制浆造纸技术讲座

3.3 施胶促进剂
聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂（简称PPE或PAE树脂）在 造纸中是一种高效湿强剂，能明显改善AKD的施胶效果。
3.4 助剂添加顺序
经验表明，助剂的添加顺序对AKD的施胶效果影响很 大。特别是在草浆配比高或含有PCC填料的难施胶体系中， 助剂的添加顺序就显得愈加重要。
3.5 PH值和碱度
❖• 木材中木素含量最高的部位在复合胞间层；
❖• 次生壁的木素含量较低，但由于次生壁比复合 胞间层厚得多，所以木素大部分分布于次生壁。
木素的结构单元
1、 α-芳基醚和α-烷基醚结构基团的反应
5、少量（次要）成分
❖ （一）抽出物（ Extractives） ❖ 水抽出物(冷、热水） ❖ 稀碱抽出物（1%NaOH) ❖ 有机溶剂抽出物 ❖ 灰 分----植物纤维原料都含有一定量的矿物质、燃烧后产 ❖ 生灰分（温度一般在575±25℃）草类原料的灰分与组成 ❖ n 含量：1.2%~ 10%(2%以上)，叶部的灰分甚至高达 ❖ 23.1%。化学组成：灰分中60%以上是SiO2 ,尤其Βιβλιοθήκη Baidu叶部
构成半纤维素的糖基
❖木糖(Xylose)、 阿拉伯糖(Arabinose)、 ❖甘露糖(Mannose)、 葡萄糖(Glucose)、 ❖ 半乳糖(Galactose)、 ❖4-0-甲基葡萄糖醛酸 (4-0-Methyl-Glucuronic ❖ Acid)、 ❖半乳糖醛酸(Galacturonic Acid)、 ❖葡萄糖醛酸(Glucuronic Acid)。 ❖ 鼠李糖(Rhammose)和岩藻糖(Fucose)。
半纤维素对纸浆及纸张性质的影响
❖ （一）半纤维素对溶解浆的影响 ❖ 溶解浆是生产粘胶纤维、玻璃纸或者其它纤维素 ❖ 衍生物的原料。半纤维素的存在对溶解浆的使用
会产生不利影响。
半纤维素对纸浆卡伯值和漂白的影响
半纤维素对纸浆打浆行为的影响
❖• 纸浆中存留的半纤维素有利于纸浆的打浆，这 是因为半纤维素比纤维素更容易水化润胀。
❖ 半纤维素含量低，有利于一些与纤维结合力无 关的纸张性质，如不透明度和撕裂度等。
❖ 随着半纤维素含量的增加，相对地降低了α-纤 维素的含量，即减少了保证纤维本身强度的纤维 素的含量，所以半纤维素在增加纤维结合上的积 极影响在某种程度上会被纤维本身强度降低的不 利影响所降低或抵消，反之亦然。
木素在植物内的作用
。 ❖ 与酸性水解一样，碱性水解使纤维素的配糖键部 ❖ 分断裂。
剥皮反应
❖ 在碱的影响下，纤维素具有还原性末端基的葡萄 糖基会逐个掉下来。
❖ 在碱性溶液中，即使在很温和的条件下纤维素也 能发生剥皮反应。
❖ 半纤维素是指植物纤维原料中除纤维素以外的全 部碳水化合物（少量的果胶质和淀粉除外），即 非纤维素的碳水化合物。
人们已经发现不同的纸浆种类对AKD施胶的响应是 不同的：木浆好于草浆；阔叶木浆好于针叶木浆；化学 浆好于机械浆。要使纸页施胶良好，AKD在纸页纤维表 面的覆盖率必须达到一定的值，一般在4%~15%之间。
四、AKD中性施胶实例
某造纸厂原用酸性施胶工艺抄纸,存在以下几个缺陷: 成纸不透明度低、易脆、易返黄、造纸废水污染负荷 高等问题。在使用ＡＫＤ中性施胶工艺后,纸页质量得 到明显改善,克服了以往纸页透印、紧度大、纸脆等纸 病,又降低了生产成本。
从上表看出,加入聚丙烯酰胺和阳离子淀粉,具有 助留作用,成纸填料留着率从38.2%上升至60.73%,提 高了22.5%,大大节约纤维原料。
4. 网下白水浓度:
ＡＫＤ施胶时,在上网浓度接近的情况下,聚丙烯 酰胺的加入使网下白水浓度降低27.8%,比酸性施胶时 降低约50%,外排白水浓度的降低,减少了环境污染。
第四章 AKD中性施胶剂的应 用
一、AKD施胶剂性质与性能
1.1 AKD性质
AKD是烷基烯酮二聚体的简称，是与植物纤维能起 化学反应的中性施胶剂。其化学结构式为:
AKD是一种低熔点（一般在43~55℃之间）的浅黄 色蜡状固体，不溶于水，通常是将其熔化后加入乳化剂 进行高压乳化，得到水包油型的AKD乳液。
