乙二醛聚酰胺湿强损纸再制浆工艺的探讨

实验对 PAE, PAMG 这 2种湿强损纸进行再制 浆比较 (均为实验室手抄片后的再制浆 ) , 以获得湿 强纸再制浆的最佳工艺条件。
1 实验部分
1. 1 原料 漂白阔 叶 木 硫 酸 盐 浆; PAMG, 实 验 室 自 制;
PAE; 硫酸铝; 阳离子分散松香胶。 1. 2 仪器
电动搅 拌器, 高速 分散 机, 电热 鼓风 干燥 箱, H 158型纸浆疏解机, F I 101 型方形抄片器, F I 119 型电热干燥器, PH S-75型酸度计。 1. 3 湿强纸的抄造
1. 5 检测
将纸页置于恒温、恒湿室中放置 24 h后, 按国
家标准方法 ( GB /T 453) 1989 ) 测量纸张的干裂断
长、撕裂指数, 并计算再制浆得率:
再制浆得率
=
再制浆所得绝干浆料 破碎前总绝干浆料
@
100%
2 结果与讨论
2. 1 PAE湿强树脂再制浆条件的探讨 PAE 是一种热固性永久湿强树脂, 有着 UF 和
1
0. 5
10
50
2
1. 0
20
60
3
1. 5
40
70
2. 1. 2 各因素对结果的影响 对 3个指标分别进行计算分析, 得出 3个好的
方案: 对于裂断长最佳反应条件为 C1 B2 A3; 对于撕 裂指数最佳反应条件为 B1 A1 C3; 对于细浆得率最佳 反应条件为 B2 C3 A1。这 3个方案不完全相同, 综合 分析, 将各指标因素的水平变化的情况用图形表示 出来, 如图 1所示 ( 为了看得清楚, 将各点用直线连 起来, 实际上并不是直线, 下同 )。
综合平衡上述因素, 温度以 60 e 为佳。 2. 1. 2. 4 PAE 湿强干损纸再制浆的最佳工艺条件
通过上述因素对各项指标影响的综合分析, 得 出 最 佳 试 验 方 案 是: 用 药 量 0. 5% , 处 理 时 间 20 m in, 处理温度 60 e 。这一结论与 2号试验获得 的结果基本一致。 2. 2 乙二醛聚酰胺湿强树脂再制浆条件的探讨 2. 2. 1 正交实验的设计
对于 3个指标分别进行计算分析, 得出 3个好
表 2 正交实验因素与水平
水平
pH ( A )
因素 处理温度 ( B) /e 处理时间 ( C ) /m in
1
11
40
10
2
12
50
15
3
13
60
20
的方案: 对于裂断长最佳反应条件为 C2 B2 A1; 对于 撕裂指数最佳反应条件为 A 2 B1 C1; 对于细浆得率最 佳反应条件为 A 3 B2 C2。这 3个方案不完全相同, 综 合分析, 将各指标因素的水平变化的情况用图形表 示出来, 见图 2。 2. 2. 2. 1 pH 对各指标的影响
综合考虑对裂断长和撕裂指数的影响, 用药量 以取 0. 5% 为佳。 2. 1. 2. 2 处理时间对各指标的影响
处理时间 是影响裂断长和细浆得率的重要因 素。由图 1可见, 随着处理时间的延长, 细浆得率和 裂断长先增大、后又减小, 撕裂指数先减小、后增大; 所以, 处理时间取 20 m in为佳。 2. 1. 2. 3 温度对各指标的影响
R esearch on R epulping Process of G lyoxa-l acrylam ide Copolym er W et Strengthened Brokes
REN H ua-i yan, ZHAO Chuan- shan, XU H ong- zheng
( Shandong K ey Lab of Pulp and Paper Engineering, Shandong Institu te of L ight Industry, J inan 250353, China)
由图 2可以看出, pH 对于撕裂指数和细浆得率 是最大的影响因素, 对于裂断长, pH = 11时效果最 佳, pH = 13时次之; 对于撕裂指数, pH = 12时效果最 佳, pH = 13时次之; 对于细浆得率, pH = 13时效果最 佳, pH = 12时次之, 综合各因素考虑, 选择 pH = 13。 2. 2. 2. 2 处理温度对各指标的影响
