论新闻纸原料结构的调整

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中华纸业

    提 要:在我国针叶材资源日渐匮乏的情况下,吉林造纸(集团)有限公司率先 开发阔叶材杨木与桦木生产磨木浆、化机浆,对新闻纸原料结构进行调整。本文论 述了在原料结构调整后的纸机生产技术条件的研究,解决了原料调整后的新闻纸生 产及质量上存在的问题。比如通过改进制浆方法、提高打浆浓度、优化配比,解决 了湿强度低、撕裂度低、不透明度低等问题,满足了报业的印刷要求。(千金难买牛回头 我不需再犹豫)

    关键词:新闻纸;原料结构;阔叶材;制浆;纸机条件;成纸印刷性能;调整

    由于新闻纸使用性能及纸机运转性能的要求,新闻纸一般都用针叶材生产,无 论机械木浆还是长纤维的化学浆,材种均以云杉、冷杉或其他针叶材为主。随着制 浆造纸工业生产设备、工艺技术的进步,特别是我国针叶材资源的减少,使得新闻 纸生产中拓宽原料资源、如何利用阔叶材资源就成为发展新闻纸生产的课题。(剖析主流资金真实目的,发现最佳获利机会!)

    吉林造纸厂在1980年以前, 还是以针叶材生产新闻纸, 当时新闻纸配料中的 SGW和TMP主要是白松,半漂硫酸盐木浆(SBKP)主要是红松和落叶松。进入80年代, 我国针叶木资源日趋匮乏,尤其是用于机械浆生产的白松供应更为紧张,价格不断 上涨。为此,十多年来,我们在开发新闻纸用材,调整原料结构,降低新闻纸生产 成本方面,进行了一系列的研究与实践。

    1 阔叶材制浆的研究与开发

    1.1 全杨木CTMP的研究与开发

    白松TMP具有强度好、得率高的特点,是新闻纸生产最好的浆料之一。 然而, 由于杨木纤维的特征,杨木TMP浆的物理强度是很低的, 但是杨木在经过化学药品 预处理后,其机械强度会迅速提高。据此,我们在认真研究了欧洲CTMP工艺之后, 在实验室研究取得成功的基础上,先后两次利用我厂原有引进的白松TMP设备, 以 杨木为原料进行了无浸渍器的CTMP大生产试验。试验证明杨木CTMP的裂断长比白松 TMP高,白度接近白松TMP,并具有纤维长度均一、纤维柔软、纤维束含量低等特点 (见表1)。

    表1  杨木CTMP生产试验成浆质量比较

项目 白松 杨木 杨木

TMP CTMP(1) CTMP(2)

打浆度°SR 65.0 52.7 68.0

纤维束% 1.39 0.68 0.12

筛分%

+30目 29.1 8.30 1.90

+50目 23.2 36.0 22.8

+100目 12.7 22.0 23.1

+200目 10.3 10.0 21.7

-200目 24.8 23.6 30.5

裂断长m 2472 2737 3222

撕裂度mN 61.5 41.0 35.1

白度% 55.0 50.2 54.9

    注:(1)数据均经恒温、恒湿处理;

    (2)TMP均为生产数据,CTMP(1)为无浸渍器的大生产试验数据。

    利用阔叶材生产新闻纸及白松TMP改造为杨木CTMP由Sunds D-efibritor公司( 现已并入Metso Pa-per)提供技术与设备,1988年CT-MP生产线投入运行。 改造后 的杨木CTMP在NaOH用量3%、Na2SO3用量3.5%、成浆打浆度59~68°SR范围内,裂 断长>4000m(4391—4946m)。

    1.2 桦木CTMP的研究与开发

    在杨木CTMP开发成功的基础上,又开始桦木CTMP的研究开发工作。首先,进行 了桦木、杨木的纤维形态及化学组成分析。通过比较我们认为:桦木中纤维素含量 较杨木高,半纤维素、木素及其它成份含量与杨木相仿,这些可以作为CTMP制浆的 基础依据。桦木组织结构致密,在进行化学预处理时药液浸透会比较困难,但由于 比重大,有利于提高生产能力。

    根据桦木组织结构致密、药液浸透比较困难的特点, 用药量应予以提高。 在 NaOH用量3%,Na2SO3用量4%的条件下,优选浸渍温度、浸渍时间、磨浆浓度、三 段磨片间隙等工艺条件。在浸渍温度110℃、浸渍时间30min、磨浆浓度20%条件下 试验并经验证,成浆指标达到打浆度64°SR、裂断长3500~4283m、 撕裂度 47 ~ 50mN、白度51%,完全可以满足新闻纸配浆要求。

