前些年我曾在刊物上分别介绍过有关羧甲基纤维素钠(CMC)在纸张颜料涂布和纸张机内表面施胶方面的知识。几年下来接触过各种各样的用户，特别是有些用户想通过在纸机湿部添加CMC来提高纸和纸板的质量。但他们当中有的由于找不到有关这方面的资料，往往在具体应用上遇到一些困难，有的即使用了也未能达到预期的效果，因而对在纸机湿部添加CMC的作用产生了疑惑。这次我想理论结合实践从实用的角度来谈谈以下几个问题，供相关人士参考。
1 湿部添加CMC对纸机运行和纸张质量有那些好处
(1)CMC是一种良好的分散剂。经溶解成胶体溶液的CMC加入到纸浆悬浮液中之后非常容易与纸浆纤维和填料粒子亲和,而使本已具有负电荷的纸浆纤维和填料粒子的负电性增加了,根据带有同种电荷粒子相互排斥的原理,纸浆悬浮液中的纤维和填料便可获得更均匀的分散。反映到纸页成形上,便是改善了纸页的匀度。同时改善匀度也是提高纸张物理强度的途径之一。
(2)CMC进入湿部纸料中后,通过其羧甲基与纤维上的羟基发生化学水合作用,增强了纤维间的键合力,再经过纸机后续各道抄造工序的物理加工,纤维间的结合力便会获得大幅度提高。其效果将直接反映到纸页的几乎所有物理强度指标的提高上。
(3)CMC具有浆内施胶功能。它不仅自身能给纸页带来一定的施胶度,而且它是松香胶和AKD等施胶剂的保护胶体,可以促进它们分散成极小的粒子均匀地分布到纤维上,延缓AKD的水解速度,降低其水解垃圾污染系统的可能性。
(4)由于CMC极易与细小纤维及填料粒子亲和,如果能选择适当的阳离子助剂与之配伍使用将能获得显著的功效协同效应,不仅能提高纸机的单程留着率,而且会相互促进提高助剂自身的留着率,使助剂功效更加显著。
2 哪些纸种适宜在湿部添加CMC
从理论上讲,所有存在匀度缺陷,物理强度(如表面强度、裂断长、撕裂度、耐折度、耐破度等)缺陷的纸都可以通过在纸机湿部添加CMC加以改善,纸机单程留着率低下或欲提高在用的某些昂贵的阳离子助剂(如阳离子型湿强树脂)的留着率时,均可使用CMC。但从我熟悉的用户群所涉及的产品来讲,主要还是一些特种纸和纸板。
如装饰纸、地图纸、证券纸、水松纸、卷烟纸、卫生纸、餐巾纸、制鞋用纸板、过滤纸板和餐饮具的模压成型等,也有在新闻纸和胶板纸中用得相当成功的例子。CMC的价格在造纸化学品中相对较高,而特种纸和纸板的附加值高,使用少量的CMC来提升其品质是十分值得的。而对于那些大路货产品是否值得采用,那就需要先权衡利弊再行决定。
3 如何选择适合你使用的CMC规格型号为了获得良好的应用效果,湿部添加用的CMC应予选择的第一指标当然是取代度。一般造纸用CMC的取代度控制在0.40～0.90之间。取代度越高,其取代均匀性相对会好些,溶解性也会好些,但其负电荷携带得更多。高取代度的产品多用作分散剂,悬浮剂;用到纸张涂布上作涂料保水剂的CMC其取代度为0.70～0.80就足够了;用作表面施胶剂的CMC,其取代度控制0.60～0.75就可以满足需要。但对于湿部添加用的CMC来说,则应使用低取代度产品。
因为纤维和填料粒子通常都携带有一定量的负电荷,再由CMC带入大量的负电荷对纸机稳定运行不利。即使采用其他阳离子型助剂与之配伍使用,但由于这些阳离子型助剂通常所携带的阳电荷较弱,所以不宜使用高或较高取代度的CMC作为湿部添加剂。
其次要考虑的因素是CMC的粘度(本文所涉及的CMC粘度均为ｗ=2%CMC溶液,在25±0.5℃时,用同济大学产ＮＤＪ-79型粘度计测定的)。CMC的粘度是随其分子聚合度的增加而提高。聚合度与其粘接强度、成膜性、桥联作用等特性之间存在着一定的正关联。在大量的纸料悬浮液中加入极少量的CMC,很自然选择粘度高些的产品。究竟选择何种粘度为宜,则与你的用法、用量、所产纸种有一定关系。
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