M F无可比拟的优点, 湿强度高, 适于中性抄纸。 PAE 树脂在较宽的 pH ( 4~ 10) 范围内, 具有良好的 稳定性, 特别是 pH 在 6. 5~ 8. 0之间时, 其性质最 稳定, 酰胺环氧化合物间的交联键最不易破坏, 疏解 最困难, 所以应避开 PAE 树脂的稳定范围。选择在 pH < 8或强碱性 ( pH \ 11)条件下进行疏解 [ 4-7 ] 。
高温下处理湿强纸, 其目的是利用高温破坏湿 强剂对纤维的结合力, 从而有利于下面工序的碎解。
温度也是影响细浆得率和裂断长的重要因素。 由图 1可见, 随着温度的 升高, 细浆 得率呈上升趋 势, 裂断长下降, 撕裂指数变化较小。
在较高温度下, 药品对湿强损纸的处理比较充 分, 再制浆率较高; 但由于所用药品具有较强的氧化 性, 在与湿强剂反应的同时也使部分纤维降解, 改变 了纤维的组织结构 ( 如纤维长度、表观密度等 ), 再 加之重复烘干, 降低了纤维强度, 从而使得手抄纸的 抗张强度较大幅度降低。而 3个指标中, 细浆得率 反映了再制浆的效率, 是考虑的主要指标。
Abstract: The repulping experim ents of po lyam inoam ide-ep ichlorohydrin( PAE) and g lyoxa-l acry lam ide copo lym er ( PAMG ) w et strengthened brokes w ere carried out respect ive ly. The results show that the repulping process o f PAMG streng thened paper is sim ple and innocuous. PAMG is a good w et streng then ing agent for tissue paper, w hich has a low streng th request and can be d iscarded a fter being used. K ey w ord s: po lyam inoam ide-ep ich lorohydrin; g lyoxa-l acry lam ide copo lym er; w et streng th paper; repulping
对造纸厂来说, 废纸纤维是一种重要的原料来 源, 可大大降低造纸成本, 湿强纸作为废纸原料的重 要组成部分, 具有很高的利用价值, 并可以利用配抄 以降低原料费用。因此, 对湿强树脂的再制浆工艺 的探讨具有重大实用价值。
造纸湿强剂可以分为永久性湿强剂和暂时性湿 强剂 2种。目前国内 纸厂应用永久 性湿强树脂为 主, 如 聚酰 胺 聚胺 环 氧氯 丙 烷 ( PAE ) 、脲 醛 树脂 ( UF )、三聚氰胺甲醛树脂 ( MF ) 等。随着造纸工业 的发展, 二次纤维的需求量增加, 使用永久性湿强树 脂抄造的纸, 其回收和利用极其困难。漂白湿强纸的 再制浆一般使用次氯酸钠。迫于环境保护的压力, 造 纸厂必须降低产生的可吸收有机卤素 ( AOX)含量, 因 此在很大程度上限制了次氯酸钠的使用 [ 1] 。
乙二醛聚 酰胺树脂是中等相对分子质量的树 脂, 其制备是通过少量的 阳离子单体, 如叔胺或季 铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 ( DMC ) 等与丙 烯酰胺单体反应, 生成阳离子聚丙烯酰胺。阳离子 聚丙烯酰胺在溶液中用乙二醛处理, 引入具有反应 活性的酰胺基, 并与丙烯酰胺分子进行交联而产生。
利用三因素混合水平正交实验对乙二醛聚酰胺 湿强纸的再制浆处理条件进行探索。表 2为正交实 验的各因素与水平。 2. 2. 2 各因素对结果的影响
将漂白阔叶木浆稀释至一定浓度, 放入 H 158型 纸浆疏解机, 疏解 5 000转, 然后向纸浆中先后加入硫
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造纸 化学 品
第 19卷
酸铝、阳离子分散松香胶、湿强剂, 搅拌均匀后在方形 抄片器上抄制成定量为 60 g /m2 的纸张, 将所得湿纸
