湿部主要化学品特性和应用课件

湿部化学品特性及在造纸过程中应用目录112134765填料施胶剂增强剂保留助剂电量中和剂染色剂其它1填料(Filler)—功用填料的功能（优点）：

-降低抄纸成本（最主要目的）

节省纤维降低汽耗

-

提高光学性质白度不透明度

-

改善印刷适印性平滑度油墨吸收性改善透印

-纸页稳定性

降低伸缩率

2

填料—种类高岭土滑石粉GCCPCC二氧化钛铜网磨耗值(mg)4531242028反射指数1.56~1.621.54~1.591.56~1.662.55~2.76白度(%)79~8580~8985~9595~9797~99磨耗值越大，对设备磨损越大折射率越高，越有利用提高不透明度在酸性施胶中不能使用碳酸钙4GCC重钙PCC轻钙网部留着好差影响施胶轻重影响强度轻重磨耗值重轻形成气泡轻重成纸厚度低高不透明度低高填料—GCC与PCC松厚度要求高的纸（如静电纸）使用轻钙可提高厚度，具有优势5

进行施胶的目的:给纸页赋于抗水性(纸是亲水性物质)

施胶(Sizing)不同接触角下通过毛细管的液体渗透现象6456789皂化松香胶阴离子分散松香胶阳离子分散松香胶

AKD

ASA酸性施胶剂近中性施胶剂碱性施胶剂纸机pH施胶剂pH范围8项目酸性施胶中性施胶有效pH3.5∼6.07.0∼10.0施胶剂松香系AKD,ASA反应性需要矾土与纤维直接反应熟化时间快AKD：慢ASA：快填料滑石粉碳酸钙适用工厂卡纸(四厂)二,三厂酸性施胶与中性施胶的比较

表面施胶:在施胶部赋于纸页抗水性9(酸性施胶三要素)松香矾土

浆料酸性施胶(松香施胶剂)10硫酸铝化学特性12影响松香施胶因素PH值5.0~6.5（目前普遍使用阳离子松香胶）硫酸铝用量施胶顺序先加硫酸铝后加松香留着加填量超过5%灰分，施胶度随加填量增加下降浆料种类未漂浆比漂白浆容易施胶；草浆比木浆容易施胶；硫酸盐木浆比亚硫酸盐浆容易施胶浆料温度高于30℃后，施胶逐步下降：松香皂化、铝盐水解成Al(OH)3

水的硬度超过200mg/kg，施胶度严重下降干燥温度80℃~90℃下干燥，施胶度最高

13中性施胶剂

ASAAKD商品形态油状物乳液水解与纤维反应速度快

中等水解物

引起沉淀，损失施胶

对施胶基本无害

适用pH值

5－96.5－9熟化速率

无需熟化，施胶压榨前施胶度可达90％以上

需要熟化，下机后需要较长时间才可获得完全的施胶

施胶效率适度抗水性，无抗酸、碱性

中、高抗水性，抗乳酸和碱

对成纸影响

纸张不会打滑

纸张可能打滑

使用方法

现场乳化，工艺要求较高

计量添加，操作方便

施胶成本

较低较高其它

需乳化剂/助留剂，酸/中性施胶系统转换容易，可以兼容

需助留剂，酸/中性施胶系统转换困难

14影响AKD施胶因素AKD储存防冻晒，温度不能超过30，一个月能使用AKD用量低于0.1%无效果，高于0.4%施胶度下降，一般0.1~0.25%，重施胶0.25~0.35%系统PH值7.5~8.5造纸原料比表面积加入系统的AKD大部分被细小纤维、填料等吸附，因此比表面积大、吸附作用强的原料消耗的施胶剂相对较多浆料种类木浆好于草浆；阔叶木浆好于针叶木浆；化学浆好于机械浆。系统温度37~45℃系统留着率加入系统中的AKD有70%以上会吸附在填料和细小纤维上，所以要求系统必须有良好的留着率，尤其是填料等细小组分的留着填料加入顺序先加AKD，后加填料，提高AKD在纤维上的吸附。干燥温度干燥条件保持4~5个烘缸温度在120℃以上，采取高温高速干燥，表面施胶前烘缸处纸张温度及含水率能够达到95℃及<4%。纸页水分出压榨水分、进施胶压榨水分、下机水分16影响ASA施胶因素浆料种类木浆好于草浆；阔叶木浆好于针叶木浆；化学浆好于机械浆细小纤维和填料ASA乳液PH值4.0-4.5干燥温度

