂化松香､强化松香、分散松香
石油树脂:石腊和松香石腊胶
中性施狡剂:AKD､ASA､CS
干强剂:阳离子淀粉､PAM
湿强剂:UF､MK､PPE
表面处理剂:a)表面增强剂:改性淀粉、CMC､PVA､CM3
b)表面施胶别:改性石油、树脂改性醇酸树脂
c)纸面增光刑:FM、丙烯酸树脂
柔软剂:PS—1、PS—2
解键剂:PS—3
阻燃剂:氨磺酸胍及其盐､磷系、卤化石腊硼系
防水剂:FM､CR､乳化腊､101
防锈剂:BTA、亚硝酸环已胺
抗静电剂: 1831 TM
增白剂:VBL､VBA､VBS､PBL
3)涂布助剂
粘料:干酪素､丁苯胶乳､CMC､CMS､PVC
分散剂:六偏磷酸钠､PAA、丙烯酸－丙烯酰胺共聚物
消/防泡剂：聚醚､高级醇､脂肪酸酯等
润滑剂:硬脂酸钙､钠
抗水剂:UF､MF､酚醛树胎
防露剂：8—羟基喹啉铜等
光亮剂:MMM､聚丙烯酸酣
4)其他助剂:
毛布清洗剂:多种表活剂
隔离别:有机硅､脂肪酰胺
水处理絮凝剂：无机及有机离子型聚合物
纸机设备锡蚀剂:防锈油
粘台剂：阳离子淀粉､PVA等
除上述常用助剂外,目前市场上还需求各种特种纸如:无碳复写纸(力敏纸),热敏复印纸､感光复印纸､静电记录纸､导电纸､绝缘纸､磁性纸､抗静电纸､抗菌纸､防图纸､肪虫纸､防鼠纸､耐火纸､防锈纸､食品包装纸､有机硅纸i离子交换纸､整合物纸､保密纸､耐擦纸､滤油纸､自粘印刷纸､装横纸､闪光纸､化纤纸､无机纤维纸等几十种功能纸,这些纸的功能都是由各种功能的化学品加工而成的,所以造纸离不开助剂,助剂帮助纸业发展｡
3 各类助剂对造纸的作用及功效简介
下面将重点简介部分助剂特性使用要点及其效果
1)蒸煮剂蒽醌
在碱法制浆中加入0.02%一0.05%蒽醌可以加快脱木素速度,缩短蒸煮时间､提高得率｡如在麦草碱性亚硫酸钠半漂浆法中可降低碱耗16.2%一18.2%,在芦苇碱法本色浆中.可节省烧碱l2.9%,节省原料4.2%,缩短蒸煮时间28.6%,节省打浆动力40%,保温时间缩短一半,浆得率提高2%左右,减少废液排放｡
2)脱墨剂
由于森林资源日益缺乏,制浆黑液污染严重我国已有数干家小厂关闭,但利用废纸脱墨造纸的小纸厂可暂缓关闭｡国外废纸利用宰很高,欧共体和亚洲平均为47%.台湾87%,日本50%,南朝鲜83%,香港100%,而我国则不足30%,我国按30%计每年约有五百万吨废纸｡脱墨有洗涤法和浮选法两种或其二者结合,加以浮选法为主,洗涤法为辅设备包括､高浓水力碎浆机(浓度l0%一20%)浮选机､圆筛､高浓除渣器等,废纸脱墨剂一服用NaOH l%､Na2CO3 1%、Na2SiO3 3%～5%､H2O2 2%一3%,脱墨剂0.5%一1%左右,脱墨成浆得率65%一70%左右,白度可达40%一65%,脱墨后无黑液排放,其废水易于处理,可达排放标GB3544—83,纸浆质量可达草类纤维质量；废纸脱墨法比原蒸煮法节能40%左右,漂白脱墨浆成本接近漂白表草浆生产成本｡目前国内废纸脱墨还需要解决浮选机效率不高,得率低(日本浮选机制浆得率可达80%)浮选不净,成本较高,废纸分类不严等问题｡使用脱墨剂回收废纸再生利用其经济及社会､环境效益巨大,关系纸厂的生存问题｡
