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生态竹浆生活纸的打浆磨片改型
生态竹浆生活纸的打浆磨片改型
蒋小军1&&朱清云2& &&&
（作者单位：1、南通华严铸造有限公司磨片研究中心，江苏南通，226403；
2、四川省西龙纸业有限公司，四川眉山，620460）
摘 要：通过环龙集团西龙纸业竹浆生活纸的打浆优化实践，介绍与南通华严磨片研究中心共同探索，对双盘磨浆机磨片齿型及竹浆纤维进行研究与优化来提高打浆效率和质量，简述通过优化磨片齿型选用粗粒多元合金磨片来提高全竹浆卫生纸拉力，提高纸机车速的实践案例。
关键词：竹浆；多元合金磨片；磨片齿型；生活纸拉力；纸机车速
环龙集团西龙纸业某生产线采用100%自制生态竹浆打浆生产高档卫生纸，使用ZDP11/500型双圆盘磨浆机串联打浆，曾经装配4#、6#齿型磨片，成纸拉力不够理想，为进一步加强竹浆纤维的分丝帚化，提高纤维结合力，并减少纸机断纸次数，提高车速，西龙纸业与南通华严磨片研究中心对如何改善磨浆指标，进行了共同研究与优化实践。使用粗粒多元合金磨片新齿型后，在适应打浆工艺变化的需求，提高生活纸拉力方面，取得了可喜的效果。
1、卫生纸与竹浆纤维特性
卫生纸的柔软度、吸收性、抗张强度以及湿抗张强度是关键的重要指标。在生产过程中，选择适宜的浆种及处理方法使产品达到所需的柔软度、强度和拉力。 [1]卫生纸的性质受原料及生产工艺的影响，起皱刮刀、烘缸、压榨等方面的差异均具有不同的影响力。本案例仅谈及磨浆机磨片材质和齿型对竹浆打浆、成纸抗张指数等方面的影响。
竹材的纤维形态与针叶木很近似，纤维素含量高，纤维细长，撕裂度高，可塑性好，纤维长度介于阔叶木和针叶木之间，竹子是除针叶木材之外最好的造纸原料，适宜于制造中高档纸品。随着技术的进步，如四川省西龙纸业采用的立锅冷喷、氧漂工艺来生产生态竹浆，以及其它无氯无污染漂白等新技术日益成熟，能有效解决原制浆工艺中竹浆白度等技术难题，同时污染物的排放也可达到国家控制标准。竹浆可单独或与木浆、草浆合理配比，生产出优质的文化用纸、生活用纸和包装用纸。
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]
有研究表明，竹浆纤维比草类纤维长，长度范围1.2-4.4mm，纤维平均长度1.5-2.0mm；纤维宽度波动在7-27μm， 多在l2-16μm，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。竹子制浆性能优于其它禾本科植物，并接近针叶木材纤维的性能。[3]打浆良好的竹浆能够抄出强度较高的纸张。但我们都知道在打浆过程中存在矛盾，一方面增强了纤维结合力，另一方面却降低了纤维的平均长度，这就需要根据具体情况，调整所适应的磨片齿型和打浆工艺 。据此，我们对全竹桨高档卫生纸的打浆磨片作了改型，保证纤维均一性前提下，改善纤维分丝帚化，提高纤维结合面积，生产中提高其打浆度，避免过多地切断纤维，来提高卫生纸的物理强度。
2、磨片改型前后打浆指标比较
ZDP11/500型双圆盘磨浆机3台串联打浆，改型前使用的4#（见图1）、6#（见图2）齿型磨片，生产过程中，为了达到对成浆打浆度的要求，必须加大磨浆功率，造成磨浆作用过度，特别是6#磨片是一款切断力很强的磨片齿型，一般用于长纤维要求降湿重的打浆，因此造成竹浆纤维过多切断，分丝帚化作用不理想，且需要打回流才能达到既定打浆度指标，当通过循环打浆方式使打浆度达到33-350SR时，湿重4.5g，所以一般打浆度只能控制在29-310SR。
图1：4#磨片齿型& && & 图2：6#磨片齿型
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磨片改型为南通华严Cut fin™切割鳍系列E15#和Broom fin™扫帚鳍系列L3#齿型后，一次成浆打浆度就可以达到33-350SR，湿重指标也较为稳定，纤维表面起毛现象增加，纤维分丝帚化率提高，成纸拉力改善，纸机车速得到进一步稳定（见表1）。