渐进式干燥加入点填料之前，靠近流浆箱淀粉的种类酸化阳离子淀粉，保持乳液低PH值淀粉与ASA的比例3:1-4:1淀粉取代度高，比例低ASA乳液粒径(>0.6及<2.0um)17可改善施胶的添加物保留助剂脱水和干燥助剂阳离子淀粉湿强剂干强剂18中性施胶表面吸收重量波动分析浆料配比是否变化、波动自制浆质量是否变化（残氯，双氧水残余）灰分填料是否变化留着率与白水浓度是否变化烘干曲线是否变化消泡剂是否变化施胶剂是否水解克重是否变化20中性施胶剂优化高效

混合均匀靠近或混合阳离子淀粉/保留助剂

湿段停留时间要尽量短避免剪切添加点远离填料和OBA

降低系统阴离子杂质调节PH值纸页温度大于100度避免或少用对AKD不利的化学品如氧化剂，消泡剂提高单程留着率21渗透施胶度检测法吸收重量检测法表面检测法Hercules(HST)StckigtCobb接触角测定法PenTest主要施胶度检测法

渗透法施胶度(Stöckigt)试验

-在韩国和日本得到广泛使用-单位:秒.

-应用于双胶纸及涂布原纸

卡伯值(Cobb)试验

-在一定时间内被纸页吸收的水的重量-单位:g/m2

-应用于涂布纸和板纸

22湿增强剂特征①必须是高聚物，并有一定的力学强度来保护纤维间结合不受润胀和损坏；②必须是阳离子型的，可吸附在带负电荷的纤维上，并达到快速完全地留着；③必须是水溶性的或水分散型的，以保证在浆料中分布均匀；④必须能形成化学网络结构，反应为热固型，使纸张对水的润胀有一定的抵抗力。24常用湿强剂-PAEPAE是一种在中性、碱性条件下固化的热固性树脂，具有很好的湿强性能，有一定的增干强和助留助滤作用。PAE产生湿强作用需要一定的熟化时间，自然条件下半个月，105℃下10~30min。主要用于要求湿强度的特种纸吨纸用量超过15kg时损纸需特殊处理，加热加碱蒸煮或使用湿强解离剂有时湿强剂可用于提高施胶有的纸厂生产薄页纸时加入湿强剂提高湿部的运行效率，减少断纸。

25

淀粉原料:玉米、土豆、木薯

湿部用阳离子或两性淀粉

-以提高强度和留着，辅助施胶为目的

表面胶用淀粉-氧化淀粉-改性淀粉-酶改性淀粉淀粉在造纸行业中的应用28各种原淀粉属性

颗形形状和尺寸

淀粉类型直径颗粒形状胶化温度Starch Type Diameter(µm)

Shape Gelatinisation(°C)玉米Corn 谷Cereal 5-26(15) 多边形Polygonal 62-72(71)蜡玉米Waxy 谷Cereal 5-26(15) 多边形Polygonal 63-72(69)木薯Tapioca

根Root 5-25(20) 截头圆形/圆形Truncated/Round 62-73(67)土豆Potato

根Root 15-100(33) 卵形Oval 59-68(60)小麦Wheat 谷Cereal 2-10e20-35 圆形Round 58-64大米Rice 谷Cereal 3-8(5) 角状Angular 68-78(75)高直链HighAmylose