3)漂白助剂氨基磺酸(SA)
目前纸浆漂白上绝大多数使用次氯酸盐漂白,但其缺点是漂损大,浆强度下降较大,如果在漂白过程中加入0.1%一0.2%的氨基磺酸作为纤维保护剂则它能保护纤维使之不降解,使漂白反应有选择性,降低耗氯量,降低漂损提高得率,半漂浆可提高2.1%一3.7%；全漂浆可提高2%,SA加量在有效氯3%一4%左右为好半漂浆零距抗强指数可提高l0%左右,全漂浆可提高10%以上漂时可适当延长保温半小时以保证效果；益林纸厂使用了SA后减少了漂白废水中细小纤维流失,每年6000t浆｡可多产浆150t,每年增产效益和除SA成本后增加近18万元效益｡
4)消泡剂
在制桨､造纸､涂布及废水中因含有大量树脂､碱､脂肪皂､胶料､木素及各种有机物在泵送过程中普通会产生大量泡沫,它们在制浆中使纸浆清洗和漂白效率降低,在造纸部分会阻碍脱水,干燥传热不良形成泡沫班､树脂斑､降低纸张干湿强度,匀度差,纸面出现透光点,施胶度差会使多层纸分离,在涂布时会使颜料不均匀外观差印刷适应性差｡使用消泡剂后,改善了工作环境提高生产效串和产品质量,减少流失洗浆不糊网皮,缩短了洗浆时间｡延长网皮使用寿命,贮浆池不浮浆提高产量,增加经济效益,消泡剂品种较多,分油基和水基两类对制浆部分一般选用亚乙基脂肪酰胺类和疏水有机硅对抄纸部分一般选用聚乙二醇酿､聚醚多元醇等表活剂｡
5)助留､助滤､增强剂一(阳离子淀粉)
目前造纸上单独使用的助留､助滤､增强剂品种很多,这里要特别介绍的是阳离子淀粉,这是80年代国内新一代造纸助剂,它来源广价格低使用方便,更重要的它是一个助留､助滤､增强的多功能助剂,效果显著是其它变性淀粉无法相比｡对绝干浆用量为1%左右,可大大减少填料和细纤维流失,灰分增加3%一5%左右,即每用一吨阳淀粉可增产3—5t纸品,扣除阳淀粉成本外每吨阳淀粉可为纸厂增加效益万元以上,一个万吨级纸厂每年可增加效益百万元以上｡阳淀粉助滤效果明显,水线前移,可增加车速,降低烘缸蒸汽压力,节约大量能耗;更重要的是阳淀粉的增强效益显著｡对不同纸品､其撕裂度,抗张强度,耐破度､裂断长､平滑度､环压强度､耐折度､纸面强度等指标分别提高10%一50%不等｡尤其是印刷时不掉粉掉毛､是各种胶印纸不可缺少的助剂｡造纸白水排放COD､BOD大大降低｡阳离子淀粉还是优良的粘合剂,表面涂布后其表面强度可成倍增加,国外70%纸厂､纸品均使用阳淀粉；而我国阳淀粉的使用面还不到l0%,我们的产品在纸厂使用100%见效｡
6)施胶剂一分散松香胶
我国施胶纸已近一干万吨/年,施胶度是纸张的重要指标之一；施胶可分为浆内和表面施胶两大类,而浆内施胶剂又分松香施胶剂､石腊松香施胶剂､石油树脂施校剂和中性施胶剂四类,历史最久和用量最大的是松香施胶剂,在松香施胶剂中分散松香是第四代产品,它优于皂化松香､白色松香和强化松香｡分散松香又分阴离子和阳离子分散松香胶两种｡和前三种松香胶相比分散松香胶可节约松香50%以上.成本低使用方便,不改变原施胶工艺,省去了纸厂熬胶工艺设备､提高了施胶度,克服夏季施胶障碍,提高了上网PH值.降低硫酸铝用量,减少污染､纸品质量提高,每吨纸品可节约30一40元;经济效益十分显著深为广大纸厂所欢迎｡
