卫生纸机湿部化学&化学品

FPR= 头箱浓度 – 集水盘白水浓度 * 100 头箱浓度 FPFR=头箱浓度*细纤含量 – 集水盘白水浓度*细纤含量 * 100 头箱浓度*细纤含量
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湿部化学监控方法&工具
湿部电荷的测定可被使用于 - 解决湿端化学所导致的问题
- 由良好或不佳的湿端环境来预测纸机运转性的情况
- 优化化学品的添加点 - 监测化学品处理的效果及优化添加量 其需要下述条件 - 要了解所测定的内容是什么 - 趋势分析及历史纪录
- 阳性的 - 水溶性的
- 共价键
- 自我交联 - 热固性的
- 共价键
- 可逆的
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优化湿强剂的效能
•湿强剂与阴离子促进剂的配合使用(如CMC, APAM)
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湿强剂/CMC系统的添加次序建议
配制1~2%稀释液 • 在添加点处用清水进一步稀释至<0.5% 湿强剂加于浓浆 CMC 在湿强剂后加于稀浆 化学平衡是关键
酸性抄纸的pH值一般为4.5~6.5，中性或碱性抄纸pH值一般为 7~9。因此不同的抄纸系统由于纤维上羧基电离程度差异很大，纤维 所带负电荷量的差异也很明显。
这些离子化的羧基基团、磺酸基团与阳性的金属离子、阳离子化学品的阳 性基团进行离子吸附反应。
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浆料组分的比表面积测量
(70%阔叶木与30%针叶木混合浆)
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腐漿的形成过程
纸机上所主要关心的是腐漿的控制
脱落
Stage 1: Conditioning Layer
Stage 2: Bacterial Attachment
Stage 3: Biofilm Formation
Stage 4: Biofilm Maturation
Stage 5: Detachment
杀菌剂的作用模式
表面交联型
和细胞壁的組成份作用或產生交联反应
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湿部化学品的添加原則
所有的添加物添加前最好能加以稀释 所有的添加物在加后能够有良好的混合 不同电荷的物质必须分别使用混合器（如泵、浆槽、 具有弯头的管线等） 电荷密度较弱的阳性添加物应优先加入 添加物在加入系统前最好经过滤处理
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湿强剂
所有湿强树脂的特征
聚合的
水溶性的 阳性的
可反应的 –为热固性
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干强剂技术
干强剂产品
两性 阳离子 氢键和离子键结合 阴离子
GPAM 氢键、离子键结合 + 共价键结合
PVAM
Polyamide 氢键和离子键结合
Synthetic PAM 氢键和离子键结合
CMC 氢键和离子键结合
氢键、离子键结合 + 共价键结合
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解键剂/柔软剂/乳霜产品
纸厂为使用低价的浆料，或进一步提升现有纸品品质，所以这 些产品的使用正日益增多。
厌氧部分
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杀菌剂的作用模式
表面反应型
能渗透（穿透）進沉积物(deposits)里面 能溶解细胞膜, 造成细胞破裂 通常為阳离子性
因具有能渗透進入沉积物的能力,常與其他殺菌剂成分 混合使用
作用時間较快：表面反应型殺菌剂通常需要30分钟至 一個小時 通常应用于白水系统,稀浆
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这些酸性基团主要是羧基(COOH), 同时还含有木素磺酸基、木素酚 羟基等等。
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纤维表面电荷及来源
羧基为弱酸基团，在水中可部分电离，其电离式如下: Cell-COOH ↔ H+ + Cell-COO羧基的电离平衡受系统pH值的影响，提高pH值，羧基的电离平衡向 右移动，从而Cell-COO- 含量增加，纤维表面负电性增强。
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湿部化学监控方法&工具
首程留着率(First Pass Retention） 首程细纤留着率(First Pass Fines Retention) 湿部电荷 -阳电荷需求量，阴电荷需求量(PCD) -Zeta电位 残余氯含量、pH、导电率、水硬度、温度
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湿部化学监控方法&工具
浆料组分 BET-N2 (经溶剂抽提) 纤维 细小纤维 Hydrodynamic (流体力学) 混合浆 ，410CSF 纤维 细小纤维(16.5%) 比表面积(m2/g)
9.9 46.8
2.1 1.2 8.0
细小纤维的比表面积是纤维比表面积的5~8倍
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细小纤维比表面积&对湿部助剂的吸附
由于比表面积强烈影响到对助剂的吸附，而助剂只有被吸附才能起作 用，所以细小纤维在湿部的留着是各种助剂充分发挥其作用的重要一 环。 阳离子湿强剂的吸附 浆料组分 混合浆(26.8% 细纤) 纤维 细纤 氮基浓度(ppm) 2623 1236 642038来自造纸厂需要控制的微生物
细 菌 - 单细胞微生物 真 菌 - 单细胞 (酵母菌)或多细胞(霉菌)微生 物. 真菌细胞比细菌大和结构更复杂.