谷Cereal 3-24(12) 圆形,伸长Round,Elongated 63-92*西谷米Sago

茎Pith 15-65 卵形/截头圆形Oval/Truncated ----29各种原淀粉属性光学显微镜Lightmicroscope电子显微镜SEM玉米:多边形100mm土豆:卵形100mm小麦圆形100mm5-26mm80mm2-10&20-35mm80mm15-100mm80mm木薯:圆形或截头圆形100mm80mm5-25mm30淀粉分子聚合度直链Amylose支链Amylopectin淀粉Starch=+CH2OHCH2CH2OH1,6-linkage1,4-linkage-1,4linkageand-1,6linkage-1,4linkedlongchains-1,6branchpoints(1/1000)

分子量

=105-106-1,4linkedshortchains-1,6branchpoints(1/25)

分子量=107-10931各类淀粉中直链和支链的含量淀粉直链支链Starch %Amylose %Amylopectin蜡玉米Waxy <1 >99木薯Tapioca 17 83土豆Potato 20 80小麦Wheat 25 75玉米Corn 27 73 大米Rice 30 70高直链HighAmylose 55-70 45-30直链分子量小，支链分子量大支链比例大，淀粉强度高，糊化后不易老化结皮土豆淀粉分子量大，强度好于木薯强度最好的淀粉为蜡玉米淀粉，即我们常说的“粘棒子”32

(蛇管糊化器)(淀粉糊化的过程)淀粉的糊化

-淀粉以不溶性的白色粉末形态入库

-用于造纸时，将其分散到水中，然后进行糊化，待制成胶质分散的淀粉液后使用

淀粉的糊化33淀粉的糊化和老化现象50℃95℃95℃50℃Time/TempViscosity(粘度)BU]完全膨润部分膨润粒子老化阶段分散状态34淀粉在糊化过程中的颗粒变化-显微镜观察原状态95°C80°C70°C60°C35阳离子淀粉(Cationicstarch)取代度一般0.02-0.05mol/mol按原料马铃薯（土豆）淀粉强度好于木薯淀粉，好于玉米淀粉

连续糊化：糊化温度120-125度糊化浓度9-10%

糊化后稀释到4.5%浓度储存加入点：抄前池出口添加浓度：1%

加入浓浆中侧重于增强加入稀浆中侧重重于保留36两性淀粉(Amphotericstarch)随着机械浆、脱墨浆的应用发展较快新闻纸、箱板纸中应用较广效果更突出，专业性更强、性能更优异优点：强度高，用量可节约20%。稳定性好，特别对阴离子垃圾多的系统可提高车速，减轻白水处理负荷

PH应用范围较宽，阴阳互补，有利于系统平衡缺点：生产工艺复杂，售价较高37影响湿端淀粉效果的主要因素

原淀粉种类电荷分子量改性技术蒸煮品质湿端化学阳离子需求量、电导率、细小组分等添加点38湿部留着-典型的浆料组分长纤维长=3,500µm长纤维宽=36µm短纤维长=1,200µm短纤维宽=22µmGCC1-5µmPCC0.2-1.0µm松香胶1µm高岭土0.3-2.0µm树脂/胶粘物1µm钛白粉0.25µm保留助剂凝结剂39湿部留着-颗粒大小与比表面积40湿部留着-细小组分重要性例：* 重量占60%(wt%)的长纤维的比表面积为3m2/g

* 重量占20%(wt%)的细小纤维比表面积为10m2/g

* 重量占20%(wt%)的填料比表面积为10m2/g即表示： 长纤维占31%的表面积

细小组分占69%的表面积细小组分对湿部的影响远大于长纤维，因此必须提高细小组分的留着，减少细小组分在系统中的累积41

留着(Retention)的定义

-

是指流浆箱内的纸料调成物，因机械性过滤作用和絮聚原理而留在纸页，成为产品的程度-长纤维因机械性过滤作用自动得到留着，但细小纤维只能靠絮聚或者粘附在长纤维上才有可能得到留着

