付盼 湖南正達(dá)纖科機(jī)械制造有限公司

近年來，本色生活用紙十分火爆，給竹漿市場帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。我國竹林資源豐富，在長江流域及華南有廣泛分布，相對一般的闊葉木纖維原料，竹子的生長期較短，兩三年即可成材，并且竹漿的平均纖維長度較長。而竹漿纖維的缺點(diǎn)是纖維長短不均，纖維挺硬，雜細(xì)胞含量高。

在制漿過程中，竹纖維細(xì)長、細(xì)胞壁堅(jiān)硬、細(xì)胞交織緊密等特點(diǎn)使其不利于打漿。而通過打漿將緊密的細(xì)胞結(jié)構(gòu)軟化后，紙頁才能具有較好的強(qiáng)度和柔軟度。通常打漿的方式主要有三種，分別是：游離狀打漿、粘狀打漿和半粘狀半游離狀打漿。游離狀打漿是以切斷作用為主，紙漿的濃度較低，此方法的磨片齒切斷能力強(qiáng)，在打漿時(shí)纖維容易被切斷，所抄造出的紙頁具有密度小而蓬松、不透明、伸縮性小、油墨容易附著等特性。粘狀打漿是以纖維吸水潤脹，細(xì)纖維化為主的打漿方式。在實(shí)際操作中，在游離狀打漿到粘狀打漿之間還有半粘狀半游離狀打漿。竹漿纖維需要適當(dāng)?shù)姆纸z帚化和適當(dāng)?shù)那袛啵黾永w維結(jié)合力，因此適合采用半粘狀半游離狀打漿。

目前漿廠一般采用低濃打漿的工藝，磨漿濃度為2%～9%，這種磨漿工藝技術(shù)成熟，在生產(chǎn)過程中應(yīng)用廣泛，但對于竹漿來說有一定的局限性。

竹漿不適合采用低濃磨漿的主要原因是：一、竹纖維雜細(xì)胞多，濾水速率慢，不利于提高車速；二、去除纖維束塵埃需要過度打漿，容易形成塵埃點(diǎn)、孔洞；三、無法兼顧纖維切斷與分絲帚化，從而導(dǎo)致紙頁柔軟度較差，手感不佳；四、打漿能耗很高。

湖南正達(dá)纖科針對竹漿不利于打漿的缺點(diǎn)，提出了獨(dú)特有效的解決方案，該方案主要內(nèi)容是兩方面：一是進(jìn)行磨盤改造，提高打漿效率；二是采用高濃打漿或者是高濃加低濃打漿相結(jié)合的打漿工藝。

磨盤改造

采用傳統(tǒng)的磨片磨漿，漿料在磨盤中自小半徑進(jìn)入齒縫后向大半徑方向運(yùn)動(dòng)時(shí)周長不斷變大，漿層從內(nèi)向外不斷變薄，越是靠近外圓的齒面越薄，甚至掛不上漿，產(chǎn)生了空磨現(xiàn)象。半徑越大的磨盤，其齒面空磨現(xiàn)象就越嚴(yán)重，降低了磨漿的效率。另外，整個(gè)齒面漿層厚薄不一，磨漿均勻度差，纖維被大量剪斷，但打漿度提高不多。

圖1 普通磨盤在磨漿時(shí)漿料在磨區(qū)內(nèi)的分布情況

針對傳統(tǒng)磨盤空磨現(xiàn)象，湖南正達(dá)纖科提出無空磨理論，對磨片齒形進(jìn)行設(shè)計(jì)，將磨片劃分為若干個(gè)圓形區(qū)域，分別設(shè)計(jì)不同的齒寬和槽寬，磨盤由內(nèi)向外齒深、單剪切區(qū)間寬度逐漸變小，齒槽面為帶坡度的斜面，使整個(gè)盤面齒面積最大的區(qū)域（磨盤的外圓）掛漿量增加，漿層從中心往外圓厚薄均勻，無空磨區(qū)，以提高磨漿的功效。

圖2 傳統(tǒng)磨片與改造磨片齒形對比

與傳統(tǒng)磨片相比，改良后的磨片具有以下優(yōu)勢 ：

●使少漿或無漿的齒面掛上漿后增加了做功，磨漿效率可提高20%～40%，噸漿電耗較普通磨片降低20%～40%；

●盤磨剪切次數(shù)可達(dá)8～16次，解決單臺(tái)磨機(jī)打漿度不高的問題；

●加大了齒深和齒寬，使?jié){料通過量加大；

●由于解決了齒面漿料厚薄不一的問題，從而大大提高了磨漿的均勻度；

●減少了纖維的流失，降低了白水濃度，使排放的污水中細(xì)小纖維懸浮物大大降低。

改進(jìn)打漿工藝

工藝改進(jìn)的核心是采用高濃打漿，打漿過程中漿料先通過濃縮設(shè)備將濃度提升至15%～25%，再由螺旋輸送強(qiáng)制喂入高濃磨機(jī)，漿料在磨區(qū)依靠纖維之間相互揉搓、擠壓和摩擦作用使得纖維分絲帚化。

