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先量取3份1L填料試樣,分別裝入量筒中,并編號:1#為空白、2#添加0.4ml預(yù)處理劑4690、3#添加0.4ml預(yù)處理劑DEV210,分別檢測填料顆粒直徑大小d(v,0.5)(μm),優(yōu)選預(yù)處理劑。再量取2#樣2份各50ml,分別攪拌2、4min,然后檢測填料顆粒直徑大小d(v,0.5)(μm);取3#樣4份各50ml,分別攪拌2、4、8、16min,然后檢測填料顆粒直徑大小d(v,0.5)(μm);取3#樣2份各25ml,加水稀釋到50ml,分別攪拌2、16min,然后檢測填料顆粒直徑大小d(v,0.5)(μm);取絕干蘆葦漿2.2g各18份,分別加3ml助留劑P182,其中9份分別加填料1#樣0.9~1.7ml,另9份分別加填料3#樣0.9~1.7ml,攪拌均勻后抄片,同時檢測濾液水濃度。采用成都精新粉體測試設(shè)備有限公司生產(chǎn)的JL-1166型激光粒度測試儀(濕法)進(jìn)行檢測。紙片抄制在陜西科技大學(xué)機(jī)械廠生產(chǎn)的紙樣抄取器上進(jìn)行,型號為ZQJ1-B-II,強(qiáng)度性能檢測遵照國家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。
1不同預(yù)處理劑效果的比較
圖1反映了55級填料GCC及填加2kg/ton預(yù)處理劑4690和DEV210后,顆粒直徑大小分布情況。從圖中可以看出,填料GCC細(xì)小顆粒較多,數(shù)量比例大,填料中添加預(yù)處理劑后,顆粒明顯變大,且DEV210預(yù)處理效果較4690預(yù)處理效果要好。未處理的填料顆粒大小d(v,0.5)(μm)為4.8左右,4690預(yù)處理后增大為14.0左右,DEV210預(yù)處理后增大為86.4左右。填料經(jīng)預(yù)處理后顆粒越大越好,由于細(xì)小填料比表面積較大,嚴(yán)重影響系統(tǒng)保留及其它化學(xué)品的消耗,因此DEV210預(yù)處理后的填料顆粒最大,最容易被保留,為此優(yōu)選DEV210為預(yù)處理劑。
2填料預(yù)處理劑后穩(wěn)定性的比較
圖2反映了填料預(yù)處理后再進(jìn)行攪拌時,顆粒直徑大小變化情況。從圖中可以看出,隨攪拌時間增大,填料顆粒會重新變小,經(jīng)DEV210預(yù)處理后顆粒大小優(yōu)于經(jīng)4690預(yù)處理后,同時隨攪拌時間增大,經(jīng)DEV210預(yù)處理后顆粒大小范圍窄。經(jīng)DEV210預(yù)處理后填料攪拌16min時,顆粒大小d(v,0.5)(μm)從86.4左右下降為30.2左右,經(jīng)4690預(yù)處理后填料攪拌4min時,顆粒大小d(v,0.5)(μm)從14.0左右下降為11.3左右,說明經(jīng)DEV210預(yù)處理后的填料絮團(tuán)抗剪切能力強(qiáng),穩(wěn)定性更好。由于填料加入紙機(jī)濕部系統(tǒng)后會受到漿泵、壓力篩等設(shè)備的剪切力作用,預(yù)處理后的填料顆粒雖變得較大,但經(jīng)剪切后填料顆粒會重新變小,不過仍較未進(jìn)行預(yù)處理的填料顆粒直徑大幾倍。
3填料預(yù)處理后顆粒大小與濃度、時間的關(guān)系
圖3反映了預(yù)處理后的填料顆粒大小隨攪拌時間不同而不同,同時隨填料濃度的變化而改變。從圖中可以看出,10%固含量的填料攪拌2min時,顆粒大小d(v,0.5)(μm)62.4左右,攪拌16min時,顆粒大小d(v,0.5)(μm)36.4左右;20%固含量的填料攪拌2min時,顆粒大小d(v,0.5)(μm)86.4左右,攪拌16min時,顆粒大小d(v,0.5)(μm)30.1左右,說明經(jīng)DEV210預(yù)處理后填料顆粒大小與填料濃度成反比,與攪拌時間也成反比。填料預(yù)處理后濃度越小,抗剪切能力越強(qiáng),在生產(chǎn)中填加填料濃度一般控制為12.5-15%較好,且盡可能在壓力篩前加入,這樣可縮短剪切時間,減少預(yù)處理后填料受剪切力影響的程度,使用效果會更好。
4預(yù)處理與未預(yù)處理填料加填后成紙物理強(qiáng)度指標(biāo)的比較
圖4反映了填料預(yù)處理后再加入漿料中,成紙物理指標(biāo)變化趨勢。從圖中可以看出,噸填料中先添加2kgDEV210,在成紙灰分相同時,成紙撕裂指數(shù)變化不明顯,但成紙縱向裂斷長指標(biāo)明顯上升。例如,灰分為24%時,填料預(yù)處理與未預(yù)處理時成紙撕裂指數(shù)均為4.4kPa.㎡/g,而填料預(yù)處理后加填成紙縱向裂斷長為4.1km,填料未進(jìn)行預(yù)處理加填成紙縱向裂斷長為3.7km,裂斷長指標(biāo)提高了0.4km。而灰分為27%時,填料預(yù)處理后加填成紙縱向裂斷長為3.7km左右,說明在成紙物理強(qiáng)度指標(biāo)接近的前提下,可以提高成紙灰分3%左右。采用填料預(yù)處理后能提高成紙強(qiáng)度指標(biāo)的原因可能為:填料顆粒增大,特別是細(xì)小填料含量大量減少后,對纖維之間的結(jié)合影響減弱,同時預(yù)處理后填料顆粒雖變大,但顆粒柔軟,容易附著在纖維上,從而達(dá)到提高紙張強(qiáng)度的目的。
5預(yù)處理與未預(yù)處理的填料加填后首程留著率的比較
圖5反映了預(yù)處理與未預(yù)處理的填料加入漿料中,首程留著率的變化趨勢。從圖中可以看出,填料預(yù)處理后再加填,首程留著率將明顯提高。例如,灰分為26%左右時,首程留著率為71.1%左右;預(yù)處理后填料加填,首程留著率為75.6%,提高了4.5%以上。填料經(jīng)預(yù)處理后,填料顆粒,特別是細(xì)小填料顆粒粒徑增大,更容易沉積在纖維上。在相同的填料加入量時,具有較高的保留率。
綜上實驗可知,DEV210預(yù)處理后的填料顆粒最大,最容易被保留,抗剪切能力相對更強(qiáng),為此后續(xù)實驗選擇DEV210為預(yù)處理劑;預(yù)處理后的填料粒徑隨攪拌時間和填料濃度的增加而降低,預(yù)處理劑加入條件需要考慮相應(yīng)的影響因素;采用預(yù)處理后的填料加填,可提高填料的加入量,成紙灰分可提高(1~3)%,同時紙張強(qiáng)度指標(biāo)變化不大;填料固含量越低,其預(yù)處理后顆粒增大效果越好,改善漿料濾水性能越好,且首程留著率可提高(3~5)%。總而言之,預(yù)處理后的填料在填料留著率及成紙性能方面有較大的提升。(本文作者:劉城鎮(zhèn)、曾志國、黃畢林 單位:赤壁晨鳴紙業(yè)有限公司)