北林造纸课件资料

第三章添料1、什么是添料，加添？添料是指纸浆中参加非纤维性的物质；在纸浆中参加添料，转变纸张的性质，更好的满足使用的需要，这一生产过程称为加添。2．目的：提高纸的质量，增加产量，改进操作，削减流失，降低本钱。§2-1施胶§2-1-1概述一、

施胶目的和方法：1．施胶：是指使纸和纸板取得抗水性能的加工程序；2．目的：使纸张具有抗拒流体的渗透力量。3．施胶度：纸张经施胶后其抗水性能的大小用施胶度表示。4．施胶方法：纸内施胶或内部施胶纸面施胶或外表施胶1〕纸内施胶：在纸浆中参加施胶剂，再抄成具有增液性能的纸和纸板——施胶的主要方法。2〕纸面施胶：在纸的外表浸入施胶剂，以取得增液性能。3〕双重施胶：纸料内和纸面上均进展施胶。二、施胶和施胶剂的进展1、胶料：1〕用于纸内施胶：松香胶、强化松香胶、合成胶、分散松香胶。2〕用于纸面施胶：氧化淀粉、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、动物胶、合成树脂。2、松香来源：自然萃取松香和树脂松香及塔罗油松香。3、进展：高游离松香胶—松香皂胶—强化松香胶—分散松香胶。进展趋势：提高施胶的效果，降低本钱，由酸性施胶转向中性，甚至向碱性施胶进展。§2-1-2纸内施胶一．松香胶体系：1、松香：是一种大分子有机酸〔C19H29COOH〕，是由松香酸和海松酸等多种酸性物质的异构体组成的混合物，而不是单一的有机化合物。1〕化学属性：化学反响主要是受酸性基团〔羟基〕和共轭不饱和双键支配。2〕物理属性：相对密度1.01~1.09，软化点750C左右，熔点：90~1350C,不溶于水，溶于甲醇、乙醇、二硫化碳等有机溶剂。3〕主要质量标准〔造纸松香〕：a..酸值：以1g松香用碱中和时，所消耗KOH的毫克数。酸值越高说明松香中含松脂酸量越高；一般为150~170mgKOH。b.皂化值：1g松香与碱完全皂化时所消耗的KOH毫克数。表示松香中的树脂酸和脂类的总含量，此值与酸值之差越大，说明松香中含脂越高;一般为160~185mgKOH。2、

皂化松香胶：1〕

皂化松香胶的熬制：〔见P69〕皂化反响：2C12H29COOH+Na2CO3—2C12H29COONa+CO2+H2O2C12H29COOH+NaOH——C12H29COONa+H2OC12H29COOR+NaOH——C12H29COONa+H2O

皂化的结果使不溶于水的松脂酸变成可溶于水的松脂酸钠；皂化剂多用纯碱〔Na2CO3〕，缘由：a.反响温度易掌握；b.反响中产生的大量CO2有利松脂酸的分解。2〕

皂化松香胶的分类和用碱量计算：〔1〕分类：a.中性松香胶〔褐色胶〕：全部松香酸都皂化为松脂酸钠，胶液呈中性或微碱性，颜色为暗褐色。b.白色胶：将松香局部皂化，剩余的松脂酸成微粒，均匀分散在已皂化的松值酸钠溶液中，胶液呈白色，白色胶中游离松香20~40%。c.

用碱量A计算：｛O·(100－C)%/M1=A·P/M2｝A=(OM2/M1P)×(100-C)%M1—测定皂化值用KOH的当量；O—松香的皂化值；P—熬胶用碱的纯度；M2—熬胶用碱的当量；C—松香胶的游离松香含量〔5%〕；d．熬胶用水量：取决于松香胶中游离松香的含量。游离松香含量越高，用水量则越少，以防止松香胶聚凝沉淀。3、施胶理论：1)

接触角理论：渗透速度V=dL/dt=γ·r·cosθ/4η·L,L：渗透深度(cm)；t:浸透时间(s);γ：液体的比外表积自由能，N/cm；η：液体的粘度(Pa·s)；r：毛细管半径(cm)；θ：液、固两相间接触角(度)。接触角理论认为：胶体产生抗水作用缘由是：胶体转变了纸页外表的性质，加大了液固间的接触角，削减了纸页外表对水的附着力。见P72γSV=γSL+γLV·cosθγˊSV=A1γS1V+A2γS2V；A1+A2=1良好的施胶效果取决于：a.选用比外表自由能较低的施胶剂。b.胶料沉淀物应强力分散，并均匀分布，尽量增大胶料掩盖面积；c.胶料沉淀物应坚固地覆着在纤维的外表，获得稳定的比外表自由能。2〕矾土的水解作用：

