助留劑、助濾劑、增強(qiáng)劑等各種助劑已廣泛地 應(yīng)用于造紙工業(yè)，成為造紙的基本處理劑m。而天然 助劑瓜爾膠的應(yīng)用，在一定的使用范圍已凸顯出它 的優(yōu)越性能。

瓜爾膠，是從一年生豆科植物瓜爾豆種子中提 取的，瓜爾豆種子中，胚乳占35%~42%,胚牙占43% ~47%>,外殼占17%。將胚牙和外殼從種子中分離，并 將胚乳精磨便得到食品等級(jí)、技術(shù)等級(jí)或工業(yè)等級(jí) 的瓜爾膠原粉。

瓜爾豆原產(chǎn)于印度和巴基斯坦，上世紀(jì)早期引 A美國，并在20世紀(jì)50年代進(jìn)行了大規(guī)模的商業(yè)生 產(chǎn)。我國也在上世紀(jì)7(洋代進(jìn)行引種。瓜爾膠最初 是作為剌槐豆的替代品，在此之前,剌槐豆膠已廣 泛用于工業(yè)生產(chǎn)并造成需求緊張。后來研究表明，

f音，這是瓜爾膠 土刺槐豆膠更 易水化和氫鍵 潔合活性更大 ft原因，除此, 瓜爾膠的成本

沒經(jīng)化學(xué)改性的瓜爾膠原粉雖然也能有效提 髙紙頁的強(qiáng)度，且有良好的助留作用，但卻使濾水 困難，使干燥負(fù)荷增大。經(jīng)改性的瓜爾膠能有效地 克服這一缺點(diǎn)，改性的瓜爾膠主要有陽離子型、 陰離子型、非離子型、兩性瓜爾膠和磷酸瓜爾膠，各 種類型的瓜爾膠的主要作用不同，用量也不同。在 造紙中的應(yīng)用主要分為漿內(nèi)添加、表面施膠和涂布 涂料。目前三個(gè)方面都得一定程度的應(yīng)用，最主 要的是漿內(nèi)添加。漿內(nèi)添力卩明顯的優(yōu)點(diǎn)是增強(qiáng)、助 留、助濾，并在助留、助濾的同時(shí)能有效地維持紙頁 的勻度，這是一般M造紙助劑所不及的。它歸究 于瓜爾膠能以強(qiáng)的微絮聚的方式，并像潤滑劑一樣 使纖維表面平滑,使纖維滑過時(shí)不纏結(jié)，或說它賦 于纖維強(qiáng)的分散作用，同時(shí)能提高紙頁的透氣度，再加上它的天然性、無毒性，燃燒時(shí)無氣味，為薄頁 紙、食品包裝紙的生產(chǎn)，尤其是卷煙紙和濾嘴棒紙 的生產(chǎn)所采用。依此推斷，瓜爾膠在衛(wèi)生紙、新聞紙 中的應(yīng)用也應(yīng)具有良好的效果。瓜爾膠的另一個(gè)良 好的ifm*能排除陰離子的干擾，這是因?yàn)樗Y(jié)構(gòu) 上與纖維素非常近似，這種相似性使得它與纖維有 很強(qiáng)的親和性導(dǎo)致它與纖維有優(yōu)先的作用力，因 

而對(duì)觸纖維紙漿值得樹昌使用。

瓜爾膠已成為性能優(yōu)越的環(huán)保型助劑ra〇但一 直以來主要依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴。現(xiàn)國內(nèi)已研發(fā)了 多種瓜爾膠，價(jià)格較為便宜，為它的廣泛使用提供 了條件。目前,瓜爾膠主要用在卷煙紙和濾嘴棒紙 的生產(chǎn)'表面施膠、涂布和衛(wèi)生紙等的應(yīng)用較少。 為研究瓜爾膠在其他紙種的應(yīng)用效果，擴(kuò)大它的使 用范圍，促進(jìn)環(huán)保型助劑的發(fā)展，本課題著重研究 了瓜爾膠在卷煙紙和新聞紙中的使用效果，力求為 瓜爾膠的推廣應(yīng)用釀一些依據(jù)。

 

2.1.1原材料針葉木漂白漿、闊葉木漂白漿、漂 白甘芒漿取自廣州某造紙廠的混合新聞紙漿，碳酸 鈣、松香膠、瓜爾膠VF-3000、VF-3300增強(qiáng)劑、VF- 4000助留劑。瓜爾膠在冷水中易溶解，分散性 2.1.2儀器與設(shè)備荷蘭式打漿機(jī)、FRANK 95854 紙頁成形器、肖伯爾打漿度測定儀、6010型紫外光- 可見光分光光度計(jì)（上海惠普）、YQ-Z-48A白度顏 色測定儀、J-TQY10透氣度測定儀、YQ-Z-7擺錘式 紙張拉力試驗(yàn)儀、J-IGT3flO型印刷適應(yīng)性測定儀、 NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)等。

