紙張生產(chǎn)中大量使用廢紙作原料，這一趨勢使造紙機(jī)網(wǎng)毯被污染更嚴(yán)重，成紙質(zhì)量受影響更明顯，解決此類問題通常采用化學(xué)助劑。這一方法雖然減輕了造紙機(jī)網(wǎng)毯的污染物沉積，但污染物被抄入紙中，有可能增加烘缸以后工序的污染物沉積量。該文介紹了日本企業(yè)開發(fā)的具有新概念的防止造紙機(jī)網(wǎng)毯污染的化學(xué)品 pitch guard。文章分析了pitch guard的作用機(jī)理，詳細(xì)介紹了pitch guard在衛(wèi)生紙機(jī)和板紙機(jī)中的應(yīng)用。應(yīng)用案例表明，pitch guard成功地將污染物除黏后排出系統(tǒng)，減輕了烘缸以后工序的污染，最終提高了生產(chǎn)效率和紙張質(zhì)量。

1 前言

無論是紙板還是文化用紙，生活用紙，由于廢紙的使用，混入了油墨和黏結(jié)劑等各種各樣的異物。其中，來自廢紙的膠粘物，因其自身所帶的強(qiáng)黏性，從原料上脫落，在造紙機(jī)上附著、積累，最終造成斷紙和紙病等麻煩問題。

另外，污染物種類也呈多樣性，如污染物中新增加了碳酸鈣和聚丙烯酰胺（PAM）等，與以前相比，造紙機(jī)網(wǎng)毯污染引起嚴(yán)重問題的例子也在增加。一直以來人們對造紙機(jī)污染問題從設(shè)備、化學(xué)品方面著手進(jìn)行處理，但現(xiàn)實(shí)是這些方法無法完全應(yīng)對多樣化的污染。

本文介紹了為應(yīng)對污染物種類的多樣性和造紙機(jī)網(wǎng)毯被污染造成的問題的嚴(yán)重性而開發(fā)的、改良的防止網(wǎng)毯污染的化學(xué)品pitch guard CN系列和Pitch guard R系列的概念及作用機(jī)理，以及它們在造紙機(jī)上的應(yīng)用案例。

2 問題與對策

2.1 膠粘物

最近，用作造紙原料的廢紙質(zhì)量下降和填料在造紙中比例的增加，帶進(jìn)造紙系統(tǒng)的污染物呈多樣化、復(fù)雜化的趨勢，其中來自背膠和不干膠的膠粘物在抄紙過程中與其他異物和纖維交織，變大，成為運(yùn)行障礙的原因。根據(jù)分析結(jié)果，帶入造紙系統(tǒng)的污染物，半數(shù)以上含有黏性物質(zhì)。

2.2 膠粘物的沉積問題和傳統(tǒng)的對策

因造紙機(jī)網(wǎng)毯（以下稱為濕部）上沉積高黏度的膠粘物，堵塞了造紙設(shè)備的孔眼，直接與造紙脫水性的下降、真空脫水箱的真空負(fù)荷和濕紙水分上升有關(guān)。并且，膠粘物通過造紙設(shè)備轉(zhuǎn)移到吸唇（suction lip）和導(dǎo)輥表面上并體積變大，從而成為紙病和斷紙的原因。另外，由于濕紙水分的增加，降低了紙面的纖維結(jié)合力，不僅助長濕部污染物的脫落，而且容易成為烘缸后續(xù)工序污染物增加的原因。膠粘物不但本身沉積，還會帶入填料和纖維等，體積變得越來越大，從而成為紙病和斷紙問題進(jìn)一步嚴(yán)重的原因。

雖然壓榨輥表面刮刀上附著的膠粘物可以去除，但刀尖上堆積的膠粘物脫落造成斷紙和紙病的例子也不少（圖 1）。

并且，白水封閉循環(huán)、廢紙質(zhì)量的下降和紙漿中廢雜志紙比例的增加使得短纖維增加等因素疊加，造紙設(shè)備上的膠粘物沉積與以前相比更加容易成為產(chǎn)生嚴(yán)重問題的原因。

