影響廢紙脫墨漿光學(xué)性能的諸多因素
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
作者：鄭曉蒙
脫墨漿光學(xué)性能的檢測指標(biāo)主要包括光散射系數(shù)、有效殘余油墨濃度( ERIC)及白度等，其中，光散射系數(shù)對ERIC和白度的測定有較大的影響[1-3] 。對于成分相對較復(fù)雜的脫墨漿，其所含的填料、油墨及細(xì)小纖維等都會對光散射系數(shù)、ERIC及白度等的準(zhǔn)確測量產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而影響脫墨效果的評價(jià)。因此，研究填料、油墨、細(xì)小纖維等組分對光學(xué)性能的影響十分重要�？蒲泄ぷ髡邔Υ苏归_了大量的研究，包括填料對光散射系數(shù)、光吸收系數(shù)以及油墨粒子濃度的影響[4] 、700 nm和950 nm兩種波長對不同顏色油墨粒子ERIC測定的影響[5] 、采用光散射系數(shù)的修正公式來減小因不透明度大于97%對ERIC測定帶來的誤差[6]以及采用ID（油墨剝離率）、IE油墨去除率）評價(jià)脫墨效果[7-8]等。而有關(guān)不同廢紙漿及制樣方法對光學(xué)性能影響的研究較少，廢紙漿及其 制樣方法對漿料中填料、油墨、細(xì)小纖維等組分的影響較大，進(jìn)而對測試介質(zhì)的光學(xué)性能帶來較大的影響。
本實(shí)驗(yàn)以兩種廢紙漿及其經(jīng)浮選和充分洗滌后的脫墨漿為原料，采用紙頁成形器及布氏漏斗的制樣方法制備了不同的漿片，研究了廢紙脫墨漿不同制樣方法對光學(xué)性能的影響。
1實(shí)驗(yàn)
1.1原料
國產(chǎn)舊報(bào)紙（L-ONP）和歐洲舊報(bào)紙（E-ONP）經(jīng)碎漿、浮選脫墨和充分洗滌后，分別得到碎解漿、浮選脫墨漿（F漿）和充分洗滌漿（HW漿）[7] 。
1.2儀器和設(shè)備
PTI紙頁成形器；布氏漏斗；Bauer McNett篩分儀；ERIC測定儀；馬弗爐；L＆W纖維質(zhì)量分析儀。
1.3漿片的制備
按照INGEDE方法1[9]抄紙。在紙頁成形器（150目濾網(wǎng)）上抄造手抄片，定量60g/m2;在紙頁成形器的濾網(wǎng)上采用墊布（200目）的方式抄造漿片，定量60g/m2；用布氏漏斗制備漿片，定量225g/m2。具體步驟：取相當(dāng)于3.5 g絕干漿的漿料，稀釋到875 mL，用330 g/L硫酸鋁調(diào)節(jié)pH值至6左右，攪勻，用直徑140 mm布氏漏斗墊兩張濾紙（孔徑1~3 um的濾紙）過濾，之后夾在兩張新濾紙中于94℃條件下真空干燥7 min，潤濕濾紙后取下，換上兩 新濾紙，再于94℃條件下真空干燥3～5 min。測定 白度前揭開濾紙。
1.4性能檢測
白度( GB/T 7974-2013)、ERIC(GB/T 20216-2006)、灰分（TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T2110m- 02）、細(xì)小纖維( GB/T 2678. 1-1993)（漿料經(jīng)Bauer McNett篩分儀分級，過100目的組分）。
1.5光學(xué)性能測定
根據(jù)GB/T 10339-2007，光散射系數(shù)與光吸收系數(shù)的定義式分別見式(1)和式(2);根據(jù)GB/T20216-2006，ERIC的定義式見式(3)。
式中．S為光散射系數(shù)，m2/kg；W為定量，g/m2；R0為單層反射因數(shù)；
為內(nèi)反射因數(shù)；k為光吸收系數(shù)，m2/kg; ERIC為有效殘余油墨濃度，m2/kg；
為油墨的光吸收系數(shù)，設(shè)為10000 m2/kg。
從式(1)~式(3)可以看出，光散射系數(shù)、光吸收系數(shù)以及ERIC之間存在一定的關(guān)系，當(dāng)漿片因某一因素引起光散射系數(shù)變化時(shí)，則光吸收系數(shù)與ERIC也會隨之發(fā)生變化，進(jìn)而影響漿片白度，導(dǎo)致光學(xué)性能的變化。
2結(jié)果與討論
2.1不同廢紙漿的基本性質(zhì)