外观乳白色，固形物含量18.5士1.0%，密度(20℃)1010士 10g/l，粘度(BROOKFIELD，20‘C)<l00MP·S，pH(分散液)2.5~ 4.5，贮存稳定性( 20℃)30天。
三、AKD施胶剂应用要点
2.1 不需稀释(否则会水解)即可使用。在稍后的位置(如混 合泵或以后)加入，只要松香微粒能均匀吸附到纤维表面 即可。 2.2 适宜于在中性或碱性条件下施胶，最理想的pH值为 6.8～8.5。可加NaHCO3 ，平衡碱性。 2.3 纸页干度达到80%时，胶料才发生反应，因而它与松 香胶料不同，允许前段烘缸有较高的干燥温度。
和梢部
灰分对纸浆生产的影响
❖ 草类原料中的SiO2 ❖，在碱法制浆过程中形成Na2SiO3 ，溶于废液中
，使废液粘度升高，洗涤时黑液提取率降低，对 ❖ 黑液的蒸发、燃烧、苛化、白泥回收等过程都带
来麻烦，即所谓的“ 硅干扰” 。
第三章 打浆
❖• 纸浆中存留的半纤维素聚糖的种类与结构比半 纤维素的含量对打浆的影响更大。
半纤维素含量对纸张性质影响
❖ 半纤维素有利于纸浆的打浆，有利于纤维的细 纤维化，大量研究结果表明，凡是通过打浆能获 得较高强度纸张的纸浆都有较高的半纤维素含量 。
❖ 半纤维素含量高有利于纤维的结合，所以对提 高纸张的裂断长、耐破度和耐折度等有利。
4.2 助剂使用及加入方法
（1）阳离子淀粉:30%浓度糊化至90～95℃后,加入清水 烯 释至2%浓度,过筛后在高位处加入,加入量为0.8%1.3% (对成纸)。
（2）ＡＫＤ施胶剂:按0.6%-1.0%用量(以原液浓度15% 计)将原液或稀释液用计量泵定量在高位箱处加入。
（3）聚丙烯酰胺:用清水搅拌溶解,每槽(1ｍ3)溶解0.5kg 聚丙酰胺,搅拌2～3ｈ后,在稳浆箱连续加入,加入量100150ｐｐｍ。
4.1 生产原材料及施胶工艺流程:
（1） 浆料配比:
自产蔗渣竹芒混合浆: 85%-55%
漂白针叶木浆:
15%-45%
（2）生产纸种: 书写纸、双胶纸、静电复印纸、 电脑原纸等高 白度文化用纸。
（3）使用助剂:
铵型阳离子淀粉 ＡＰＡＭ聚丙烯酰胺助留剂 ＡＫＤ施胶剂 填料:轻质碳酸钙
（4）中性施胶工艺流程和助剂加入位置:
AKD的施胶性能与系统PH值的关系很大，一般认为 只有在中/碱性条件下，AKD的内酯环才能打开与纤维素 上的羟基反应。
实验证明，当PH值<6时，AKD几乎不能产生施胶作用； 随PH值增加，AKD的施胶效率会逐渐增大，尤其是PH值 在6.5~7.5之间时，纸页的施胶度上升最快；但当PH>8值时， 施胶度的上升速度开始减慢。
（4）轻质碳酸钙:以8%溶解浓度,过筛后在稳浆箱处连续 加入,加入量为15%-20%(对成纸)。
4.3 使用效果
由酸性施胶改为中性施胶后，成纸物理强度、光学性 能、不透明度等均有很大变化,
1. 光学性能 由于使用ＡＫＤ施胶,填料由滑石粉改为轻质碳酸
2
钙后,使60ｇ/ｍ 成纸不透明度从76.2%上升至80.4%,接 2
1.2 AKD化学及物理性能
AKD施胶剂需用改性淀粉或合成聚合物作为稳定剂，以防 止AKD微粒凝聚，并且决定悬浮液离子带电性能。AKD施胶剂 通常为阳离子型使用不同的稳定剂，就有不同的AKD施胶剂种 类，但其活性组分(ACTIVE COMPO-NENT)都是一样的。其代 表为KEYDIMEC222，它以淀粉作为稳定剂，并含有铝盐。 性能如下:
因此实际生产中PH值一般控制在7.5~8.5之间。
3.6 ξ电位
AKD的保留率和施胶效率受浆料动电性质的影 响很大。一般认为，浆料的ξ电位在-3~5V之间有利 于浆料中各组分的相互吸附和絮聚，并能改善纸浆的 滤水性能。如果ξ电位偏正，说明阳离子助剂用量过 剩，会导致生产成本增加；如果ξ电位偏负，说明阳离 子助剂用量不足。
近酸性施胶75～80ｇ/ｍ 纸的不透明度,达到Ａ级书写 纸的要求。
2. 物理强度 改用轻质碳酸钙,成纸厚度也有上升,而平滑度并不
下降,从生产报表看却有上升,改善了纸的松厚度。另外, 由于加入阳离子淀粉,具有增强作用,成纸耐折度明显上 升,从原来30次上升至46次,裂断长有不同程度的提高。
