瓜尔胶是一种植物胶， 可以从角豆树的果实和瓜 尔豆中提取。角豆树（Carol ) 是一种多年生灌木，主要生 长在地中海沿岸，瓜尔豆 (Cyamopsis tetragonolobus) 是一年生豆科植物，主要生 长在印度、巴基斯坦和美国得克萨斯州等类似沙漠的 地区，适合在昼夜温差大和雨水充足的地区生长，目 前使用的瓜尔胶基本上都是从瓜尔豆中提取的。成熟 后的瓜尔豆经过脱皮处理后，送到研磨加工工厂，通 过热化学处理的方法使瓜尔豆分离成胚乳薄片、胚芽 和皮。胚芽往往作为蛋白质含量很高的动物饲料应 用。胚乳薄片在研磨加工厂被加工成瓜尔胶。近几年 来，瓜尔胶（guar gum )系列助剂在卷烟纸行业中得到 了广泛应用，瓜尔胶用于卷烟纸不但具有优良的助 留、助滤和增强效果，而且抄成的纸在燃烧时没有异 味，满足卷烟用纸的需要。目前，在国内的各大卷烟纸 厂中，瓜尔胶已基本取代了淀粉成为增强、助留、助滤 剂和纸张表面性能改进剂。

1瓜尔胶的结构与性能特点

1.1瓜尔胶的化学结构

瓜尔胶是以冷-1，4-D-甘露吡喃糖单元为骨架连 接形成主链（见图1、图2)，每两个甘露吡喃糖单元有 a-l，6连接的半乳吡喃糖单元作为侧链，相对分子质 量约为22万。由于瓜尔胶具有与纤维素相类似的结 构，所以能够在纤维表面快速吸附，并能为纤维之间 • 34 • 形成氢键提供大量的羟基，从而能够有效地促进纤维 之间的结合。此外，瓜尔胶还可以提高填料和细小纤维 的留着，同时还可以避免纤维间的不良絮聚，提高纸页 匀度。

1.2瓜尔胶的类型、性能特点及其应用 1.2.1瓜尔胶的类型

多年以来，瓜尔胶一直是造纸用有效助剂，按其用 途来分类可以分为浆内添加、表面施胶和用于涂布的 瓜尔胶。在浆料中添加瓜尔胶具有以下优点：①提高纸 张的抗张强度；②提高表面强度，改善印刷适性；③提 高填料、细小纤维的留着率；④改善成纸匀度，瓜尔胶 以微絮聚的方式改善纸机网部的滤水性能，纸张的匀度不会被破坏；⑤减小纸张的两面差；⑥提高纸板的层 间结合强度。

用于表面施胶的瓜尔胶，对纸张表面性能的改善 尤其明显：①可以提高纸张的表面强度，改善印刷适 性，对纸张的透气度不产生影响；②提高抗油性和抗溶 剂性；③提高表面施胶液的稳定性；④可改善涂布性 能;⑤提高纸张表面的亲胶性。

用于涂布的瓜尔胶，可以改善涂料的性能:①提高 涂料的保水性;②改善涂料的流变性。

1.2.2瓜尔胶的性能特点

由于瓜尔胶无任何毒副作用，所以通常是生产卷 烟纸和食品包装用纸的有效专用助剂。为了提高其使 用效果和扩大其应用范围，还开发了很多瓜尔胶的变 性产品，根据其离子性能的不同可分为阳离子型、阴 离子型、非离子型瓜尔胶以及磷酸瓜尔胶和两性瓜尔 胶等。几种进口瓜尔胶的性能见表1。

各种类型的瓜尔胶有不同的性能和功用，要根据 生产上的具体情况进行选用。

①阳离子型瓜尔胶能有效改善助留，显著提高填 料的留着率，对纸张的匀度没有太大影响，不影响脱 水。用量一般为0.03%~0.08%，添加点一般在纸机的冲 浆泵之前或在保证均匀分散的情况下直接加到纸机的 流浆箱之前。阳离子型瓜尔胶溶液应稀释到约0.1&的 浓度后使用。