不同來源廢紙漿中的灰分、細(xì)小纖維等含量不同，對紙張的光學(xué)性能影響較大。因此，對L-ONP和E-ONP的碎解漿、F漿和HW漿的纖維平均長度和細(xì)小纖維含量進(jìn)行了檢測，其結(jié)果見表1。
由表1可知，不同ONP漿的基本性質(zhì)差異較大。L-ONP漿料的纖維平均長度較E-ONP漿的短，而細(xì)小纖維含量則較高。此外，經(jīng)過浮選脫墨和充分洗滌后，脫墨漿的細(xì)小纖維含量差異也較大，F(xiàn)漿中細(xì)小纖維含量較碎解漿有所下降，而HW漿中細(xì)小纖維含量則下降明顯，其中E-ONP的HW漿中細(xì)小纖維含量低于1%，因此認(rèn)為在充分洗滌過程中剝離下來的油墨粒子、填料、細(xì)小纖維等基本被全部去除[7]。
2.2不同制樣方法對灰分含量的影響
文獻(xiàn)[4]指出，填料對光學(xué)性能的影響較明顯，尤其對光散射系數(shù)和白度的影響較大。而不同的制樣方法對漿料中填料的留著率影響較大，因此，對不同制樣方法成形的漿片灰分含量進(jìn)行測定（見圖1），以此分析不同制樣方法對漿料中填料留著率的影響。
從圖1可以看出，紙頁成形器（無墊布）成形的漿片灰分含量低于紙頁成形器（墊布）和布氏漏斗成形的漿片灰分含量。這表明在紙頁成形器（無墊布）成形漿片的過程中，大量的填料通過銅網(wǎng)隨白水流失，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果一致[10] 。而在紙頁成形器（墊布）和布氏漏斗兩種制樣方法的制備過程中，由于200目的尼龍布和濾紙的截留作用大大提高了填料的留著率，漿片的灰分含量較高。但紙頁成形器（墊布）成形的漿片灰分含量較布氏漏斗成形的低，這是由于紙頁成形器（墊布）的制樣方法對提高細(xì)小組分的留著雖有較大的貢獻(xiàn)，但其截留作用還是低于布氏漏斗的截留作用。由圖1還可以看出，碎解漿和F漿的灰分含量較HW漿的高出很多，而且碎解漿和F漿的不同制樣方法制備的漿片灰分含量相差較大；其中，同一漿料的碎解漿和F漿經(jīng)紙頁成形器（無墊布）成形的漿片灰分含量較布氏漏斗成形的漿片灰分含量低55%以上；而HW漿的不同制樣方法制備的漿片灰分含量相差較小，這是因?yàn)闈{料經(jīng)過充分洗滌后，大量的細(xì)小纖維和填料被除去，從而對漿料制備過程中灰分的流失影響不大。
2.3不同制樣方法對光學(xué)性能的影響
2. 3.1不同制樣方法成形漿片的光散射系數(shù)
由于布氏漏斗成形漿片的不透明度較高，一般接近100%，導(dǎo)致光散射系數(shù)無法檢測，因此只測定了紙頁成形器成形的漿片光散射系數(shù)（見圖2）。由圖2可知，不論L-ONP漿還是E-ONP漿，紙頁成形器（墊布和無墊布）制樣得到的F漿與碎解漿漿片的光散射系數(shù)相差不大，且明顯高于HW漿，光散射系數(shù)的變化趨勢與漿料中細(xì)小纖維和灰分的變化趨勢一致，這與Mika等人[10] 的研究結(jié)果吻合。這是因?yàn)樵诮t外區(qū)域，填料對光散射系數(shù)有很大的貢獻(xiàn)[4] ． 即相同漿料中細(xì)小組分的含量越高，光散射系數(shù)越大，同時(shí)文獻(xiàn)[10]也指出，當(dāng)細(xì)小纖維和填料含量較低時(shí)，它們對光散射系數(shù)的影響不大。
2.3.2不同制樣方法對ERIC的影響
圖3所示為不同漿料采用不同的制樣方法成形漿片的ERIC。從圖3中可以看出，大量的油墨粒子在紙頁成形器（無墊布）制備漿片過程中會隨白水流失，而布氏漏斗制備漿片的過程則能基本截留全部油墨粒子，紙頁成形器（墊布）制樣過程的截留油墨粒子能力略高于紙頁成形器（無墊布）制樣過程。
從圖3還可以看出，E-ONP碎解漿中的油墨含量最 高，紙頁成形器（無墊布）與布氏漏斗成形的漿片之間的ERIC相差最大，達(dá)508.4 mg/kg; L-ONP的HW漿中的油墨含量最低，紙頁成形器（無墊布）與布氏漏斗制備的漿片之間的ERIC值差值為40.8 mg/kg。表明漿料中油墨粒子含量越高，紙頁成形器（無墊布）與布氏漏斗成形的漿片之間的ERIC差值越大，當(dāng)ONP漿料經(jīng)過脫墨后，這兩種制樣方法成形的漿片間的ERIC差異明顯減小，尤其是HW漿中的游離油墨粒子基本被全部去除，使兩種制樣方法制備的漿片之間的ERIC差異最小。