2丄3實(shí)驗(yàn)助劑的配制分別稱取VF-3000、VF- 3300、VF-4000 3種粉末試樣5g,將其配成1%濃度 的膠體乳液，在25^下測其粘度:VF-3000為4 350 mPa.s、VF-3300Sll00mPa.s、VF-4000Sl550 mPa.s,分別配成0.5%備用。

2_1_4紙漿料組成

卷煙紙漿:將針葉木漂白漿、闊葉木漂白漿經(jīng) 過荷蘭式打漿機(jī)打漿后按3:7配比，瓜爾膠應(yīng)用效果的研究,測其混合的打漿 度為55°SR,濕重為4.3g，pH值為7.0。

新聞紙漿:取自某紙廠的混合成漿，其配比為 化學(xué)漿:機(jī)械漿:脫墨漿:CTMP為16:26:34:24，其打漿 度為72°SR，pH值為6.5〇 〇， 實(shí)馬全方法

丄厶I maszj風(fēng)取口、」1少坦：廿種混合楽經(jīng)調(diào)好輔料于 紙頁成形器中抄成各種待測試樣，備測。

2.2.2物理性能的檢測，均按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。

Paper and Paper Making Sep 2005 No.5

2.2.3打漿度的測定[習(xí)

準(zhǔn)確雜若干份紙漿（敏絕干漿重2.0g)，分 另叻口入250~300mL自來水，用電動(dòng)攪拌機(jī)疏解后，調(diào) 其pH值至7.8-8.0。攪拌下力口入40 %的CaC03(相對(duì) 絕千漿），攬拌15min后分別加人定量的瓜爾膠助劑 (即相對(duì)絕干漿量，VF-3000、VF-3300分別為0.3%、 0.5%、0.8%, VF-4000腳.03%、0.05%、0.08% 添力口）。 繼續(xù)攪拌15min后，用調(diào)好pH值為7_8~8—0的自來水 稀釋至1 OOOmL，立即測其濾水度，收集白水和濾餅 供后續(xù)助留實(shí)驗(yàn)用。為了比較，同時(shí)測定了空白紙 漿和只添加同量CaC03的紙漿的濾水度。

2.2.4白水中纖維濃度的測定[3^

取少量卷煙紙紙漿和新聞紙紙漿于烘箱中烘 至絕千，用粉碎機(jī)粉碎，經(jīng)1〇〇目篩分后的纖維粉配 成一系列濃度的白水，用紫外光-可見光分光光度 儀在220.0nm測量其濃度，確定標(biāo)準(zhǔn)回歸方程。將實(shí) 驗(yàn)2.2.3中收集到的白水通過紫外光-可見光分光光 度計(jì)，在220nm波長下，測定白水的吸光度ABS，根 據(jù)吸光度ABS從標(biāo)準(zhǔn)回歸曲線方程計(jì)算出白水的濃 度。

卷煙紙的標(biāo)準(zhǔn)回歸方程：

白水濃度=〇_157 1ABS-0.001 3 相關(guān)系數(shù)r=0.996 7 新聞紙的標(biāo)準(zhǔn)回歸方程：

白水濃度=4x(0.060 9ABS-0.001 4)

相關(guān)系數(shù)r=〇_997 4

用紫外光-可見光分光光度計(jì)測定白水濃度具 有很好的線賤系。

2.2.5留著率的測定

采用灼燒法測其灰分，將測濾水度的濾餅進(jìn)行 烘干、碳化，經(jīng)過高溫馬福爐在575±25^灼燒，測其

灰分。

3試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1瓜爾肢添加在卷煙紙中各種性能測定 3.1.1本課題抄造卷煙紙時(shí)，瓜爾膠應(yīng)用效果的研究,碳酸鈣的加入量為 40%，增強(qiáng)劑瓜爾膠VF-3000、VF-3300的添力口量為 0.3%、0.5%、0.8% ,并分先加瓜爾膠后力口CaCO和先 加CaCOs®加瓜爾狡兩種情況，通過紙頁成形

27

定量白度不透明_透氣度抗張M (g^n2) f務(wù)*)虎(％) [pW(Pa-s)] (N.m/g)

