APMP浆与针叶木化学浆组分配抄的纸张性能变化规律研究

第３１卷第５期　陕西科　技大学学报　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈａａｎｘｉ　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．５　０ｃｔ．２Ｏ１３　２０１３年１Ｏ月　文章编号：１０００—５８１１（２０１３）０５—０００１—０４　ＡＰＭＰ浆与针叶木化学浆组分配抄　的纸张性能变化规律研究　徐永建，王　倩，梁巧萍　（陕西科技大学轻工与能源学院陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室，陕西西安　７１００２１）　摘　要：将ＡＰＭＰ浆全组分和ＡＰＭＰ浆长纤维组分分别与针叶木浆全组分以及针叶木浆短　纤维组分进行配抄，研究纸张抗张强度、撕裂强度和内结合强度的变化规律，探讨ＡＰＭＰ浆与　针叶木浆组分配抄对纸张性能的影响．结果表明：ＡＰＭＰ浆与针叶木浆全组分配抄的抗张强　度、撕裂强度、内结合强度随着针叶木浆添加量的增大而增大，与短纤维组分配抄时纸张抗张　强度、撕裂强度在１５　处发生转折；而针叶木浆分别与ＡＰＭＰ浆全组分和长纤维组分配抄　时，抗张强度、撕裂强度随着针叶木浆添加量的增大而增大．此外，ＡＰＭＰ浆配抄的纸张，其纤　维长度和本身强度对纸张强度性能的影响较大．随着针叶木化学浆的增加，纸页的可压缩性提　高，短纤维组分对强度有一定的贡献．　关键词：ＡＰＭＰ浆；针叶木浆；细小纤维；筛分；纸张强度　中图法分类号：ＴＳ７４９　．１　文献标识码：Ａ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗｏｏｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｕｌｐ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｔｏ　ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ　ＸＵ　Ｙｏｎｇ—ｊ　ｉａｎ，ＷＡＮＧ　Ｑｉａｎ，ＬＩＡＮＧ　Ｑｉａｏ—ｐｉｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ　Ｐａｐｅｒ．Ｓｈａａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ　ａｎ　７１００２１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇ　ｆｉｂｅｒ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐｒｅｐａｒｅ　ｈａｎｄ—　ｓｈｅｅｔｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｈｅｍｉｃａ１　ｐｕｌｐ（ｓｏｆｔｗｏｏｄ　ｐｕｌｐ）ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔ　ｆｉｂｅｒ　ｆｒａｃｔｉｏｎ，ｒｅ—　ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗｏｏｄ　ｐｕｌｐ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｔｏ　ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ　ｗｅｒｅ　ｒｅ—　ｓｅａｒｃｈｅｄ　ｂｙ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｅａｒ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｂｏｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｈａｎｄｓｈｅｅｔｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｅａｒ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒ　ｎａｌ　ｂｏｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｕｌｐ　ｄｏｓａｇｅ　ｗｈｅｎ　ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐｒｅｐａｒｅ　ｈａｎｄｓｈｅｅｔｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗｏｏｄ　ｐｕｌｐ．Ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｔｅａｒ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｈａｎｄｓｈｅｅｓｔ．ｗｈｉｃｈ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ　ｗｉｔｈ　ｓｈｏｒｔ　ｆｉｂｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗｏｏｄ　ｐｕｌｐ，ｈａｄ　ａ　ｔｗｉｓｔ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔ　ｆｉｂｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗｏｏｄ　ｐｕｌｐ　ｗｅｒｅ　１　５　．Ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｔｅａｒ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｕｌｐ　ｄｏｓａｇｅ　ｗｈｅｎ　ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇ　ｆｉｂｅｒ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐｒｅｐａｒｅ　ｈａｎｄｓｈｅｅｔｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗｏｏｄ　ｐｕｌｐ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ，ｔｈｅ　ｆｉｂｅｒ　ｌｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　收稿日期：２０１３－０６—２０　基金项目：国家自然科学基金项目（３１１７０５５９）；陕西科技大学学科带头人培养基金项目（ＸＫＤ２０１００２）　作者简介：徐永建（１９７０），男，陕西西安人，教授，博士生导师，研究方向：低污染制浆技术、植物资源综合利用技术　・　２　・　陕西科技大学学报　第３１卷　ｈａｄ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅ　ｈａｎｄｓｈｅｅｔｓ　ｗｉｔｈ　ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｐａｐｅｒ　ｗａｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｕｌｐ　ｄｏｓａｇｅ．Ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔ　ｆｉｂｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ　ｐｌａｙｅｄ　ａ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｈａｎｄｓｈｅｅｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＡＰＭＰ　ｐｕｌｐ；ｓｏｆｔｗｏｏｄ　ｐｕｌｐ；ｓｈｏｒｔ　ｆｉｂｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ；ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ；ｈａｎｄｓｈｅｅｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　０　引言　１．１　实验原料　实验中的杨木ＡＰＭＰ浆取自中冶纸业银河有　随着造纸科学技术的不断发展，ＡＰＭＰ浆以　其制浆流程简单、能直接制成漂白浆、污染负荷低、　限公司，打浆度为２５。ＳＲ；针叶木浆板产地为智力　银星牌，打浆度为１０。ＳＲ．在实验室中，用ＰＦＩ磨　浆机对针叶木浆进行磨浆处理，将所用的针叶木浆　打浆度升高到４５。ＳＲ，备用．磨浆条件：磨浆间隙　为０．２　ｍｍ，磨浆浓度为１Ｏ　，磨浆转数为１４　０００　转．　１。２仪器设备　不透明度高、强度性能好、废水易于处理，且保持了　纤维的长度和柔软性等优点ｌ＿】］，在国内外发展极其　迅猛．但由于ＡＰＭＰ浆生产过程的固有特性，相当　一部分纤维在磨浆过程中变成了细小纤维＿２］．