②非离子型瓜尔胶在纸张中主要起到增强剂的作 用，且不影响纸张的透气度。添加量约为成纸的0.3&' 0.5%，溶解时溶液的浓度尽量不超过1&。在预先溶解 的条件下可加到打浆后的高浓浆池中。非离子型瓜尔 胶能使纸机网部滤水速度得到有效控制，提高水印辊 的运行性能，改善成纸匀度。同时它还具有极强的纤维 分散能力。另外，非离子型瓜尔胶还可用于表面施胶， 改善纸张的表面性能，提高卷烟纸的燃烧质量，改善包 灰质量和包灰颜色。在施胶过程中，还可以与淀粉、羧 甲基纤维素（CMC)、聚乙烯醇（PVA)等化学品配合使 用。用于表面施胶的非离子型瓜尔胶表面施胶量约为 0.2~0.3g/m2。

③阴离子型瓜尔胶可以提高纸张的耐折度，并减少 湿强剂的使用量。阴离子型瓜尔胶的用量一般为成纸的 0.2%~0.4%，溶解时溶液的浓度尽量不要超过1&。

④磷酸瓜尔胶是将瓜尔胶磷酸化，使其交联后得 到的。使用磷酸瓜尔胶对纸张进行表面施胶后，纸张表 面的抗渗透性能得到改善，可节约生产耐油纸时的氟 树脂和生产剥离纸时硅油的使用量。

⑤两性瓜尔胶是将瓜尔胶进行羧甲基化和季氨基 醚化后得到的。两性瓜尔胶可用于提高含机械浆纸张 的内部强度和表面强度。由于机械木浆中含有大量的 阴离子杂质，对增强剂的使用有较大的负面影响，但是 两性瓜尔胶对阴离子杂质的灵敏度最低[2]。阴离子杂质 对两性瓜尔胶、阴离子型瓜尔胶和聚丙烯酰胺的使用效 果影响见图3[2]。

图3阴离子杂质对纸张增强剂使用效果的影响 1.2.3瓜尔胶的应用

大多数的瓜尔胶均能溶于冷水中，有些类型的瓜 尔胶需要加柠檬酸调节pH值，并须轻微加热后溶解。 另外，各种类型的瓜尔胶进行复配使用后能够取得良 好的效果，如根据有关公司产品资料介绍，阴、阳离子 和非离子型瓜尔胶进行复配，能有效的改善纤维和填 料的留着率，纸张的匀度也较好，参见图4(其中非离 

表1几种进口瓜尔胶的主要性能指标

粘度/mPa*s水分/%分散性粒径分布夕卜观用量/%

阳离子型2000"9易分散于冷水中—粉末状0.03-0.08

阴离子型600±300"14易分散于冷水中粒径大于250目的粒子"2%:粒径小于75目的 粒子占90&-100%淡黄色粉末0.2-0.4

非离子型添加剂14000±800"14易分散于冷水中粒径大于100目的粒子"2%:粒径小于75目的 粒子占90&-100%淡黄色粉末0.3-0.5

非离子型添加剂25000-6000"12易分散于冷水中粒径小于200目的粒子占96%-98%淡黄色粉末0.3-0.5

非离子型表面施胶剂70-130"14能分散于冷于中， 加热能加快溶解.粒径大于200目的粒子"1%:粒径小于75目的 粒子占75%淡黄色粉末0.2-0.3

实验结果可以看出，非离子型与阳离子 型瓜尔胶进行复配后的使用效果明显优于单独使用阳 离子型瓜尔胶。阳离子型瓜尔胶与非离子型瓜尔胶2 进行复配后，除强度和不透明度指标略低于阳离子瓜 尔胶与非离子瓜尔胶1的复配组合外，其他指标如：透 气度、白度及灰分等均优于阳离子型瓜尔胶与非离子 型瓜尔胶1的复配组合。

2.2生产试验

在实验室实验的基础上，采用阳离子型瓜尔胶和 非离子型瓜尔胶复配在牡丹江恒丰纸业#7长网卷烟 纸机上进行了生产试验，以比较两种非离子型瓜尔胶 的使用效果。试验结果列于表3。

