瓜爾膠是一種植物膠， 可以從角豆樹的果實和瓜 爾豆中提取。角豆樹（Carol ) 是一種多年生灌木，主要生 長在地中海沿岸，瓜爾豆 (Cyamopsis tetragonolobus) 是一年生豆科植物，主要生 長在印度、巴基斯坦和美國得克薩斯州等類似沙漠的 地區(qū)，適合在晝夜溫差大和雨水充足的地區(qū)生長，目 前使用的瓜爾膠基本上都是從瓜爾豆中提取的。成熟 后的瓜爾豆經(jīng)過脫皮處理后，送到研磨加工工廠，通 過熱化學處理的方法使瓜爾豆分離成胚乳薄片、胚芽 和皮。胚芽往往作為蛋白質(zhì)含量很高的動物飼料應 用。胚乳薄片在研磨加工廠被加工成瓜爾膠。近幾年 來，瓜爾膠（guar gum )系列助劑在卷煙紙行業(yè)中得到 了廣泛應用，瓜爾膠用于卷煙紙不但具有優(yōu)良的助 留、助濾和增強效果，而且抄成的紙在燃燒時沒有異 味，滿足卷煙用紙的需要。目前，在國內(nèi)的各大卷煙紙 廠中，瓜爾膠已基本取代了淀粉成為增強、助留、助濾 劑和紙張表面性能改進劑。

1瓜爾膠的結(jié)構(gòu)與性能特點

1.1瓜爾膠的化學結(jié)構(gòu)

瓜爾膠是以冷-1，4-D-甘露吡喃糖單元為骨架連 接形成主鏈（見圖1、圖2)，每兩個甘露吡喃糖單元有 a-l，6連接的半乳吡喃糖單元作為側(cè)鏈，相對分子質(zhì) 量約為22萬。由于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，并能為纖維之間 • 34 • 形成氫鍵提供大量的羥基，從而能夠有效地促進纖維 之間的結(jié)合。此外，瓜爾膠還可以提高填料和細小纖維 的留著，同時還可以避免纖維間的不良絮聚，提高紙頁 勻度。

1.2瓜爾膠的類型、性能特點及其應用 1.2.1瓜爾膠的類型

多年以來，瓜爾膠一直是造紙用有效助劑，按其用 途來分類可以分為漿內(nèi)添加、表面施膠和用于涂布的 瓜爾膠。在漿料中添加瓜爾膠具有以下優(yōu)點：①提高紙 張的抗張強度；②提高表面強度，改善印刷適性；③提 高填料、細小纖維的留著率；④改善成紙勻度，瓜爾膠 以微絮聚的方式改善紙機網(wǎng)部的濾水性能，紙張的勻度不會被破壞；⑤減小紙張的兩面差；⑥提高紙板的層 間結(jié)合強度。

用于表面施膠的瓜爾膠，對紙張表面性能的改善 尤其明顯：①可以提高紙張的表面強度，改善印刷適 性，對紙張的透氣度不產(chǎn)生影響；②提高抗油性和抗溶 劑性；③提高表面施膠液的穩(wěn)定性；④可改善涂布性 能;⑤提高紙張表面的親膠性。

用于涂布的瓜爾膠，可以改善涂料的性能:①提高 涂料的保水性;②改善涂料的流變性。

1.2.2瓜爾膠的性能特點

由于瓜爾膠無任何毒副作用，所以通常是生產(chǎn)卷 煙紙和食品包裝用紙的有效專用助劑。為了提高其使 用效果和擴大其應用范圍，還開發(fā)了很多瓜爾膠的變 性產(chǎn)品，根據(jù)其離子性能的不同可分為陽離子型、陰 離子型、非離子型瓜爾膠以及磷酸瓜爾膠和兩性瓜爾 膠等。幾種進口瓜爾膠的性能見表1。

各種類型的瓜爾膠有不同的性能和功用，要根據(jù) 生產(chǎn)上的具體情況進行選用。

①陽離子型瓜爾膠能有效改善助留，顯著提高填 料的留著率，對紙張的勻度沒有太大影響，不影響脫 水。用量一般為0.03%~0.08%，添加點一般在紙機的沖 漿泵之前或在保證均勻分散的情況下直接加到紙機的 流漿箱之前。陽離子型瓜爾膠溶液應稀釋到約0.1&的 濃度后使用。

