纸浆造纸 第三章

五、中性施胶与碱性造纸
（一）概念
中性施胶是指在pH大于6的弱酸性、接近于中性或者弱碱性条 件下进行施胶。 碱性造纸是指在接近于中性或弱碱性条件下抄造纸张，包括中 性施胶和不施胶纸的抄造。
（二）中性施胶和碱性造纸的作用和效益
1.改善纸张的白度和机械强度，不因施胶而降低。 2.改善纸张的耐久性和抗化学药剂性能。 3.可以较多的使用廉价的碳酸钙作为填料，改善纸张的印刷适性。 4.大大减少抄纸系统的设备腐蚀程度。
浆内施胶剂 松香胶系列、合成胶 施胶度的稳定性、持久性最好 施胶效果持久性、稳定性较差。
纸面施胶剂
氧化淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素
植物胶、动物胶 矿物胶 植物胶 动物胶、矿物胶 合成胶 动物胶 矿物胶、合成胶
6.施胶和施胶剂的发展现状和发展趋势 6.施胶和施胶剂的发展现状和发展趋势
以松香胶以及合成施胶 剂为主。造纸厂采用 AKD中性施胶生产纸， 采用松香胶生产纸板。 中碱性施胶
ASA为液体，乳化容易，反应性高但是不稳定。 可以在pH值5～9范围内施胶，对环境无污染。其憎液性比松 香胶好但是不如AKD；熟化的速度比AKD快。故适用于书写纸、印 刷纸类作施胶剂。 ASA乳化制备系统较复杂，乳液具有腐蚀性，必须用不锈钢或 塑料容器贮存，乳化操作要求严格，故使用不普遍。
第三节 加填
4.松香胶的颗粒大小 4.松香胶的颗粒大小
松香胶是以细小颗粒的状态分布并附着于纤维表面，取得 施胶效应的。
5.施胶温度
施胶的温度最好控制在20~25℃以下，最高不要超过40℃
6.填料的影响 6.填料的影响
加填会使施胶效果降低。
7.纸页抄造和干燥对施胶的影响 7.纸页抄造和干燥对施胶的影响
白水循环利用有利于提高胶料的留着率，但是白水中大量 的硫酸根离子又会对施胶产生不利影响；网部的脱水不能过 快，否则纤维表面吸附的胶料粒子会随白水流失掉。 干燥温度曲线的控制对胶料的固着有着密切的关系。在干 燥初期烘缸温度不能高，如升温太快，蒸发脱水太急，会破坏 松香胶对纤维的固着，严重时会造成施胶的两面性。
3.石蜡松香胶 3.石蜡松香胶
石蜡与松香混合熬胶并经乳化得到，具有较好的施胶效果。
4．强化松香胶
是一种改性松香胶，目前用得最多的是马来松香胶。
具有软化点高、酸价高、皂化价高、抗氧化稳定性强的 特点；作为造纸施胶剂，用量低，施胶效果好。
5．高分散松香胶
高分散松香胶是用马来松香采用特殊工艺方法制成的一种 施胶剂，游离松香含量为100%。施胶效果比皂化松香胶好，而 且用量少。最重要的是高分散松香胶可以在弱酸性或者中性条 件下使用，也就是说可以少用或者不用硫酸铝作为沉淀剂，而 是用一些阳离子树脂替代。 分散松香胶的制备 逆转乳化法 乳化剂 水溶液 松香加热熔融 常压搅拌 乳化剂 水溶液 水/油乳液 高速搅拌 油/水乳液
A、Leabharlann BaiduKD的性质
a. 固体，不溶于水； b. 在高温的条件下易水解； c. AKD熟化慢、成本低。
B、AKD施胶机理
直接和纤维素的羟基反应形成共价键结合。 注意与松香胶施胶机理的区别
C、AKD和纤维的作用过程 AKD和纤维的作用过程
1. 分散的、阳离子稳定剂颗粒通过静电吸引吸附到纤维表面。 2. 随着湿纸页在纸机上干燥，吸附的AKD开始熔化，经扩展之 后以薄层形式覆盖部分纤维表面。 3. 在纸页中的大部分水还没有蒸发出去之前，与纤维素羟基 的化学反应不能明显进行。 4. 随着化学反应在热的作用下逐渐进行，出现分子能量的重新 分布，分子的憎水端从表面向外伸出，赋予纸页憎水性。
1）施胶剂的使用量 主要取决于纸种、浆种和施胶剂本身的性质等。 大多数纸种用胶量在0.5%～2.0%（绝干胶料对绝干浆）。
2）沉淀剂用量 根据松香胶的性质、施胶量及浆料性质、水质、填料情况而定。 一般以施胶pH为标准控制矾土加入量。
4.施胶过程控制条件
施胶过程最主要的控制条件就是浆料的pH值。
（四）施胶效果的影响因素
二、填料的种类和特性
（一）填料的种类