    全桦木CTMP生产试验所得各项物理指标与小试结果基本一致。与杨木CTMP比较、 各项物理指标基本相同,大生产试验获得成功,其成浆质量见表2。于1994 年开始 生产桦木CTMP配抄新闻纸。

          表2  桦木CTMP大生产试验结果

项目 桦木 杨木

CTMP CTMP

打浆度°SR 63 64

裂断长m 3573 3535

撕裂度mN 235 230

白度% 52.2 52.1

纤维筛分%

〈30目 8.7 9.0

30-50目 43.2 28.1

50-100目 15.5 11.6

100-200目 24.7 10.2

〉200目 23.6 41.2

    注:(1)强度、白度指标在恒温、恒湿条件下测定;(2)桦木CTMP为8次平均值。

    1.3 全杨木SGW的研究与开发

    我厂GW系统多年来一直延续以白松为原料的磨浆工艺,通过对设备、工艺技术 的逐步改进,形成了梯次降低白松配比,白松与杨木搭配的磨浆工艺。到1990年杨 木已增加到了40%的配比量。如何在降低白松用量,增加GW杨木配比的同时,又使 成浆强度不至于降低较多,满足配抄新闻纸的要求,我们研究的重点放在改进工艺 方法、调整工艺技术条件上。

    1.3.1 开发GW粗渣磺化工艺

    影响GW产量、质量和消耗的主要因素之一是系统产生的粗渣。以往,我厂磨木 机粗选渣片回到磨木机木库再磨,精选系统的粗渣由再碎机或盘磨机在低浓下处理。 然而,这种处理工艺在高配比杨木的GW情况下无法弥补强度上的损失。

    我们以粗渣为突破口,研究开发了粗渣磺化处理系统(SGW), 使磨木机粗选渣 片经水力纤维碎解机处理后与精选粗渣混合,经浓缩、磺化、高浓盘磨磨解后回到 精选系统。在磺化条件NaOH加入量1%(对风干粗渣量,下同)、Na2SO3加入量3%、 磺化温度95℃、时间15min、粗渣浓度20%再磨的条件下,SGW裂断长提高370m,提 高20.7%,达2156m;撕裂度提高13mN,提高4.7%,达288mN;白度达到53%。

    1.3.2 “粗磨”工艺及精选工艺改进

    在SGW粗渣磺化系统没有开发之前,由于原有粗渣处理效果较差, 所以我厂采 用“细磨”工艺,磨木机产生的粗渣片比例较少。SGW 粗渣磺化系统投产后粗渣处 理效果好,如果提高粗渣量就等于提高了磺化浆的比例。根据这一思路我们采用了 “粗磨”工艺,以提高粗选系统的粗渣量,这样使得更多的纤维得到磺化处理,从 而达到提高SGW质量的目的。为了进一步提高精选效率, 我们改造原精选系统为两 级精选流程,两级精选的粗渣都去磺化系统,起到了降低一级筛的生产负荷、提高 精选效率、保证成品浆质量的作用。

    1.3.3 磨木机磨石的改进

    我们使用过水泥磨石、引进的诺顿(NORTON)陶瓷磨石,在积累了一定的使用经 验后,于1993年全部采用了国产陶瓷磨石。陶瓷磨石的应用大大地延长了刻石周期 和磨石的使用寿命,从而导致了磨浆质量的稳定与提高。

    通过以上技术攻关,1993年底我们厂SGW 生产彻底甩掉了使用多年的白松材, 实现了全杨木SGW。1994年全杨木SGW的质量指标为:在打浆度66.0°SR时,裂断长 1689m,撕裂度180mN,白度59.4%。

    2 纸机条件的研究与调整

    新闻纸的生产,其质量既要满足印届机操作和印刷性能要求,又要满足纸机自 身的运转性能要求。阔叶材生产新闻纸对印刷机操作影响主要指成纸的强度;影响 印刷性能要求主要是油墨吸收性能、不透印性和平滑度等;影响纸机运转性能主要 是浆料的干、湿强度。由于阔叶材本身纤维短,细纤维化又很困难,所以撕裂指数 和湿强度不及针叶材浆。虽然CTMF经过了化学药品预处理,其不透明度仍低于TMP, 更低于SG W。因此用阔叶材生产的CTMP、SGW作为新闻纸的主要原料, 就需要调整 纸机条件,以弥补这几点的不足。