②非離子型瓜爾膠在紙張中主要起到增強劑的作 用，且不影響紙張的透氣度。添加量約為成紙的0.3&' 0.5%，溶解時溶液的濃度盡量不超過1&。在預先溶解 的條件下可加到打漿后的高濃漿池中。非離子型瓜爾 膠能使紙機網(wǎng)部濾水速度得到有效控制，提高水印輥 的運行性能，改善成紙勻度。同時它還具有極強的纖維 分散能力。另外，非離子型瓜爾膠還可用于表面施膠， 改善紙張的表面性能，提高卷煙紙的燃燒質(zhì)量，改善包 灰質(zhì)量和包灰顏色。在施膠過程中，還可以與淀粉、羧 甲基纖維素（CMC)、聚乙烯醇（PVA)等化學品配合使 用。用于表面施膠的非離子型瓜爾膠表面施膠量約為 0.2~0.3g/m2。

③陰離子型瓜爾膠可以提高紙張的耐折度，并減少 濕強劑的使用量。陰離子型瓜爾膠的用量一般為成紙的 0.2%~0.4%，溶解時溶液的濃度盡量不要超過1&。

④磷酸瓜爾膠是將瓜爾膠磷酸化，使其交聯(lián)后得 到的。使用磷酸瓜爾膠對紙張進行表面施膠后，紙張表 面的抗?jié)B透性能得到改善，可節(jié)約生產(chǎn)耐油紙時的氟 樹脂和生產(chǎn)剝離紙時硅油的使用量。

⑤兩性瓜爾膠是將瓜爾膠進行羧甲基化和季氨基 醚化后得到的。兩性瓜爾膠可用于提高含機械漿紙張 的內(nèi)部強度和表面強度。由于機械木漿中含有大量的 陰離子雜質(zhì)，對增強劑的使用有較大的負面影響，但是 兩性瓜爾膠對陰離子雜質(zhì)的靈敏度最低[2]。陰離子雜質(zhì) 對兩性瓜爾膠、陰離子型瓜爾膠和聚丙烯酰胺的使用效 果影響見圖3[2]。

圖3陰離子雜質(zhì)對紙張增強劑使用效果的影響 1.2.3瓜爾膠的應用

大多數(shù)的瓜爾膠均能溶于冷水中，有些類型的瓜 爾膠需要加檸檬酸調(diào)節(jié)pH值，并須輕微加熱后溶解。 另外，各種類型的瓜爾膠進行復配使用后能夠取得良 好的效果，如根據(jù)有關公司產(chǎn)品資料介紹，陰、陽離子 和非離子型瓜爾膠進行復配，能有效的改善纖維和填 料的留著率，紙張的勻度也較好，參見圖4(其中非離 

表1幾種進口瓜爾膠的主要性能指標

粘度/mPa*s水分/%分散性粒徑分布夕卜觀用量/%

陽離子型2000"9易分散于冷水中—粉末狀0.03-0.08

陰離子型600±300"14易分散于冷水中粒徑大于250目的粒子"2%:粒徑小于75目的 粒子占90&-100%淡黃色粉末0.2-0.4

非離子型添加劑14000±800"14易分散于冷水中粒徑大于100目的粒子"2%:粒徑小于75目的 粒子占90&-100%淡黃色粉末0.3-0.5

非離子型添加劑25000-6000"12易分散于冷水中粒徑小于200目的粒子占96%-98%淡黃色粉末0.3-0.5

非離子型表面施膠劑70-130"14能分散于冷于中， 加熱能加快溶解.粒徑大于200目的粒子"1%:粒徑小于75目的 粒子占75%淡黃色粉末0.2-0.3

實驗結(jié)果可以看出，非離子型與陽離子 型瓜爾膠進行復配后的使用效果明顯優(yōu)于單獨使用陽 離子型瓜爾膠。陽離子型瓜爾膠與非離子型瓜爾膠2 進行復配后，除強度和不透明度指標略低于陽離子瓜 爾膠與非離子瓜爾膠1的復配組合外，其他指標如：透 氣度、白度及灰分等均優(yōu)于陽離子型瓜爾膠與非離子 型瓜爾膠1的復配組合。

2.2生產(chǎn)試驗

在實驗室實驗的基礎上，采用陽離子型瓜爾膠和 非離子型瓜爾膠復配在牡丹江恒豐紙業(yè)#7長網(wǎng)卷煙 紙機上進行了生產(chǎn)試驗，以比較兩種非離子型瓜爾膠 的使用效果。試驗結(jié)果列于表3。