矾土溶液主要组成为｛Al(H2O)6｝3+，在不同PH值时，水解所生成的络合物组分见P74表。在PH=4~6时，为｛Al(H2O)6｝3+，它能与羟基起络合反响，甚至可能与羟基络合，导致羟联反响。3〕松香胶沉淀物的形成和化学组成：在松香胶中参加矾土，生成游离松香及水和松香酸铝。对于完全皂化的松香胶，则为游离松香和少量二松香酸铝。4〕松香胶沉淀物与纤维的附着理：〔1〕配位理论：配位理论认为施胶应是水和铝离子、松香酸和纤维素进展络合反响的结果。a.水和铝离子中的羟基能被络和力量更强的松香酸离子〔Ab－〕所取代：｛Al(OH)(H2O)5｝2++2Ab－—｛Al(H2O)5Ab2｝++2H2O｛Al(H2O)6｝3++Ab－—｛Al(H2O)5Ab2｝2++H2Ob.水和松香酸铝又与纤维素外表的阴离子起络合反响，使松香胶沉淀物附着在纤维上。〔2〕界面动电势学说：界面动电势学说认为，在施胶过程中，带负电荷的松香胶优先吸附铝离子而带正电荷，然后被带负电荷的纤维素所吸附。此理论基于：纤维素外表始终带负电荷〔P75)。无论是配位理论，还是界面动电势系统均认为：施胶过程应参加足够铝离子，维持PH在5左右，尽可能排出其它阴离子杂质的干扰，因促进络合反响，使施胶纸张外表电荷接近等电位点，从而保证取得预期的施胶效果。5〕施胶效应的完成：〔1〕松香胶沉淀物吸附于纤维外表，或与纤维通过配位健而络合，仅仅是取得施胶效应的一个必要历程。〔2〕松香胶属两性物质，在枯燥过程中，处于纤维外表的松香胶沉淀物的极性羧基局部会发生内取向，使非极性局部向外，外表自由能下降，取得良好憎液性能。〔但这种内取向是不稳定的〕〔3〕配位键理论认为：水和铝离子能起羟联反响而连接在一起。因此在枯燥过程中，松香胶沉淀物发生羟联反响，失去配位键的水分子，形成各种聚合体而连接在一起。〔4〕松香酸铝能与纤维素的羧基构成配位键，在枯燥过程中也能产生羟联反响，从而使松香胶沉淀物获得稳定内取向。4、影响施胶的因素：1〕浆料的性质：a.

不同浆料具有不同的施胶效应。纤维素含量越高，半纤维素含量越少，施胶越困难。GP＞竹〔草〕浆＞KP木浆、蔗渣浆＞半漂半化学浆＞人造丝浆＞棉浆b.

打浆度越高，施胶效果越好。2〕PH值：PH=4.7~5.53〕阳离子：碱金属离子会给施胶造成困难；如钙离子等会造成松香酸钙沉淀，阻碍松香酸与水合铝离子的结合。4〕阴离子：络合力量：Cl－＜SO42－＜CH3COO－＜草酸根＜OH－5〕施胶温度：施胶温度最好掌握在20~250C，最高不超过350C；由于松香乳液在400C易发生分散。6)松香粒度：粒度小，有利于松香胶的分布，扩大施胶面积。7〕打浆：提高打浆度能改善施胶的效果。8〕加填：添加填料会降低纸张的施胶度；现加胶后加矾，最终加填。9〕胶体稳定剂：胶体稳定剂有助于防止松香胶的分散，提高施胶效果。10〕网部和压榨部的影响：网部和压榨部脱水不匀或过猛，会导致施胶不匀或施胶两面性。11〕枯燥和压光的影响：施胶纸页应防止强枯燥；枯燥温度与松香胶沉淀物的组成有关。压光对施胶不利。5、

强化松香胶：松香胶起施胶作用的官能基是〔COOH〕，假设能设法增加松香的羧基数量，则可望提高松香的施胶效能——制备强化松香胶的理论依据。1〕马来松香—一种改性松香；马来松香胶中的马来海松酸有三个羧基，因此增加了羧基的数量和活性，能显著提高施胶的力量。马来松香定义：以100g松香所参加的马来酐的克数来命名，%；2)马来松香施胶：P796、分散松香胶：含游离松香量接近或达100%的高游离松香分散体。1〕制备方法——逆转乳化法：其特征是：随着水的参加，松香液由水/油型，逆转为油/水型，制成稳定的松香分散体。影响植被逆转胶的因素有：乳化剂的选择及其用量，搅拌速度，乳化温度和浓度等。2〕施胶机理：a.松香与铝离子的反响；b.胶料在纤维上的留着和矾土的消耗；c.胶料在纤维上的分布及对纸页强度的影响；d.胶膜的稳定性；胶料的脱水性；胶料的熔融性和施胶度；二．合成胶1、中性施胶与中性造纸：P83。2、中性施胶的分类：提高浆料的pH值进展中性施胶可1)尽量少使用矾土，承受分散松香胶；2〕不使用矾土，如承受合成胶取代松香胶；3〕合成胶的种类:a.反响型：在碱性条件下，胶料直接与纤维反响，使胶料固着在纤维上,如烷基烯酮二聚体系列；b.自行固着型：阳离子施胶剂,树脂型,聚合型。3、烷基烯酮二聚物〔AKD〕1〕

