表面施胶
施胶原理与技术
施胶原理与技术(35/143)
酸 性 条 件 下 的 松 香 施 胶
溶解的松香皂和铝离子的反应
[ Al( H 2O) 6 ]3 Ab [ Al(OH )(H 2O)5 ]2 HAb (re sin acid) [ Al(OH )(H 2O)5 ]2 Ab [ AlAb(OH )(H 2O) 4 ] H 2O ( Al m onore sin ate) [ Al(OH )(H 2O)5 ]2 2 Ab [ AlAb2 (OH )(H 2O)3 ] 2 H 2O ( Al dire sin ate)
也可在抄前池(machine chest)或冲浆泵处加入
一般加入处pH值为7.0-7.5, 硫酸铝加入后 pH降为4. 4-4.6
也有使用“反向施胶”，即先加硫酸铝，后加松香的 方法，能保证在浆中松香只与硫酸铝反应，而不与 浆中其它干扰物反应(如钙离子等) 皂化松香胶的使用量在1-12Kg/吨纸，硫酸铝对皂胶 的比例为2.0-2.5
基于表面性质的测试方法
施 胶 度 的 测 定
接触角测试法 将一小滴液体轻轻的滴于被测试样的表面, 接 触角通过辅助设备比如高速照相机或摄录机拍 照后进行测定
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基于表面性质的测试方法
施 胶 度 的 测 定
液滴测试法
将一小滴体积固定的液滴由
首次开发稳定的分散松香酸 开发强化松香 开发微粒子分散松香胶 改良强化松香胶
1990年代
开发阳离子分散松香胶
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松 香 具 备 憎 水 性 的 理 由
表面施胶剂的种类及作用
表面施胶剂的种类及作用
表面施胶剂是一种重要的化学制品，可以通过在表面上施加层膜来改变表面特性，具有很多优点。
它可以提高材料的耐腐蚀性、防锈性、耐磨性和耐久性，以及保护表面不受外界的侵蚀。
目前市面上的表面施胶剂种类众多，可分为水性施胶剂、溶剂型施胶剂、固体施胶剂和热熔施胶剂等四大类。
水性施胶剂由水和树脂混合而成，色泽微黄、无臭、不易燃，除耐腐蚀外，还具有良好的耐冷、耐老化、耐水和耐污染等特性，适用于各种地面涂料的施工和保护。
溶剂型施胶剂由稠化剂、溶剂和树脂组成，色泽较深，适用于金属和木材表面，广泛应用于家具、橱柜、门窗等的保护，也可用于船只、橡胶制品和电子设备等的防护。
固体施胶剂是以无机物和有机颗粒为主要原料经过特殊处理得到，具有良好的柔韧性和弹性，广泛应用于砂石、护坡石、拉梁和桥梁护等地面的加固、防止裂缝；同时也用作木质和金属表面的防护剂。
热熔施胶剂是将橡胶原料熔融成粘性液体，然后将液体施加到表面上，形成热熔胶层，该胶层可以阻隔低温湿气、氧化剂和一些有害物质，可以有效抗老化，延长物件使用寿命。
它广泛应用于金属零件、塑料零件以及家具件护理方面，能有效保护其原有表面特性。
总之，表面施胶剂可以把它施加到物件表面，不仅能改善表面特性，而且可以有效保护表面不受外界侵害，延长物件的使用寿命，一定程度上提高物件的质量。
因此，表面施胶剂的使用相当普及，值得大家加以重视。
淀粉类表面施胶剂
轻工业出版社， １９９９， ［ ２］ 姚献平， 郑丽萍．淀粉衍生物及其在造纸