避免膠粘物沉積引起的障礙的方法有，用燒堿或煤油清洗造紙設(shè)備，添加樹脂控制劑等。但是，前者的缺點(diǎn)是，清洗工作需要定期停機(jī)，降低了生產(chǎn)效率，增加了操作人員工作量，還會對清洗的造紙設(shè)備造成物理損傷，增加磨耗，再加上因生產(chǎn)原料波動引起的突發(fā)性造紙設(shè)備的污染，需要進(jìn)行計劃外清洗（停機(jī)），進(jìn)一步導(dǎo)致生產(chǎn)效率的降低；而后者，雖然減輕了造紙設(shè)備的污染物沉積，但因污染物被抄入紙中，可能增加烘缸后續(xù)工序的污染物沉積量。

2.3 膠粘物以外的污染問題

伴隨著抄紙中性化和成本降低，以前不太可能成為濕部污染物的物質(zhì)也加入了有可能成為污染物的行列，見圖2。例如:用作干強(qiáng)劑的PAM，其本身是水溶性的，而且析出后也容易用水沖洗掉，盡管如此由于為了改善定著性、留著性，增加了在紙漿原料中的添加量，造成抄紙設(shè)備孔眼堵塞，降低了濕紙脫水效率；碳酸鈣雖然不帶黏性，但它不僅附著在濕紙上，也會沉積在造紙設(shè)備上成為孔眼堵塞的原因。另外，白水的封閉循環(huán)容易造成系統(tǒng)內(nèi)的原料腐敗，常發(fā)現(xiàn)菌泥堵塞毛布的問題。

圖1 濕部膠粘物的沉積機(jī)理

圖2 多樣化的濕部污染物

3 化學(xué)品pitch guard的新概念

3.1 化學(xué)品pitch guard的新概念和作用機(jī)理

控制膠粘物，采用間隙清洗和將污染物抄進(jìn)紙中的方法會導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降和造紙設(shè)備損傷、污染物的沉積部位轉(zhuǎn)至下游等弊端，因此不能說是十分有效的對策。為了消除這種弊端，在操作中將膠粘物適度附著，排出系統(tǒng)外是相當(dāng)重要的。

基于以上假說，開發(fā)了能加快膠粘物排出系統(tǒng)的化學(xué)品Pitch Guard CN 2235。其機(jī)理是，著眼于用清洗噴淋水等較弱的外力就能除去膠粘物，就如漿內(nèi)添加的具有降低黏性效果的化學(xué)品。降低膠粘物黏性的化學(xué)品作用機(jī)理如圖3所示。

圖3 降低膠粘物黏性的化學(xué)品作用機(jī)理

Pitch Guard CN 2235將水溶性特殊聚合物復(fù)蓋在膠粘物表面，在抑制表面黏性的同時使膠粘物表面親水化。通過膠粘物表面的親水化，特殊表面活性劑向內(nèi)部的滲透變得容易，發(fā)揮降低內(nèi)部膠粘物黏性的效果。因膠粘物黏性降低，用較弱的外力（噴淋等）就能將其排出系統(tǒng)外，并可對造紙設(shè)備的物理損傷控制在最小限度內(nèi)，因此能延長造紙設(shè)備的壽命。

另外，對膠粘物以外的污染物，通過抑制作為核（心）的膠粘物的黏性，極大地幫助降低積聚在造紙設(shè)備上的污染物。眾所周知，漿內(nèi)添加樹脂控制劑具有降低污染物黏性的效果，而Pitch Guard CN 2235與漿內(nèi)添加劑相比用量較少，對膠粘物的作用效果較好，因此可以期待降低膠粘物控制的成本。

通過在抄紙中連續(xù)應(yīng)用Pitch Guard CN 2235，在降低膠粘物的黏性、提高造紙設(shè)備異物去除率的同時，還能抑制混入的其他污染物體積的變大、積聚，因而不會將膠粘物抄進(jìn)紙中，能夠提高沉積在造紙設(shè)備上的膠粘物的去除率，見圖4。

圖4 應(yīng)用Pitch Guard CN 2235希望達(dá)到的效果

3.2 用于去除膠粘物以外的污染物的化學(xué)品概念和作用機(jī)理

對最近呈增加趨勢的膠粘物以外的污染物，與膠粘物同樣重要的是在操作中適度將它們附著后排出系統(tǒng)外。因此，為了持續(xù)維持膠粘物的去除率，開發(fā)了具有提高對膠粘物以外的污染物去除率效果的化學(xué)品Pitch Guard R 2509、Pitch Guard R 2013和Pitch Guard CN 2720。