從圖3可以看出低濃和高濃打漿的明顯差別。低濃打漿是以切斷為主，高濃打漿則是利用刀盤對纖維的作用力、纖維之間的擠壓和摩擦力，達(dá)到理想的工藝效果。

圖3 低濃打漿和高濃打漿的原理區(qū)別

從打漿前后纖維掃描電鏡對比圖（圖4）可以看出高濃打漿對纖維表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，未打漿前化學(xué)漿纖維是完整的，比較硬，表面有角質(zhì)層。打漿后纖維表面細(xì)纖維化，纖維卷曲、扭結(jié)及微壓縮，纖維內(nèi)部分層。

圖4 打漿前后纖維電鏡圖對比

通過表1對比，可以看出高濃打漿特點(diǎn)及對應(yīng)的優(yōu)勢，高濃打漿保持了打漿后纖維的長度，從而使紙張強(qiáng)度更好；一定程度去除了纖維束塵埃，使紙面潔凈；提高了纖維柔軟度，改善了紙張手感；降低打漿度，使濾水性能提高，有利于生產(chǎn)。

表1 高濃打漿與低濃打漿對纖維形態(tài)影響的對比

生產(chǎn)實(shí)踐案例

結(jié)合長期的開發(fā)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，正達(dá)纖科提出了竹纖維原料的高濃+低濃組合的磨漿工藝。首先利用高濃磨漿的搓揉功能，對竹纖維進(jìn)行充分的軟化和分絲帚化。再利用低濃磨漿的切斷功能，對竹纖維的長度進(jìn)行修整。

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高濃+低濃組合的打漿工藝，可以從多個(gè)方面提升紙頁的性能：

●利用高濃打漿使纖維內(nèi)部分層，低濃打漿將纖維切斷，可以明顯提升柔軟度；

●通過高濃打漿將纖維內(nèi)部分絲分層，低濃打漿將纖維外部分絲帚化，可以提升抗張強(qiáng)度，并且纖維結(jié)合更加緊密，減少了細(xì)小纖維流失；

●通過高濃打漿使纖維卷曲扭結(jié)，提高紙張吸收性和松厚度；

●通過高濃打漿將纖維揉搓與擠壓，提高紙張柔軟度和松厚度。

利用高濃+低濃組合打漿的工藝，可以充分發(fā)揮高濃打漿軟化纖維的功能，彌補(bǔ)竹纖維挺硬的缺點(diǎn)，而高濃打漿的搓揉功能，又能去除漿料中的未蒸煮好的纖維束，降低成紙塵埃度。利用低濃打漿對纖維的切斷功能，可以提高成紙的手感，能夠在較低的打漿度下滿足抄紙要求，有利于提高車速，并且可以有效降低打漿電耗。

以下是高濃+低濃組合打漿在L廠、F廠、X廠、C廠的生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)。

通過L廠的竹漿板高濃磨后漿樣抄片指標(biāo)數(shù)據(jù)和低濃打漿抄片指標(biāo)對比，可以看出通過高濃打漿，松厚度提升了7%，柔軟度改善了11.3%。通過高濃+低濃組合磨漿方案，松厚度提高了4.5%，柔軟度改善了5.4%。

表2 L廠竹漿板不同打漿工藝的成紙性能

在L廠，漿料配比是65%濕竹漿+35%桉木漿，高濃磨漿采用湖南正達(dá)纖科YC1100磨漿機(jī)，低濃磨漿是維美德錐磨，相關(guān)數(shù)據(jù)如表3所示：低濃+高濃打漿總能耗155kWh/t。成紙厚度0.113mm，伸長率30%，柔軟度72mN，縱向抗張6.7N·m/g，橫向抗張3.5N·m/g。

表3 L廠采用低濃+高濃打漿工藝能耗和成紙數(shù)據(jù)

在F廠，漿料是100%濕竹漿，高濃磨漿采用湖南正達(dá)纖科YC1000磨漿機(jī)，低濃磨漿是安德里茨雙盤磨，相關(guān)數(shù)據(jù)如表4所示：低濃+高濃打漿總能耗280kWh/t。成紙厚度0.143mm，伸長率39%，柔軟度47mN，縱向抗張6.4N·m/g，吸液高度38mm/100s。

表4 F廠采用低濃+高濃打漿工藝能耗和成紙數(shù)據(jù)

在X廠，漿料是100%濕竹漿，高濃磨漿采用湖南正達(dá)纖科YC1000磨漿機(jī)，低濃磨漿是安德里茨、日本相川的設(shè)備，可以看出噸漿電耗降低57%，塵埃度降低38.4%，洞眼（直徑2～5mm）降低69.4%，柔軟度提升明顯，而抗張強(qiáng)度有所降低。

表5 X廠不同打漿工藝的成紙性能比較

C廠也是100%本色竹漿板，采用湖南正達(dá)纖科YC900高濃磨漿設(shè)備，山東某廠雙盤磨低濃磨漿，可以看出3條生產(chǎn)線的成紙性能都有明顯提升。

表6 C廠不同打漿工藝的成紙性能比較

由此可見，正達(dá)纖科通過磨盤的改造和磨漿工藝的改進(jìn)，可以大幅度降低磨漿能耗、降低成紙的塵埃度；或者在保持松厚度的情況下，大幅提高成紙的強(qiáng)度，使得可以適當(dāng)降低打漿度，提高紙機(jī)的濾水性能，從而可以提高產(chǎn)量、降低成本。