天然填料：滑石粉、白土（高岭土、膨润土）、碳酸钙等等； 人造填料：沉淀碳酸钙、二氧化钛、锌钡白、硅铝酸钠等等。
3. 配位理论
首先，水合铝离子中的羟基被络合能力更强的松香酸离子（Ab-） 所取代，生成水合松香酸铝；其次，水合松香酸铝又与纤维素表 生成水合松香酸铝； 生成水合松香酸铝 面的阴离子（纤维素糖尾酸上的OH基）起络合反应，使松香胶沉 纤维素糖尾酸上的OH基 纤维素糖尾酸上的OH 淀物附着在纤维上。
4.施胶效应的完成
阴离子松香胶 阳离子松香胶
注意：当生产用水硬度较高或是系统阴离子杂质含量 较高时，可先加入适量矾土后再采用正向施胶。
2.施胶操作 2.施胶操作
施胶一般在配浆池或是配浆箱内进行。 优点：浓度高，易于吸附；混合作用强，利于均匀。 间歇式施胶 连续式施胶
3.施胶剂和沉淀剂的使用量 3.施胶剂和沉淀剂的使用量
1.浆料的种类和性质
不同浆种施胶效果从易到难 从易到难的顺序是： 从易到难 机械磨木浆＞化学竹浆（或草浆） 未漂硫酸盐木浆＞ 机械磨木浆＞化学竹浆（或草浆）＞未漂硫酸盐木浆＞未漂亚硫 酸盐木浆（或蔗渣浆） 半漂硫酸盐木浆＞漂白硫酸盐（ 酸盐木浆（或蔗渣浆）＞半漂硫酸盐木浆＞漂白硫酸盐（或亚硫 酸盐）木浆＞半漂半化学浆＞精制浆＞棉浆。 酸盐）木浆＞半漂半化学浆＞精制浆＞棉浆
D、影响AKD施胶的因素 影响AKD AKD施胶的因素
（1）AKD的加入点 AKD的加入点（纸料稀释前、后） 的加入点 （2）造纸原料的比表面积 （3）pH值 pH值 （4）碱度 （5）系统温度 （6）填料加入顺序 （7）干燥温度及纸页下机温度 （8）下机水分
2.烯基琥珀酸酐（ASA） 2.烯基琥珀酸酐（ASA）
（三）中性施胶的分类
1.松香胶系列只能采用高分散松香胶。 可以少用矾土或者用阳离子树脂替代矾土作为沉淀剂。 2.用合成胶替代松香胶 合成胶的类型：反应型和自行固着型
（四）合成施胶剂的应用
常用的合成施胶剂：烷基烯酮二聚物（AKD）， 烯基琥珀酸酐（ASA） 特点：能够与纤维形成共价结合。
1.烷基烯酮二聚物（AKD）施胶 1.烷基烯酮二聚物（AKD）
功能型添加物质
控制型添加物质：助留助滤剂、消泡剂、防腐剂、树脂控制剂、 絮凝剂
第二节
一、概述 概述
1.施胶定义 1.施胶定义
内部施胶
抗水性的胶料 浆料 滤水 纸 施胶的目的 喷涂 抗水性的胶料 纸 抗流体扩散和渗透
纸
2.施胶的分类（施胶的程度） 2.施胶的分类（施胶的程度） 施胶的分类
重施胶、（中等施胶） 轻施胶 轻施胶、不施胶 重施胶 （中等施胶）、轻施胶 不施胶
不溶与水
2）松香胶的分类
中性胶（褐色胶）：松香完全被皂化，胶料中不含游离松香 白色胶：游离松香的含量一般在10％～45％之间。 高游离松香胶：胶液中游离松香的含量高达70％～90％。
3）松香胶的熬胶操作
熬胶设备：熬胶锅
清水
加碱
松香块
通汽加热
熬胶终点的检查： 熬胶终点的检查：
①用棒或铲刀挑起胶料，胶料呈透明的片状流下，而且没有汽泡、 粒块和点滴拉丝的情况。②取一小滴胶料，放在80℃的热水中， ② 用玻璃棒搅拌，如果胶料能迅速的分散成均匀的白色乳液，而且 分散的乳液又没有明显的云彩状物质。说明达到熬胶终点。
一、定义
矿物质或人造填料〔不（易）溶于水〕
浆料 滤水、干燥
纸
改进纸张的光学性质和表面性能。
二、加填的目的和作用
1、改变纸的光学性质（白度、不透明度） 2、改善纸页的表面性能和印刷适性（平滑度、匀度、吸湿变形） 3、赋予纸页某些特殊功能 4、节省纤维原料，降低生产成本
加填的负作用：
1. 使纸张的物理强度下降。 2. 使纸张的掉毛掉粉现象增加，不利于印刷。 3. 加填会降低纸张的施胶度。
施胶效应是在纸页的干燥过程中最终完成的。
松香胶料是一种两性分子，既有亲水基又有疏水基， 松香胶料添加到纸张中要起到抗水的作用，必须在纤维表 面发生内取向，使疏水基团朝外形成定向的规则排列，才 能降低纸面的自由能。
（三）松香胶施胶过程和加入方法
1.施胶程序
正向施胶 逆向施胶
松香胶＋矾土＋填料 矾土＋松香胶＋填料