VF-3300

空白35.7176,3965.1322.635.23

CaCOs37.2276.7568.0943.628.99

CaCOjf 瓜爾膠 <0.3>-moo69.4448.229.42

CaC0j+•瓜爾膠(0_5)40.8177.2072.7648.234.74

CaC0j+瓜爾膠(03)39,7977.4169.4447.528.78

瓜爾膠+CaC03(0.3)35,8678.5068.9049.530.61

瓜爾膠+〇»<；_，5)36.6578.98,71,4143.935.47

瓜爾膠+CaC03(0.8)38.2678.8571.1541.640.96

CaGOjf瓜嫌(<X3)3先0178.8074.703fe,728.78

CaC〇3+瓜爾膠(0.5)33.1676.14.69.0050.245.18

CaCOrf 瓜爾膠(0.8)38.2677.1968.2047.933.78

瓜爾膠+CaCO3(0.3)39.5476.1169.3736.733.71

瓜爾膠+CaCQ3(0.5)42.5877.0468.8439.031.75

瓜爾膠+CaCO3(0.8)35.2077.4468.5450.536.25

注1.括號(hào)中數(shù)據(jù)表示瓜爾膠的添加量，如0.5為瓜爾膠的添加量為0.5%,下同; 2. CaC03+瓜爾膠表示先加CaC03,瓜爾膠+CaC03表示先加瓜爾膠,下同。

造艦待測，結(jié)果如表lc 表1

VF-3

側(cè)鏈上具有最大活性娜織沒受到任何遽兼，因 此具有最大的蠢雄結(jié)合面積。

3.1.2助留助濾劑VF-400©在卷煙紙中的 添加最為0.03%、0.05%、議％，通過紙頁成

從表2可以看出••加入CaCC^,卷煙紙 的打楽度有所上升,CaC0謝槳料有阻濾作 用，瓜爾膠應(yīng)用效果的研究,對(duì)紙機(jī)網(wǎng)部、壓相部、千燥部的脫水和車 速的提高都不利。加人腹?fàn)柲z后的打漿度 下降8.7%。瓜爾膠VF-4000用量加.08%，灰 分含量提髙了 31.9%，白水濃度下降18%,使 CaCO和細(xì)小纖維能有效地留著，減少了細(xì) 小纖維和CaC03的流失，這表明VF-4000* 有很好的助留助濾作用，同時(shí)，紙頁的勻度 

從表1可以看到：只加入CaC03,卷煙紙的不透之所以具有it樣為陽離

項(xiàng)目瓜爾膠 用量(％)m

(g/m2)不透明度 (%)打楽度

(°SR)灰分 (%) •.白水_ (%)

空白—35.7165.13541.210.020

■ CaC〇3一37.22級(jí)脒5712.380.028

CaC03+瓜 40000.0338.2667.2955.511.370.019

CaC03+瓜 40000.0535.2068.6455.5R790.020

CaCOyf 瓜 40000.0836.9868.9353.515.600.021

瓜 4000+CaC030.0336,2268.545312.100.018

瓜 4000+CaC030.0531.1268.065514.870.Q21

瓜 4000+CaC030.0838.707CK515216M0.Q23 ,

表2

明度略有上升，透氣度提髙較多,抗張強(qiáng) 度下降嚴(yán)重。加入瓜爾膠后，卷煙紙的白 度和不透明度略有提髙，透氣度約提髙 10%，但卷煙紙的抗張強(qiáng)度明顯提髙， VF-3000的加人量為0.8%,抗張強(qiáng)度提高 了 41 %，VF-330Cm?mJ|：加.5%時(shí),抗張強(qiáng) 度提髙了55%,這表明非離子型的VF- 3000 和 VF-3300 主要是提高紙頁 的抗張 

S®。CaCO和瓜爾膠加的先后對(duì) 性能有一碰影響。

VF-3000在瓜爾膠用量為0.8%,先加瓜爾膠后 加CaCO射取得最大抗張指數(shù)；而VF-3300在用量 為0.5%,先加CaC03后加瓜爾膠時(shí)取得^；抗張指 數(shù)，其析理有待樂一步研究。

瓜爾膠能明顯提高卷煙紙的抗張強(qiáng)度，主要是 瓜爾膠具有與纖維素相類似的結(jié)構(gòu),所以能夠在纖 維表面快速吸附,與纖維結(jié)合后，能在纖維表面形 成很多羥基，而經(jīng)基是紙頁在干燥過程中形成氫鍵 的基礎(chǔ)，纖維表面經(jīng)基越多，那么纖維間的結(jié)合點(diǎn) 就越多，干燥后形成的氣鍵就多，紙頁的強(qiáng)度就越 好。本實(shí)驗(yàn)條件下瓜爾膠VF-3000合適用董:為 0.8%，VF-330Q^SSM^@Mdt為0.5%。

瓜爾找的用董較少，主要是因?yàn)楣蠣柲z分子是 直雛，更鮮纖維麵，同時(shí)赫合適的分嫌， 瓜爾膠應(yīng)用效果的研究,子瓜爾膠與帶負(fù)電的纖維、填料粒子直接相互作 用，產(chǎn)生大量的微絮聚，起到助留助嫌效果,同時(shí)又 可以減少紙頁灰斑，提高勾度。

