BCTMP浆料的特性及其配抄特性

北美
– LWC 、新闻纸(针叶木和杨木混合)
BCTMP的现状与发展
万t 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
19 78 19 80 19 82 19 84 19 86 19 88 19 90 19 92 19 94 19 96 19 98 20 00 20 02 20 04
全球高得率浆生产能力
中国 加拿大 新西兰 欧洲
高得率浆的发展
5.0 4.5 4.0 100万t 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
APMP BCTMP
(生产工艺)
PRC
0.0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
高得率浆的发展
(针叶木→阔叶木)
松厚度(cm3/g)
45
2.2
抗张指数 松厚度
BCTMP的浆料特性
木材的纤维形态
直径 (µm) 35 27 壁厚 (µm) 2.5 Balsam 杉 3.5 长度 (cm) 2.2 Black or Scan. 云杉 3.5 1.8 0.8 1.0 2.8 桦 1.7 枫 2.0 杨 28 23 15
BCTMP在不同纸种中的应用
不同原料BCTMP的抄纸适应性
针叶木
– 木素含量高、白度低 – 纤维较长、匀度较差 – 多用于新闻纸等 …
枫树
– – – – 抽提物颜色、白度低 纤维直径大、松厚度高 纤维较短，匀度较好 多用于多层纸板的中间层
杨木
– 木素含量低、白度高 – 纤维短，匀度高 – 取代化学浆用于纸和包装纸
6.91
515
25
2.72
6.86
60.7
626.6
7.24
613
Note: strength properties were measured along MD while roughness was measured on top side
涂布纸的强度性质
BCTMP 含量 (%) 耐破指数 (kPm2/g) 撕裂指数 (mNm2/g) 抗张指数 (N.m/g) 粗糙度 透气度 内部结合 耐折度 2 (PPS10, µm) (PPS20, ml/min) (J/m )
浆 料 单位能耗 /kw•h•t-1 游离度（CSF）/mL 全部浆料 P14/R28 纤维粗度/mg•m-1 P28/R48 P48/R100 BCTMP 1400 313 0.130 0.212 0.138 0.098 PRC 800 319 0.144 0.363 0.152 0.104
BCTMP纤维的分丝帚化及其表面性能
BCTMP浆料的特性及其配 抄对纸页性能的影响
浙江科技学院 胡开堂
主要内容简介
1. BCTMP简介 2. BCTMP的现状与发展 3. BCTMP的典型生产工艺 4. BCTMP浆料的特性 5. BCTMP在不同纸种中的应用 6. BCTMP在涂布纸中的应用 7. BCTMP的电荷特性 8. BCTMP浆料的留着与脱水特性 9. BCTMP对AKD施胶的影响 10. BCTMP对荧光增白剂效果的影响 11. BCTMP替代KP浆对LWC涂布纸性能的影响
纸浆性质与木材纤维的内在性质的关系松厚度–Fra bibliotek纤维直径 – 壁厚
成型及平滑度
– 纤维长度 – 壁厚 – 纤维直径
未漂浆松厚度(300-500 ml CSF)
树种 杨木 桦木 枫树 针叶木 未漂浆松厚度(cm3/g) 2.9 ± 0.2 4.1 ± 0.2 4.1 ± 0.2 4.0 ± 0.2
杨木BCTMP的纤维粗度比较 (FQA)
涂布纸的光学性能
BCTMP 含量 (%) 0 15 25 亮度 (%) 88.0 88.5 87.9 ISO 不透明度 (%) 91.0 89.9 91.8 b* S (m2/kg) 41.9 42.6 43.7 光泽度 (75°, MD) K (m2/kg) 毯面 网面 0.87 0.77 0.89 70.4 64.5 68.0 69.3 65.9 66.4
期望的BCTMP贡献（优点）
高松厚度以改进纸板的挺度和印刷适性 高不透明度 低的透气度以改进涂布性能 成本低廉
BCTMP的应用
新闻纸和LWC纸 印刷/书写纸生产中替代化学浆 多层纸板的芯层浆 薄页纸（卫生纸） 有机硅剥离纸 其他
– 无碳纸 – 空气过滤纸
生产新闻纸和LWC纸的商品BCTMP
树种
BCTMP典型的生产工艺
BCTMP的生产工艺
碱性过氧化氢
碱性亚硫 酸钠浸渍
一段磨浆
二段磨浆
筛选
漂白
典型的BCTMP 生产工艺
Chips after screening and washing APS 1 APS 2 Cyclone Cyclone
Sodium sulphite Impregnation Disc Filter Preheater Pri. refiner Multi-stage cleaners Pri. screen Latency or screening Press Rej. refiner Rej. press Press Fresh bleaching chemicals Press Sec. Screen Sec. refiner Latency chest
60 80
52 70
8.0 6.5
2.4 1.9
1.20 1.30
16 18
印刷/书写纸中商品BCTMP
纸浆性能
游离度（CSF）/mL Kaja. 纤维长度/mm 细小纤维（<200目）/% 松厚度/cm3•g-1 白度/%ISO 不透明度/% 抗张指数/N•m•g-1 撕裂指数/mN•m2•g-1 耐破指数/kPa•m2•g-1 白杨 250 0.80 22 1.8 85 78 48 4.8 2.3 白杨 250 0.80 — 2.2 85 83 25 3.8 1.2 白杨 300 0.80 24 1.9 85 77 48 4.5 2.2 白杨 325 0.80 26 2.0 85 77 37 4.5 1.7 桦木 400 0.95 22 2.5 85 78 28 3.5 0.8
BCTMP替代后原纸的光学性能