（二）松香胶施胶机理
1.沉淀剂
能够使胶料沉淀附着在纤维表面上的物质就称为沉淀剂。 造纸中最常用的沉淀剂是矾土。当pH值在4～6的范围时， 形成的六水三价水合铝离子因为离子半径小，电价高， 电荷密度高，对施胶具有重要的作用。
2.界面动电势学说
在施胶过程中，带负电荷的松香胶优先吸附水合 吸附水合铝离子 吸附水合 而形成带正电荷的共沉淀物，然后被带负电荷的纤维所吸 吸 附。
2.pH值 2.pH值
施胶的pH值以4.5~5.0（指纸机网前箱pH值 较好。 施胶的pH值以4.5~5.0（指纸机网前箱pH值）较好。 pH值以4.5~5.0 pH
3.浆料洗涤质量和施胶用水
浆料中的钙离子（来源于生产用水或者次氯酸钙漂白）能与 松香酸反应而生成不溶性的松香酸钙沉淀，这不仅降低了有效松 香酸的含量，还严重地妨碍了松香酸与水合铝离子的结合。 蒸煮、漂白后的浆料洗涤不净，或抄纸白水用量过多等， 会增加纸料中氯离子、硫酸根和羟基等阴离子，会降低施胶效 果，因为这些离子都会优先与水合铝离子起络合反应。
四、松香胶施胶
（一）松香胶种类及制备方法 1.松香
1）定义 一种有机酸的混合物(松香酸、海松 酸、脂类)，其中松香酸占80％～90％。 2）松香的等级 4～5级松香呈橙黄色且透明，是最适合造纸工业用 作施胶剂的一类 3）松香的质量指标 酸值，皂化值，脂值，软化点
2.松香胶
1）松香胶的熬制
松香 ＋ 纯碱或烧碱 松香酸钠 可溶与水
（三）接触角与毛细管作用
Washburn毛细管上升（渗透速度）方程
dL γ ⋅ r ⋅ cosθ v= = dt 4ηL
单位时间里液体的渗透深度（渗透速度）取决于 液体本身的性质以及纸张的结构。
三、选择施胶剂的原则
1.具有较低的比表面自由能 2.容易分散，分散后的悬浮液稳定性好，不容易产生絮聚。 3.施胶环境接近中性，不会腐蚀设备，降低纸张的强度。 4.资源丰富，价格便宜。
第三章
非纤维添加物质的应用
第一节 概述
一. 纸张抄造时添加非纤维性物质的目的
增强纸张性能，使其用途更加广泛； 改善纸机工作环境，提高生产效率。
二、非纤维添加物质的种类和作用
施胶剂：纸张的抗水性 填料、颜料：纸张的适印性 染料：生产色纸 增强剂：提高纸张的物理强度 分散剂：防止纤维絮聚，提高纸张匀度 光学改性剂：光学性能 特殊添加剂：获得某一特殊性能
4）松香胶的乳化
乳化设备：喷射乳化器 喷射式乳化器应用的是 文丘里管的原理，受到 文丘里管的原理 高压蒸汽的冲击，胶料 在喷射器的喉部产生强 烈的混合分散作用。 高压蒸汽 热水 胶料
去乳化池
5)松香胶乳液的稀释、贮存
要确保松香胶颗粒保持原来的分散状态，减少颗粒的 凝集与结晶。 影响因素：温度，浓度，搅动速度，存放时间
二、液体在纸页的扩散和渗透机理（施胶效果理论） 液体在纸页的扩散和渗透机理（施胶效果理论）
（一）纸页的组成及结构与液体在纸页上的扩散和渗透关系
亲水、微细管
纸页是由纤维交织在一起形成的具有很多孔隙的材料。
毛细管作用 如何得到适于 书写的纸张？
在纸张中添加抗水的物质，以减少毛细管作用和 降低纸页对液体的附着能力，防止液体渗透和扩散。
（二）接触角与表面润湿
液滴能否在纸面上扩散铺展开的因素：
纸面对液滴的附着力的大小 液滴本身的内聚力大小
液滴在纸面上的受力情况
γ SV = γ SL + γ LV cosθ
固、液之间的表面张力越小，接触角越大，纸面对 液体的附着力越小，纸页的抗液体渗透能力越好。
可以通过在纸页纤维的表面均匀的分布上一层比表 面自由能比较低的物质（施胶剂）来实现。
3.施胶度的测定方法 3.施胶度的测定方法
适用于大多数中等或 轻施胶的纸或纸板 适用于使用中常与水 发生接触的纸种
墨水划线法、表面吸收重量法（Cobb法）、表面吸收速度法 （液滴法）、浸没法（吸收重量法）、液体渗透法和毛细管吸 收高度法等。 适合于高施 胶度的纸种
适合于未 施胶纸
4.纸张施胶的方法 4.纸张施胶的方法 内部施胶（浆内施胶） 内部施胶（浆内施胶） 表面施胶（纸面施胶） 表面施胶（纸面施胶） 双重施胶 5.施胶剂的种类