对于　造纸材料来说，通常将通过直径为７５　ｆｆｍ的颗粒　或者纤维长度通过２００目筛网的纤维定义为细小　纤维¨３　］，但也有研究者将通过１００目筛网的纤维　组分称为细小纤维ｌ６　］．纤维和短纤维组分在物理　性能方面有很大的不同．短纤维组分比纤维有更大　的比表面积，或者说每单位质量的表面积更大．在　纸张干燥期间，短纤维通过增加纤维一水一空气界面　处的表面张力来增加纤维与纤维之间的相互作用．　ＰＦＩ磨浆机：ＤＣＳ－０４１ＰＴ，ＫＵＭＡＧＡＴ　ＲＩＫＩ　ＫＯＧＹＯ；肖式打浆度测定仪：ＺＱ￥１２一ｉ００，陕西科　技大学造纸机械厂；纸样抄取器：Ｚ　１一Ｂ一Ⅱ，陕西　科技大学造纸机械厂；多媒体电子显微镜：ＤＭＢ５—　２２３ＩＰＬ一５，麦克奥迪实业集团有限公司；抗张强度　测定仪：ＳＥ一０６２，瑞典Ｌ　Ｗ公司；撕裂度测定仪：　ＳＩ　Ｄ一１０００，瑞典Ｌ＆Ｗ公司；鲍尔纤维筛分仪：　ＺＱＳ１５，奥地利ＰＴＩ公司；纤维标准解离器：ＺＱＳ４，　短纤维也能改善纤维与纤维之间键的强度［８］．　由于不同组分的浆料配抄对纸张性能有不同　程度的影响，因此，本实验以打浆度为２５。ＳＲ的杨　木ＡＰＭＰ浆为研究对象，通过筛分将杨木ＡＰＭＰ　浆和针叶木浆分为长纤维组分和短纤维组分．将通　过１００目筛网的纤维组分称为短纤维组分，同时将　ＡＰＭＰ浆全组分和ＡＰＭＰ浆长纤维组分分别与　针叶木浆全组分以及针叶木浆短纤维组分进行配　陕西科技大学造纸机械厂；油压机：ＺＱＹＣⅡ，陕西　科技大学机械厂．　１．３　实验方法　１．３．１筛分　采用鲍尔筛分仪对针叶木浆和ＡＰＭＰ浆进行　筛分，表１为ＡＰＭＰ浆与针叶木化学浆各组分的　筛分含量．从表ｌ中可知：ＡＰＭＰ浆ＰＳ０／ＲｌＯＯ组　分最多，为３０．２　．针叶木浆Ｒ１６组分最多，Ｒ１６　和Ｐ１６／Ｒ３０两组分含量之和大于８Ｏ　．论文将　抄，通过研究纸张抗张强度、撕裂强度和内结合强　度的变化规律，揭示ＡＰＭＰ浆与化学浆组分配抄　对纸张性能变化的规律，为ＡＰＭＰ浆性能改善及　与其它浆种配抄提供理论指导．　１　实验　Ｒ１００组分定义为长纤维组分，Ｐ１００组分定义为短　纤维组分．　表１　ＡＰＭＰ浆与针叶木浆各筛分组分的含量　１．３．２观测纤维形态　染色，采用多媒体光学显微镜观察并分析纤维形态　特征．　１．３．３抄纸　以打浆度为２５。ＳＲ的ＡＰＭＰ浆料为主要观　测对象，将不同筛分组分中的纤维分别取样、制片、　・　４　・　陕西科技大学学报　第３ｌ卷　是变化不明显．综合ＡＰＭＰ浆对抗张强度、撕裂强　度及内结合强度的影响，作者认为其原因可能是针　叶木浆短纤维组分填充在相邻的ＡＰＭＰ浆长纤维　网络中，起到“架桥”作用，有利于纤维的交织，从而　对提高纸页强度有一定的作用．而内结合强度变化　较小的结果又说明ＡＰＭＰ浆配抄的纸张，其纤维　长度和本身强度对纸张的强度性能的影响较大，这　可能是化机浆配抄纸张的特点．　基　＼　Ｚ　一　黧　图３　针叶木浆不同组分与ＡＰＭＰ浆配抄　对纸张抗张强度的影响　Ｚ　ｇ　＼　黑　基　图４　针叶木浆不同组分与ＡＰＭＰ浆配抄　对纸张撕裂强度的影响　图５　针叶木浆不同组分与ＡＰＭＰ浆配抄　对纸张内结合强度的影响　２．３针叶木浆与ＡＰＭＰ浆不同组分配抄对纸张　强度的影响　ｇ　＼　Ｚ　一　照　Ｚ　图６　针叶木浆与ＡＰＭＰ浆不同组分配抄　对纸张抗张强度的影响　Ｚ　宣　＼　鬻　基　图７　针叶木浆与ＡＰＭＰ浆不同组分配抄　对纸张撕裂强度的影响　图８　针叶木浆与ＡＰＭＰ浆不同组分配抄　对纸张内结合强度的影响　论文将针叶木浆与ＡＰＭＰ浆不同组分配抄，　拟进一步揭示ＡＰＭＰ浆与针叶木浆配抄对纸张强　度性能的影响规律．抗张强度、撕裂强度和内结合　强度结果如图６、图７、图８所示．由图６和冈７可　知：针叶木浆分别与ＡＰＭＰ浆全组分以及长纤维　（下转第９页）　第５期　王　建等：草浆碱回收绿液悬浮物特性与绿液预处理　工业出版社，２００３．　・　９　・　Ｃｏｎ　０９　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，２００９，３１（３）：１—１８．　ｒ４］Ｈ．Ｎｕｒｍｅｓｎｉｅｍｉ．Ｃａｌｃｉｕｍ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｗａｓｔｅ　ｆｒｏｍ　ａｎ　ｉｎｔｅ—　［１１］施英桥，丁来保，李萍，等．造纸工业黑液和纸浆快速测　ｇｒａｔｅｄ　ｐｕｌｐ　ａｎｄ　ｐａｐｅｒ　ｍｉｌｌ　ａｓ　ａ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｌｉｍｉｎｇ　ａｇｅｎｔ［Ｊ］．　Ｅｎｖｉｒｏｎ　Ｃｈｅｍ　Ｉ　ｅｔｔ，２００８，６（１）：４７—５１．　定硅含量的新方法［Ｊ］．林产化工通讯，２００４，３８（１）：２５—　２７．　２５］王桂林．