3. 留着率:
3.2 助留体系
AKD中性施胶所用的助留体系可分为单元助留体系和 双元助留体系。
常用的单元助留体系主要有：阳离子淀粉 （CS）、 阴/阳离子聚丙烯酰胺（APAM/CPAM）、壳聚糖等；常用 的双元助留体系主要有CS+APAM、CS+CPAM等。
在生产中发现，使用单组分助留剂，体系的留着率一 般较低，为了提高留着率现在越来越倾向于使用双元助留 体系。目前国内多用CS+APAM组成的双元助留体系，只 要控制好原料的质量、用量和加入点，这种体系对AKD 有良好的助留效果。
在实际生产中流浆箱中浆料的ξ电位应略小于0。
3.7 填料
由于填料具有较大的比表面积和独特的表面化学性 质，能够吸附纸浆中添加的大部分AKD，而减少AKD在 长纤维上的保留。
为减少填料对AKD施胶的不利影响，AKD的添加点 应远离填料的添加点，以减少AKD被填料表面吸附。
3.8 浆料种类对AKD施胶的影响
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讲座内容
❖第一章 植物纤维原料 ❖第二章 化学法制浆 ❖第三章 打浆 ❖第四章 施胶 ❖第五章 造纸原理与工程
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第一章 造纸植物纤维原料
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❖ 1、 纤维素、 ❖ 2、 半纤维素 ❖ 纤维素和半纤维素皆由碳水化合物组成木素。 ❖ 3、木素 ❖ 木素则为芳香族化合物。
2.4 填料种类及用量很大程度上影响胶料用量。由于相同重 量填料的表面积比纤维表面积大得多，因而填料量越高，需 要覆盖的表面积越多，胶料量也就越多。Ti02的比表面积很 大，因此消耗的胶料量较高。 2.5 由于胶料自身的pH值低，可能对皮肤及眼睛有刺激，因 而在操作时应该使用橡胶或PVC安全防护镜及手套。 2.6 用不锈钢、耐酸钢、玻璃纤维加强聚酩及其它塑料制品 贮存。保持凉爽，但不冻结。
三、影响 AKD 施胶的因素
3.1 AKD 的用量
无论是哪种类型的AKD，用量小于0.1%时，几乎没 有施胶效果；但是当用量超过 0.4%时，纸页的施胶度不 但不会增加，AKD的保留率还会明显下降，富集在白水 中的AKD在白水循环过程中大量水解，生成的双烷基酮 沉 积 在 网 部 ， 造 成 粘 辊 、 糊 网 。 一 般 AKD 的 用 量 在 0.1%HD~0.25%之间；重施胶时用量在0.25%HD~0.35%之 间。
❖ 在木材中木素作为一种填充和粘结物质，在 木材细胞壁中能以物理或化学的方式使纤维素纤 维之间粘结和加固，增加木材的机械强度和抵抗 微生物侵蚀的能力，使木化植物直立挺拔和不易 腐朽。
木素的含量
❖• 针叶木(裸子植物)中，木素含量25%~35%； ❖• 阔叶木(被子植物中的双子叶植物)木素含量达 ❖ 20%~25%； ❖• 单子叶植物中禾本科植物一般含15%～25%。
半纤维素的碱性降解
❖ 半纤维素在碱性条件下可以降解，碱性降解 包括碱性水解与剥皮反应。例如在5%NaOH溶液 中，170℃时，半纤维素苷键可被水解裂开，即 发生了碱性水解。在较温和的碱性条件下，也发 生剥皮反应。
剥皮反应
❖ 半纤维素的剥皮反应从聚糖的还原性末端基开始 逐个、逐个糖基进行。但是由于半纤维素是由多 种糖基构成的不均聚糖，所以半纤维素的还原性 末端基有各种糖基，而且还有枝链，故其剥皮反 应更复杂。
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纤维素是不溶于水的均一聚糖。它是由D-葡萄 糖基构成的线状高分子化合物。纤维素大分子 中的D-葡萄糖基之间按照纤维素二糖联接的方
式联接（1,4-β-苷键）。
❖ 纤维素大分子的两个末端基的性质是不同。
纤维素的碱性降解
❖ 纤维素的配糖键在一般情况下对碱是比较稳定 ❖ 的，但在高温条件下，纤维素也会受到碱性水解