中的应用技术．北京： 中国轻工业出版社， １９９９， ［ ３］ 劳 嘉 葆．湿 部 添 加 剂 对 ＡＫＤ 留 着 及 反 应 效率的影响．造纸化学品， ２００３， （ ２） ： ［ ４］ 孙泽海， 陈新爱， 汤海波．表面施胶淀粉的 制备与应用．造纸化学品， １９９６， （ １） ： ［ ５］ 侯 光 英．低 粘 度 聚 乙 烯 醇 （ ０３８８ＰＶＡ） 用 于 纸张涂布与表面施胶的试验． 四川造纸， １９９４， （ ３） ： ［ ６］ 尹 继 明 ， 周 伟 明．ＣＭＣ 在 表 面 施 胶 工 艺 中 的应用技术．造纸化学品， ２００２， （ ２） ： ［ ７］ 莫立焕， 陈克复， 杨仁党， 方观瑞．羧甲基 纤维素钠对纸和纸板的表面施胶试验．纸 和造纸， ２００２， （ ４） ： ［ ８］ 韩克青， 马雷明， 毛祥学．氟丙烯基系化合 物与表面施胶．湖南造纸， ２００２， （ ４） ： ［ ９］ 张国运．表面施胶的作用及影响 因 素．天 津造纸， ２００３， （ ２） ： ［ １０］ 常 红 ． 现 代 表 面 施 胶 ． 天 津 造 纸 ， １９９６，
Ｓｏｕｔｈ Ｗｅｓｔ Ｐｕｌｐ Ａｎｄ Ｐａｐｅｒ ２００５．Ｖｏｌ．３４， Ｎｏ．６
改善油墨吸收性能， 特别是提高纸 张的印刷光泽度， 使印刷产品鲜亮， 减少墨耗。 １．２ 阳离子氧化淀粉
阳离子淀粉最初是作为纸浆的 湿部助剂， 主要的作用是助留助滤 和增强， 特别是当中性施胶成为造 纸浆内施胶的主流技术， 而且 ＡＫＤ 得到广泛的使用时， 作为 ＡＫＤ 的理 想 助 留 剂 ［３］， 阳 离 子 淀 粉 更 是 成 为 了造纸业界研究和开发的热点。除 了以上用途外， 将氧化淀粉进一步 阳离子化后， 它也作为一种优良的 表面施胶剂。而且这种阳离子淀粉 的制备工艺简单， 条件温和， 适合于 在造纸厂自行制备， 其工艺流程如 图 １［４］．
033高强瓦楞纸表面施胶技术的应用
高强瓦楞纸表面施胶技术的应用因为纸箱行业的这种发展趋势，对原纸也提出了更高的质量要求，瓦楞原纸更是首当其中，为了满足客户更高的要求，瓦楞纸生产厂家的广大造纸工作者开始将以前在文化纸上广泛运用的表面施胶技术应用到瓦楞纸上，但是应用的目的却大不相同，文化纸的表面施胶主要是为了获得更好的印刷书写性能，改进表面强度，减轻掉毛掉粉问题。
而瓦楞纸的表面施胶则是为了获得更高环压强度和更好的抗水防潮性能。
表面施胶后的环压强度值会有大幅提高，一般可提高30%—50%;如果所用的废纸原料很差。
经表面施胶后环压强度甚至可提高100%，这种效果是以前在浆内添加任何助剂都难以达到的。
表面施胶机的机型及基本配置用于瓦楞原纸生产的表面施胶机按上胶方式不同，可分为“料池式施胶机”和“转移膜式施胶机”。
这两种施胶机也是目前瓦楞纸生产厂家中运用最广泛的，它们的不同之处主要在于纸机设计速度上，一般而言料池式施胶机适用于800m/min车速以下的纸机，而800m/min车速以上的纸机则多是采用转移膜式施胶机。
但不管是料池式还是转移膜式施胶机它们采用的结构大多都是斜列式结构(施胶上辊、施胶下辊相对位置结构)。
以施胶机的辊体、机架、走台等一般采用不锈钢材料或进行包不锈钢处理。
施胶上、下辊为一条硬辊、一条软辊。
在两条辊都是进行包胶处理，硬辊的包胶硬度一般为P&J(赵氏硬度)0，软辊的包胶硬度一般为P&J15左右，辊面的中高则根据实际需要进行研磨。
施胶机后序设备的配置也较为重要，常规设计是在施胶机后面配置一条导辊和一条弧形辊，然后纸幅进人两个低温镀铬缸烘干段;如果将施胶机的标高设计高一点、与后烘干部紧凑一点，则可省去导辊只留下一条弧形辊，这样结构更为简洁。
