生活用纸柔软度的改善方法

竹纤维因含“竹醌”而能抑制细菌繁殖，竹浆生活用纸长时间裸露在空气中也能保持洁净，不易滋生细菌。竹纤维横切面由多个椭圆缝隙组成，呈中空状态，透气性是棉的3.5倍，竹浆生活用纸具备良好的透气性。竹子是再生植物，繁殖能力强、生长周期短。我国西南（云、贵、川）及广西地区，是竹浆资源大省，得天独厚的气候条件孕育了优质的竹资源。因此，在生活用纸行业大量运用竹纤维，从取材和生态环境而言，均具有可持续发展的优势。
四川蜀邦某生产线采用竹浆配以针叶木浆和阔叶木浆为原料，生产高档生活用纸。由于漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆及漂白竹浆浆料特性不同，三种浆采用两条浆料处理生产线分开进行打浆，竹浆打浆系统使用一台川佳N B R01（J C01）锥形磨浆机和一台晨钟D D660双盘磨浆机串联打浆。
该生产线试产初期，磨浆电耗高，纸张拉力和柔软度不理想。为了进一步降低打浆能耗，提高生活用纸品质，四川蜀邦与南通华严磨片研究中心协作优化打浆方式和磨浆机磨片，作了有益的研究和生产实践探索，本文仅对竹浆打浆磨片优化情况和成果作简明介绍。
1 优化前的打浆状况
1.1 使用原料
西南地区所产竹浆（20%～50%），其余为进口漂白硫酸盐针叶木浆（N B K P）和进口漂白硫酸盐阔叶木浆（LBKP）。
1.2 打浆设备
因产能较大，且考虑有助于峰谷电的价差政策利用，选用的两种打浆设备均是较的，且动力配置均较高。
1#磨：川佳NBR01（JC01）锥形磨浆机（Conflo），额 定功率 2 5 0 k W；2 #磨：晨钟 D D 6 6 0双盘 磨 浆机（DDR），额定功率315kW。
1.2.1 NBR01（JC01）锥形磨浆机（见图1）
1.2.2 DD660双盘磨浆机（见图2）
1.3 优化前的问题
1.3.1 纸张强度、松厚度和柔软度不理想
鉴于竹浆纸抗菌抑菌健康功能日益受到消费者的认同，竹浆纸市场需求较大。该生产线试产13.5～18g/m2生活用纸初期，采用竹浆纤维替代部分针叶浆与阔叶浆。但由于两种打浆设备配置的磨片切断力较强，影响了纸页的强度、松厚度和柔软度，且动力消耗很高，磨片磨损非常剧烈。期望通过改变锥形磨片和双盘磨的磨片齿形来降低打浆电耗成本，改善打浆质量，提高纸页的物性指标与质感。
1.3.2 磨片磨损不均匀
原用磨片齿片容易出现波浪形磨损，导致磨片齿条有效磨浆面积降低，需要提高打浆功率以达到既定打浆指标，继而打浆强度提高导致纸张的物理强度及松厚度下降。
1.3.3 打浆电耗高
由于原磨片提高打浆度较慢，需要输入更高的打浆功率，吨浆电耗高达105kW.h。
2 优化打浆方式和磨片的过程
2.1 竹浆特性研究
杨仁党和陈克复的研究表明：竹子原料的纤维形态在各种属间差距不大。从化学上看，竹子的主要成分有：纤维素、半纤维素、木素、果胶、淀粉，并含有少量的蜡质。纤维细胞占细胞横截面积60%～70%，低于木材，高于一般草类。纤维长度介于阔叶木和针叶木之间，比草类纤维长，长度范围为1.5～4.4m m，纤维平均长度1.5～2.0mm；纤维宽度波动在7～27μm，多在12～16μm，平均小于15μm；长宽比在100～200之间。细胞壁厚而胞腔小，使得竹子纤维挺硬[1]。
张美云、吴乾斌、夏新兴、赵琳等针对竹浆难打浆的特点，利用实验系统研究了漂白硫酸盐竹浆打浆性能，并与阔叶木浆打浆性能进行对比。研究发现，相同打浆度下，竹浆成纸撕裂指数、耐破指数和耐折度均高于阔叶木浆；竹浆长纤维成纸的抗张指数、撕裂指数、耐破指数和耐折度均高于阔叶木浆长纤维。这些都说明利用竹浆能够抄造出质量较高的纸张[2]。
2.2 生活用纸打浆研究
抗张强度、柔软度、吸收性以及湿抗张强度均是生活用纸的重要性质。打浆过程中，既定浆种采用合适的打浆方式使纸页达到所需的柔软度，并保持较高的强度。生活用纸的性质受原料及生产工艺的影响，打浆工艺、烘缸及喷涂、压榨、起皱刮刀等方面的差异均具有不同的影响力，打浆方式、磨片材质和齿型对竹浆打浆、成纸抗张指数等方面的影响尤为明显。