用于去除膠粘物以外的污染物的化學(xué)品的機(jī)理和效果如圖5所示。

圖5 用于去除膠粘物以外污染物的化學(xué)品的機(jī)理和效果

對造紙設(shè)備上沉積的污染物（碳酸鈣和PAM等），通過特殊表面活性劑與酸螯合劑類化學(xué)品的作用，促進(jìn)沉積在造紙設(shè)備上的污染物的分散、分解，提高污染物去除率。特別是PAM，通過化學(xué)品的滲透，促進(jìn)PAM的分散、分解，只用噴淋水就能大幅度提高去除率。

另外，對于在造紙設(shè)備上沉積的菌泥，化學(xué)品中具有殺菌效果的特殊成分與其作用，抑制其細(xì)菌的繁殖，減少菌泥的產(chǎn)生和沉積量。

根據(jù)以上的機(jī)理和效果，在抄紙過程中連續(xù)使用 Pitch Guard R 2509、Pitch Guard R 2013 和 Pitch Guard CN 2720既能提高膠粘物及PAM等污染物的去除率，還有抑制菌泥沉積的效果。

3.3 產(chǎn)品系列

表1為Pitch Guard產(chǎn)品（Pitch Guard CN系列和Pitch Guard R系列）及其性能。表1中4個品牌的Pitch Guard產(chǎn)品的主要成分均由特殊水溶性聚合物、特殊表面活性劑和酸螯合劑組成，適用于以廢紙為原料的板紙、衛(wèi)生紙生產(chǎn)企業(yè)。

表1 Pitch Guard系列產(chǎn)品及其性能

總的來說，為使污染物排出系統(tǒng)外，Pitch Guard產(chǎn)品被賦予了降低污染物黏性，或分散、分解污染物的性能。

3.4 造紙機(jī)應(yīng)用案例

在化學(xué)品上機(jī)應(yīng)用過程中，首先在現(xiàn)場了解存在的問題，并分析問題產(chǎn)生的原因；然后在對污染物采樣分析的基礎(chǔ)上選擇合適的最佳化學(xué)品。下面介紹實(shí)際應(yīng)用的案例。

3.4.1 A公司衛(wèi)生紙機(jī)的應(yīng)用案例

（1）抄造條件:抄速，700 m/min；抄寬，3 500mm；定量，17 g/m2。

（2）問題:毛毯更換后的毛布狀況不佳，因發(fā)生壓潰或孔洞，無法達(dá)到設(shè)計車速，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率下降。不僅毛毯，而且壓榨輥和導(dǎo)毯輥的全幅上也沾滿膠粘物，為清除膠粘物還進(jìn)行了計劃外清洗，因此生產(chǎn)效率大大降低。

（3）對策:經(jīng)過污染物分析，確定污染物的主要成分是膠粘物，因此，決定采用對膠粘物有良好效果的、以水溶性特殊聚合物和特殊表面活性劑為主要成分的、能從膠粘物內(nèi)部降低黏性的化學(xué)品Pitch Guard CN 2235（以下簡稱CN 2235）。確認(rèn)現(xiàn)有設(shè)備除了低壓傘形噴淋外，還有吸水箱和針形噴淋等，這些設(shè)備能將污染物排出系統(tǒng)外。另外，已經(jīng)試用了化學(xué)品A，但結(jié)果是未能控制住污染物，可能是化學(xué)品的效果不夠好。

（4）實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果:在上機(jī)前，進(jìn)行了以下化學(xué)品效果的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。

① 黏性試驗(yàn)1:在試驗(yàn)板上涂上評價對象的化學(xué)品和模擬樹脂，置于濕紙上施加一定的壓力，測定剝離濕紙時的剝離力。如果被評價的化學(xué)品對模擬樹脂的除黏效果好，則濕紙的剝離力下降。

② 洗凈促進(jìn)力試驗(yàn):在試驗(yàn)品（毛毯）上強(qiáng)制涂上模擬樹脂（膠粘物）后，測定通過一定量的水所需的時間，然后測定被評價化學(xué)品清洗試樣后用水的通過時間。從清洗前后的時間差計算出以百分率表示的沉積在毛毯上的模擬樹脂的脫落比例，將其當(dāng)作洗凈促進(jìn)力。