弧形辊要带传动，即使是多节镀铬弧形辊最好也带传动。
现代高速纸机在施胶之后则多是配备气垫转向器、气浮干燥器，它能为纸幅提供一个稳定的张力、能舒展纸幅且与纸幅不接触，同时将施胶后的纸页进行预干燥，纸页表面的胶液经预热初步固化后可大大减轻对后序设备和织物的粘脏。
表面施胶剂的分类及作用
表面施胶剂的种类及作用许夕峰 靳光秀 梁福根 吴晓敏(杭州传化华洋化工有限公司，杭州311231)摘 要：本文对表面施胶剂进行了分类，并对每类产品的性能及在不同纸种中所起的作用进行了介绍。
关键词：表面施胶剂 造纸 印刷适应性1 前言施胶的目的是使纸或纸板具有抗拒液体(特别是水和水溶液)扩散和渗透的能力。
表面施胶[1，2]指的是湿纸幅经干燥部脱除水分至定值后，在纸的表面均匀地涂施适当的胶料的工艺过程。
在现代的造纸技术中，表面施胶已成为纸页表面施胶处理的主要形式，其作用不仅仅局限于赋予纸张一定的抗液性，在某些情况，则更加强调其对纸张印刷性能、纸张表面性能的改善。
因此，也有将表面施胶称为表面改性或表面增强的。
近年来，随着纸张表面施胶工艺的发展，许多化学品公司都研发生产出能适合纸张表面施胶用的化学品。
本文将主要介绍表面施胶化学品的种类及其在不同纸种中发挥的作用。
2表面施胶剂的种类2．1传统表面施胶剂淀粉是最常用的载体，也是施胶压榨中用量最大的化学品。
有关这方面的文献报道很多[3，6]，这里需强调的是阳离子淀粉及酶转化淀粉。
阳离子淀粉[7]可与纤维形成离子键，因此在损纸回抄的过程中可更多的留在纤维表面，降低白水的COD，有利于环保。
酶转化淀粉[8]是一种生物变性淀粉，其转化结果与氧化淀粉相似，都是将淀粉的长分子链水解为短分子链。
酶转化淀粉的制备工艺比较简单，可现制现用，较常用的氧化淀粉，其最突出的优点是使用成本很低，因此越来越受到纸厂的青睐。
除淀粉外，PVA、CMC及海藻酸钠[9]有时也作为载体应用在施胶压榨上。
这些化学品都具有良好的成膜性，可封闭纸张的毛细孔。
2．2合成聚合物表面施胶剂[10-14]合成聚合物表面施胶剂在现代造纸工业中具有极其重要的地位。
与传统的浆内施胶剂不同，它们是专门为表面施胶而设计的，是目前表面施胶剂的主流产品。
该种表面施胶剂主要可分为三种类型：①水溶性聚合物表面施胶剂(SMA及SAA类)；②聚合物水分散液表面施胶剂(SAE类)：③聚氨酯水分散液表面施胶剂(PUD类)。
表面施__
AKD施胶剂： 施胶剂： 施胶剂
• • • • 可作为浆内施胶剂，也可作为表面施胶剂； 作为浆内施胶剂 也可作为表面施胶剂； 弱阳离子性、或两性； 弱阳离子性、或两性； 对硬水抵抗较佳； 对硬水抵抗较佳； 能赋予纸张优异抗水性， 能赋予纸张优异抗水性，并对纸张油墨吸 收也有一定提高。 收也有一定提高。
SMA树脂： 树脂： 树脂
• • • • 苯乙烯与马来酸酐共聚物及其衍生物； 苯乙烯与马来酸酐共聚物及其衍生物； 阴离子性； 阴离子性； 较便宜的表面施胶剂； 较便宜的表面施胶剂； 缺点是对硬水较敏感，上胶效果不明显。 缺点是对硬水较敏感，上胶效果不明显。
PU树脂： 树脂： 树脂
• • • 多元异氰酸酯与多元醇之反应物； 多元异氰酸酯与多元醇之反应物； 可带阴离子性、阳离子性或非离子性； 可带阴离子性、阳离子性或非离子性； 因单价较高，故使用不普遍。 因单价较高，故使用不普遍。