表1：磨片改型前后指标对比
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3、新磨片齿型
根据生态竹浆的特性和该生活纸生产线工艺的特点，选择具有粗粒摩擦作用的多元合金磨片，三台串联的ZDP11型双圆盘磨浆机分别安装南通华严E15#和L3#磨片齿型。鉴于浆料在磨区受力的复杂性和多变性，我们充分将“比刀缘负荷” 及“比表面负荷”两种理论有机结合，考虑到多元合金磨片齿纹表面粗粒对纤维的摩擦帚化作用，并综合浆料流变方面的因素，应用到磨片选择中。
打浆作用是通过磨齿对纤维反复冲击、挤压、释放的过程中发生的。根据“比刀缘负荷理论” (specific edge load)来讲，磨片齿数越多、刀齿边缘长度越大，打浆强度越小，纤维在单位时间内受挤压、释放的次数就越多；但齿表面积的作用力也不容忽视，基于此，我们引入 “比表面负荷理论” (specificsurface load) [2]并融入了“磨齿粗粒摩擦理论”和流变效应[3]概念。
根据上述打浆假说理论及以往的实践经验，较大的磨浆面积有利于降低对纸浆纤维的打浆强度与横向切断，为抑制竹浆纤维打浆的切断作用，我们选择安装规格吻合，且有效磨浆面积更大的L3#磨片齿型（见图3），优化了倾角度增大交汇角度，减少横向切断，并设置了磨片档坝，有效改善了纤维帚化率和成纸拉力。
鉴于竹浆纤维特点，防止出现打浆不均现象。我们第一台盘磨使用E15#磨片（见图4），适当增加浆料在磨齿沟槽内的冲击频次，以提高纤维均一性，改善滤水性能，同步提高了纸机抄造适配性和稳定性。
图3：L3#磨片齿型& && && && && &图4：E15#磨片齿型
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4、粗粒多元合金磨片打浆机理
有关研究与案例表明，表面具有一定粗糙度磨粒的磨齿可以更好的提高纤维帚化率。[4]鉴于要尽量提高分丝帚化效果，我们共同探讨选择新磨片，改善竹浆纤维的纵向分裂，确认使用南通华严铸造有限公司带粗粒的多元合金磨片。磨片改型后，打浆过程中合金粗粒的摩擦作用促进了纤维的分丝起毛和结合，多元合金磨片因为经过特殊处理并严格动平衡校验，在使用中没有出现断齿、锯状齿（磨损不均）等制约生产的问题。
通过对竹浆纤维组织的研究，进行打浆机理的分析，及对磨片材质、齿型的实质性调整和效果的比较，充分证实了打浆与磨片选择的相关性，对提高竹浆纤维结合力进行了案例分析，也对低强度打浆及粗粒多元合金磨片齿型的选择提供了实践依据，并将L3增容型低能耗磨片弱化横向切断的理论应用到实际生产，在降低动力消耗的同时，提高了竹浆纤维质量、抄造适配性和成纸物理指标。
此次磨片改型后的初期帚化作用不理想，湿重急剧下降，我们及时分析判断是磨片装配形式失误，打开盘磨发现确实是磨片误装为切断式，重新正确安装后，成纸拉力明显上升。可见选择合适的磨片以外，还需要注意磨片不同装配形式与打浆机理的关系。
[1]&&张继颖,许跃.打浆（精磨）对卫生纸性质的影响[J].生活用纸;2009年第19期
[2]&&张美云，吴乾斌，夏新兴，赵琳.漂白硫酸盐竹浆的打浆特性[J].纸和造纸;2011年10期
[3]&&杨仁党,陈克复.竹子作为造纸原料的性能和潜力[J];林产工业;2002年03期
[4]&&蒋小军，孔凡敏，徐庆珍.桉木化机浆APMP打浆节能与HY Soft fin弧形齿磨片应用实践[J]：中国造纸学报，2010，Vol.25（增刊）：384——中国造纸学会第十四届学术年会论文集[C]
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华严朋友们交流打浆工艺和磨片选型。
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