造紙過程中的協同作用

   協同作用是一個專用術語，它表明兩種或多種助劑共同使用時，產生的效果不同于單獨使用助劑效果的累加。通常來說，協同效果是就產生積極的效果而言，但這種協同作用有時也會變得消極。

由于這些功能助劑很少會單獨使用，因此清楚了解它們之間的協同作用是十分必要的，以下所提供的信息應該會為你更好地使用各種助劑提供一些幫助。在開始之前，先讓我們來一起回顧一下什么是功能助劑。所謂功能助劑，就是指通過使用這些產品，可以為使用者提供所需的功用。

從不同的角度來看，這適用于所有助劑。

1、凝結劑和助留劑

凝結劑（捕捉劑）通常被用在斷頭損漿和其它一些廢紙漿中，中和系統電荷或者處理漿料中的廢棄物。此類助劑，當合理控制應用時，將會降低噸漿短程助留劑的需求量。高分子質量助留劑用量的減少與最初用量情況下相比，將會明顯改善成紙的勻度和緊度。不過，當凝結劑使系統電荷再次過量時也會產生消極影響，導致助留劑在漿料上產生解吸，降低了使用效率。

工廠中使用凝結劑或低分子質量的助留劑來改善成形區濾水，達到最佳效果。這種情況同樣適用于斷頭紙漿和原漿的凝結處理。

2、淀粉和助留劑

濕部添加淀粉可以賦予紙張強度，它也是一種好的陽電荷來源，通常有利于漿料的留著和濾水。在高檔印刷書寫紙生產過程中，經常會看到濕部淀粉的添加可以明顯降低助留助濾劑的用量，而此時它主要作用是幫助內部施膠劑的留著。隨著高陽離子取代度淀粉的開發，一些廠家正在努力用其使系統清潔，以利于強度、留著和濾水的改善。同樣，淀粉也可造成系統的過陽離子化，使其它助劑的使用效率降低。

3、分散劑和助留劑

這兩種助劑之間相互作用會產生不利影響。在使用過程中分散劑用來清除系統垃圾或輔助殺菌劑診透殺死細菌。在這里分散過程將會反作用于漿料的留著。廠家使用分散劑時，總會觀察到助留劑的使用效果有所降低。

實例也證實這種協同作用以及使用帶有留著在線監測器的在線檢側設備的重要性。技術人員觀察到留著率回復到正常后總會有周期性的降低，進一步研究得知，這種降低現象與殺菌劑的間歇性添加有直接關系。殺菌劑中用于殺菌處理的分散劑不利于助留劑的使用。紙廠通過替換更迅捷的殺菌劑喂料開關系統和變換加料點來減弱漿料留著率變化幅度到正常水平。

4、微粒助留劑

微粒助留劑主要包括硅溶膠、膨潤土和合成產物。紙廠將它們和淀粉、助留劑共同使用來改善漿料的留著、濾水、成形和紙機運行情況。伴隨一些化學品公司的合并，許多此類的技術已經被單一供應商所控制。通過集中掌握這些技術，造紙行業開始出現了能同時改善漿料留著和成紙勻度的微粒助留體系。這種結合使得漿料濾水性在保持正常成形的情況下得到提高，在不損失漿料留著率和濾水性的基礎上改替成紙勻度。這些協同體系目前尚處于初級階段，但對使用者來說其發展潛力是巨大的。這里它所帶來的問題就是其增加的成本要與所產生的效益保持一致。

5、消泡劑和濕部添加助劑

紙廠經常使用消泡劑或脫氣劑來防止泡沫和沉積。然而，它們對濕部添加助劑也有積極的影響。助劑使用需要一個干凈的、合適電荷的漿料纖維或細小纖維表面來加以吸附和結合。如果漿料系統存在太多的空氣，漿料纖維或細小纖維表面將會覆蓋大量微泡，這些氣泡使得助劑無法與纖維很好地接觸。歐洲紙廠通常比美國紙廠更注重漿料系統中消泡和除氣措施的控制，因此，在合適的消泡劑和除氣劑添加監控措施下，其化學品利用效率和紙機運行情況相對更好。

6、淀粉和內添加施膠劑

內添加施膠劑，如烯基琥珀酸酐（ASA）、烷基烯酮二聚體（AKD），在單獨使用時較難留著在纖維上。陽離子淀粉可用來提高施膠劑在纖維上的留著。在某些情況下，廠家使用淀粉來作施膠劑的乳化劑。也有的施膠劑生產廠家用它來作施膠增效劑。另外，這兩種化學品協同作用，在提高施膠效率的同時還可以改善紙張強度。

7、凝結劑和內添加施膠劑

凝結劑和捕捉劑可通過兩種方式輔助施膠劑的留著。凝結劑加到內添加施膠劑中使其更加有利于吸附到纖維和細小纖維上。它也可清除濕部垃圾，這樣一來為施膠劑吸附提供更干凈的纖維或細小纖維表面。存在的技術難題在于控制系統電荷的平衡。系統過陽離子化將會導致其它助劑和施膠劑的解吸。

