1、紙及紙板生產(chǎn)過程中常用化學(xué)藥品的簡介紙機(jī)濕部化學(xué)的平衡及應(yīng)用亞馬遜化工有限公司技術(shù)總監(jiān)，周振平 造紙化學(xué)藥品的分類功能性化學(xué)藥品施膠劑、干強(qiáng)劑、濕強(qiáng)劑、填料、染料、增白劑、柔軟劑等均屬于功能性化學(xué)藥品，其目的是用來改善和提高最終產(chǎn)品的使用性能和品質(zhì)。過程性化學(xué)藥品助留劑、助濾劑、消泡劑、殺菌劑、防腐劑、樹脂控制劑、清洗劑等藥品均歸類于過程性化學(xué)藥品，其目的是以提高和改善生產(chǎn)過程的效率，防止生產(chǎn)波動和減少干擾。紙機(jī)濕部化學(xué)的定義 紙機(jī)濕部化學(xué)： 是指在抄紙過程中，濃漿回路及稀漿回路中有關(guān)水、纖維及其它添加劑相互之間的反應(yīng)與作用的規(guī)律，以及影響紙機(jī)的運(yùn)行狀況和紙及紙板質(zhì)量的一門科學(xué)。 紙機(jī)濕部化學(xué)

2、包括：酸堿度溫度導(dǎo)電度膠體和纖維/細(xì)小纖維的電荷助留劑、助濾劑以及電荷中和劑微生物控制劑/殺菌劑/防腐劑沉積物控制劑消泡劑施膠劑淀粉填料染料/增白劑濕強(qiáng)劑及干強(qiáng)劑紙機(jī)濕部化學(xué)藥品之間的相互關(guān)系紙機(jī)濕部各種化學(xué)藥品之間的相互關(guān)系就象一條鎖鏈，互相影響和制約 在整個(gè)鎖鏈中，助留助濾劑應(yīng)用起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用。良好的保留使得 施膠劑添加量 施膠效果合理的施膠劑（尤其是松香膠）的用量 系統(tǒng)泡沫 消泡劑用量少的泡沫和潔凈的系統(tǒng) 沉積物發(fā)生機(jī)會 沉積物控制劑用量良好的保留和少的系統(tǒng)沉積物 細(xì)菌繁殖的機(jī)會 殺菌劑用量 良好的系統(tǒng)微生物控制 發(fā)生斷紙和破孔機(jī)會 損紙量損紙量減少 系統(tǒng)的電導(dǎo)率穩(wěn)定 助留助濾效果

3、WetStrengthDepositControlStarchAntifoamRetentionAidsCoCa3SizingMBDryStrength一、功能性化學(xué)藥品簡介Functional Chemicals 施膠劑可簡單的分為堿性/中性和酸性施膠兩大類：堿/中性施膠AKD 或ASA：一般認(rèn)為AKD施膠劑的用量應(yīng)控制在0.7-1公斤/噸漿，最佳的pH條件在7以上；總堿度應(yīng)控制在150ppm或以上。加入過量的AKD會在后加工時(shí)產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，且對施膠度的提高幫助不大。而ASA施膠劑的用量應(yīng)控制在0.6-0.9公斤/噸漿。系統(tǒng)的pH范圍在5.5-7.5為宜。加入過量的ASA施膠劑容易產(chǎn)生紙機(jī)沉

4、積物（溫度和pH會加速ASA的水解速度，并有可能造成生產(chǎn)障礙）AKD和ASA都適合在中性或堿性的條件下使用，故可在紙機(jī)濕部使用碳酸鈣作填料。AKD的熟化較ASA慢，但不容易產(chǎn)生紙機(jī)沉積物。漿內(nèi)施膠劑中性施膠劑酸性施膠-皂化松香膠和分散松香施膠皂化松香膠目前已基本被淘汰。分散松香膠又可分為陰離子型和陽離子型兩大類：陰離子分散松香膠則需要使用較大量的硫酸鋁來幫助松香膠的留著，并維持其pH在4.0-5.5之間。松香膠用量約在2-4公斤/噸漿。陽離子分散松香膠對硫酸鋁的需求不大，其pH可控制在4.5-6.8之間，松香膠的用量約在1-3公斤/噸漿，硫酸鋁與陽離子分散松香膠的比例一般為1：2?；蚩刂葡到y(tǒng)的

