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聚硅酸盐微胶粒在高速纸机上的应用研究

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关键词:聚硅酸盐微胶粒;助留剂;应用试验从轴阳离子聚合物与阴离子微粒构成的双元助留系统具有优良的助留助滤性能,纸页具有良好的匀度。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和改性膨润土微粒助留系统最早进入国内造纸厂,阳离子聚合物(CS或CPAM)和胶体硅微粒助留系统已开始进入国内造纸行业。大有后来居上之势的是阳离子或阴离子PAM与阳离子高分子微粒聚合物构成的有机微粒助留系统,它能进一步提高纸页灰分含量和保证纸页匀度,但目前使用成本较高。开展本课题研究的目的是现场制备聚硅酸盐微胶粒[1]替代微粒助留系统中的膨润土或商品胶体硅,得到同样良好的纸料助留助滤性能及纸页匀度[2,3]。 1聚聚硅酸盐微胶粒制备从轴在1m3反应釜中加入500kg水,然后投入一定量的特定规格的硅酸钠,待完全溶解后,用98%的浓硫酸中和溶液中的氢氧化钠,当达到终点时加入少量的稳定剂并用水稀释到稳定浓度,产品即为聚硅酸盐微胶粒。 2聚实验室应用试验从轴试验所用纸料取自CPAM助留剂之前上浆泵出口处(除助留剂外,所有的化学助剂已加入),游离度142CSF。通过改变商品微粒助留剂用量比较它们各自的滤水性。试验先加0.03%的CPAM聚合物,充分搅匀后加入微胶粒,水温控制在25±1℃,用加拿大标准滤水仪测定纸料的游离度,其结果见表1,手抄片测试结果见表2。表1助助留剂种类及用量对滤水性影响助留剂用量 %0.000.030.060.100.30聚硅酸盐微胶粒 CSF商品胶体硅微粒 CSF商品膨润土微粒 CSF200200-260243-356340-362402---310表2 微粒助留剂的助留助滤作用游离度CSF留着率%白度%表面吸水值 g/m2无微粒助留剂商品膨润土商品胶体硅聚硅酸盐微胶粒16423525626973.5887.2588.089.7785.885.086.185.925.321.423.120.1注:CPAM0.03%,膨润土0.3%,胶体硅0.06%。从轴表2试验结果表明,自制聚硅酸盐微胶粒具有良好的滤水性、较高的纸料留着率和较低的表面吸水值;胶体硅对纸的白度没有影响。以上实验结果说明自制聚硅酸盐微胶粒应用于生产是可行的。 3聚聚硅酸盐微胶粒助留剂的生产实践 3.1在聚硅酸盐微胶粒助留剂对纸机湿部的影响纸机生产试验在晨鸣二厂4550mm纸机上进行,车速1100m/min,生产64g/m2 低定量涂布纸,以聚硅酸盐微胶粒助留剂代替膨润土助留剂。试验以瞬间切换方式连续进行,切换为聚硅酸盐助留剂后试验30小时。湿部参数测定每1小时一次,纸的物理性能抽检每2小时一次。纸机试验过程中,流浆箱中纸料的游离度、pH值随运行时间变化而且很平稳,抄前池和流浆箱的阳电荷需求量趋势基本上一致。流浆箱和抄前池中纸料的阳电荷需求量的波动与涂布损纸的比例及电荷滴定仪PCA使用的标准阳离子试剂滴定误差有关。在试验期间因固定了所有化学助剂的用量,所以当抄前池纸料阳电荷需求量大时,表现在上网纸料的阳电荷需求量相应值也高。图1表明,使用现场制备的聚硅酸盐微胶粒,网下白水的电导率有轻微升高的趋势。这主要是聚硅酸盐微胶粒中的盐在白水系统中积累造成。对上网纸料的滤水性没有产生副作用,试验期间及之后纸机的运行性能一直保持着良好的运行状态。网下白水浓度及纸料的单程留着率是本次试验关注的重点,由图2可知,在聚硅图1 网下白水电导率变化图2 网下白水浓度变化 酸盐微胶粒试验全过程中,白水浓度在0.32%上下有所波动,试验期间使用的进料泵因流量限制,网下白水浓度最高处为微胶粒流量最低时(11.5L/min)。在试验后期纸机车速降到1000m/min,供浆系统的压力降低,微胶粒的流量上升到18L/min,网下白水浓度很快降到0.26%~0.28%,纸料留着率也提高了2%左右。从试验全过程观察看,在微胶粒试验期间纸料的留着率基本上很平稳,其中有3个时刻留着率稍低,主要是当时微胶粒流量向下波动引起。纸机聚硅酸盐微胶粒试验期间,纸机运行稳定,没有因使用微胶粒而引起糊网、粘辊、粘毛毯、纸幅断头等问题。因此,从湿部化学及纸机运行状况出发,使用现场制备的聚硅酸盐微胶粒可以替代目前的膨润土或商品胶体硅。3.2在聚硅酸盐微胶粒助留剂对纸的物理性能的影响纸机使用聚硅酸盐微胶粒助留剂后的检测结果表明:纸的光泽度、表面吸水值、匀度、耐折度和色度及灰分含量等性能指标测试数据,和使用膨润土微粒助留剂相比没有区别;纸的白度和不透明度提高约1度。从纸的物理及光学性能影响分析,使用现场制备的聚硅酸盐微胶粒助留剂后纸的物理指标和使用膨润土微粒助留剂效果一样,而纸的白度和不透明度却比使用膨润土有所提高。 4聚结结论4.1在在低定量涂布纸上使用现场制备的聚硅酸盐微胶粒替换微粒助留系统的膨润土是可行的。4.2在在纸机湿部使用聚硅酸盐微胶粒助留剂后,流浆箱中纸料的游离度、阳电荷需求量和网下白水浓度略有下降,纸料留着率基本上相同,网下白水电导率有所上升,但没有发现对湿部的运行性能和成纸性能造成不良影响。4.3在使用现场生产的聚硅酸盐微胶粒替代膨润土或商品胶体硅微粒助留剂,微粒助留剂的成本可下降50%~70%,而且还可减少增白剂用量。


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