在生产实际上的控制对象
- 附着在表面生活的微生物：腐浆
- 浮游的微生物 - 变质
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杀菌剂的分类
各供应商自己专有的或共有的各种（有机型）殺菌剂
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造纸厂微生物来源
清水 回收纤维
辅料
损纸 白水 商品浆
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影响微生物生长的因素
水 水提供微生物成长的环境，因为水为运送营养物的介质、水控制微生物生长的环境，例 如温度。水会带着控制微生物生长的药品到达微生物生长的地方。 食物 由水所带来的食物可使微生物成长，因此在水中添加的任何物质均会对微生物生长产生 影响。例如淀粉的添加会使微生物迅速的生长。 溫度 温度是控制微生物成长的一项重要的因素。当纸机温度改变时对微生物的生长影响是相 当大，微生物控制在30~45℃最适合成长，因此在此温度范围纸机会产生菌泥的机会也 会增加。 pH值 系统中的酸度及碱度影响微生物的生长相当大，大部分的真菌喜欢生长在酸性环境中， 大部分细菌则喜欢生长在中性环境下。 氧气 大部分的微生物为好氧性，但厌氧菌则无法在高氧气含量的环境下生长，一般而言纸机 系统是充满氧气，但氧气并不存在浆槽中搅拌效果不是很好的区域，在此区域中厌氧菌 就会较活跃，厌氧菌一般会产生味道，因此浆槽中不良搅拌区域或纸张产品中有时有味 道的存在，有些厌氧菌会对纸机设备产生腐蚀问题及不好的气体的发生。诸如：沼气、 硫化氢及氢气，有时会造成人员中毒及爆炸情况。
- 节约成本
- 延长毛毯使用寿命
- 降低 BOD/COD 含量 - 降低微生物处理成本 - 改善滤水 - 改善纸机清洁度
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干强剂 • 需要电荷以便保留到纸上 • 增加纤维间结合键数量 • 构建更强的纤维间结合键
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干强剂技术
干强剂产品
两性的
阳离子的
阴离子的
需要纤维带负电荷. 也可与阴离子产品协同使用 与阳离子产品共同使用
使用专用仪器进行产品性能测试、筛选
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微生物控制剂(杀菌剂)
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微生物导致的问题
生产 断纸、非计划停机、清洗 品质的降低 因为菌泥所产生的斑点、破孔、味道等。 微生物的腐蚀 会对设备产生损害，就连不锈钢材质亦不能避免 添加物的用量增加 因为微生物会在任何位置生长，并且会造成管道堵塞、产生味道等问 题，会降低添加物的效果，或导致纸机上更多微生物的生长：涂料、 损纸、填料、保留助剂及淀粉中。 产生有害的气体 H2、 H2S、产生沼气，可能会引起爆炸。 不良产品 回抄品多，导致成本的增加。
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Off Machine Wet Strength
（下机后湿强度）
80 70 60 50 % of Full 40 Wet Strength 30 占完全湿强度的 20 百分比 10 0 GPAM PAE MF UF
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持久性湿强剂 vs. 暂时性湿强剂
持久性
- 阳性的 - 水溶性的
暂时性
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原辅料
化学品添加剂
结构 分子量 反应性 电荷
浆料
纸浆类型 羧基基团 纤维长度 细小纤维含量
水
pH 碱度 可溶性无机物 可溶性有机物
头箱
浓度 细小纤维含量 电位
原辅料间的相互作用、影响决定了头箱处的化学/物理条件，从而直接影响网 部脱水/成形，扬克烘缸上的涂层，浆料/化学品成本，能耗和最后的成纸质量
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造纸厂微生物的种类
细菌（单细胞细菌、丝状细菌）
外形有圆形、杆状、螺旋状、链状、束装；环境不良时会形成孢子以抵抗高温，强酸，染 料等，孢子可存在很长时间，但当环境适合又开始繁殖。
真菌(霉菌,酵母菌)
单细胞真菌（酵母菌），体积比细菌大5~25倍。喜生长于酸性条件，以芽孢方式无性繁殖。
无脊椎动物（线虫类、轮虫）

典型用量：0.3~0.4份CMC 对 1份湿强剂（以绝干计）
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湿强剂对于泡沫产生的影响
湿强剂的添加容易在系统中产生泡沫 影响泡沫产生的因素
-湿强剂和细纤的较差保留 -过量添加 -系统电荷失衡 -添加点