3.2瓜爾膠添加在新聞紙中各種性能測定 3.2.1增強(qiáng)劑瓜爾膠VF-3〇00、VF-3300的添加量 分別為0.3%、0.5%、0.8%，添加到新聞紙漿中，通過 紙頁成片性能結(jié)果如表3。

28

2005年9月第5期j fk

表3

定k (g/m2)白度

(%)不透明度抗張雜 (%) (N'HI%)■(cm/s)

空白48.1055.0393.7921.27276.8

某紙廠現(xiàn)用助劑50.5055；719SA422.42278.4

瓜 3000(0.3)49.1054.5994.8122.06280.8

瓜 3000(0.5)44.4957.5990.8824.12283.2

瓜 3000(0.8)44.9457.4891.3523.14284,3

瓜 3300(0.3)45.0858.2191.6223.40283.2

瓜 3300(0.5)44.3758.2291.6023.26282.4

瓜 3300(0_8)45.^356,9494.24,2330282.4

從表3可以看出:對(duì)新聞紙?zhí)砑覸F-3000和VF- 3300，紙的表面強(qiáng)度有一定的提高，拉毛速度都在 28(WS以上，比_紙廠現(xiàn)用助劑提高了 2%以上， 對(duì)改善紙的印刷適應(yīng)性能有利。紙的白度、不透明 度城張強(qiáng)度也有所提高，麵著添加量的提髙， 抗張強(qiáng)度的提髙幅度不明顯。新聞紙中初滅漿含量 高,同時(shí)機(jī)械漿含有大量的陰離子雜質(zhì)，對(duì)增強(qiáng)劑 的使用有負(fù)面影響，但若能采用兩性瓜爾膠，這種 影響將會(huì)降到慰氏ra。

3.2.2助留助濾劑VF-4000添加量為0.03%、 0.〇5%、0.08%，添力口到新聞紙漿中，瓜爾膠應(yīng)用效果的研究,通過紙頁成形器 麟艦，檢測結(jié)果如表4。

表4

定量

(g/m2)打漿度

(°SR)灰分

(%)不透明度 (%)白水濃度 (%)

空白48.10730.123 893.790.100

紙廠現(xiàn)用助劑50.5063.50.151 3.94.950.052

瓜 4000(0.03)46.59720.142 693.850.096

瓜 4000(0.05)45.57710.142 992.840.088

瓜 4000(0.08)44.4672.50.143 092.820.096

從表4可以看出：新聞紙中添加了瓜爾膠VF- 4000對(duì)填料的留著有一定效果，瓜爾膠應(yīng)用效果的研究,打漿度變化不明 顯，新聞紙漿含有較多的機(jī)械漿，木素含量高，同時(shí) 機(jī)械漿含有大量的陰離子雜質(zhì)，助留助濾作用受到 —定影響。

4結(jié)論

4.1瓜爾膠VF-3000、VF-3300增強(qiáng)劑可明顯提髙 卷煙紙的抗張強(qiáng)度。VF-3000的加入量為0.8%，抗 張指勢提髙了 41%，VF-3300添加量為0.5%時(shí)，抗張 指數(shù)提髙了55%, CaCO^瓜爾膠加入順序的先后 對(duì)難理性能有一定的影響。 4.2瓜爾膠VF-3000、VF-3300增強(qiáng)劑能提高新聞 紙的表面強(qiáng)度毛速度，拉毛速度都在280CID/B 以上，比紙廠現(xiàn)用助劑提髙2%，對(duì)改善紙的印刷適 應(yīng)性能有利。本下瓜爾膠VF-3000^SM 量為0.8%，VF-3300^g 用量為0.5%〇

4.3VF-4000助留助濾劑能明顯提高卷煙紙的助 留助濾作用，提髙CaCO為細(xì)小纖維的留著，減少細(xì) 小纖維和CaC03的流失，同時(shí)提髙勻度。瓜爾膠VF- 4000 用量為 0.08%，灰分含量提高了 31.9%， 白水濃 度下降18%，同時(shí)打楽度下降了 8.7%。

4.4VF4000助留助濾劑«聞紙中對(duì)填料留著有

—定的效果，本實(shí)驗(yàn)條件下合適用量為0.08%,新聞 紙衆(zhòng)含有較多的機(jī)械裝，木素含量高,同時(shí)機(jī)滅槳含 有域的陰離子雜質(zhì)，對(duì)助留雜有一定的負(fù)面作 用，若能使用兩性瓜爾膠，將倉_滕陰離子的干擾。 4.5本研究由于條件所限，卷煙紙定量偏大，且定 量偏差稍大。