纸张柔软度仪特点及改善纸张柔软度的方法解析

纸张柔软度测试仪是一种模拟手感柔软程度的测试仪器，其适用于卫生纸、烟草薄片、纤维织品等材料的柔纸张柔软度测定仪软度的测定。仪器测控系统采用以单片计算机为核心的数字电路技术，具有技术先进，功能齐全，操作简单方便等优点，是造纸、科研单位和商检部门理想的检测仪器。

纸张柔软度仪在一定的测试缝隙宽度下，由一上下运动的板状测头以一恒定的速度将试样压入缝隙一定的深度，测量出试样本身的抗弯曲力和试样与缝隙处摩擦力的矢量和该值表示为柔软度，单位以mN表示。此值越小，说明试样越柔软。纸张柔软度仪主要用于卫生纸、烟草薄片、纤维织品等柔软度的测量。目前执行T498SU、GB/T8942、YC/T16标准。

一、主要技术参数
测量范围：(10 ~1000)mN
分辨力：1mN
准确度：±1%
测头行进速度：1.2±0.24mm/s
测头压入深度：8mm
试样台狭缝宽度：5mm、6.35mm、10mm、20mm
试样台狭缝两边平行度误差：≤0.05mm
电源：AC220V，50Hz
外形尺寸(长×宽×高)：323×281×302mm
质量：约28Kg

二、纸张柔软度仪是如何操作
1 .操作者应熟读使用说明书，严格遵守操作规程和使用注意事项。非专责人员不应随便操作或调修仪器
2 .经常保持仪器内部清洁，防止灰尘、水汽侵入机内
3. 仪器不用时应盖好上盖，如长时间不使用，机内应放置防潮剂，以防止电子元器件受潮损坏，每隔一段时间应通电预热驱潮
4. 仪器出现故障应请维修技术人员检查处理，切勿带病运转
5. 主轴轴承应进行间断性加油润滑，但应注意不可过量，一般只需每次加入一滴钟表油

三、纸张柔软度仪维修：
1.开机显示窗口液晶屏不亮
2.开机后有蜂鸣报警声
3.开机后测量头上下不动作
4.试验结束后不打印
5.打印结果与显示结果不一致
6.用手碰触测量头导致传感器过载
7.力值需要标定时
8.配件损坏时