生活用纸强度主要取决于纤维的结合力，磨浆是提高纤维结合力的有效方法。纤维的长度愈长，纤维的强度就愈大；纤维的长宽比愈大，成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多；纤维分布细密，则成纸强度愈高。
2.3 磨片优化
竹浆打浆系统使用的NBR01(JC01)锥形磨浆机，优选Br o om fi n扫帚鳍N BR01(JC01)-L F+型双金属不锈钢磨片；D D660双盘磨浆机优选B r o o m f i n扫帚鳍D D660-L3型粗粒多元合金磨片，降低打浆强度，以达到减少对纤维的横向切断，促进纤维帚化，改善纸张的手感、柔软度和拉力。
2.3.1 NBR01（JC01）锥形磨浆机新磨片
在选择锥形磨片齿型时，充分考虑到S E L（比刀缘负荷，Specific Edge Load）和SSL（比表面负荷，Speci fic Sur face Load）理论的科学性和片面性，融入了“流变效应”和新挡坝理论，在齿宽、沟宽、沟深三者之外，更多地关注到磨片齿倾角度与挡坝形式对絮聚纤维打浆的影响因素。本次锥形磨片优选Broom fin扫帚鳍NBR01(JC01)-LF+型双金属不锈钢磨片（见图
3），带挡坝的磨片沟槽使竹浆不容易直接甩出而漏打，受到打浆和摩擦的几率增加。
2.3.2 DD660双盘磨浆机新磨片
B r o o m f i n扫帚鳍D D6 60-L3型粗粒多元合金磨片（见图4），是一款经典的适宜于偏黏状打浆磨片的改型磨片，设有浆挡的弯折齿，可以较快地提高打浆度。结合“流变效应”观点，磨片齿纹延外径线速度高区域增强“湍流”作用，避免了“生浆”直接甩出，使纤维在流体作用力和离心作用力条件下得到更充分的磨解，交汇角增大有助于降低对纤维的横向切断，而分丝帚化的作用得以加强。表面带粗粒的多元合金磨片，打浆过程中的摩擦力促进了纤维的分丝起毛和结合力[3]。近似玄武岩孔隙的“微小磨齿”作用，促进了纤维的分丝起毛和吸水润胀，在打浆度提高过程中较好保持纤维湿重，磨齿粗粒表面促进纤维润胀水化，有助于提高纤维强度，并且降低打浆电耗[4]。Br o om fi n新型粗粒多元合金磨片，有助于改善纤维结合强度，相同打浆指标条件下可降低打浆电耗，在采用高强度打浆方式时则切断力加剧。本次优化实践中，为保持纤维长度使用低强度打浆，粗粒多元合金磨片使用的全周期内未出现波浪形、锯齿形磨损和啮合状磨损，打浆电流稳定，磨片磨损平整、均匀。
3 优化前后纸张物性和电耗对比
生产线调试初期，磨浆机只开一台川佳锥磨，竹浆用量20%，如果增加竹浆用量则纸页手感、柔软度等会变差。后增开了晨钟D D660磨，竹浆用量上调至50%，但纸页手感柔软度、拉力仍不能达到既定目标。经过此次对两台磨浆机的磨片进行优化及工艺调整，在相同纸张定量条件下，改善了成纸的松厚度、柔软度及强度，提升了纸张品质（见表1）。使用B r o om f i n磨片后，吨浆耗电82kW.h，比优化前下降23kW.h/t（见表2），年节电可达200M W.h以上，此处还未计入蒸汽消耗降低所带来的节电量。
4 结束语
业界对于竹浆打浆难易程度的观点不太一致，笔者认为竹浆纤维与其他植物纤维不同，细胞壁为多层结构，采用低强度打浆就可提高打浆度。竹纤维横切面由多个椭圆缝隙组成，呈中空状态，打浆可促进内部帚化及壁层分离。但是，竹纤维细胞壁厚、硬挺，打浆过程中纤维容易被横向切断，湿重下降快。
竹浆生活用纸打浆优化案例表明，竹浆打浆使用Broom fin磨片，采用低强度的挤压、揉搓、疏解、帚化为主的打浆方式，尽量促进内帚化，并保留其纤维长度和强度，改善了成纸的松厚度、柔软度及强度，并降低了原料成本和电耗成本。

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