总留着率(Overallretention)

-是指加入到系统中的原料转化为产品的比率-举例：如果每小时加入10吨原料，抄出9.5吨纸，那么这台抄纸机的总留着率为95%。而其余的5%在经过工程时或者转化为垃圾，或者随工艺排水外排

保留助剂–留着率(Retention)42

单程留着率(OnePassRetention:OPR)-是指由流浆箱喷出的调成浆料在到达伏辊时残留下来的比率.-这就是一般在造纸工程上常用的留着的定义

(A–B)/A*100=首程留着率(%),

A=流浆箱内浆浓，

B=白水浓度

灰份单程留着率(OnePassAshRetention:OPAR)-

是指含在纸内的灰份的留着率.留着率–留着的定义43

单程留着率(OPR)的重要性1.在抄纸工程中如果首程留着率低，就意味着细小成份在系统内累积2.如果细小成份在系统内累积，会导致阻碍脱水性，降低各种填加剂的效率，以及加大成纸两面性差等的副作用3.在首程留着率低的情况下，会增加压力筛和除砂器的尾渣排放量，因此总留着率也会随之降低4.如果不改善首程留着率，而仅增加白水循环量，则抄纸机内的温度、各种离子浓度及电导率等会迅速上升，会导致影响生产效率及发生难以按要求的质量指标持续性地生产产品的问题单程留着率的重要性44

必须提高首程留着率(OPR)的理由：1.为原料的有效使用-各种填加的药品没有被留着，而是增大再循环的次数，则会污染白水系统，并降低药品的效果。-举一个例子：如果AKD施胶剂在白水体系内的再循环次数增加，则会因为AKD的遇水分解，造成系统内污染，施胶效果会大大降低。

2.因排出造纸机外，会导致原料的流失-除砂器和压力筛从设计上必须时时排渣，在首程留着率低的情况下。因此，首程留着率低时，物资的损失也会相应增加。必须提高首程留着率的理由453.会增加白水系统的运行费用-

组成白水系统的白水回收装置，是需要相当高的运行费用的设备。因此，要想减少费用，必须提高首程留着率4.减少纸页两面差-填加剂的留着率越高，填加剂在纸页厚度上的分布才会越均匀。因此，如果留着率低，两面差就会非常严重5.是为了提高网上脱水性

-与长纤维相比，细小纤维的保水值

（WRV(waterretentionvalue)）更高，表面积更大，因此，在网上会大大阻碍脱水6.在生产高浓填加剂纸页时，为了提高白度及阻止过滤器的堵塞而使用。必须提高首程留着率的理由46

机械性留着:一般来讲，长纤维靠机械过滤作用得到留着

化学性留着:细小成份是靠化学性絮聚或者附着在长纤维上得到留着

复合性留着(机械+化学性复合留着)

留着率–留着的机理机械性留着化学性留着粒子大小150目网子细小成份(fines)长纤维PCC留着机理(%)501007525047

何谓细小粒子、细小有机聚合物助留系统概要?

Hydrocol(microparticle)System（海德里克系统）-阳离子聚合物(P－182)+皂土

-目前较普遍所采用的助留系统

超细聚合物系统:阳离子聚合物+M-8(超细有机微粒)

Telioform

系统

-在原海德里克系统中，用超小有机微粒加细小聚合物一起使用

-阳离子聚合物(P－182)+皂土

+M-8(超细有机微粒)细小粒子、细小有机聚合物助留系统概要48

细小微粒、细小有机聚合物留着系统原理-首先用阳离子型高分子物质将浆料进行絮聚，然后用强剪切力进行破坏-再用加入带有强阴离子性的细小粒子或者有机超细微粒，促使浆料瞬间再絮聚-在这个系统中，絮聚力是由粒子的大小形成的，因此即使在剪切力作用下，絮聚被破坏，它有仍然能迅速恢复的优点(参看图示)细小微粒、细小有机聚合物留着系统的种类1.Composil

