控制膠粘物沉積維持紙機(jī)運(yùn)行性

許多由于疏水顆粒而引起的紙機(jī)運(yùn)行性問題難以檢測、監(jiān)測和控制，例如涂布損紙中含有大量膠粘劑顆粒、回用廢紙中含有樹脂和膠粘物。其中，疏水顆粒的尺寸以及尺寸的增加是引起紙機(jī)運(yùn)行性問題的最重要的因素。

紙機(jī)濕部體系中纖維和填料的濃度均低于1%，疏水顆粒在稀釋水循環(huán)體系中自由移動(dòng)，但由于水力作用疏水顆粒會(huì)聚集，當(dāng)這些疏水顆粒聚集在紙機(jī)濕部，達(dá)到臨界尺寸，較大的聚集物就開始在紙機(jī)沉積。

如果不采取控制措施，聚集物會(huì)導(dǎo)致紙機(jī)運(yùn)行性差、成紙產(chǎn)生紙病問題，如成紙出現(xiàn)孔洞和斑點(diǎn)。在紙機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)中可檢測出尺寸≥15 μm的疏水顆粒聚集體，4個(gè)如此大的聚集體會(huì)導(dǎo)致厚度為60 μm的輕量涂布紙（LWC）紙頁出現(xiàn)孔洞。

控制紙機(jī)濕部疏水顆粒的濃度和尺寸能夠明顯提升紙機(jī)的運(yùn)行效率。當(dāng)這些疏水顆粒尺寸得到控制，它們將黏附或沉積在纖維表面，這些有害物質(zhì)將隨紙頁脫離抄紙流送系統(tǒng)，不再產(chǎn)生沉積問題。KemFlite理念可用于監(jiān)測和減弱這些疏水物質(zhì)的聚集。

1　KemFlite方法和原理

KemFlite最重要的過程測量工具是Flyto。該方法是基于改良的流式細(xì)胞術(shù)（MFCM），可用于測定制漿造紙工藝流程不同工段疏水顆粒的尺寸、數(shù)量及疏水性。

MFCM是利用光散射原理測定試樣中顆粒的濃度和尺寸，測試中，流體中的前向散射和側(cè)向散射結(jié)合顆粒的熒光性確定顆粒尺寸、表征各顆粒的特性。

與傳統(tǒng)的濕部測試方法如濁度、陽離子需求量相比，F(xiàn)lyto可以在關(guān)鍵的流程部位包括白水和清濾液，提供更加廣泛和詳細(xì)的疏水顆粒特性分析，同時(shí)可以測定留著對(duì)聚集物的影響，從而更加深入地了解紙機(jī)的沉積問題。

Flyto既是一種過程分析儀器，也可用于產(chǎn)品篩選，可以為涂布損紙、樹脂和膠粘物的沉積控制提供解決思路。圖1所示為利用Flyto分析顆粒的種群和組成。

圖1　利用Flyto方法分析顆粒的種群和組成

不同顆粒種群的特性，尤其是顆粒尺寸，在控制紙機(jī)沉積中至關(guān)重要。通過分析陽離子助劑如固著劑的加入對(duì)顆粒尺寸的影響，可以防止由于陽離子助劑的過量使用而引起的絮聚問題。

濁度是用于采取沉積控制措施最重要也是唯一的參數(shù)。控制措施通常會(huì)極大地降低濁度，其缺點(diǎn)是不能確切分析控制方法對(duì)顆粒尺寸的影響作用，因此不能確定這些疏水顆粒是否會(huì)固著或絮聚，如圖2所示。

圖2　濁度和顆粒尺寸與固著劑用量的關(guān)系

圖2表明：隨著固著劑的應(yīng)用，濁度呈線性下降的趨勢(shì)，顆粒尺寸維持不變；當(dāng)固著劑用量進(jìn)一步增加，濁度持續(xù)降低，但顆粒尺寸陡然增加，這是固著劑過量的臨界點(diǎn)，這會(huì)極大地增加沉積的傾向。

2　Flyto案例分析

Flyto分析可用于多種木材樹脂和涂布損紙的測定，為了控制短循環(huán)體系中疏水顆粒濃度、降低絮聚傾向，當(dāng)顆粒尺寸較小時(shí)（絮聚之前），固著疏水顆粒顯得尤為重要。

圖3所示為3種不同的固著劑對(duì)涂布損紙濾液質(zhì)量的影響。固著劑在涂布損紙漿塔之后、損紙濃縮漿池之前計(jì)量加入。

圖3　不同的固著劑對(duì)涂布損紙濾液質(zhì)量的影響

Fennofix K94具有較低的電荷密度，對(duì)涂布損紙漿濾液無絮聚作用。盡管具有較高的殘余顆粒濃度，但是平均粒徑較小。環(huán)氧氯丙烷-二甲胺（DMA-Epi）Fennofix 50雖能夠明顯地降低顆粒濃度（濾液中的顆粒含量較低），但是顆粒的平均粒徑隨著助劑用量的增加而增加。

作用效果最差的是對(duì)比固著劑混合物，可有效地降低顆粒濃度，但是會(huì)極大地增加顆粒尺寸。在短循環(huán)周期內(nèi)，利用Flyto檢測涂布損紙濾液的絮聚。

利用絮聚作用較差的固著劑替代對(duì)比固著劑混合物，損紙漿以及白水中疏水顆粒的絮聚作用明顯減弱，成紙出現(xiàn)紙病的趨勢(shì)降低。

3　AutoFlite在線測量系統(tǒng)

新開發(fā)的在線測量系統(tǒng)AutoFlite可用于監(jiān)測不同過程水中出現(xiàn)聚集現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)，如損紙漿濾液、紙機(jī)白水體系。

AutoFlite測試結(jié)果與Flyto的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及紙機(jī)運(yùn)行性，包括成紙紙病率完全吻合。AutoFlite和Flyto的聯(lián)合應(yīng)用可以最快速度確定控制抄紙工藝沉積物的最優(yōu)技術(shù)、最佳應(yīng)用位置和作用率。圖4所示為AutoFlite用于涂布損紙系統(tǒng)的示意圖。

圖4　利用AutoFlite監(jiān)測涂布損紙生產(chǎn)線

4　結(jié)論

Flyto已應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室的研究工作，可用于開發(fā)紙漿［如壓力磨木漿（PGW）和漂白硫酸鹽漿］和涂布損紙的最佳處理工藝，可降低木材樹脂和白樹脂沉積，也可用于測定這些工藝的作用效率。

Flyto分析是解決紙機(jī)運(yùn)行性、成紙質(zhì)量等問題的一種高效的工具。除實(shí)驗(yàn)室分析外，一種在線測量工具AutoFlite可監(jiān)控LWC及非涂布紙種紙機(jī)沉積物控制劑的用量。

（楊揚(yáng)編譯）