煙用接裝原紙伸縮率的影響因素及控制

伊財(cái)富 楊菊紅 徐 冰

(浙江恒達(dá)新材料股份有限公司，浙江衢州，324401)

伸縮率是指紙張浸于水中或在不同濕度下增濕或減濕時(shí)尺寸的相對(duì)變化，以尺寸的增減對(duì)試樣原來尺寸的百分率表示［1］。不同用途的紙張對(duì)伸縮率的要求不同。作為印刷用紙的煙用接裝原紙就需要有小的伸縮率，因?yàn)槠渖炜s率直接影響到后續(xù)印刷套色的穩(wěn)定性。紙張的伸縮率過高，印刷過程中紙張的變形大，就會(huì)產(chǎn)生套印失準(zhǔn)、畫面失真等問題，從而影響印刷效果［2］。因此，了解紙張伸縮率的影響因素和控制好紙張的伸縮率來提高產(chǎn)品質(zhì)量顯得尤為重要。根據(jù)GB/T 459—2002《紙和紙板伸縮性的測定》對(duì)煙用接裝原紙伸縮率進(jìn)行測定，伸縮率皆為橫向伸縮率。本文主要討論了煙用接裝原紙伸縮率的影響因素及控制。

1 煙用接裝原紙伸縮率的影響因素

1.1 漿種對(duì)伸縮率的影響

在伸縮率的眾多影響因素中，原料對(duì)伸縮率的影響最大。浙江恒達(dá)新材料股份有限公司生產(chǎn)的煙用接裝原紙的原料為漂白硫酸鹽針葉木漿和漂白硫酸鹽闊葉木漿。針對(duì)同一制漿方法而言，針葉木漿抄造紙張的伸縮率大于闊葉木漿抄造紙張的伸縮率。這是因?yàn)獒樔~木纖維相對(duì)較長，干燥更容易使纖維發(fā)生卷曲。由法國Techpap公司生產(chǎn)的Morfi Compact纖維形態(tài)分析儀是一臺(tái)纖維質(zhì)量專用檢測設(shè)備。該設(shè)備可以快速、準(zhǔn)確地自動(dòng)測定纖維、纖維束和細(xì)小纖維形態(tài)的一系列參數(shù)，如纖維長度、纖維寬度、纖維粗度、扭結(jié)纖維的百分含量、卷曲纖維的百分含量、纖維分絲帚化程度和細(xì)小纖維的百分含量等。對(duì)不同種類的闊葉木漿纖維形態(tài)進(jìn)行分析，纖維形態(tài)分析結(jié)果如表1所示。

從表1中可以看出，1#桉木濕漿的扭結(jié)纖維百分含量及卷曲纖維百分含量明顯低于3#和4#兩種桉木漿，其原因可能是濕漿纖維未經(jīng)過干燥。2#混漿則由于漿板薄且干度低，扭結(jié)纖維百分含量及卷曲纖維百分含量稍高于濕漿，并且2#混漿因其本身摻有少量針葉木，所以其纖維長度最長且寬度也最大。濕漿未經(jīng)過干燥，纖維處于潤脹狀態(tài)，故其寬度也較大。干漿由于經(jīng)過抄紙機(jī)網(wǎng)部脫水，因此細(xì)小纖維流失大，纖維長度較濕漿長。

表1 不同種類闊葉木漿纖維形態(tài)分析結(jié)果

圖1為4種闊葉木漿的纖維形態(tài)圖，測試儀器為日本奧林巴斯公司生產(chǎn)的金相顯微鏡BX53M。奧林巴斯BX53M作為新一代高精度智能化工業(yè)顯微鏡，具有更先進(jìn)的成像系統(tǒng)，改進(jìn)的LED照明和直觀的控制以及舒適操作等新特征。此外，BX53M還實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)交互。在觀察過程中，BX53M可以直接對(duì)標(biāo)本圖像進(jìn)行管理和存儲(chǔ)。

在針葉木漿、闊葉木漿配比相同的條件下，不同種類的闊葉木漿搭配同一種針葉木漿其成紙抗張強(qiáng)度與伸縮率的情況也不同，其結(jié)果見表2。從表2中可以看出，使用1#濕漿替代3#和4#漿后，成紙的伸縮率明顯下降，抗張強(qiáng)度也明顯降低。使用1#濕漿及2#混漿替代3#和4#漿后，成紙的伸縮率也較低但其抗張強(qiáng)度卻顯著升高了。2#混漿與1#濕漿以適宜的配比搭配，彌補(bǔ)了濕漿由于纖維長度短而引起強(qiáng)度偏低的缺點(diǎn)。結(jié)合表1和表2的數(shù)據(jù)得出，選擇扭結(jié)纖維百分含量及卷曲纖維百分含量低的漿種進(jìn)行抄造，生產(chǎn)出的紙張伸縮率顯然低于使用扭結(jié)纖維百分含量及卷曲纖維百分含量高的漿種所抄的紙。