页置于电热烘缸上, 调温度至 100~ 110 e , 烘干 1 h。
利用三因素混合水平正交实验对 PAE 湿强纸 的再制浆处理条件进行探索 [ 3] 41- 42。表 1为正交实 验的各因素与水平 (为了与暂时性湿强剂进行比较, 选用碱性条件, pH = 13, 处理温度范围为 50~ 70 e )。
表 1 正交实验因素与水平
因素 水平
w [ 用药量 ( A ) ] /% 处理时间 ( B ) /m in 处理温度 ( C ) /e
第 19卷第 6 期 2007年 12 月
造 纸化 学品 PAPER CHEM ICAL S
V o.l 19 N o. 6 D ec. 2007
乙二醛聚酰胺湿强损纸再制浆工艺的探讨
任怀燕, 赵传山, 许洪正
( 山东轻工业学院 制浆造纸工程省级重点学科, 山东 济南 250353)
摘要: 对聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂 ( PAE )、乙二醛聚酰胺树脂 ( PAMG )等 2种湿强损纸进行了再 制浆实验; 实验表明: 乙二醛聚酰胺湿强树脂再制浆工艺简单、且无毒, 对湿强度要求不高、用后就 丢弃的生活用纸, 该湿强树脂为一良好的选择。 关键词: 聚酰胺聚胺环氧氯丙烷; 乙二醛聚酰胺; 湿强纸; 再制浆 中图分类号: T S749. 7 文献标识码: A 文章编号: 1007- 2225( 2007) 06- 0015- 04
对于裂断长来讲, 反应时间是影响的最大因素。 从图 2可以看出: 对于裂断长, 当处理时间为 15 m in 时效果最佳, 处理时间为 10 m in时效果次之; 对于 撕裂指数, 当处理时间为 10 m in时效果最佳, 处理 时间为 20 m in 时效果次之; 对于细浆得率, 处理时 间为 15 m in时效果最佳, 处理时间为 10 m in时效果 次之; 综合考虑各因素, 选择处理时间为 15 m in。
从图 2可看出, 处理温度对撕裂指数、细浆得率 和裂断 长均 影响不 大。对 于裂 断长, 处 理温度 为 50 e 时效果最佳, 处理温度为 40 e 时次之; 对于撕 裂指数, 处理温度为 40 e 时效果最佳, 处理温度为 60 e 时次之; 对于细浆得率, 处理温度为 50 e 时效 果最佳, 处理温度为 40 e 时次之, 综合考虑各因素, 选择处理温度为 40 e 。 2. 2. 2. 3 处理时间对各指标的影响
PAE 湿强损纸比较有效的处理方法为: Q(次氯 酸盐 ) = 0. 5~ 0. 8 g /L, 反应温度 70~ 80 e , 疏解时 间 20 m in, pH < 8或 pH \11, 高剪切力疏解器。这种 先经次氯酸盐处理、再在碱性条件下疏解纸料的方 法, 其疏解效果和经济成本比加温处理更为优越 [ 8-9] 。 2. 1. 1 正交实验的设计
图 1 PAE 湿强损纸再制浆正交分析图
第 6期
任怀燕, 等: 乙二醛聚酰胺湿强损纸再制浆工艺的探讨
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2. 1. 2. 1 用药量对各指标的影响 由图 1 可见, 随用药量的增加, 撕裂指数先下
降、后上升; 裂断长则一直增加。当用药量在一定的 范围内时, 减小用药量, 细浆得率不 会发生显著的 变化。
1. 4 再制浆
取若干, 取 2. 0 g ( 绝干 ), 用水稀释到一定的
浓度, 在加热到反应温度之前, 缓缓搅拌下用氢氧化
钠溶液调节 pH, 再保温一段时间, 然后迅速将其转
移到碎浆机中剪切一定时间, 将制得的纸浆进行洗 涤, 抄片 [ 3] 40。
丙烯酰胺 ( AM ) -甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化 铵 ( DMC ) -乙二醛三元共聚物湿强剂 ( PAMG ) 为损 纸易回用型湿强剂, 无甲醛、无有机卤素 ( AOX ) , 适
收稿日期: 2007-05-15; 定用日期: 2007-08-15
应于使用后即丢弃的生活用纸和对湿强要求不高的 普通纸张等 [ 2] 。