7)湿增强剂一UF､MF及PPE
纸张被水浸湿后其强度仅为干时的5%～10%,如照相纸､海图纸､地图纸､多层纸袋纸､招肪纸､婴儿纸尿布､手帕纸､医用外罩衣､纱布代用纸及包装蔬菜､水产品､冷冻食品的瓦楞箱板纸等均需要用湿强剂､湿强剂又分永久型积暂时型两类,暂时型的多用于用后即弃的纸品,常用的湿强剂有UF､MF、PPE等,UF､MF又分为阴离子型和阳离子型两种,阴离子型使用时要加少量明矾助留､阳离子型可直接用,UF是美国最大的湿强剂､阳离子型的UF树脂,它除了能湿增强外还能增加耐磨性,耐折度､伸长率强度,湿纸撕力及收缩稳定性,在pH4.5时UF树脂效果最好,MF树脂在pH4.5—6.5时效果都好,汀浆度越高树脂留着串和湿强也越高｡
MF树脂,有较大的耐热､耐光､耐水､耐化学､耐电弧其硬化速度为UF树脂的l/3,MF树脂还能减少纸张横向收缩率,提高弯曲性等。
MF树脂在使用时先在25—30℃下溶于1%一2%HCl中制成12%溶液放置12～24h使其成熟变成带兰色闪光的胶体方可使用,放置时间不能超过78h,否则会变成凝胶不能使用,一般用量为绝干浆的2%一5%,其纸品浸于水中前三天强度仅降低10%左右｡
PPK树脂使用pH可在中､碱性条件下使用,境料可用CaCO3。
8)防水剂一醚化密胺甲醒树脂(FM)
在涂布纸的涂料中主要成分是颜料和胶粘剂,同时还要加入分散剂､抗水剂和润滑剂,其胶粘剂有变性淀粉,干酯素､PVA､MC､胶乳等,因淀粉来源广,价格便宜与胶乳有较好的相溶性､结合力强､柔软､密度高､适应性好､泡沫少､适于配高固含量涂料,但因淀粉等都是亲水的在多色胶印过程中连续润湿几次会造成涂层变软,油墨扩散,产生油墨污点,为此需要加入抗水剂,才能达到要求｡抗水剂一般分三大类,醛类､金属锆盐和树脂,但用量大成本高,MF经改性后成为FM树胎稳定性好,美国氰胺公司Parer613,日本产业株式会社的Sumlrez613和德国BASF的SMV都届这类树脂.在涂料配方中.使用效果十分满意其用量仅为MF树脂的一半,固化速度快,不需熟化,贮存稳定性好使用方便,水溶性好,有优良的抗水性能,代替MF生产胶印纸势在必行｡FM树脂除用于涂料外还是粘合剂,用于层压纸､装饰纸､装饰板可耐高温耐热水,耐热油和抗龟裂.它还可用于纺织品的树脂整理和作涂料的交联剂等｡
9)柔软剂和解键剂一PS
目前在生活用纸中如卫生纸､餐巾纸､擦手､擦镜纸等纸张需要有良好的柔软性和手感,一般纸浆经制浆漂白抄纸后其纸品都是组糙姓,硬挺度､手感差,不受用户欢迎,所以必须在湿部加入适量柔软剂改善柔软性和手感方能有较好的市场｡柔软剂有非离子,阴离子,阳离子和两性四类,其中以阳离子型效果为佳,在阳离子型中又以双烷基季铵盐效果好,北美､西欧､日本这类季铵盐的柔软剂产量都在数万吨,日本花王､AKZO､油脂公司1990年产量达3､4万t,德国赫期特公司1985年就达3.5万t/d｡我们生产的PS型柔软剂就是这一类型的产品.在卫生纸和餐巾纸上使用效果很明显.其用量一股在1%左右.使用后手感和柔软性改善,纤维之间结合力减弱,裂断长和吸水世相应降低｡