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干强剂
淀粉(天然聚合物) 合成类聚合物
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淀粉作为干强剂被普遍使用，但同时正被合成类 干强剂取代，有以下几个原因：
这些产品可用于： 湿部 喷淋毛毯上的湿纸匹
与剥贴缸剂一起喷涂于扬克烘缸上
后加工
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沉积物控制剂 产品系列
有机沉积物控制 表面清洗
无机物结垢控制
辊面和网毯处理
网毯清洗
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消泡剂
类型 水基型
浓缩型
乳液型(水延展型)
油基型
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消泡剂 产品选择
通常原则：
• 水基，浓缩型，或是油基？ • 系统温度范围？ • 沉积倾向？ • 单位成本？ • 系统封闭程度？ • 需要除气 或是 消除表面泡沫？
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浆料
所有的造纸浆料可通过尺寸大小分成纤维和细小纤 维组分。 在业界，把浆料组分中能通过200目(相当于直径 76um的小孔)筛的部分，定义为细小纤维。
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纤维表面电荷及来源
纸浆纤维表面电荷影响纤维对各种化学添加剂的吸附作用，并由此 影响各种添加剂的使用效果。纤维表面电荷特性是纤维很重要的湿 部化学性质之一。 纤维和细小纤维表面带有微弱的负电荷，主要来源于其酸性基团的 电离。
卫生纸机湿部化学 & 湿部化学品
亚什兰赫克力士水技术 苏州团队
湿部化学介绍
湿部化学是一个术语，业界用以描述造纸原辅料复 杂的化学和物理特性以及相互作用/影响。 湿部化学研究中相当重要的内容是研究各种化学助 剂与浆料各组分之间的作用及其对纸机运转性能和 产品质量的影响。
在湿部化学中，比表面积、润胀行为、离子吸附能 力是几个重要的特性
商用湿强树脂都是水溶性的、阳离子聚合物。这些聚合物是热固性的，依赖热量来产生交联 。这个交联作用提供了纸页的湿强性能。
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湿强树脂的有效应用pH范围
pH
4.0
UF MF GPAM
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
Polyamide-epi
Polyamine-epi Polyamide-epi-epoxide
- Quat, DGH, Isothiazolin, DBNPA, Peracetic
acid, Carbamates, Benzothiazole, Glutaraldehyde, Methylenebisthiocyanate (MBT), …
氧化型殺菌剂（普通的和专利性的）
- NaOCL, HOBr, BCMDH, AmBr…
- 其它的测定方法及资料。例如：pH值及纸机其它的操作条件
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取样点：头箱 单位: ueq/L 总电荷 细纤电荷+溶解电荷 纤维电荷
PM8 PM7 PM3
-2 -114 -65
-18 -80 -60
16 -34 -5
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湿部化学品
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湿部化学品分类
功能性化学品 湿强剂 干强剂 柔软剂 染料 制程化学品 消泡剂 树脂控制剂 杀菌剂 助留助滤剂
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细小纤维的管理/控制
使用纤维回收等装备，将细纤从纸机系统中移除 或者
选用合适的助留剂，提高细纤在纸中的保留
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研究湿部化学的任务
湿部化学的任务是近可能地提高浆料和功能性化学品的效率， 同时维持合适的纸机清洁度、车速和能耗等。
几个重要的考虑因素：
功能性化学品在纤维和细纤上的吸附 功能性化学品的保留 和 细纤的保留 纤维和细纤的凝聚/絮聚 化学品间的反应 ….
出现于清水，废浆料，污泥及使用废纸原料的纸厂，如果发现有无脊椎动物， 原生动物，显示清水可能被污染。
藻类（丝状菌，矽藻类）
只存在于清水，非常普遍存在于碱性抄纸系统（清水若无有效的处理），喜在 中碱性抄纸系统生长，沉积物有各种色泽，沉积物具有胡须状外观。
原生动物
归类为动物，体积大(100-1000 microns)，大多数能移动，细胞内部结果复杂。