表2 不同種類闊葉木漿對(duì)成紙抗張強(qiáng)度與伸縮率的影響

1.2 打漿度對(duì)伸縮率的影響

打漿會(huì)使纖維出現(xiàn)彎曲、扭曲、卷曲、撕裂、壓潰、吸水潤脹和細(xì)纖維化等現(xiàn)象［3］。一般情況下，紙張的伸縮率都是隨著打漿度的降低而減小的。在降低打漿度的同時(shí)，透氣度則隨之增大，但成紙的勻度變差。由于煙用接裝原紙的伸縮率、透氣度和抗張強(qiáng)度等主要性能指標(biāo)與漿料打漿度之間的關(guān)系互相矛盾、互相制約，圖2所示為打漿度與橫向伸縮率及透氣度的關(guān)系。從圖2可以看出，打漿度在64～67°SR左右時(shí)，伸縮率非常低，但透氣度大，因此成紙勻度也較差;打漿度在70～73°SR左右時(shí)，伸縮率明顯提高，透氣度減小，雖然成紙勻度較好，但由于打漿度高，使抄紙脫水緩慢，所需真空度增大，紙張針孔眼明顯增多，強(qiáng)度也下降;因此控制打漿度在67～70°SR左右，紙張伸縮率和透氣度均適中，成紙強(qiáng)度較好。

圖1 4種闊葉木漿的纖維形態(tài)圖

1.3 加填對(duì)伸縮率的影響

填料是一種無機(jī)物，本身不可壓縮、不可變形。填料的加入可以填補(bǔ)紙張表面的空隙，減少纖維之間的結(jié)合力，在干燥時(shí)需要較低的溫度，減少了紙張的伸縮率［4］。輕質(zhì)碳酸鈣 (PCC)是一種成本低，具有一定的不透明度，可以作為煙用接裝原紙的填料，PCC晶體形態(tài)多呈菱形或紡錘形。抄造紙張時(shí)填料也不宜加入過多，否則會(huì)影響紙張的表面強(qiáng)度，易出現(xiàn)掉毛掉粉現(xiàn)象，還會(huì)使紙張纖維間的結(jié)合不均勻，紙張出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象?；曳趾颗c伸縮率的關(guān)系如圖3所示。從圖3可以看出，紙張灰分含量越低，伸縮率越高。隨著灰分含量的升高，伸縮率有所降低，但降低的幅度不是很大，因?yàn)榛曳趾吭?5%左右時(shí)，有輕微掉毛掉粉現(xiàn)象。綜合考慮紙張的各項(xiàng)物理性能指標(biāo)，選擇灰分含量在13%～14%加填為宜。

圖2 打漿度與橫向伸縮率及透氣度的關(guān)系

圖3 灰分含量與伸縮率的關(guān)系

1.4 紙機(jī)抄造方面對(duì)伸縮率的影響

紙張?jiān)诰W(wǎng)部成形時(shí)，調(diào)整好漿網(wǎng)速比，可以有效減少纖維縱向排列的數(shù)量，達(dá)到降低紙張伸縮變形的目的。合理控制好紙張?jiān)诟稍锊康膹埩Γ皇辜垙埨眠^緊，也會(huì)減少紙張的收縮。在整個(gè)紙機(jī)上，紙張的橫向收縮以干燥部最大，調(diào)整好干燥溫度曲線，不使紙張干燥過快，也對(duì)減小伸縮有幫助，但以不影響紙機(jī)的抄造條件為前提。

2 結(jié)論

討論了影響煙用接裝原紙伸縮率的幾個(gè)因素及控制。紙機(jī)抄造過程中，漿料的選擇、填料的用量、紙機(jī)各部位參數(shù)的調(diào)節(jié)對(duì)紙張伸縮率都有比較大的影響。

2.1 漿料的種類對(duì)煙用接裝原紙的伸縮率影響較大;不同種類闊葉木漿中，選擇扭結(jié)纖維百分含量及卷曲纖維百分含量最小的1#濕漿最佳。

2.2 在打漿環(huán)節(jié)中，通過對(duì)不同打漿度下成紙伸縮率的影響進(jìn)行研究，伸縮率隨著打漿度的下降而減小，并且趨勢(shì)非常明顯。但是打漿度也不能過低，否則與之成反比的透氣度指標(biāo)又無法達(dá)標(biāo)。結(jié)果表明，打漿度控制在67～70°SR最佳。

2.3 填料的加入量也與伸縮率有著不容忽視的影響。紙張灰分增加，伸縮率略有減小;但灰分含量也不能過大，否則會(huì)出現(xiàn)掉毛掉粉問題，影響后續(xù)的印刷。