该生产线试产初期，磨浆电耗高，纸张拉力和柔软度不理想。为了进一步降低打浆能耗，提高生活用纸品质，四川蜀邦与南通华严磨片研究中心协作优化打浆方式和磨浆机磨片，作了有益的研究和生产实践探索，本文仅对竹浆打浆磨片优化情况和成果作简明介绍。
1 优化前的打浆状况
1.1 使用原料
西南地区所产竹浆（20%～50%），其余为进口漂白硫酸盐针叶木浆（N B K P）和进口漂白硫酸盐阔叶木浆（LBKP）。
1.2 打浆设备
因产能较大，且考虑有助于峰谷电的价差政策利用，选用的两种打浆设备均是较先进的，且动力配置均较高。
1#磨：川佳NBR01（JC01）锥形磨浆机（Conflo），额 定功率 2 5 0 k W；2 #磨：晨钟 D D 6 6 0双盘 磨 浆机（DDR），额定功率315kW。
1.2.1 NBR01（JC01）锥形磨浆机（见图1）
1.2.2 DD660双盘磨浆机（见图2）
1.3 优化前的问题
1.3.1 纸张强度、松厚度和柔软度不理想
鉴于竹浆纸抗菌抑菌健康功能日益受到消费者的认同，竹浆纸市场需求较大。该生产线试产13.5～18g/m2生活用纸初期，采用竹浆纤维替代部分针叶浆与阔叶浆。但由于两种打浆设备配置的磨片切断力较强，影响了纸页的强度、松厚度和柔软度，且动力消耗很高，磨片磨损非常剧烈。期望通过改变锥形磨片和双盘磨的磨片齿形来降低打浆电耗成本，改善打浆质量，提高纸页的物性指标与质感。
1.3.2 磨片磨损不均匀
原用磨片齿片容易出现波浪形磨损，导致磨片齿条有效磨浆面积降低，需要提高打浆功率以达到既定打浆指标，继而打浆强度提高导致纸张的物理强度及松厚度下降。
1.3.3 打浆电耗高
由于原磨片提高打浆度较慢，需要输入更高的打浆功率，吨浆电耗高达105kW.h。
2 优化打浆方式和磨片的过程
2.1 竹浆特性研究
杨仁党和陈克复的研究表明：竹子原料的纤维形态在各种属间差距不大。从化学上看，竹子的主要成分有：纤维素、半纤维素、木素、果胶、淀粉，并含有少量的蜡质。纤维细胞占细胞横截面积60%～70%，低于木材，高于一般草类。纤维长度介于阔叶木和针叶木之间，比草类纤维长，长度范围为1.5～4.4m m，纤维平均长度1.5～2.0mm；纤维宽度波动在7～27μm，多在12～16μm，平均小于15μm；长宽比在100～200之间。细胞壁厚而胞腔小，使得竹子纤维挺硬[1]。
张美云、吴乾斌、夏新兴、赵琳等针对竹浆难打浆的特点，利用实验系统研究了漂白硫酸盐竹浆打浆性能，并与阔叶木浆打浆性能进行对比。研究发现，相同打浆度下，竹浆成纸撕裂指数、耐破指数和耐折度均高于阔叶木浆；竹浆长纤维成纸的抗张指数、撕裂指数、耐破指数和耐折度均高于阔叶木浆长纤维。这些都说明利用竹浆能够抄造出质量较高的纸张[2]。
2.2 生活用纸打浆研究
抗张强度、柔软度、吸收性以及湿抗张强度均是生活用纸的重要性质。打浆过程中，既定浆种采用合适的打浆方式使纸页达到所需的柔软度，并保持较高的强度。生活用纸的性质受原料及生产工艺的影响，打浆工艺、烘缸及喷涂、压榨、起皱刮刀等方面的差异均具有不同的影响力，打浆方式、磨片材质和齿型对竹浆打浆、成纸抗张指数等方面的影响尤为明显。
生活用纸强度主要取决于纤维的结合力，磨浆是提高纤维结合力的zui有效方法。纤维的长度愈长，纤维的强度就愈大；纤维的长宽比愈大，成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多；纤维分布细密，则成纸强度愈高。
2.3 磨片优化
竹浆打浆系统使用的NBR01(JC01)锥形磨浆机，优选Br o om fi n扫帚鳍N BR01(JC01)-L F+型双金属不锈钢磨片；D D660双盘磨浆机优选B r o o m f i n扫帚鳍D D660-L3型粗粒多元合金磨片，降低打浆强度，以达到减少对纤维的横向切断，促进纤维帚化，改善纸张的手感、柔软度和拉力。
2.3.1 NBR01（JC01）锥形磨浆机新磨片
在选择锥形磨片齿型时，充分考虑到S E L（比刀缘负荷，Specific Edge Load）和SSL（比表面负荷，Speci fic Sur face Load）理论的科学性和片面性，融入了“流变效应”和挡坝理论，在齿宽、沟宽、沟深三者之外，更多地关注到磨片齿倾角度与挡坝形式对絮聚纤维打浆的影响因素。本次锥形磨片优选Broom fin扫帚鳍NBR01(JC01)-LF+型双金属不锈钢磨片（见图
3），带挡坝的磨片沟槽使竹浆不容易直接甩出而漏打，受到打浆和摩擦的几率增加。
2.3.2 DD660双盘磨浆机新磨片
B r o o m f i n扫帚鳍D D6 60-L3型粗粒多元合金磨片（见图4），是一款经典的适宜于偏黏状打浆磨片的改型磨片，设有浆挡的弯折齿，可以较快地提高打浆度。结合“流变效应”观点，磨片齿纹延外径线速度zui高区域增强“湍流”作用，避免了“生浆”直接甩出，使纤维在流体作用力和离心作用力条件下得到更充分的磨解，交汇角增大有助于降低对纤维的横向切断，而分丝帚化的作用得以加强。表面带粗粒的多元合金磨片，打浆过程中的摩擦力促进了纤维的分丝起毛和结合力[3]。近似玄武岩孔隙的“微小磨齿”作用，促进了纤维的分丝起毛和吸水润胀，在打浆度提高过程中较好保持纤维湿重，磨齿粗粒表面促进纤维润胀水化，有助于提高纤维强度，并且降低打浆电耗[4]。Br o om fi n新型粗粒多元合金磨片，有助于改善纤维结合强度，相同打浆指标条件下可降低打浆电耗，在采用高强度打浆方式时则切断力加剧。本次优化实践中，为保持纤维长度使用低强度打浆，粗粒多元合金磨片使用的全周期内未出现波浪形、锯齿形磨损和啮合状磨损，打浆电流稳定，磨片磨损平整、均匀。
3 优化前后纸张物性和电耗对比
生产线调试初期，磨浆机只开一台川佳锥磨，竹浆用量20%，如果增加竹浆用量则纸页手感、柔软度等会变差。后增开了晨钟D D660磨，竹浆用量上调至50%，但纸页手感柔软度、拉力仍不能达到既定目标。经过此次对两台磨浆机的磨片进行优化及工艺调整，在相同纸张定量条件下，改善了成纸的松厚度、柔软度及强度，提升了纸张品质（见表1）。使用B r o om f i n磨片后，吨浆耗电82kW.h，比优化前下降23kW.h/t（见表2），年节电可达200M W.h以上，此处还未计入蒸汽消耗降低所带来的节电量。
4 结束语
业界对于竹浆打浆难易程度的观点不太一致，笔者认为竹浆纤维与其他植物纤维不同，细胞壁为多层结构，采用低强度打浆就可提高打浆度。竹纤维横切面由多个椭圆缝隙组成，呈中空状态，打浆可促进内部帚化及壁层分离。但是，竹纤维细胞壁厚、硬挺，打浆过程中纤维容易被横向切断，湿重下降快。
竹浆生活用纸打浆优化案例表明，竹浆打浆使用Broom fin磨片，采用低强度的挤压、揉搓、疏解、帚化为主的打浆方式，尽量促进内帚化，并保留其纤维长度和强度，改善了成纸的松厚度、柔软度及强度，并降低了原料成本和电耗成本。