将表2、表3中的数据进行对比可以看出，生产试 验结果与实验室实验结果基本吻合。结果表明，阳离子 型与非离子型瓜尔胶进行复配使用，能够显著提高填 料和纤维的留着并提高纸张的强度等指标，对改善纸 张的燃烧性能也有所帮助。非离子型瓜尔胶2可以取 代目前卷烟纸厂使用的非离子型瓜尔胶1作为内添加 助剂，但非离子型瓜尔胶2在使用过程中，由于其粒度 过小导致在溶解时出现成团现象，给溶解带来不便， 有待改进，但对纸机的正常运转及成纸的性能指标并 未产生影响。此外，非离子型瓜尔胶2的使用效果要 略优于非离子型瓜尔胶1的使用效果，且非离子型瓜 尔胶2的成本低于非离子型瓜尔胶1的成本。随着非 

表2阳离子型与非离子型瓜尔胶的复配实验

瓜尔胶用量

/%成纸物理指标

编号瓜尔胶品种定量抗张强度透气度白度不透明度灰分

/g*m"2/kN'm"1/CU/$/%/%

1阳离子型瓜尔胶0.0329.20.60889.71&.083.010.2

2阳离子型瓜子胶 非离子型瓜尔胶10.03

0.330.50.67781.11&.384.911.1

3阳离子型瓜尔胶

非离子型瓜尔胶20.03

0.330.20.66798.277.682.612.2

虽然瓜尔胶作为造纸助剂具有很多 优点，但由于其价格较高，目前还没有被 普遍使用，仅在某些特定的纸种中有少 量应用，例如在卷烟纸的浆内添加和表 面施胶中就使用瓜尔胶。在卷烟纸的浆 内添加时一般同时使用非离子型瓜尔胶 和阳离子型瓜尔胶，为比较在抄造卷烟 纸时不同类型瓜尔胶的复配效果，降低

纸厂生产成本，本研究针对不同离子类表3阳离子型与非离子型瓜尔胶的复配生产试验

定量

/g*m"2抗张

强度

/kN-m"1伸长

率

/%透气 度 0 CU白度

0%不透

明度

0%填料单程 留着率

0%包灰

长度

0 mm阴燃

性能

0 mm燃烧

速度

/s

阳离子型+

非离子型1(0.114%)21.81.141.4328.589.014.858.6656023.2

阳离子型+

非离子型2(0.081%)21.01.181.9230.389.814.351.0656020.3

阳离子型+

非离子型2(0.145%) 阳离子型+21.81.141.8630.289.614.660.1656021.0

非离子型2(0.114%)21.41.141.1830.389.514.058.3656020.9

China Pulp & Paper V〇1.22，N〇.2,2003

型和不同生产厂家的瓜尔胶进行了实验 室实验以及工厂生产试验。

2.1 实验室实验

实验使用的瓜尔胶均为进口产品， 包括一种阳离子型瓜尔胶和两种非离子 型瓜尔胶，实验使用的浆料、填料、助剂 均取自牡丹江恒丰纸业#7卷烟纸机，并 参照生产条件对浆料进行处理和试剂配 用。每组抄片10张，在恒温恒湿的条件下检测成纸性能.

离子型瓜尔胶2的用量增加，成纸的各项指标并不完 全随之增加。

3结论

3.1瓜尔胶已逐渐取代淀粉成为卷烟纸生产过程 中主要的助留助滤、增强和纸张表面性能改进用助 剂。

3.2不同离子类型的瓜尔胶进行合理复配后的效果 要优于单独使用瓜尔胶的效果，复配使用后能有效 提高纸张的强度、透气度、灰分、伸长率和白度等指 标。

3.3成纸的各项性能指标并不完全随着非离子型瓜 尔胶2使用量的增加而增强；非离子型瓜尔胶2由 于粒度过小，在溶解过程中容易出现结团现象，在 此项产品性能上还需进一步改善。

3.4非离子型瓜尔胶2的使用效果要略优于非离子 型瓜尔胶1，且在成本上非离子型瓜尔胶2要低于非 离子型瓜尔胶1，可以取代非离子型瓜尔胶1作为卷 烟纸生产用助剂。