AKD的构造、性质和应用〔P84〕。2〕

AKD的施胶机理：AKD与纤维共价键结合而固着在纤维上；松香胶施胶是胶料沉淀物吸附留存在纤维上；AKD有一反响基团，能直接和纤维素的羟基反响形成共价键结合，在纤维外表形成一层稳定的薄膜，使纤维由亲水性变成疏水性；AKD的疏水基包括一长而直的碳氢键，而松香胶是稠环构造；AKD与纤维的作用是使纤维外表的羟基酯化；三、纸面施胶一〕目的和用途：目的：1、提高憎液性能、适印性能和抗油性能。2、提高外表性能物理强度。3、削减纸页的两面差和变形。4、削减胶料的流失。用途：用于质量要求较高和用途特殊的纸种。二〕纸面施胶的方法：机内施胶：在纸机上进展施胶，使用较普遍。机外施胶：将卸下的纸卷在纸机外的施胶装置上进展施胶。1、辊式纸面施胶：〔1〕水平辊式纸面施胶：纸页所承受的张力较小，很少断头，一般安装在烘缸1/2~2/3之间；〔2〕垂直辊式纸面施胶：a.两个施胶辊安装在垂直中心线上，并带有加压构造；b.须严格掌握纸页的水分含量在8~12%；c.供胶量必需与纸页的通过量相适应，并有肯定的循环量；d.垂直辊式纸面施胶易产生断头，纸面两面施胶量简洁不均匀。〔3〕倾斜辊式纸面施胶：

a.两个施胶辊安装的倾斜度较大，引纸操作便利；施胶前纸页水分应掌握在10~12%施胶后纸面产生皱折，可用伸展辊来开放；多用于一般文化用纸的纸面施胶。2、槽式纸面施胶：1〕在施胶槽内盛放胶液，纸页经弹簧辊进入施胶槽，通过施胶辊使纸幅在槽内浸入胶液而到达纸面施胶的目的；2〕施胶槽设有夹套，可以通气加热胶液，并保持胶液所需之温度；3〕多用于机外施胶，也可用于机内施胶。3、其它纸面施胶方法：1)烘缸纸面施胶：施胶作用是通过直接紧靠着烘缸外表的施胶辊来到达的，不仅能取得施胶效应，还能提高光泽度。2)压辊纸面施胶：用于某些光泽度要求较高的单面光纸，用于提高纸面光泽度和强度。3)

压光机纸的纸面施胶：只用于厚纸和纸板外表施胶〔用于配有两台压光机的纸板机〕。特点：压光机纸面施胶没有帮助枯燥设备，枯燥主要是通过其它压光棍的摩擦取得热量，要求进入压光机纸板水份为8%左右。三〕纸面施胶剂：1、淀粉和改性淀粉淀粉〔C6H10O5〕n—自然高分子化合物，粘度高，流淌性差，易分散；改性〔转化〕淀粉是获得较广泛应用的外表施胶剂〔P90〕。1〕氧化淀粉：施胶科显著提高纸张的外表强度、平滑度，适应性，削减纸页掉毛、掉粉现象〔P90〕。2〕阳离子淀粉：施胶可改进印刷性能，削减纸面掉毛、掉粉，增加枯燥速度，提高成纸强度。3〕酶化淀粉：粘度较低，流淌性好，透亮度高，可向纸内渗透，改善纸张外表强度、外观及物理性能。4〕阴离子淀粉：稳定性好，参加纸浆内可作松香胶的增效剂，是铜版纸较抱负的涂布施胶剂。甲基纤维素MC2．纤维素衍生物羧甲基纤维素CMC羧乙基纤维素HEC羧甲基纤维素作为外表施胶剂，能取得良好的抗油性能，提高纸张的强度，但憎水性能较差。3、聚乙烯醇PVA：具有良好的胶粘强度和成膜性，能使纸张获得较强的抗油性能，能在纸面构成高度透亮且松软、抗张强度较大的抗油薄膜〔P92〕。4、动物胶：常用的为白明胶；主要用于槽压施胶，高级纸种〔P90)。§2-2加填