5、總酸度在70ppm左右。松香膠在紙機(jī)上的熟化較AKD快得多，故較適合機(jī)內(nèi)涂布的紙機(jī)使用，但在紙機(jī)濕部不可加入太多的碳酸鈣(一般不超過3%)作為填料。 一般情況下AKD、ASA、松香膠用量與施膠效果請見下圖：漿內(nèi)施膠劑松香膠使用漿內(nèi)施膠時(shí)建議的流漿箱pH范圍 皂化松香膠 4.0 - 4.8分散松香膠 (陰離子型) 4.0 - 5.5 (陽離子型) 4.5 - 7.0纖維反應(yīng)型施膠 6.5 - 8.5pH對ASA施膠劑水解速率的影響增強(qiáng)劑可分為濕強(qiáng)劑和干強(qiáng)劑兩大類：濕強(qiáng)劑：濕強(qiáng)劑是指在加入某種增強(qiáng)劑以后的成品紙，在完全濕潤的條件下，該紙張仍具有它原來強(qiáng)度的10%-15%濕強(qiáng)劑并不能改變在干燥以前的

6、濕紙頁的強(qiáng)度。濕強(qiáng)劑又可分為用久性和非永久性兩類。非用久性的濕強(qiáng)劑常用于面巾紙系列，而永久性濕強(qiáng)劑則應(yīng)用于包裝紙系列等產(chǎn)品。非永久性濕強(qiáng)劑具有可逆轉(zhuǎn)的性能，而永久性濕強(qiáng)劑則具有自我相互連接和熱硬化的功能。增強(qiáng)劑濕強(qiáng)劑干強(qiáng)劑：干強(qiáng)劑的加入可使成品紙及紙板的部分物理性指標(biāo)得到提高，如改善紙及紙板的挺度，撕裂度，耐破度、環(huán)壓強(qiáng)度等。干強(qiáng)劑的增強(qiáng)原理：增加纖維與纖維結(jié)合區(qū)域之間的結(jié)合點(diǎn)的數(shù)量相對于機(jī)械方法，加入干強(qiáng)劑不會降低單根纖維的強(qiáng)度改良紙頁的成型并使得纖維與纖維之間的結(jié)合與分布更加均勻改善纖維的交織，提高了纖維的保留和紙頁的脫水在壓榨部改善纖維與纖維之間的接觸增強(qiáng)劑干強(qiáng)劑濕部添加劑所指的淀粉一般

7、是指陽離子淀粉或兩性淀粉當(dāng)加入陽離子淀粉的目的是為了增加纖維之間的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)將淀粉加在濃漿中。若加入淀粉的目的是幫助提高纖維保留的話，則應(yīng)將淀粉加在稀漿中。淀粉的加入量一般不超過1%, 加入時(shí)的淀粉濃度也應(yīng)控制在1%左右。過量的淀粉加入不僅不能幫助生產(chǎn)，反而會造成白水回收的困難(高的生物耗氧量和細(xì)菌含量)。陽離子淀粉的取代度一般在0.0180.036之間內(nèi)添變性淀粉濕部淀粉的作用在紙機(jī)濕部的表現(xiàn)脫水能力保留率對紙張?zhí)匦缘挠绊懤w維的內(nèi)在結(jié)合力耐破度內(nèi)添施膠挺度伸長率撕裂度孔隙度/紙張的封閉性拉毛強(qiáng)度 (濕拉毛，IGT) 常見的用于紙機(jī)濕部的填料有碳酸鈣，高嶺土和滑石粉等。應(yīng)用最普遍的是碳酸鈣。1

8、. 碳酸鈣又可分成重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。重質(zhì)碳酸鈣往往粒徑大小不均，比表面積相對較小，容易保留，成本較低，但對設(shè)備的磨損較嚴(yán)重；輕質(zhì)碳酸鈣粒徑小而均勻，比表面積較大，遮蓋率較高且對設(shè)備的磨損小，但保留較難，且成本相對較高。碳酸鈣作為填料加入紙機(jī)濕端時(shí)，系統(tǒng)的pH必須是中性或堿性，否則會產(chǎn)生大量氣泡影響正常生產(chǎn)。一般文化用紙的灰分含量約在15%22%，個(gè)別廠可達(dá)到25% 甚至更高。在高速紙機(jī)上灰分的保留率大約在30%左右；低速紙 機(jī)可在50%左右，或更高。填料染料的分類和應(yīng)用直接染料不需要染媒劑而能直接上染的一類染料被稱為直接染料，它與纖維素纖維具有較強(qiáng)的親合力，易出現(xiàn)不均勻染色，故應(yīng)對紙漿進(jìn)