SAE树脂： 树脂： 树脂
• 丙烯酸酯系聚合物； 丙烯酸酯系聚合物； • 阴离子、阳离子或非离子性； 阴离子、阳离子或非离子性； • 为最新发展出来表面施胶剂。 为最新发展出来表面施胶剂。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
影响表面施胶效果的因素 影响表面施胶效果的因素 表面施胶 温度：温度高有利于渗透，但施胶剂容易降解。 温度：温度高有利于渗透，但施胶剂容易降解。 粘度：黏度低有利于渗透，反之， 粘度：黏度低有利于渗透，反之，黏度高有利 于表面之保留。 于表面之保留。 浓度：浓度大，施胶量大。 浓度：浓度大，施胶量大。 PH值：最佳 ，PH越高，越容易渗透。 越高， 值 最佳8-9， 越高 越容易渗透。 施胶压力 压力高，有利于渗透。 压力： 施胶压力：压力高，有利于渗透。 干燥速度 干燥速度慢，有利于渗透。 速度： 干燥速度：干燥速度慢，有利于渗透。 填料、细小纤维：留着越多， 填料、细小纤维：留着越多，意味着要达到规 定的施胶度就需要加入更多的胶量
表面施胶剂制备及工艺
表面施胶剂制备及加入工艺
一、配制过程：
1. 向溶解桶加入2立方米的清水，液位显示在85%左右，开始通
入蒸汽进行加热；
2. 加入PV A30公斤，溶解后，加入淀粉7包，溶解后，加入石蜡
40公斤；
3. 在80-90度左右的温度下进行溶解糊化60分钟，然后保温10
分钟备用；
4. 泵至供料槽使用。
二、加入量的控制：
1. 上料辊转速控制在600-800转/分；
2. 根据纸张表面施胶情况调整背涂刮刀角度以控制表面施胶量的
大小，以控制在0.5—1.0克/平方米为宜。
三、注意事项：
1. 严格计量并控制各类药品及清水的加入量；
2. 严格控制糊化温度和时间，若控制不当，会直接影响其成膜性
和流动性。
宁波牡牛纸业有限公司
生产技术部
2002年10月
12月18日PV A由1899改为2499；12月21日石蜡乳液改加20KG;12月26日石蜡改加30KG（浓度38%左右）。
03年1月13日根据客户对表面施胶要求较高，改加PV A20KG(PV A1899)。
淀粉在表面施胶中的应用技术
淀粉在表面施胶中的应用技术所谓表面施胶，就是把施胶剂施加到纸的表面，使纤维与胶体粘接，并在纸面上附上一层近乎连续的薄膜的方法。
造纸工业上使用的主要施胶剂是淀粉及其衍生物，此外还有羧甲基纤维素（CMC）、聚乙烯醇（PV A）烷基烯酮二聚体（AKD）等；施胶有多重含义，不只是增加纸页的抗水性，在大多数情况下，是为了增加纸页的表面强度，并获得良好的施胶性能，此外还能提高耐破度、耐折度、抗张力、平压强度、抗分层强度、环压强度等纸张物理强度等指标。
最早使用的表面施胶剂是动物胶，包括骨胶和皮胶，而现在最常用的是淀粉及变性淀粉。
（一）淀粉的特性：目前表面施胶淀粉主要来源于玉米，其次为木薯、马铃薯、小麦等，两种常用原淀粉的特性比较：品种分子量糊化粘度糊澄清度老化速度成分直链淀粉含量较多，不安定，玉米淀粉 48600 中等不透明快成膜性好直链淀粉含量较多，较安定，木薯淀粉 290000 高相当澄清慢但成膜性差原淀粉糊化后容易产生老化现象，老化后的特征：粘度增加、成为不透明或浊状、在热糊液中形成不可溶的一层薄膜、沉淀或形成不可溶的微粒等，所以表面施胶用的淀粉一般是变性淀粉，淀粉变性后可降低粘度、改善稳定性、可操造性及胶化的品质。
