湿部主要化学品特性和应用.ppt
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1、湿部化学品特性及在造纸过程中应用,技术研究所,1,目 录,1,1,填料,施胶剂,增强剂,保留助剂,电量中和剂,染色剂,其它,2,填料 (Filler)功用,填料的功能(优点) : - 降低抄纸成本(最主要目的) 节省纤维 降低汽耗 - 提高光学性质 白度 不透明度 - 改善印刷适印性 平滑度 油墨吸收性 改善透印 - 纸页稳定性 降低伸缩率,3,填料 (Filler)缺点,缺点: - 阻碍纤维间的结合,降低强度 - 抄纸消耗品的磨损 - 有可能诱发印刷时的掉毛掉粉现象 - 降低留着率、降低施胶度 - 厚度和挺度会降低,4,填料种类,磨耗值越大,对设备磨损越大 折射率越高,越有利用提高不透明度
2、在酸性施胶中不能使用碳酸钙,5,填料GCC与PCC,松厚度要求高的纸(如静电纸)使用轻钙可提高厚度,具有优势,6,进行施胶的目的: 给纸页赋于抗水性(纸是亲水性物质),施胶 (Sizing),不同接触角下通过毛细管的液体渗透现象,7,施胶剂的排列,憎水基团的表面排列,8,4,5,6,7,8,9,皂化松香胶,阴离子分散松香胶,阳离子分散松香胶,AKD,ASA,酸性施胶剂,近中性施胶剂,碱性施胶剂,纸机 pH,施胶剂pH范围,9,酸性施胶与中性施胶的比较,表面施胶 : 在施胶部赋于纸页抗水性,10,(酸性施胶三要素) 松香 矾土 浆料,酸性施胶(松香施胶剂),11,皂化松香直径0.1 30-40%
3、游离松香 熔点 140 使用PH值4.0-4.5,阴离子分散松香粒径0.5 90-95% 游离松香 熔点75 使用PH值4.7-5.2,Al,Al,Al,Al,Al,Al,+,+,+,+,+,+,阳离子松香粒径0.5 95% 游离松香 熔点75 使用PH值5.0-6.5,+,+,+,+,+,+,分散松香胶粒径虽大,初期并不象皂化松香一样很好地被分散在纤维上,但他们的低熔点能够使很好地融解并且均匀地流平于纤维表面产生良好的施胶效果。阴离子分散松香胶需要铝离子来保留和定着于纤维上。 阳离子分散松香胶特有的阳离子性,并且可以无需铝离子而被保留,但仍需少量的铝离子做定着之用。,松香施胶剂,12,硫酸铝
4、化学特性,13,影响松香施胶因素,PH值 5.06.5(目前普遍使用阳离子松香胶) 硫酸铝用量 施胶顺序 先加硫酸铝后加松香 留着 加填量 超过5%灰分,施胶度随加填量增加下降 浆料种类 未漂浆比漂白浆容易施胶;草浆比木浆容易施胶;硫酸 盐木浆比亚硫酸盐浆容易施胶 浆料温度 高于30后,施胶逐步下降:松香皂化、铝盐 水解成Al(OH)3 水的硬度 超过200mg/kg,施胶度严重下降 干燥温度 8090下干燥,施胶度最高,14,中性施胶剂,15,中性施胶的优缺点,中性施胶 : 抄纸系统内的 pH呈中性或碱性,16,影响AKD施胶因素,AKD储存 防冻晒,温度不能超过30,一个月能使用 AKD
5、用量 低于0.1%无效果,高于0.4%施胶度下降, 一般0.10.25%,重施胶0.250.35% 系统PH值 7.58.5 造纸原料比表面积 加入系统的AKD大部分被细小纤维、填料等吸附,因此比表面积大、吸附作用强的原料消耗的施胶剂相对较多 浆料种类 木浆好于草浆;阔叶木浆好于针叶木浆;化学浆好于机械浆。 系统温度 3745 系统留着率 加入系统中的 AKD 有70%以上会吸附在填料和细小纤维上,所以要求系统必须有良好的留着率,尤其是填料等细小组分的留着 填料加入顺序 先加AKD,后加填料,提高AKD在纤维上的吸附。 干燥温度干燥条件 保持45个烘缸温度在120以上,采取高温高速干燥,表面施
6、胶前烘缸处纸张温度及含水率能够达到95及 4%。 纸页水分 出压榨水分、进施胶压榨水分、下机水分,17,影响ASA施胶因素,浆料种类 木浆好于草浆;阔叶木浆好于针叶木浆;化学浆好于机械浆 细小纤维和填料 ASA乳液PH值 4.0-4.5 干燥温度 渐进式干燥 加入点 填料之前,靠近流浆箱 淀粉的种类 酸化阳离子淀粉,保持乳液低PH值 淀粉与ASA的比例 3:1-4:1 淀粉取代度高,比例低 ASA乳液粒径 ( 0.6 及 2.0 um),18,可改善施胶的添加物,保留助剂 脱水和干燥助剂 阳离子淀粉 湿强剂 干强剂,19,对施胶不利的添加物,消泡剂 界面活性剂 树脂分散剂, 湿润剂 填料 -
7、特別是高表面积 油, 油乳化液, 及润滑油 柔软剂 毛毯清洗剂及其他的清洗剂 氧化剂 当浓度超过 3-4 ppm(自制浆中残氯,双氧水残余),20,中性施胶表面吸收重量波动分析,浆料配比是否变化、波动 自制浆质量是否变化(残氯,双氧水残余) 灰分填料是否变化 留着率与白水浓度是否变化 烘干曲线是否变化 消泡剂是否变化 施胶剂是否水解 克重是否变化,21,中性施胶剂优化,高效,混合均匀,靠近或混合阳离子淀粉/保留助剂,湿段停留时间要尽量短,避免剪切,添加点远离填料和OBA,降低系统阴离子杂质,调节PH值,纸页温度大于100度,避免或少用对AKD不利的化学品 如氧化剂,消泡剂,提高单程留着率,22
