1. 研究目的与意义
通过对纸页的内部施胶和表面施胶,提高纸页的强度性能、印刷性能,通过实验确定对纸张表面处理的工艺(包括相应的内部施胶),摸索一套纸张表面处理的方法。
通过表面处理可以用较次的浆料生产出更高质量要求的纸张,这对纤维的多次循环使用,充分发挥其潜能,具有重要意义。同时这一实验过程可培养学生掌握改善纸页性能的最常规方法,加深对表面施胶工艺的认识。
2. 国内外研究现状分析
纸是由纤维组成,纤维间的毛细管使纸具有多孔性, 未施胶的纸由于有毛细管作用力的存在, 纸张易于吸水,而且强度差,难以满足使用要求。通过向纸浆中或纸页表面施以抗水性物质,使纸页具有抑制液体渗透的性能,达到抗水、抗油等流体的功能的工艺过程称为施胶。[1]
随着印刷技术的不断发展, 印刷行业对纸张性能( 表面强度、平滑度、施胶度、印刷适性等) 提出了更高的要求, 而造纸原料的结构却发生了较大的变化, 如废纸回用率的提高, 高得率浆、草浆的应用和高填料的加入等, 均导致了纸张性能的恶化。通过表面施胶可以改进纸张的某些性能, 以满足印刷领域不断发展的要求。传统的表面施胶剂与纤维的亲合力较差, 而且在印刷过程中易出现掉毛掉粉和透印现象。[2]
现代的造纸技术中, 表面施胶已成为纸页表面处理的主要形式, 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, 表面施胶又称为表面改性或表面增强。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
1) 表面施胶对纸页的抗张强度、弹性模量、裂断长、耐破度、伸长率及弯曲挺度的变化;
2) 多次重复施涂对施胶作用的影响;
3) 表面施胶与内部施胶的协同作用;
4) 不同表面施胶剂的施胶作用对比;
5) 膜转移表面施胶的作用效果;
计划安排:
1:了解课题背景及意义,查阅并收集相关资料及参考文献,熟悉本次课题研究的内容及方案,完成开题报告,做好前期准备工作。
2:根据收集的相关资料,初步制定纸的表面处理的实验方案,并设计工艺参数;熟悉有机实验的相关操作及注意事项,并根据制定的实验方案,先准备实验药品和仪器
实验方案:
1、原料及仪器
漂白浆板和磨木浆板,用疏解机进行分别疏解,浆料浓度在3%左右。
表面施胶淀粉、AKD、ASA、分散松香胶、施胶增强剂、碳酸钙、助留剂等
仪器 | 型号 |
1) 光泽度仪 | GM |
2) 平滑度仪 | ZWHD-10 |
3) 白度仪 | Y守Z-25 |
4) 抗张强度仪 | WZL-300 |
5) IGT表面强度仪 | AJC2一5 |
6) 转子粘度计 | NDJ-79 |
7) 烘箱 | DGG-9070A |
2、表面施胶淀粉的制备(施胶剂的载体)
淀粉液制备: 淀粉糊液浓度为10% , 在水浴中慢速搅拌升温至95℃ , 保温15m in, 然后降温至65℃ 后保温备用。
3、空白实验
用漂白和磨木浆料,抄制未施胶的原纸,定量为80g/㎡左右,原纸的表面强度、裂断长、抗张强度、伸长率、耐破度、弹性模量、弯曲挺度。
4、表面施胶
实验室用压辊涂布施胶。涂布速度100 m /min,w (氧化淀粉) = 5% ,干燥温度80 ℃,时间30 s。
表面施胶在德国产ZAA2300涂布机上进行, 选用2#涂布棒, 施胶量为2~3g /m2, 涂布棒的运行速度1. 5m /m in。施胶后的纸张以6m /m in 的速度通过105℃ 的鼓风干燥箱进行干燥。可以加快施胶剂的熟化时间。
5、不同表面施胶剂对比实验
1、烷基烯酮二聚体AKD
AKD和表面施胶淀粉配比成表面施胶液,进行表面施胶,然后熟化20h,检测纸张的各项性能。改变淀粉和AKD的配比;添加施胶增强剂(2%、4%、6%、8%、10%),研究对施胶效果的影响;以及施胶剂的pH值(7.5~8.5最好)。(淀粉的用量在5%左右变动,AKD的用量在0.12~0.25%之间)。
2、ASA烯基琥珀酸酐:容易水解,需要现场配置。ASA(0.1%左右)和表面施胶淀粉配成施胶液,改变施胶的配比,研究对施胶效果的影响。
3、分散松香胶:和硫酸铝配合使用,研究对纸张性能的影响。(0.3%)
4、阳离子聚合物:
6、浆内施胶和表面施胶的协同作用
浆料→CaCO3 →淀粉→A KD →助留剂→抄片。PAM 与阳离子淀粉构成AKD胶的双元助留系统。填料:沉淀碳酸钙,或研磨碳酸钙,也可以用滑石粉。AKD有一定的熟化时间,这个应该考虑。
然后进行表面施胶,研究内施胶和表面施胶的最佳4. 研究创新点
本次课题拟采用膜转移表面施胶的方法进行纸张表面处理的工艺研究。传统的施胶方法在提高纸张表面平滑度和光泽度时,多少会影响纸张的其他物理性能,比如:松厚度、抗张强度、油墨吸收性能等。但新兴膜转移表面施胶,在改善纸张的表面性能的同时,对纸张的其他性能的影响较小。研究主要只对膜转移的材料进行研究,研究不同的膜转移材料对表面施胶效果的影响。
铸涂式薄膜转移表面施胶是一个全新的表面施胶概念,具体优点如下:
1、可以大大提高表面施胶的浓度,而且薄膜在干度达到一定程度后再进行复纸干燥,这极大的减轻了干燥的负荷,为减少纸页断头,纸机速度的进一步提高提供了可能。而且纸页在不经过压光的情况下可获得好的光泽度、平滑度,避免了纸页因为压光而引起的紧度的提高。
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