    2.1 新闻纸生产中的湿强度问题

    用阔叶材生产的CTMP代替白松TMP、杨木(粗渣磺化)SGW代替松、杨木混合 SGW 与SBKP配抄新闻纸,其成纸强度是没有问题的。但阔叶材CTMP较白松TMP 的湿强度 低,解决办法主要从充分发挥长纤维浆的性能着手。

    2.1.1 调整浆料配比

    根据我厂车速较高的纸机运转性能,采用高配比阔叶材浆抄新闻纸时,将原三 种浆的配比SBKP20%、TMP 50%、SGW30%修改为SBKP22%~2 5%、CTMP45%—50 %、SGW30%~35%,这时成纸裂断长提高200m左右, 湿强度满足了纸机湿部的张 力要求。由于我厂CTMP较充裕,所以车速较低的纸机将原配比SB KP16%、TMP30%、 SGW54%修改为SBKP18% ̄20%、CTMP35%~40%、SGW40%~45%,提高了小机台 的抄造运转的稳定性。

    到1998年以后,提高SBKP的打浆效果,其配比又修改为 SBKP15 %~ 18 %、 CTMP50%~65%、SGW20% ̄25%,使小机台的成本进一步降低,纸机抄造正常。

    2.1.2 调整SBKP的打浆方式

    在采用门松TMP配抄新闻纸时,SBKP的打浆设备是4台Φ450mm盘磨机,SBKP 的 打浆度由13°SR上升到22—24°SR,纤维湿重14g左右。 在实现了高配比阔叶材配 抄新闻纸后,大纸机改用大直径盘磨机打浆,工艺操作采取轻打方式,打浆浓度由 2.5%~3.0%提高到3.5%左右,打浆度保持在22~25°SR,纤维湿重16—17g。着 重于分丝帚化作用,减少切断,发挥长纤维的特点,提高纸页湿强度,使SBKP的配 比降低,保持了纸机抄造的稳定。

    2.2 不透明度的调整

    采用20%SBKP、50%TMP和30%SGW的配比,成纸不透明度是不成问题的,一般 保持在95%。当CTMP代替厂TMP,不透明度随之下降。 为了满足纸机湿部运行张力 要求,SBKP的增加也对不透明度产生较大影响。我们在研究了这几种浆的不透明度 后(见表3),优选了几种浆的配比。

          表3  我厂几种浆的不透明度指标

项目 白松 杨木 桦木 松杨混合 杨木 落叶松

TMP CTMP CTMP SGW SGW SBKP

抄片定量g/m2 50.0 50.0 48.7 49.0 49.0

打浆度°SR 56.0 66.5 66.0 64.0 64.0 14.0

白度% 56.0 53.1 48.1 57.4 56.7 53.0

不透明度% 95.5 87.1 88.1 95.0 93.7 78.3

光散射系数m2/kg 56.0 35.35 59.55 28.48

    车速较低机:当SBKP 20%、CTMP 50%、SGW30%时,不透明度92%以上。

    车速较高纸机:当SBKP 25%、CTMP 50%、SGW25%时,不透明度90%。 当对 CTMP进行漂白处理时,其不透明度在88%以上。经过大报社的长期使用,也能满足 适印要求。

    大纸机在凋整配比后,虽然不透明度可以达到88%,纤报社使用可以满足要求, 但我们在1998年以后,致力于提高SBKP打浆条件的改善。通过SBKP大直径盘磨机的 提高打浆浓度的工艺调整,使成浆打浆度提高了2°SR左右, 细纤维化作用得到加 强,使用SBKP的配用比例低于25%以下,从而使成纸不透明度重新回到90%以上, 进一步满足了报社的印刷要求。

    3 成纸质量和印刷性能

    3.1 利用阔叶材生产新闻纸的质量比较

    利用阔叶材CTMP、SGW生产新闻纸,从研究开发到生产应用已经有20 年的时间 了。20年中,我厂的新闻纸的质量发生了较大的变化,表4、表5分别列出了我厂代 表性机台的成纸物理项目。

    从所列物理项目可以看出,随着国家新闻纸标准的提高及我厂阔叶材配比的逐 步加大,新闻纸长纤维浆配比也相应提高,成纸强度呈明显上升趋势。11号机的物 理强度1995年也较1990年有一定的提高,而不透明度却没有进一步的下降。我们的 做法是严格控制长纤维的配比,提高湿部各开区纸页干度,这样可以提高湿纸强度, 使成纸不透明度保持在88%-90%范围内。经过1998年以后,我们着重于SBKP打浆 工艺的研究,提高了打浆浓度,使长纤维的作用得到加强,在保证纸张强度功能的 前提下,降低了SBKP的使用量,即节约了长纤维,又使不透明度指标回升,目前不 透明度在92%左右。经过报社长期使用证明,不透明度保持在90%是可以满足印刷 要求的。