系统(EKA):阳离子淀粉或高分子物质+硅胶2.Hydrocol

系统(Ciba):阳离子高分子聚合物(P-182)+皂土

3.超细有机微粒系统(汽巴):阳离子高分子化合物(P-47)+阴离子超细有机微粒(M-8)

细小微粒、细小有机聚合物留着系统原理49

细小微粒、细小有机聚合物留着系统原理及优点

阳离子型

高分子有机物(P-63)粒子(纤维,微细物,填料)高分子吸附靠架桥作用絮聚高分子的重排列最终絮聚体的重排列(微细物)絮聚体被剪切力破坏-皂土

硅胶-超细有机微粒(M-8)细小微粒、细小有机聚合物留着系统的优点1.提高留着率2.改善匀度3.提高脱水性

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皂土何物(ONZ)?-它是无机矿物质

-由于呈片状，因此需要能够使其分离的膨胀时间

----+

皂土(Bentonit)------+++++

需要使其进行分离的膨胀时间

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什么是微小超细有机微粒?-是一种有机的细小聚合物(皂土是无机的细小粒子)-聚合物的规格非常小(150nm)，使其比表面积非常大-超细微料的电荷:带有比皂土高约10倍的强阴电荷微小超细有机微粒(Polyflex,M-8)

超细有机微料(M8)

皂土(ONZ)52

M-8(polyflex)的吸附

超细有机微料(polyflex)的吸附阶段

-因比表面积大，能够吸附周围阳离子物质的能力比皂土强得多.-在比M-8更早加入的阳离子型高分子聚合物

P-63将纤维、细小纤维及填加剂进行絮聚的状态下，阴离子型的

M-8用架桥结合进行再絮聚超细有机微粒(M-8)阳离子高分子聚合物(percol-63)浆料纤维或细小成份53

1.由PAM(阳离子高分子物)的作用，纤维、细小成份及填加剂絮聚在一起，形成微小絮块2.冲浆泵或压力筛破坏微小絮块3.与表面积较大的

M-8和皂土(阴离子高分子)接触，使其再形成微小絮块纤维,微小成份,填料高剪切形成巨大凝聚体通过冲浆泵或压力筛

的高剪切力，使巨大的凝聚体被破坏加入P–63

M–8

或者皂土微小絮聚体再次絮聚--------M-8及皂土对超细微粒（microfloc）形成的作用在上浆泵入口投入54添加量与过絮凝作用紙張性质保留

药品添加量改善率55助留剂与膨润土的制备最佳制备参数助留剂制备浓度：0.2-0.35%

制备水温：≤40度加入点二次稀释浓度0.05-0.1%膨润土制备浓度：2.5-4.5%制备水温：35-50度加入点二次稀释浓度0.5-1%加入点二次稀释有利于提高保留效果，降低用量，提高匀度。一定要保证稀释水流量的稳定，温度与系统温度相差不超过10度。56影响留着因素高分子聚合物的制备和添加纸机操作检测配料保留助剂湿部化学颗粒大小电荷需求淀粉施胶剂分散剂水硬度电导率阴离子垃圾控制填料PAC消泡剂pH成型器种类真空度设定系统密闭性网子种类流浆箱操作(浓度,浆速….)唇板开度温度磨浆程度纸机车速克重脱水原件加入点电荷密度分子量方案设计(单元/双元系统/微粒控制方案(制备浓度/稀释浓度/用水质量/水温配料/添加剂控制浆料种类细小纤维含量浆料组分品质稳定性pH阴离子垃圾添加剂漂白浓度测试方法取样多少取样点浓度配制的水质/压力稀释水添加量原液输送添加点过滤器

添加系统设置影响留着的因素57电量中和剂—电荷、功用、分类电荷：