8、,主要施胶度检测法,渗透法施胶度(Stckigt)试验 - 在韩国和日本得到广泛使用 - 单位 : 秒. - 应用于双胶纸及涂布原纸 卡伯值(Cobb)试验 - 在一定时间内被纸页吸收的水的重量 - 单位 : g/m2 - 应用于涂布纸和板纸,23,增强剂 - 湿强剂,一般纸被水饱和后,只能保留其干强度的210左右,加入湿增强剂后,纸张的湿强度可达到原纸干强度的2040,甚至50。 湿强纸:纸张的湿强度在其干强度的15以上的纸张。 湿强剂:能使纸张的湿强度提高到原干强度的15上的助剂。,24,湿增强剂特征,必须是高聚物,并有一定的力学强度来保护纤维间结合不受润胀和损坏; 必须是阳离子型的,可吸
9、附在带负电荷的纤维上,并达到快速完全地留着; 必须是水溶性的或水分散型的,以保证在浆料中分布均匀; 必须能形成化学网络结构,反应为热固型,使纸张对水的润胀有一定的抵抗力。,25,常用湿强剂-PAE,PAE是一种在中性、碱性条件下固化的热固性树脂,具有很好的湿强性能,有一定的增干强和助留助滤作用。 PAE产生湿强作用需要一定的熟化时间,自然条件下半个月,105下1030min。 主要用于要求湿强度的特种纸 吨纸用量超过15kg时损纸需特殊处理,加热加碱蒸煮或使用湿强解离剂 有时湿强剂可用于提高施胶 有的纸厂生产薄页纸时加入湿强剂提高湿部的运行效率,减少断纸。,26,增强剂干强剂,天然干强剂: 改
10、性淀粉 CMC 合成干强剂: 低分子量聚丙烯酰胺(阴离子、阳离子、两性) 淀粉能提高抗张强度10-15%,聚丙烯酰胺干强剂能提高抗张强度20-25% 干强剂在提高干强度的同时一般还可以促进施胶,提高保留,27,最常用干强剂 天然高分子化合物 不溶于凉水,需要进行加热糊化 冷却时发生老化或者结糊 原淀粉 加热时粘性变高,不易控制 加热后冷却及储存过程中发生老化现象 若降低温度,迅速形成 Gel(凝胶体) 因形成Ge(凝胶)l而在水中分离,使淀粉沉淀 淀粉糊移动中,根据Shearing(剪切)情况粘度减少 做粘合剂用的情况下,过高的浓度会出现老化现象,失去流动性 变性淀粉 - 粘度低,结糊(老化)
11、倾向少,增强剂淀粉 (Starch),28,淀粉原料:玉米、土豆、木薯 湿部用阳离子或两性淀粉 - 以提高强度和留着,辅助施胶为目的 表面胶用淀粉 - 氧化淀粉 - 改性淀粉 - 酶改性淀粉,淀粉在造纸行业中的应用,29,各种原淀粉属性 颗形形状和尺寸,淀粉 类型 直径 颗粒形状 胶化温度 Starch Type Diameter (m) Shape Gelatinisation (C) 玉米Corn 谷Cereal 5 - 26 (15) 多边形Polygonal 62 - 72 (71) 蜡玉米Waxy 谷Cereal 5 - 26 (15) 多边形Polygonal 63 - 72 (6
12、9) 木薯Tapioca 根Root 5 - 25 (20) 截头圆形/圆形Truncated/Round 62 - 73 (67) 土豆Potato 根Root 15 - 100 (33) 卵形Oval 59 - 68 (60) 小麦 Wheat 谷Cereal 2 - 10 e 20 - 35 圆形Round 58 - 64 大米Rice 谷Cereal 3 - 8 (5) 角状Angular 68 - 78 (75) 高直链High Amylose 谷Cereal 3 - 24 (12) 圆形,伸长Round, Elongated 63 - 92* 西谷米Sago 茎Pith 15-65
13、 卵形/截头圆形Oval/Truncated -,30,各种原淀粉属性,光学显微镜 Light microscope 电子显微镜 SEM,玉米 : 多边形,土豆: 卵形,小麦 圆形,5 - 26 mm,80 mm,2 - 10 & 20 - 35 mm,80 mm,15 - 100 mm,80 mm,木薯: 圆形或截头圆形,80 mm,5 - 25 mm,31,淀粉分子聚合度,直链Amylose,支链Amylopectin,淀粉Starch,=,+,CH,2,OH,CH,2,CH,2,OH,1,6-linkage,1,4-linkage,-1,4 linkage and -1,6 linkag
14、e, -1,4 linked long chains -1,6 branch points (1/1000) 分子量 = 105 - 106, -1,4 linked short chains -1,6 branch points (1/25) 分子量 = 107 - 109,32,各类淀粉中直链和支链的含量,淀粉 直链 支链 Starch % Amylose % Amylopectin 蜡玉米Waxy 99 木薯Tapioca 17 83 土豆Potato 20 80 小麦Wheat 25 75 玉米Corn 27 73 大米Rice 30 70 高直链High Amylose 55-70
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- 主要 化学品 特性 应用
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