由于HW漿經(jīng)大量水沖洗，絕大部分填料、油墨和細(xì)小纖維等被除去，因此理論認(rèn)為制樣方法不會對HW漿片ERIC的測定產(chǎn)生影響[9] ，但從圖3結(jié)果可以看出，HW漿經(jīng)過不同制樣方法成形的漿片ERIC仍存在一定差值。尤其是E-ONP的HW漿中的油墨粒子含量依然較多，使得布氏漏斗成形的漿片ERIC較紙頁成形器（無墊布）成形的相差較大，因而為了測定漿料的油墨剝離率，HW漿應(yīng)該采用紙頁成形器成形的制樣方法，才能更準(zhǔn)確地反映油墨的剝離程度；而對于F漿和碎解漿則只有采用布氏漏斗成形的制樣方法才能更準(zhǔn)確地反映漿料中油墨粒子的真實(shí)含量。
2.3.3不同制樣方法對白度的影響
圖4所示為不同漿料采用不同的制樣方法成形的 漿片白度。由圖4可知，ONP漿經(jīng)過浮選和充分洗滌后，脫墨漿的白度較碎解漿明顯提高，且兩種紙頁成形器成形的漿片白度均高于相應(yīng)布氏漏斗成形的漿片白度，這是因?yàn)橛湍渴怯绊憦U紙漿白度的一個(gè)重要因素。此外還發(fā)現(xiàn)L-ONP漿的HW漿不同制樣方法成形的漿片白度均低于F漿。這說明漿片白度除了與漿料中油墨粒子含量及色度等有關(guān)外，還應(yīng)與紙張中的灰分含量有關(guān)，因?yàn)樘盍虾康脑黾硬粌H能夠提高漿片的光散射系數(shù)，還對白度有貢獻(xiàn)[4] 。在相同ONP的F漿和HW漿的油墨含量相差不大的情況下，灰分含量對白度的貢獻(xiàn)表現(xiàn)得比較明顯。
此外，從圖4中還發(fā)現(xiàn)L-ONP漿的F漿和HW漿以及E-ONP的HW漿的不同制樣方法成形的漿片白度相差較小，僅為0.3—0.9個(gè)百分點(diǎn)。這可能因?yàn)檫@3組漿料經(jīng)過浮選脫墨或充分洗滌后，大量的游離油墨被去除，使得漿片之間的ERIC相差不大，盡管同一漿料其布氏漏斗成形的漿片中ERIC仍然高于紙頁成形器成形的漿片ERIC，會影響紙張的白度，但是布氏漏斗成形的漿片中灰分含量高，這對提高漿片的白度有一定的幫助。但從圖4中還發(fā)現(xiàn)E-ONP漿的F漿布氏漏斗成形的漿片白度明顯低于HW漿的布氏漏斗成形的漿片白度，這與E-ONP漿的F漿中油墨粒子濃度依然很高有關(guān)，導(dǎo)致F漿的ERIC明顯高于HW漿的ERIC，從而對漿片的白度有較大的影響，盡管F漿布氏漏斗成形的漿片白度中灰分含量高，但此時(shí)填料對白度的貢獻(xiàn)不足以抵消高油墨粒子含量對白度產(chǎn)生的影響。
3結(jié)論
3.1 紙頁成形器（墊布）的制樣方法較紙頁成形器（無墊布）制樣方法能夠有效地截留細(xì)小組分，但效果遠(yuǎn)不如布氏漏斗制樣方法。碎解漿和浮選脫墨漿經(jīng)紙頁成形器（無墊布）成形的漿片灰分含量較布氏漏斗成形的漿片灰分含量低55%以上。
3.2紙頁成形器（墊布和無墊布）成形的漿片光散射系數(shù)相差不大。
3.3 E-ONP碎解漿中的油墨含量最高，紙頁成形器（無墊布）與布氏漏斗成形的漿片之間的ERIC相差最大，達(dá)508.4 mg/kg, L-ONP的HW漿中的油墨含量最低，紙頁成形器（無墊布）與布氏漏斗成形的漿片之間的ERIC值差值為40.8 mg/kg，表明漿料中油墨粒子含量越高，紙頁成形器與布氏漏斗成形的漿片之間的ERIC差值越大；同一漿料經(jīng)布氏漏斗、紙頁成形器（墊布）、紙頁成形器（無墊布）成形的漿片白度依次升高。
4摘要：
以不同廢紙漿及其經(jīng)浮選和充分洗滌后的脫墨漿為原料，采用紙頁成形器（墊布無墊布）和布氏漏斗成形的制樣方法制備不同的漿片，通過分析漿片的灰分含量、光散射系數(shù)、有效殘余油墨濃度( ERIC)及白度，研究了不同制樣方法對廢紙脫墨漿光學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，碎解漿和浮選脫墨漿經(jīng)紙頁成形器（無墊布）成形的漿片灰分含量較布氏漏斗成形的漿片灰分含量低55%以上；兩種紙頁成形器成形的漿片光散射系數(shù)相差不大；歐洲舊報(bào)紙( E-ONP)碎解漿中的油墨含量最高，紙頁成形器（無墊布）與布氏漏斗成形的漿片之間的ERIC相差最大，達(dá)508.4 mg/kg，國產(chǎn)舊報(bào)紙(L-ONP)的充分洗滌漿中的油墨含量最低，紙頁成形器與布氏漏斗成形的漿片之間的ERIC差值為40.8 mg/kg；同一漿料經(jīng)布氏漏斗、紙頁成形器（墊布）、紙頁成形器（無墊布）成形的漿片白度依次升高。