BCTMP 含量(%) 0 15 25 亮度 (%) 90.2 90.3 90.4 ISO 不透明度 (%) 71.2 73.8 74.2 b* S (m2/kg) 35.7 37.6 38.5 K (m2/kg) 0.35 0.42 0.44
-2.32 -2.89 -2.98
0
1.84
4.50
57.3
667.2
127
1.14
1.02
15
1.97
5.15
42.8
669.6
249
1.25
0.99
25
1.81
3.79
40.4
597.0
147
1.16
1.04
Note: strength properties were measured along MD while roughness was measured on top side
BCTMP的漂白效率
APMP/APP 的漂白效率低于BCTMP
– – – 化学药液不易渗透进入木片，或较难浸渍至木片中心 木片中金属离子 使过氧化氢易于分解 木材中可溶物和胶状有机物质干扰漂白
PRC的漂白效率在 APP/APMP和BCTMP间
– PRC 也有同样如上所述导致 APP/APMP 漂白效率低的 因素存在 – 磨浆过程中的高温高压将加速过氧化氢的分解 – 没有漂白后残余过氧化氢的回收再利用
印刷/书写纸中商品BCTMP的应用
未涂布纸
– 选用松厚度及游离度相对较高的BCTMP – 10-30%
涂布纸
– 选用高抗张强度、低游离度的BCTMP – 5-15%
卫生纸种的BCTMP
针叶木高得率浆
– 500～650 mL CSF
阔叶木高得率浆
– 300～500 mL CSF
高松厚度
– 高的吸水能力 – 松厚柔软的感觉。
Storage tank
1st bleaching tower
2nd bleaching tower Pressate tank
HC tank
Drying or PM
Residual peroxide recycle
浸渍段化学药品的作用
亚硫酸钠
– 磺化木片以获得更好的细纤维化 – 漂白木片
氢氧化钠
原纸的强度性质
BCTMP 含量(%) 耐破指数 (kPm2/g) 撕裂指数 (mNm2/g) 抗张指数 (N.m/g) 内部结合 (J/m2) 粗糙度 透气度 (PPS10, µm) (PPS20, ml/min)
0
3.09
8.61
60.5
592.0
7.02
728
15
2.84
7.48
57.3
671.8
-4.70 -4.22 -4.34
Note: lower opacity and gloss value for 15% BCTMP sample is due to its lower coat weight.
– 漂白木片 – 润胀木片
BCTMP的磨浆能耗
磨浆能耗随浸渍段亚硫酸盐用量的增加而 增加
– Increasing shive and improving pulp quality
磨浆能耗随浸渍段用碱量的增加而降低
– Increasing shive and reducing fiber surface development
加拿 大游 离度 mL 125 ISO 白度 ％ 抗张 指数
N•m•g-1
撕裂 强度
mN•m2•g-1
松厚 度
cm3•g-1
Kaja. 纤维 长度 mm 0.85
Kaja. 细小 纤维 ％ 20
针叶木/杨 木 针叶木/杨 木 针叶木 针叶木
70
35
5.4
2.4
125
78
46
6.0
2.0
0.90
20
120 100
SWK 浆（含有 80% SWK + 20% HWK） HWK 浆（含有 90% 桦木 + 10% SWK） BCTMP 干燥的杨木浆 BCTMP 以不同比例替代 HWKP, SWKP 用量为 50%
BCTMP对涂布纸性质的影响
涂布均一性 表面特性 光泽度 PPS 粗糙度 机械性能 (松厚度、弯曲挺度、内部结合 强度、抗张强度、撕裂度、耐破度、MIT 耐折度) 光学性能 (白度和不透明度)
BCTMP简介
BCTMP的定义
BCTMP（漂白化学热磨机械浆）
– Bleached Chemi-Thermal-Mechanical Pulp
温和的化学处理 机械磨浆 相近的浆料质量 得率: 80-90%，白度：82-87%（ISO）
BCTMP的典型应用
中国
– 多层板纸 (枫树和杨树)
欧洲
– 纸和包装制版 (杨树和白桦)
影响BCTMP浆料性能的因素
化学处理（木片预处理和漂白）程度
– 浆料强度 – 白度
磨浆能耗
– 游离度 – 纤维的细纤维化
BCTMP的物理性能必须综合考虑
55 50 2.6 2.4
抗张指数 (Nm/g)
40 35 30 25 20 10 20 30 40 50 60 NaOH (kg/t)
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2
400 3.4 10 0.65 80
松厚度
抗张强度 纤维长度 白度
(%)
有机硅剥离纸
对有机硅剥离纸的主要质量要求是高透明 度和封闭式纸张结构，使硅停留在纸的表 面
– 高抗张强度 – 低松厚度 – 高白度 – ~ 25%
BCTMP在涂布纸中的应用
浆料的特性
浆的种类 CSF (ml) SW HW BCTMP 380 415 420 白度 (%) 85.1 84.9 85.02 不透明度 (%) 68.2 (60.6g/m2) 67.88 (61.2g/m2) 82.72 (66.8g/m2)
1989 11%
29%
2000
2004
54%
46%
71%
89%
阔叶木
针叶木
中国高得率浆的发展
第一阶段 (1995~2002) 生产规模小, 产量低 APMP为主导工艺 主要用于新闻纸生产 第二阶段 (2003~) 产量规模大、接近或与世界标准（20-30万 t/年）接轨 BCTMP和PRC工艺取代单一的 APMP工艺 山东太阳、博汇、晨鸣纸业等 宁波中华纸业
高得率浆存在的问题：
– – – 细小纤维含量高易导致纸张掉粉 粘附扬克烘缸 返黄
多层纸板芯层BCTMP浆料的质量要求
高松厚度 短小纤维改善成型匀度
多层纸板芯层的商品BCTMP
枫树 CSF
(ml) (cm3/g) (Nm/g) (mm)
杨木 400 2.8 17 0.85 80
针叶木 400 2.8+ 29 1.54 80