9、行充分打漿。直接染料最適宜對不施膠或輕度施膠的紙漿進(jìn)行染色。注意，直接染料在遇酸后會使染料水溶性下降，并發(fā)生凝結(jié)成為沉淀，故應(yīng)在堿性或中性狀態(tài)下加入而被紙漿所吸附，取得較好的染色效果。堿性染料能在水中直接離解生成陽離子或與酸成鹽后生成陽離子的一類染料，它與纖維素纖維的親合力不大，需要用媒染劑上打底色后再染色。而對木素具有很大的親合力，故通常被用在未漂漿的染色。堿性染料在酸性介質(zhì)中呈陽離子性，故應(yīng)在紙漿呈弱酸性時(shí)，或pH在4.56.5 時(shí)加入。酸性染料屬于在酸性介質(zhì)中染色的一類染料。由于酸性染料在水中的溶解度很大，且本身帶有強(qiáng)負(fù)電性基團(tuán)，故對纖維素纖維的親合力很小，用于漿料染色時(shí)，染料的流失量較

10、大，主要用于合成纖維或蛋白纖維的染色。二、過程性化學(xué)藥品的簡介Process Chemicals三元的微粒子方案， 它由硫酸鋁或低分子量的陽離子聚合物作為凝聚劑，再用高分子量的陰離子或陽離子型的聚合物作絮凝劑，最后加入微粒子（陰離子型的硅膠或膨潤土）。它的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在獲得高的灰分保留的同時(shí)提高機(jī)速（改善脫水），并且對紙的勻度沒有 “明顯的負(fù)面影響”。 切記！紙廠應(yīng)根據(jù)其自身的需要來決定選用何種保留助劑，最高級或最先進(jìn)的技術(shù)未必是最適合您的。而只有最適合您的才是最好的。 保留助劑纖維保留、脫水及成型之間的關(guān)系保留保留助劑的用量脫水成型最大最小最佳最差溫度與細(xì)菌的關(guān)系 0 5 16 27 38

11、 50 60 72 82細(xì)菌的生長情況 : 低溫菌 中溫菌 高溫菌溫度 oC菌泥的數(shù)量pH與細(xì)菌的關(guān)系2 4 6 8 10pH真菌所產(chǎn)生的菌泥細(xì)菌所產(chǎn)生的菌泥菌泥的數(shù)量微生物的控制機(jī)械及廠房的設(shè)計(jì) (環(huán)境)機(jī)械的操作 (化學(xué)基理 / 衛(wèi)生)非毒性化學(xué)品 (表面活性劑/分散劑)氧化性殺菌劑 (氯/溴/臭氧) 非氧化性的專業(yè)殺菌劑 (專有化學(xué)品)殺菌劑及殺菌方案的選擇合理的使用殺菌劑應(yīng)遵循以下原則：通過毒性實(shí)驗(yàn)，挑選出一種或數(shù)種合適的殺菌劑確保殺菌劑在漿料中達(dá)到一定的濃度確保殺菌劑與漿料的接觸時(shí)間符合該殺菌劑的要求在紙機(jī)濕部應(yīng)盡量避免使用氧化型殺菌劑，以防止影響施膠劑及染料的表現(xiàn)，另外有部分殺菌劑

12、還有可能誘發(fā)泡沫的發(fā)生，當(dāng)使用帶電荷的殺菌劑時(shí)應(yīng)避免加在與其帶相反電荷的化學(xué)藥品的場合系統(tǒng)的pH,溫度,ORP會影響殺菌劑的使用效果，高的pH和溫度會導(dǎo)致殺菌劑的分解從而失去其殺菌功能,部分殺菌劑對系統(tǒng)的ORP非常敏感.系統(tǒng)的清洗是配合殺菌劑獲得良好表現(xiàn)的重要條件之一生物膜的產(chǎn)生過程的演示有機(jī)物的吸附適應(yīng)期生陳代謝及繁殖繁殖期成長老化脫落向外擴(kuò)展穩(wěn)定期黏附期微生物移到該處黏附到其表面初始的誘導(dǎo)階段成長高峰階段沉積物控制劑可分為有機(jī)和無機(jī)兩大類： 無機(jī)的沉積物控制劑最常用的是滑石粉。 有機(jī)的沉積物控制劑有：電荷中和劑；保護(hù)劑/鈍化劑；固著劑以及穩(wěn)定劑，分散劑，螯合劑、生物酶等。電荷中和劑：利用異

