造纸施胶剂及施胶化学.doc

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一、概    述
    造纸是一项古老的技术,可追溯到公元105年,但无法确切知道何时对纸进行防水处理。大约17世纪中叶,就有防止墨水的浸渍纸和内施胶的书写纸。动物胶是当时主要的施胶剂,铝矾一般用作施胶的硬化剂。早期的纸用淀粉处理只是为了使其表面光泽。1807年开始应用铝矾-松香施胶,到20世纪50年代,相继出现了各种类型的松香胶,以及AKD和ASA等合成施胶剂。
造纸纤维由于含有大量的羟基,与水能形成氢键,所以有很强的亲水倾向。当纸页被水浸泡饱和后便会失去其大部分强度,这点对卫生纸、瓦楞芯纸很合适的,但对大多数纸则是不需要的,如办公用纸、食物盒、化妆品盒、食品杂货袋纸。造纸施胶则是为了提高纸页对水和液体的抗渗透力的一种过程。

造纸施胶一般有两种方法:一种是表面施胶,即纸幅在成形、干燥后,施胶剂可通过施胶压榨、涂布机或压光机而施于纸张表面。另一种方法是浆内施胶,将施胶剂加到造纸浆料中,在纸页成形过程中达到与纸幅的结合。两种过程的结果都能降低纸对水的湿润性能,表面施胶还可降低纸幅的孔隙。下面我们主要集中在浆内施胶的讨论上。

    施胶是指能减慢或者阻碍液体穿透纸的能力。阻力性能不同于屏障性能。屏障性能是指绝对的防止液体透过纸页。浆内施胶能赋予纸张阻力性能,而涂布、浸渍或层压则能赋予纸张屏障性能,下面是一些施胶术语及解释。
吸水纸:无吸水阻力的(如毛巾纸、卫生纸、瓦楞芯纸)。
轻施胶纸:有中等程度的阻力(如胶印纸、书印纸)。
重施胶纸:对水有很高的抗渗透力(如纸杯、牛奶盒纸)。 
假施胶:短时间内有抗水渗透力,随后便消失(如在7d后就失去25%的施胶度)。
自施胶:在刚成纸后没有水渗透抗力,随后对水的渗透抗力逐渐增强。

    造纸试验有两个目的,一是满足用户的要求,二是控制纸机的生产,后者经常与施胶压力、纸机运行等有关。造纸所用的施胶试验有很多种,但试验方法可分为两大类型,一类试验是纸样在给定的时间内能吸收水量的测量;另一类试验是测定水穿过一个纸样的特定距离所需时间。还有如钢笔墨水以及接触角试验等未列入这两类试验中。
由于纸的抗水阻力有不同的作用机理,不同的施胶试验只强调一种机理,所以采用施胶试验和渗透试验的选择是一个复杂的问题。
施胶实险中,一般是选择一个最能适应纸品应用需求的方法,再分析各因素对试验结果的影响,例如HST施胶试验是一种最常用的例行试验方法,然而HST的试验结果会受白度、色泽、不透明度、定量和填料含量的影响。试验纸的定量一般控制在50g/m2。到250g/m2。范围内,轻施胶纸由于液体渗透时间非常短,往往得出的结果不太准确。

        旋胶剂的种类很多,按原料可分为松香系施胶剂和合成系施胶剂两大类,按使用条件分可分为酸性施胶剂和中性、碱性施胶剂。
 1)松香系施胶剂
 松香系施胶剂可根据使用条件分为酸性施胶剂和碱性施胶剂。
 酸性施胶剂有皂化松香胶、强化松香胶、阴离子分散松香胶、阳离子分散松香胶和低泡分散松香胶。
中性松香施胶剂有阴离子中性分散松香胶和阳离子中性分散松香胶。
 2)合成施胶剂(适合于中性施胶)
   如AKD、ASA等。
 
 20世纪以前       含油松香-铝矾施胶剂
 20世纪30年代    出现稳定的分散松香胶
  40~60年代       强化松香胶
 60年代           合成施胶剂AKD
 70年代           阴离子高分散松香胶
 80年代           ASA合成中性施胶剂  
                  低泡型分散松香胶
 90年代           阳离子分散松香胶
                  中性分散松香胶
 
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二、铝盐化学与施胶
 (一)铝盐对造纸的