（二）适用于表面施胶的变性淀粉：（1）热或热化学转化淀粉：通常利用机械能、热能或热—化学能在煮锅或转化器中把原淀粉制成低粘度溶液。
（2）酸变性淀粉：用酸对原淀粉进行降解，可制成不同粘度的产品。
（3）氧化淀粉：用双氧水或过硫酸铵或次氯酸盐对原淀粉进行氧化后制得。
还有（4）酶转化淀粉；（5）乙酰化淀粉；（6）阳离子淀粉；（7）阴离子双变性淀粉；（8）羟烷基淀粉（三）影响施胶压榨的因素：通常所谓的表面施胶，大多数是指施胶压榨。
施胶压榨是指纸幅在刚要进入压辊间压区之前先通过一胶料塘，借此施胶剂被施加到纸的表面，然后纸幅通过压辊，使胶料压入纸内，并从纸面除去过量胶料的一种表面施胶方法，施胶压榨有竖式，卧式及斜式等型式。
造纸工业表面施胶剂的研究进展
造纸工业表面施胶剂的研究进展造纸工业是全球重要的制造业之一，对于经济发展和社会生活都有着巨大的影响。
表面施胶剂是造纸工艺中不可或缺的一部分，能够改善纸张的性能和品质，提高其抗压、抗水、抗腐蚀等能力。
本文将重点造纸工业表面施胶剂的研究进展，以期为相关产业的发展提供参考。
表面施胶剂在造纸工业中主要分为天然生物质施胶剂和合成高分子施胶剂两类。
其中，天然生物质施胶剂以植物淀粉和蛋白质为主要原料，具有环保性能好、易生物降解等优点，但耐水性和耐候性较差。
而合成高分子施胶剂则具有优异的耐水性和耐候性，能够提高纸张的防水、抗腐蚀等性能。
目前，造纸工业表面施胶剂的研究主要集中在以下几个方面：施胶剂的合成与改性、施胶剂在纸张表面的应用与性能研究、施胶剂对纸张生物降解性能的影响等。
虽然取得了一定的进展，但仍存在以下问题：对表面施胶剂的作用机制了解不足、缺乏环保型高效表面施胶剂的开发、对新型表面施胶剂的研发力度不够等。
表面施胶剂的研究方法主要包括：化学实验法、物理实验法、电化学方法、计算机模拟方法等。
其中，化学实验法主要用来研究施胶剂的合成与改性，通过调整实验条件，探究最佳的合成路径和改性方法；物理实验法则主要用于研究施胶剂在纸张表面的应用和性能，通过观察和测量纸张的物理特性，评估施胶剂的效果；电化学方法则用于研究施胶剂对纸张生物降解性能的影响，通过分析纸张在微生物作用下的电化学反应，判断施胶剂的环保性能；计算机模拟方法则通过建立数学模型，预测施胶剂的性能和作用机制，为实际实验提供指导。
近年来，随着环保意识的增强和技术的不断发展，表面施胶剂的研究也取得了一些新的进展。
一方面，研究者们开始尝试开发更加环保的生物质施胶剂，如基于天然植物淀粉和蛋白质的施胶剂、基于微生物菌体的施胶剂等。
这些新型的生物质施胶剂具有更好的环保性能和生物降解性，能够满足越来越严格的环保要求。
另一方面，新型的合成高分子施胶剂也不断被开发出来，这些施胶剂具有更加优异的耐水性、耐候性和防水性能，能够满足造纸工业对高性能纸张的需求。
表面施胶剂
（3）改性纤维素 ①羧甲基纤维素：纤维素经烧碱和氯乙酸进行醚化反应
制得。用于表面施胶能提高纸张强度，改善纸张吸墨 性和抗油性，成膜强度大。
第一步:碱化: [C6H7O2(OH) 3] n + nNaOH→[C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nH2O
第二步:醚化: [C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH) 2OCH2COONa ] n + nNaCl