13、性相吸的原理，加入帶有不同電荷的化學(xué)藥品將沉積物吸附在纖維上，從而達(dá)到沉積物控制的目的。保護(hù)劑/鈍化劑：將同時(shí)帶有疏水基團(tuán)和親水基團(tuán)/陽電荷的聚合物加入系統(tǒng)中，使沉積物與聚合物的疏水基團(tuán)結(jié)合，而親水基團(tuán)/陽電荷向外形成保護(hù)。最終與纖維結(jié)合從而避免沉積物結(jié)聚集成塊/團(tuán)。沉積物控制劑固著劑：當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的沉積物粒子還處于很小的顆粒狀時(shí)，加入化學(xué)藥品“中和”系統(tǒng)內(nèi)多余的陰電荷，并使沉積物絮集成帶正電荷的微小絮團(tuán)吸附在纖維形上，或借助于紙機(jī)保留助劑的作用隨著紙的抄造而去。穩(wěn)定劑：加入的化學(xué)藥品使得沉積物粒子親水或帶上相同的表面電荷，從而避免與其它沉積物粒子的結(jié)合。分散劑：對于某些用機(jī)械方法仍不能有效分散的

14、樹脂等，經(jīng)加入分散劑來幫助使之分散。再通過其它方法使之保留在紙上，從而避免了樹脂對生產(chǎn)的影響。生物酶：利用生物酶有針對性將樹脂類粘性物質(zhì)轉(zhuǎn)換成其他類型的物質(zhì)，從而避免了沉積物的出現(xiàn)。 化學(xué)串洗和網(wǎng)/毛布的保潔也是沉積物控制的有效方法沉積物控制劑不同溫度下有機(jī)沉積物的狀態(tài)影響粘性的因子-溫度液體狀粘狀 固體狀沉積物控制劑的反應(yīng)機(jī)理示意親水基團(tuán)疏水基團(tuán)保護(hù)層膠粘物粒子表面活性劑 疏水基團(tuán)親水基團(tuán)_電荷疏水基團(tuán)鈍化穩(wěn)定固著生產(chǎn)系統(tǒng)中沉積物控制的關(guān)鍵控制和避免可能產(chǎn)生沉積的物體進(jìn)入系統(tǒng)在漿料制備階段去除可能產(chǎn)生沉積的物體在漿料中連續(xù)添加不同的化學(xué)藥品，避免沉積物顆粒的“長大”在表面使用連續(xù)的保護(hù)劑（網(wǎng)

15、的鈍化和毛布保潔）確保污染物的粒子在小的狀態(tài)隨紙?jiān)谏a(chǎn)中離去采用清洗的方法將殘留在系統(tǒng)中的沉積物清除出系統(tǒng)需要理解造紙的全過程和沉積以及控制的機(jī)理超輕質(zhì)輕質(zhì)重質(zhì)超重質(zhì)的碎漿機(jī)重雜質(zhì)排除裝置 高濃除渣器中濃除渣器立式除渣器壓力篩 (孔型)繩索裝置壓力篩 (縫型)正向除渣器多級茶渣器逆向除渣器壓力篩(縫型)熱分散裝置果實(shí)，螺釘瓶蓋等沙子，訂書釘金屬粒子等繩，發(fā)泡膠膠帶等熱熔膠蠟，膠塑料等污染物的去除方法穩(wěn)定固著鈍化/除粘表面處理溫度剪切力尾渣系統(tǒng)工藝控制化學(xué)處理剩余的膠粘物在生產(chǎn)過程中控制沉積物的最佳方法- 沒有單一的解決方法- 需要全面的綜合處理方案- 由于系統(tǒng)是復(fù)雜的，故沒有立桿見影的方法，而

16、只 能通過不斷的改善來獲得良好的效果- 應(yīng)該根據(jù)紙機(jī)的特點(diǎn)和操作情況來選擇符和本企業(yè) 特色的和具有成本效益的方案。 沉積物控制方案的選擇什么是泡沫？在液體中呈膠體分散狀的氣體被叫做泡沫 泡沫產(chǎn)生的原因：1.機(jī)械；2.化學(xué)；3.操作漿料中的氣泡又分為表面氣泡和內(nèi)部氣泡。表面氣泡是多邊形的，而內(nèi)部氣泡是圓形的。消除表面氣泡和內(nèi)部氣泡所用的消泡劑是不同的。若想消除內(nèi)部氣泡則需將消泡劑加在濃漿中，而消除表面氣泡則應(yīng)將消泡劑加在稀漿或白水中。消泡劑可分為水溶性消泡劑，油性消泡劑，水性擴(kuò)展型消泡劑和表面活性型又叫濃縮型消泡劑等。水性溶消泡劑一般使用量較大，但不會明顯影響紙頁的施膠效果。消泡劑油性消泡劑一般