碱回收白泥精制填料碳酸钙的生产实践［Ｊ］．中华　纸业，２００８，２７（２）：５５－６０．　［１２］石海强，白淑云，刘秉钺，等．稻草制浆中硅含量测定方法　的改进［Ｊ］．大连工业大学学报，２Ｏ１１，３（２）：１２６—１２９．　［６］潘桂华，陈金山，李望南．草浆碱回收白泥高效碳化制碳酸　钙填料［Ｊ］．纸和造纸，２００９，２８（７）：５２—６４．　［１３］童国林，陆琦，汪望，等．硅钼蓝光度法测定稻草原料　及烧碱法制浆黑液的硅含量［Ｊ］．中华纸业，２００５，２６（８）：　６０　６２．　［７］王　建，王晓龙，王志杰．白泥碳酸钙光学性能的影响因素　［Ｊ］．纸和造纸，２Ｏ１１，３０（８）：５７　５９．　［１４］刘振预，赵水泉，张凉．处理造纸废水的涡凹式气浮装　［８］王晓龙，王建，王志杰，等．影响草浆碱回收白泥白度的　置［Ｊ］．纸和造纸，２０００，１９（６）：６８—５９．　［１５］杨小荣，韦兴标．沉降池基础灌浆加固复位施工实践［Ｊ］．　现代企业文化，２Ｏ１Ｏ（８）：９２—９４．　因素［Ｊ］．纸和造纸，２０１　２，３１（３）：６０　６２．　［９］施晓旦，王彦华．造纸绿液的净化处理方法和所获得的白　泥的应用［Ｐ＿．中国专利：２００６１０１４８００４Ｘ，２００７—０７—１８．　［１０］石淑兰，何福望．制浆造纸分析与检测［Ｍ］．北京：中国轻　［１６］沈玉琼．水厂排泥水的静态沉降及动态浓缩试验研究　［Ｊ］．中国给水排水，２００４，２０（３）：４０—４２．　（上接第４页）　组分配抄时，抗张强度和撕裂强度随着针叶木浆添　加量的增加而增大．图８显示，ＡＰＭＰ浆单独抄纸　与ＡＰＭＰ浆长纤维组分单独抄纸相比，后者的内　结合力较大，短纤维组分会对此产生不利的影响．　随着针叶木化学浆的增加，纸张的可压缩性提高，　使纤维之间的结合力增大，而ＡＰＭＰ浆长纤维组　结合强度稍大，这说明ＡＰＭＰ浆长纤维之间的结　合力较大，而短纤维组分对内结合会产生不利的影　响．随着针叶木浆配比的增大，内结合强度略有变　化，总体上ＡＰＭＰ浆与针叶木浆全组分配抄的纸　张内结合强度略高于长纤维组分与针叶木浆配抄　的结果，这说明随着针叶木化学浆的增加，纸张的　分显然部分抵消了这种可压缩性，进一步说明　ＡＰＭＰ浆在纸张配抄时，短纤维组分对强度是有　贡献的．　参考文献　［１］王志杰，王　呖，王彬彬．ＡＰＭＰ浆细小纤维对纸张性能　可压缩性提高，能够使纤维之间的结合力增大，而　ＡＰＭＰ浆长纤维组分显然部分抵消了这种可压缩　性，从而也说明ＡＰＭＰ浆在纸张配抄时，短纤维组　分对强度是有贡献的．　３　结束语　的影响［Ｊ］．陕西科技大学学报，２００７，２５（１）：１－４．　［２］王　肠，王志杰，李克成．ＡＰＭＰ不同筛分组分对纸张性　能的影响［Ｊ］．中国造纸，２００７，２６（５）：２１－２４．　［３］Ｐａｔｅ１．Ｍ．，Ｔｒｉｖｅｄｉ．Ｒ．Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｂｏｎｄｉｎｇ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｆｉｎｅｓ　ｆｒｏｍ　ｆｉｌｌｅｒ，ｆｉｂｅｒ，ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｅｇｇｒｅｇａｔｅｓ　［Ｊ］．Ｔａｐｐｉ　Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９４，７７（３）：１８５—１９２．　［４］胡伟婷．化学浆细小纤维特性的测定Ｉ－Ｊ］．国际造纸，２００１，　３０（３）：４５　４７．　（１）ＡＰＭＰ浆与针叶木浆全组分配抄的抗张　强度、撕裂强度、内结合强度随着针叶木浆添加量　的增大而增大，而与短纤维组分配抄时纸张抗张强　［５］李海明，何北海．纸浆细小组分对纸张性能影响的研究进　展［Ｊ］．中国造纸学报，２００６，２１（３）：１０２—１０６．　度、撕裂强度在１５　处发生转折；此外，ＡＰＭＰ浆　配抄的纸张，其纤维长度和本身强度对纸张的强度　性能的影响较大．　［６］王静，张美云，张艳玲，等．高得率浆短纤维组分与浆料　品质的关系探讨［Ｊ］．造纸科学与技术，２００９，２８（１）：５３—　５６．　［７］管永刚．细小纤维功能的多重性与弊端［Ｊ］．黑龙江造纸，　２００３（１）：２４—２７．　（２）针叶木浆分别与ＡＰＭＰ浆全组分和长纤　维组分配抄时，抗张强度、撕裂强度随着针叶木浆　添加量的增大而增大，且ＡＰＭＰ浆长纤维之间的　Ｅｓ］Ｒ．Ｓ．ＳＥＴＨ．Ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ　ｆｉｎｅｓ　［Ｊ］．Ｐｕｌｐ　８Ｌ　Ｐａｐｅｒ　Ｃａｎａｄａ，２００３，１０４（２）：４７—５０．