    3.2 印刷性能与报社使用情况

    通常,纸的平滑度、压缩性、吸墨性、不透明度以及纸表面强度、印刷不“掉 毛”、“掉粉”等对印刷性能产生影响。新闻纸的平滑度高,压缩性能好,吸墨性 好,不透明度高及表面强度大,能够获得优异的印刷效果。我厂新闻纸大量使用阔 叶材后,改进了制浆方法,使得CTMP较TMP的纤维柔软,纤维均一性好, 并且大纤 维束明显减少,所以成纸表面强度好,弥补了阔叶材纤维短小、结合力低于白松材 纤维的不足。同时,磨浆打浆度控制在65~72°SR,提高纤维均一度,以保证纸页 表面平滑度,来实现较好的印刷性能。

    4 结论

    4.1 杨木和桦木采用CTMP技术,其工艺方法的选择是正确的。阔叶材CTMP 与 杨木SGW作为新闻纸的配料,配比已经达到了75%~80%,其成纸强度高、 白度好, 完全可以满足新闻纸的生产要求。利用阔叶材生产新闻纸对于拓宽我国新闻纸生产 原料只有重要意义。

    4.2 用阔叶材制浆生产新闻纸体现出纸机湿强度与成纸撕裂度低的问题, 可 以采取:适当提高SBKP的配比,或对SBKP的打浆采取轻打方式与提高打浆浓度相结 合,或采用增强助剂等方法予以解决。

    4.3 不透明度较低是利用阔叶材生产新闻纸的突出问题, 我们解决这一问题 的经验是:提高CTMP和SGW的打浆度,尽量回用纸机白水, 添加无机填料并同时使 用助剂补强;提高SBKP的打浆浓度,充分发挥长纤维的作用,提高强度功能而降低 配比。对纸机湿部进行改造,采用复合压榨,取消湿部开区以降低化学浆配比。

                   表4  4号机成纸物理项目对比

时间 定量 紧度 张力 KN/M 裂断长 撕裂度

g/m2 g/cm3 纵向 横向 m mN

1985年9月 51.8 0.71 1.48 0.69 2825 216

1990年9月 49.8 0.68 1.59 0.83 3200 198

1995年9月 50.4 0.66 2.08 1.02 4173 283

2000年9月 49.8 0.63 1.59 0.92 3500 363

时间 平滑度 S 平滑度 尘埃 白度 不透明度

(正反面 两面差 个/m2 % %

平均) %

1985年9月 60.4 11.0 68 51.3 98.4

1990年9月 38.3 16.0 40 52.6 91.6

1995年9月 37.4 15.9 42 49.4 92.7

2000年9月 29.0 90 54.0 93.8

    注:(1)1985年所用配比:白松TMP25%-30%,松杨混合SGW50 % - 60 %, SBKP14%~16%。(2)1990年配比:杨木CTMP30%-35%,SGW40%-50%,SBKP16 %-18%。(3)1995年配比:桦木CTMP35%-40%,杨木SGW40%~45%,SBKP18% ~20%。(4)2000年杨木CTMP30%-40%,桦木CTMP20%-25%,杨木SGW20%-25 %,SBKP15%-18%。(5)此数据均经恒温、恒湿处理。

                    表5  11号机成纸物理项目对比

时间 定量 紧度 张力 KN/M 裂断长 撕裂度

g/m2 g/cm3 纵向 横向 m mN

1990年9月 49.0 0.69 2.21 0.95 4597 273

1995年9月 48.5 0.65 2.20 0.99 4510 360

2000年9月 48.2 0.67 2.07 0.99 4673 363

时间 平滑度 S 平滑度 尘埃 白度 不透明度

(正反面 两面差 个/m2 % %

平均) %

1990年9月 42.5 9.9 32 53.7 88.0

1995年9月 37.6 9.6 31 50.5 89.1

2000年9月 39.0 8.0 56 57.0 90.7

    注:(1)1990年配比:杨木CTMP45%-50%,松扬SGW50%,SBKP20%-23%。(2) 1995年配比:桦木CTMP45%-50%,杨木SGW25%-30%,SBkP25%。(3)2000年配比: 桦木CTMP20%-25%,杨木CTMP20%-30%,杨木SGW30%-35%,S8KP20%-25%。 (4)此数据均经恒温,恒湿处理。

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