解键剂实际是柔软剂的一种它的特殊要求除柔软性外还需要有较好的吸水性,因此,以两性表活剂较为适宜,它可以阻挠,削弱,纤维间结合强度,降低绒毛化机的能耗,减少纤维起绒时损伤､拉断､使之蓬松柔软､舒适､吸液性好,绒毛浆板解键效果随着解键剂用量增加而提高,一般对绝干浆有效物的0.5%一1.5%其耐被指致降低50%一60%,撕裂度降低30%一50%裂断长阵25%一35%左右——是生产卫生纸绒毛浆板等生活用纸不可缺少的助剂｡
10)阻燃剂
全国每年发生大小火灾十多万起,伤､亡人员达数万,损失达数亿元,其中与纸品有关的火灾占相当部分｡目前全国房地产业发展迅速,室内装修成了一个巨大的市场,对阻燃纸､阻燃装饰材料的需求量巨大,是造纸行业一个新的机遇和挑战｡国外60年代阻燃纸品已大量用于产品包装､壁纸､家具､室内装修材料和工业绝缘板用阻燃纸｡阻燃剂大体上分可溶性和不溶性两大类它们的阻燃的机理有吸热作用,遮蔽作用,稀释作用,脱水作用和防止燃烧反应几种.阻燃剂具体有含磷化合物,含卤化合物､胍盐和金属化合物四种｡阻燃剂的使用方法有四种:
A 浸渍法:如用氨基磺酸胍､聚磷酸铵等可溶性阻燃剂,方法简单易行,效果好.成本低,适用于棉短绒纸装饰用纸､无纺布､建材用浸渍纸等｡
B 涂布法:将不溶于水的阻燃剂分散在涂料中涂布于纸面或先制成阻燃纸芯再涂布制成复合阻燃纸｡涂布法适用于热压硬质纤维板｡壁用板纸.瓦楞箱衬纸板｡顶棚板等。
C 内添法:将阻燃剂如三氟化二娣.氧化铝等和填料加入纸浆中抄纸､该法阻燃效果好,工艺简单,因阻燃剂和填料易流失必须用阳淀粉等助留剂加以固定助留､该法适用于纸桨模压制品、绝缘板和硬板等｡
D 施胶压榨法:对于只需表面有阻燃的纸品用少量阻燃剂可达到较好的效果｡
11）其它助剂
除了上述十类普通助剂外还有树脂障碍消除剂､毛布清洗剂､水处理刑､杀菌防霉剂､防锈剂､防虫剂､抗静电剂､力敏色素､微胶囊､热敏色素等等许多持种纸的化学品｡
总之,它们能帮助纸厂用劣质浆造出高质量纸品､降低消耗,减少污染,发展品种提高效益发挥重要作用,从某种意义上讲“没有助剂,就没有现代造纸”。
4 结束语
西南地区有着丰富的造纸资源,可是由于交通不便,信息滞后对外交流较少,外资较少｡发展慢与东部沿海地区相比有较大差距.随着市场竞争加剧西南地区的造纸业面临着十分严峻的挑战｡造纸行业是一个投资大,收效侵的行业｡1993年四川纸产量仅占全国总产量5%.要建一个万吨以上的纸厂少则几干万多则数亿元,在当前银根紧缩资金短缺的形势下要新建许多大纸厂显然很困难｡可是一个纸厂在不增加投资的情况下,从制浆,抄纸到后加工能部分或全部过程中使用各种助剂｡每年可增加数十万乃至数百万元的经济效益是轻而易举的事,这是企业加强管理,减员､大量投资扩能改造无法替代的重大措施｡在一定程度上纸张品种、质量､效益的竞争也是使用助剂的竞争｡
我们将和造纸行业紧密协作.开发､生产出更多､更新､更好的造纸助剂､为造纸行业的竞争、生存､增效､发展做出自己的贡献｡
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