加填就是在紙料的纖維懸浮液中加入不溶于水或微溶于水的白色礦物質微細顏料，使制得的紙張具有不加填時難以具備的某些性質[1]。常用的造紙填料有碳酸鈣、滑石粉、高嶺土等。碳酸鈣等造紙填料是紙張中除纖維原料外含量最大的組分，因其具有價格低廉、減少紙張纖維用量、降低生產成本的同時提高紙張的平滑度和透氣度;改善紙張的光學性能(白度、不透明度和光澤度)、印刷性能和書寫性能等[2]優點而廣受造紙生產者的喜愛。但無機填料顆粒小、比表面積大，傳統的加填工藝會阻礙纖維之間的氫鍵結合，降低紙張強度;且生產過程中加入的填料越多，紙張中纖維間的結合力受到的影響越大，紙強度下降越明顯[3]。此外，在紙張中加入填料雖然可以改善網部濾水性能，提高濕紙幅干度[4],但填料含量增加的同時一般會出現濾水過程中填料的留著降低、紙機施膠障礙等其他不利影響,過高的填料含量還會降低紙張的表面強度，導致成紙在使用過程中出現掉毛掉粉現象[5]。如何改善加填工藝，增加填料的加入量已成為了造紙行業的一大課題，目前已有許多研究者們提出了不同的改善方法。華南理工大學李海東[6]提出，雙元助留體系下預絮聚填料后得到的加填紙張的抗張強度、耐破度等強度與傳統加填工藝生產的紙張相比均有不同程度的提升。張金朝[7]的研究表明，PCC-乙酸纖維素和PCC-乙酸丁酸纖維素等新型雜化材料在一定程度上可以增強填料和纖維間的結合力，從而提高紙張的強度。此外，大量研究均表明，不管是填料預絮聚技術[8,9]，還是填料改性技術[10,11]，都可在一定程度上彌補傳統加填技術對造紙產生的不利影響，提高紙張強度、降低助留助劑的用量、增加紙張灰分、降低生產成本。在此理論研究基礎上，我公司某生產車間進行了填料包裹劑在實際生產中的應用試驗，試圖在不影響強度指標的前提下，提高成紙灰分、降低生產成本。

　　1填料包裹劑應用情況

　　1.1填料包裹劑試驗環境介紹本次填料包裹劑預處理填料技術試驗的機臺為年產文化紙40萬t的生產線，其主要產品為膠版印刷紙。試驗紙種為100g/m2膠版印刷紙，紙張灰分含量不低于27%。試驗采用了某化學品公司提供的兩種填料包裹劑：DEV617和DEV620，均為高分子聚合物。其作用原理是增大填料粒徑，減小比表面積，增加纖維之間的氫鍵結合點，從而達到增加填料保留、提高紙頁強度等目的。1.2填料包裹劑添加工藝包裹劑DEV617和DEV620按一定比例添加，加入量為共計0.65kg/t紙(此數據由實驗室評估和生產成本預算綜合確定)。加入位置如圖1所示。

　　2填料包裹劑使用效果跟蹤

　　2.1紙機及白水變化在原加填工藝的基礎上，加入填料包裹劑后，紙機網部脫水量、壓榨部的線壓、白水濃度等如表1所示。從表1可以看出，加入填料包裹劑后，紙頁出網部干度提升0.5%，壓榨部一壓、二壓的線壓及前干燥的蒸汽小范圍內下調，紙機白水濃度降低0.04%。可見，添加填料包裹劑后紙機系統的脫水效果確實得到了有效地改善。2.2助留助濾劑用量變化情況紙機系統的濾水情況在使用包裹劑后有所改善，試驗時保持系統白水濃度穩定的條件下對助留助濾劑的用量進行調整，具體變化情況如表2所示。本次試驗中，固體助劑的用量固定不變，僅對PAM和微聚物進行調整;數據取自調整工藝后穩定生產4h內的平均值。從表2可以看出，使用填料包裹劑后，不改變成紙灰分時，PAM的用量降低130mg/l左右，微聚物的用量降低170mg/l左右;增加1%～2%的成紙灰分后，PAM的用量降低100mg/l左右，微聚物的用量降低130mg/l左右。可見，填料包裹劑可有效降低助留助劑的用量。因提高成紙灰分含量需增加一定的助劑用量。2.3成紙灰分不變，紙張強度變化情況纖維間的結合力是決定紙張強度的重要因素。圖2、圖3為不改變成紙灰分時添加填料包裹劑后紙張的內結合強度和抗張指數變化情況，圖中橫坐標為紙輥序號。從圖2、圖3中可以看出，在不改變紙張灰分的條件下，加入填料包裹劑后成紙的內結合強度和抗張指數均有所增加，這與填料包裹劑可增大填料顆粒，減小比表面積，增加纖維之間的氫鍵結合點，增強紙張強度的作用原理相一致。其中，紙張內結合強度改變不明顯，約增加5%;抗張指數提升26%左右，提升效果較好。2.4成紙灰分提高，紙張強度變化情況紙張強度性能是限制造紙加填含量提高的重要因素之一。對高灰分含量紙來說，使用傳統加填工藝繼續提高紙張灰分含量勢必會影響紙張的強度。圖4、圖5為提高1%～2%的成紙灰分，填料包裹劑對紙張強度性能的影響情況。從圖4、圖5可以看出，提高1%～2%的成紙灰分時，在不使用填料包裹劑的情況下，紙張的內結合強度與抗張指數均呈下降趨勢;而添加了填料包裹劑后，紙張的內結合強度沒明顯變化;抗張指數與試驗前相比略有降低，但總體變化不大，能滿足生產需求。2.5成本核算提高1%～2%的成紙灰分，紙張纖維及助劑化工成本可降低86元/t紙左右;填料包裹劑增加的化工成本為22.75元/t紙左右，總的生產成本可降低63.25元/t紙左右。

　　3填料包裹劑使用結論

　　將填料包裹劑預處理填料技術應用到造紙生產中，從紙機濾水情況、紙張強度等方面考察該技術實際應用情況。3.1紙機系統濾水情況：使用填料包裹劑后紙機濾水性能有所改善，在白水濃度不變的前提下，助留助劑的用量均有所降低：PAM的用量降低100～130mg/l;微聚物的用量降低130～170mg/l。3.2不調整成紙灰分的前提下，使用填料包裹劑后紙張的內結合強度提升5%左右，抗張指數增強26%左右;在紙張強度性能滿足生產需要的前提下，填料包裹劑的使用可將成紙灰分提升1%～2%，有效降低生產成本。3.3填料包裹劑在造紙中的實際應用情況良好，優化生產工藝的同時還降低了生產成本，噸紙成本約降低63.25元，為公司帶來了一定的經濟效益。

　　《填料包裹劑在造紙生產的應用》來源：《中華紙業》，作者：劉澤華 何水淋 鐘洪霞 張淑俠