將表2、表3中的數(shù)據(jù)進行對比可以看出，生產(chǎn)試 驗結(jié)果與實驗室實驗結(jié)果基本吻合。結(jié)果表明，陽離子 型與非離子型瓜爾膠進行復配使用，能夠顯著提高填 料和纖維的留著并提高紙張的強度等指標，對改善紙 張的燃燒性能也有所幫助。非離子型瓜爾膠2可以取 代目前卷煙紙廠使用的非離子型瓜爾膠1作為內(nèi)添加 助劑，但非離子型瓜爾膠2在使用過程中，由于其粒度 過小導致在溶解時出現(xiàn)成團現(xiàn)象，給溶解帶來不便， 有待改進，但對紙機的正常運轉(zhuǎn)及成紙的性能指標并 未產(chǎn)生影響。此外，非離子型瓜爾膠2的使用效果要 略優(yōu)于非離子型瓜爾膠1的使用效果，且非離子型瓜 爾膠2的成本低于非離子型瓜爾膠1的成本。隨著非 

表2陽離子型與非離子型瓜爾膠的復配實驗

瓜爾膠用量

/%成紙物理指標

編號瓜爾膠品種定量抗張強度透氣度白度不透明度灰分

/g*m"2/kN'm"1/CU/$/%/%

1陽離子型瓜爾膠0.0329.20.60889.71&.083.010.2

2陽離子型瓜子膠 非離子型瓜爾膠10.03

0.330.50.67781.11&.384.911.1

3陽離子型瓜爾膠

非離子型瓜爾膠20.03

0.330.20.66798.277.682.612.2

雖然瓜爾膠作為造紙助劑具有很多 優(yōu)點，但由于其價格較高，目前還沒有被 普遍使用，僅在某些特定的紙種中有少 量應用，例如在卷煙紙的漿內(nèi)添加和表 面施膠中就使用瓜爾膠。在卷煙紙的漿 內(nèi)添加時一般同時使用非離子型瓜爾膠 和陽離子型瓜爾膠，為比較在抄造卷煙 紙時不同類型瓜爾膠的復配效果，降低

紙廠生產(chǎn)成本，本研究針對不同離子類表3陽離子型與非離子型瓜爾膠的復配生產(chǎn)試驗

定量

/g*m"2抗張

強度

/kN-m"1伸長

率

/%透氣 度 0 CU白度

0%不透

明度

0%填料單程 留著率

0%包灰

長度

0 mm陰燃

性能

0 mm燃燒

速度

/s

陽離子型+

非離子型1(0.114%)21.81.141.4328.589.014.858.6656023.2

陽離子型+

非離子型2(0.081%)21.01.181.9230.389.814.351.0656020.3

陽離子型+

非離子型2(0.145%) 陽離子型+21.81.141.8630.289.614.660.1656021.0

非離子型2(0.114%)21.41.141.1830.389.514.058.3656020.9

China Pulp & Paper V〇1.22，N〇.2,2003

型和不同生產(chǎn)廠家的瓜爾膠進行了實驗 室實驗以及工廠生產(chǎn)試驗。

2.1 實驗室實驗

實驗使用的瓜爾膠均為進口產(chǎn)品， 包括一種陽離子型瓜爾膠和兩種非離子 型瓜爾膠，實驗使用的漿料、填料、助劑 均取自牡丹江恒豐紙業(yè)#7卷煙紙機，并 參照生產(chǎn)條件對漿料進行處理和試劑配 用。每組抄片10張，在恒溫恒濕的條件下檢測成紙性能.

離子型瓜爾膠2的用量增加，成紙的各項指標并不完 全隨之增加。

3結(jié)論

3.1瓜爾膠已逐漸取代淀粉成為卷煙紙生產(chǎn)過程 中主要的助留助濾、增強和紙張表面性能改進用助 劑。

3.2不同離子類型的瓜爾膠進行合理復配后的效果 要優(yōu)于單獨使用瓜爾膠的效果，復配使用后能有效 提高紙張的強度、透氣度、灰分、伸長率和白度等指 標。

3.3成紙的各項性能指標并不完全隨著非離子型瓜 爾膠2使用量的增加而增強；非離子型瓜爾膠2由 于粒度過小，在溶解過程中容易出現(xiàn)結(jié)團現(xiàn)象，在 此項產(chǎn)品性能上還需進一步改善。

3.4非離子型瓜爾膠2的使用效果要略優(yōu)于非離子 型瓜爾膠1，且在成本上非離子型瓜爾膠2要低于非 離子型瓜爾膠1，可以取代非離子型瓜爾膠1作為卷 煙紙生產(chǎn)用助劑。