相比于水溶性表面施胶剂其性能更佳。 表面施胶剂的特殊微胶囊结构使印刷时所需的油墨吸收性和颜(染)料固定性
得到平衡，并满足各种印刷适性(提高喷墨打印的印刷适性, 抑制胶印时纸 粉的发生, 增加复印与激光打印时调色剂的附着性, 增加苯胺印刷时水性油 墨的滞留量)
结束语
实际生产过程中选用哪种或哪几种表面施胶剂， 应根据原料、纸种 、生产工艺、成本、检测 要求等实际情况综合考量。 表面施胶可以弥补我国大量使用非木材原料及 废纸浆所引起的系列问题，赋予纸张优异的性 能，是适应我国目前造纸及印刷行业发展需求 的，也符合国际发展大趋势的。
合物类
效果 化学品
表面强度改进剂
提高表面强度
淀粉 纤维素衍生物 聚丙烯酰胺 聚乙烯醇等
表面施胶用高分子添加剂
调整(表面)施胶度
苯乙烯-马来酸酐共聚物 苯乙烯-马来酸半酯共聚物 苯乙烯-丙烯酸(酯)共聚物 聚氨酯
天然高分子表面施胶剂
（1）淀粉及其改性物 淀粉是一种重要的表面施胶剂和纸张增强剂， 资源丰富、价格低廉。造纸工业中常用的有玉 米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、大麦及小麦 淀粉。 天然未改性淀粉粘度较高、流动性差，容易絮 聚，故在表面施胶中常用改性淀粉。改性淀粉 在较高浓度仍保持较低粘度、良好溶解性。粘较好-好
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PT221表面旋胶淀粉试验方案
一．试验目的
1．提纸张的各项物理指标，主要是表面强度、平滑度、耐破、耐折等指数；
二．试验淀粉产品的特点与性能指标
1．产品特点
PT221淀粉具有糊化温度低，糊液透明度高，粘度稳定，凝沉性弱，流动性好，蛋白质、脂肪等杂质含量低泡沫少、不易腐败，粘结力强，作为表面施胶剂，能大幅度提高纸张表面强度和平滑度，提高抗水性及各项物理强度指标，改善印刷性能。
2．产品性能指标
水分≤14.0%
白度(457nm)≥88.0%
粘度（mp a•s，5%，95℃，1h）10—100（根据具体使用情况再确定）
三．试验过程
1．由PT221供方人员现场考察，结合实际情况，提出需要的注意事项，记录试验前的基础数据，包括纸机运行参数（车速、蒸汽用量等），化学品使用情况及成品纸各项物理指标，以供试验后对比。
2．淀粉糊化、稀释与贮存
先往糊化锅内加入清水，在不断搅拌的情况下，加入PT221淀粉，
调成10%的悬浮液，通蒸汽升温至90℃以上，保温20—30分钟，输送到贮存桶，用冷水稀释至6%备用。
3．上机施胶浓度为6%，上机前过100目筛，回流淀粉浆在进入贮存桶前也要过一道100目筛。
4．挂胶量可根据纸张的情况调节施胶浓度或调节施胶辊压力进行调节，施胶机胶液温度控制在50--60℃左右。
5．试验过程主要考察淀粉指标、糊液状态、纸张Cobb值、表面强度、撕裂度、耐折度等物理指标。
在各项物理强度指标提高后，可适量减少长纤维木浆的用量或提高纸张的灰份。
最后，我们将比较使用PT221与未用淀粉时成纸品质及生产成本。
四．注意事项
1．蒸煮淀粉时，必须充分搅拌使淀粉完全分散后再升温，防止出现结团现象，必须有足够的糊化温度和保温时间，使淀粉充分糊化，蒸煮及稀释用水必须用清水，避免使用回用水。
2．保持相对稳定的试验条件。
3．试验时，由双方技术人员现场监控，出现问题及时采取措施。