③ 黏性試驗(yàn)2:在試驗(yàn)板和膠帶紙之間涂布化學(xué)品，施加一定壓力后測定膠帶紙的剝離力，如果被評價化學(xué)品抑制了膠帶紙的黏性，則剝離膠帶紙時的剝離力下降。

圖6顯示了CN 2235與化學(xué)品A的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的比較結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)確認(rèn)，CN 2235與化學(xué)品A相比，防止黏性的效果較差，但降低黏性的效果非常好。

（5）造紙機(jī)使用效果:見圖7和圖8。

由圖7和圖8可見，使用CN 2235后，毛毯導(dǎo)輥、壓榨輥上的沉積污染物減少，煤油清洗的次數(shù)減少（減少50%）和抄速提高（約提高10%）。

3.4.2 B公司板紙機(jī)的應(yīng)用案例

（1）抄造條件:抄速，560 m/min；抄寬，6 500mm；定量，115～160 g/m2。

（2）問題:來自原料的污染物在導(dǎo)毯輥上沉積，體積變大，再轉(zhuǎn)移到毛毯上，出現(xiàn)紙病和斷紙。并且在生產(chǎn)特定品種時沉積在毛布上的污染物增加，降低了毛毯的脫水性，造成后續(xù)工序（烘干部后）脫落的污染物增加。

已經(jīng)在烘干部使用了化學(xué)品除塵清洗（dust clean），雖然在一定程度上抑制了紙病、斷紙的發(fā)生，但因原料波動和品種變化，污染物增加，很難避免造紙機(jī)整體生產(chǎn)效率的降低及紙張質(zhì)量的下降。

圖6 CN 2235與化學(xué)品A的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果比較

圖7 造紙機(jī)污染物沉積狀況比較

圖8 煤油清洗次數(shù)與紙機(jī)抄速

（3）對策:從毛毯沉積的污染物的分析得知，毛毯輥上沉積的污染物是膠粘物，并且在生產(chǎn)特定紙種時，污染物中還增加了干強(qiáng)劑PAM。已經(jīng)使用了化學(xué)品B，但不能完全抑制污染物，說明效果不夠好。我們考慮，因?yàn)槊狠伾系奈廴疚矬w積基本上是通過毛毯沉積變大的，因此決定采用對膠粘物和PAM二者都有高去除率的化學(xué)品Pitch Guard R 2509（以下簡稱 R 2509）來提高毛毯污染物的去除率，以減少紙病和斷紙的發(fā)生。

（4）實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果:在上機(jī)前，進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，采用了3.4.1所述的方法。

圖9顯示了R 2509與化學(xué)品B的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果。

圖9 R 2509與化學(xué)品B的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果比較

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)，R 2509與化學(xué)品B相比，具有降低黏性效果和提高洗凈效果方面的優(yōu)勢。

（5）造紙機(jī)使用效果:見圖10。

圖10 R 2509與化學(xué)品B的使用效果（斷紙次數(shù)）比較

在毛毯噴淋水中使用 R 2509后，毛毯上的沉積污染物減少，生產(chǎn)中斷紙次數(shù)減少（為原來的40%以下）和生產(chǎn)效率提高，而且使用R 2509后，在抄造特定品種時毛毯表面發(fā)黏情況減少，還減輕了吸水箱的負(fù)荷。

圖11顯示了R 2509與化學(xué)品B的使用效果（烘缸污染物沉積狀況）的比較。

如圖11所示，通過使用 R 2509，不僅減少了毛毯上的污染物，也減少了后續(xù)工序烘缸上的污染物，因而能抑制來自烘缸污染物造成的問題（紙病和斷紙）。

圖11 R 2509與化學(xué)品B的使用效果（烘缸污染物沉積狀況）比較

4 總結(jié)

本文介紹了圍繞造紙行業(yè)所處環(huán)境和技術(shù)動向，為應(yīng)對造紙機(jī)網(wǎng)毯污染造成的問題的嚴(yán)重性和多樣性而開發(fā)的、改良的防止網(wǎng)、毯污染的化學(xué)品pitch guard CN系列和Pitch guard R系列的應(yīng)用。應(yīng)用案例表明，Pitch guard不僅“抑制”了成形部和壓榨部的污染物的黏附，而且能有效地將污染物排出系統(tǒng)外，還能減輕烘缸后續(xù)工序污染程度，最終提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。