8、內施膠和表面壓榨施膠

可以通過磨漿、內施膠和表面施膠來達到紙張所需的施膠度。紙廠通常在磨漿達到最佳程度后添加施膠劑來達到施膠要求。紙廠可以在濕部或施膠壓榨部或兩處同時添加施膠劑來進行。濕部和施膠壓榨部兩處同時添加可以提高施膠效率，降低成本和減輕濕部沉積電荷現象。如何正確使用這種協同施膠方式，依賴于紙機結構和過程參數，但只要多加注意，這種方法還是十分可行的。

9、堿性抄紙中的明礬

在過去幾年里，在堿性抄造系統中使用明礬來改善抄紙性能，是最熱門的積極協同作用之一。明礬助留化學理論表明，在堿性pH條件下它不能有效地發揮作用。然而，現實中它的確可以改善堿性施膠效率和漿料留著情況。在剛開始向堿性抄造系統轉換時，明礬常被加入到ASA乳液，用來穩定其乳液顆粒。當此類ASA一明礬乳液應用于抄紙時，漿料留著率和紙機的清潔度明顯得到改善。然后人們又單獨使用明礬，也獲得了類似有利效果。現在紙廠已經普遍采用明礬作為助留促進劑和施膠增效劑。存在的問題就是當在堿性pH下，過量明礬易形成沉淀而不能正常使用。

10、明礬和松香膠

人們多年來已經達成共識，明礬在酸性pH下能和松香膠形成松香明礬絡合物來賦予紙張良好的施膠度。這也是兩種不同化學品發揮積極協同作用的典型實例。不論哪種結合，都應當注意助劑共用比例、添加方式和添加地點，否則可能會產生沉積，導致使用效率下降。

11、樹脂控制劑—滑石粉

漿廠一般用滑石粉來控制樹脂障礙和其它膠粘物。還有經常被人遺忘的是它還可用作紙張填料。雖然滑石粉的白度和不透明度較研磨碳酸鈣GCC和沉淀碳酸鈣PCC為低，但它仍不失為一種好的紙漿填料。因此，滑石粉既可用作樹脂障礙控制劑，又可作為填料使用。當漿廠滑石粉作為樹脂控制劑、用量為4.5——6.8kg/t時，抄紙過程無副作用產生。

12、沉淀碳酸鈣（PCC）和研磨碳酸鈣（GCC）

這兩類碳酸鈣的市場競爭已經持續了好多年，但很多實例表明，它們共用有積極的協同作用。每種產品各有優缺點，可權衡利弊以滿足造紙需求。結合每種技術的優點選取合適的填料搭配，廠家將會獲得最優的性價比、紙機效率、物理性能和光學性能。

13、二氧化鈦（ TiO2）顏料共混物

二氧化鈦作為一種高效顏料常被用于濕部和涂料中添加賦予紙張優良的不透明度和白度。由于其價格昂貴，市場出現了一些替代品和二氧化鈦共用，以較低的成本獲得所需的光學性能。因為它們有較低的分散劑需求量，通常這些替代品比二氧化鈦更容易留著。由于分散劑對漿料的留著有電荷負效應，因此紙廠應當注意這些顏料中分散劑的用量范圍。

14、著色劑和粉色劑

這個標題看上去比較怪，但實際上，著色劑之間作用既可產生有利的影響也存在不利的方面。染料和增白劑混合共用可以滿足紙張預計的色彩、色調、色密度、白度和不透明度等指標。當操作者合理調配著色劑時，它們能達到預期的效果，不利影響較少。只有發揮各種著色劑之間的協同作用才能獲得預期的紙張性能指標，僅靠一種或者兩種染料是無法做到的。 這些染料也能相互排斥。它們共用時的添加順序是十分重要的，切忌隨意改變順序添加。某些染料是陽離子型的，而有些可能是陰離子型。注意帶異性電荷的染料添加時不要離得太近，否則它們在吸附到纖維之前就會相互作用。即使全為陰離子型的，由于它們之間相互能形成氫鍵影響其吸附，最好也單獨添加，以促進其在纖維上的吸附。

15、著色劑和其它助劑

染料和其它濕部添加劑之間的相互作用也是雙向的。染料固著劑和凝結劑常用來固著陰離子染料，其相互間的作用是積極的。陰離子染料和顏料帶給濕部大量的陰電荷，這將會對濕部添加陽離子助劑的使用產生不利影響。即使陰離子染料已經均一地夜蓋在纖維表面，增加的負電荷也會增加傳統陽離子助留劑和凝結劑的額外負擔。

16、柔軟劑和消泡劑

柔軟劑經常用于衛生紙和面巾紙生產上，以提高它們的柔軟度、松厚度和吸收性。此類助劑通常是表面活性劑，易產生泡沫。這便需要增加消泡劑和除氣劑的使用量。使用柔軟劑有利的方面是可以滿足消費者對松厚度、柔軟度和吸收性的要求，不利之處在于增加了消泡化學品耗費。

以上所列舉的事例，給出了造紙助劑之間可能存在的協同作用，既有積極作用，也存在消極形響。可能還會有更多實例，重要的是漿廠和造紙廠應當對功能助劑的使用采取更有力的措施，使這些助劑（無論是單獨使用還是幾種共用）能更好地滿足紙張性能和成本要求。紙廠應當密切注意各種助劑使用時的相互作用，對其應用工藝進行優化，以達到最優性價比。