17、使用量較少，因?yàn)樗鼤黠@地影響紙頁的施膠效果。故使用時(shí)必須嚴(yán)格控制其加入量。水性擴(kuò)展型消泡劑與油性消泡劑很相近，它用部分水取代油故成乳液狀，但效果略差于油性消泡劑。表面活性型/濃縮消泡劑具有100%的有效成份，不會產(chǎn)生沉積物，在加入量較少的情況下，對系統(tǒng)的影響不明顯。消泡劑空氣含量 %濕強(qiáng)度 (12% TS)定量抗張強(qiáng)度透氣度脫水時(shí)間平滑度0204060801001201401601802002202402600.00.40.81.21.62.02.42.8% Relative to Deaerated Stock漿料中空氣泡含量與成紙質(zhì)量和抄造的關(guān)系系統(tǒng)清洗劑可分為堿性清洗和酸性清洗劑：堿性

18、清洗劑主要使用一些滲透劑、表面活性劑、分散劑、以及螯合劑等化學(xué)藥品與燒堿混合用于紙機(jī)濕部的短循環(huán)甚至于長循環(huán)系統(tǒng)的串洗。堿性清洗時(shí)的關(guān)鍵是：控制好清洗液的pH、溫度、以及時(shí)間。（要求的 pH在12以上，時(shí)間在24小時(shí)之間，溫度在50C以上） 酸性清洗劑主要也是利用滲透劑、表面活性劑、分散劑以及螯合劑等化學(xué)藥品與酸混合或獨(dú)立使用于紙機(jī)的短循環(huán)或長循環(huán)系統(tǒng)的串洗。酸性清洗的要點(diǎn)是：可將不溶于堿的沉積物如碳酸鈣等從系統(tǒng)中清除出去。（要求的pH在3 3.5) ，為了避免酸對系統(tǒng)設(shè)備可能出現(xiàn)的腐蝕，一般酸洗時(shí)無需加熱且時(shí)間應(yīng)控制在不超過一小時(shí)。系統(tǒng)清洗劑應(yīng)用系統(tǒng)添加劑的注意事項(xiàng)電荷添加劑互相抵觸影響系統(tǒng)

19、的電荷系統(tǒng)電荷影響將改變添加劑的保留及表現(xiàn)酸堿度局部酸堿度的突變影響到系統(tǒng)的酸堿度系統(tǒng)酸堿度的變化會影響添加劑的表現(xiàn)起泡的可能性污染物聚集的地方增加對消泡劑的需求量疏水性發(fā)生沉積物的可能性影響表面活性劑需稀釋和攪拌應(yīng)用添加劑的最佳原則大多數(shù)的添加劑應(yīng)事先加以稀釋所有的添加劑應(yīng)該添加在良好攪拌的位置添加劑必須最大程度的保留在紙上，而極少量的在系統(tǒng)中循環(huán)，如填料、濕強(qiáng)劑、施膠劑等不同電荷的添加劑應(yīng)使用不同的具有攪拌的裝置(泵、池子、靜態(tài)混合器及具有彎頭的管子)添加劑在加入系統(tǒng)前應(yīng)經(jīng)過過濾添加劑應(yīng)具有互補(bǔ)作用，不可以互相干擾，而且不應(yīng)加入過量的化學(xué)品名詞解釋pHH2OH+ + OH- H+ OH- = 1 x 10-14pH = - log H+ 定義：溶液中氫離子濃度的負(fù)對數(shù)酸性 - pH 7R - COOH羧基酸基團(tuán)親水性 喜水性親水系統(tǒng)1.非常大的分子或小的分子結(jié)合而成的真溶液2.在溶劑和粒子之間形成很強(qiáng)的吸引力3.在粒子和介質(zhì)之間沒有明顯的界面疏水性 憎水疏水體系1.懸浮的粒子不是溶解的液體2.在粒子和溶劑中只有少量的吸附3.具有不穩(wěn)定的形成聚合/塊狀的趨勢4.在粒子和懸浮介質(zhì)之間形成界面并明顯的影響系統(tǒng)的特征膠體造紙過程中的化學(xué)藥品的相互