一、加填的目的和作用：一〕加填的目的：1．

改进纸的光学性质：不透亮度和密度；2．

改进纸的物理性能和印刷性能；3．

满足某些特殊性能的要求；4.节省纤维原料，降低生产本钱；二〕加填的作用：1、填料的折光率和亮度比纤维大，能有效的提高纸张的不透亮度，白度和亮度。2、填料分散于纤维之间将空隙填平，能改进纸张的松软性和可塑性，提高适印性能。3、填料能吸附树脂，使纸浆中的树脂不致分散成大粒子，而有助于抑制树脂障碍。4、加填使纸张的物理强度下降。三〕加填方式间歇式浆内连续式网前箱二、填料的选用与性质一〕填料的选用：一般状况：定量在50g/m2以上的印刷纸，加用廉价的滑石粉，40g/m2以下薄型字典纸，需考虑加TiO2填料〔P95表2-2)。二〕填料的种类和性质：自然填料：滑石粉、高岭土、白土、石膏。人造填料：碳酸钙、硫酸钡、钛白〔TiO2〕1、滑石粉：可提高纸页的平滑度、匀度和光泽度，能改善纸张的印刷性能，对施胶影响较小；2、高领土〔瓷土〕：与滑石粉相像，但折光率较低，对纸张强度的影响最大；3、碳酸钙：自然：磨碎碳酸钙，白垩。人造：沉淀碳酸钙,由石灰乳液通CO2制成。用碳酸钙作填料，纸页的不透亮度高，吸取型好，成纸松软，严密而有光泽，对纸的强度影响较小。4、二氧化钛〔钛白〕：白度高，粒子小，具有较高的光泽度和光折射系数，用量少，对纸的强度影响小。5、合成硅铝—人造填料：成纸质量好，白度高，不透亮度高。四、填料留着率一〕纸张填料留着率：是指纸张中所含的填料量A与参加纸料中填料量B的百分比；R=A/B×100%；从掌握生产动身，求得近似值已满足需要。A：绝干纸中填料含量；B：参加纸料中填料量；单程留着率Rt=(C·X)/H=1－(T·Y)/H；H：流浆箱浆浓；C：伏辊处纸幅干度；T：网下白水浓度；X：到达伏辊处浆量占流浆箱浆量的比值，一般为3~5%。Y：通过铜网流失的浆量占流浆箱浆量的比值，95~97%一〕填料留着机理及影响留着的因素：1、留着机理：填料留着由吸附过程、过滤过程、沉积过程及絮凝过程所打算。1〕机械截流学说：认为填料由于机械过滤作用，使填料不能通过滤层而留在纸内〔P97〕。2〕胶体吸附学说：填料在水中带负电荷，当参加矾土后，因有水和铝离子产生，填料离子吸附铝离子而转成带正电荷，并与带负电荷的纤维相吸引而沉淀在纤维的外表上。填料的留着是由于机械截留和胶体吸附双重作用的结果，而吸附作用更重要。2、

影响因素：填料留着随以下状况的变化而增加：1〕纸张定量和厚度的增加；2〕施胶对矾土用量的适当增加。3〕纸张打浆度的提高；4〕纤维长度的提高；5〕白水回用量增加；6〕纸料温度提高；7〕上网浓度的提高；8〕在纸料中参加助留剂；

随以下状况变化而下降：1〕纸机车速提高；2〕真压箱、真空压辊，真空压榨等处的真空度提高；3〕纸机网部振幅与振次的增大；4〕网眼加大。5〕上网浓度降低。§2-3染色一．染色和调色的目的：1．生产颜色纸，纸浆需要染色；2．生产白纸也需要进展增白。二．色相的调配校正原理：纸张的染色是指在浆料中参加某一色料，使其有选择性吸取局部可见光，反射我们所要求的色泽光谱，这一生产过程称为染色和调色。P98图2-16P99表2-4三．色料的分类和性质：颜料：有色的填料,耐光性较强，不溶于水，与纤维无亲合力;染色性能不如染料。色料自然染料：着色力不强，光照易变色；染料：人造染料—合成染料：溶于水，着色力强，价格低廉，染色操作简洁。碱性染料人造染料酸性染料直接染料一〕碱性染料：为具有氨基碱性基团的有机化合物。特点：1、可溶于水，呈碱性，着色力极强，颜色明媚，价格低廉，应用最广。2、对木素亲合力极大，所以对机木浆和未漂化学浆易染色。3、对纤维漂白浆亲合力较弱，需加媒染剂才能染色。4、耐光、耐热性极差，对酸、碱、氯根不稳定，成品易退色。二〕酸性染料：为带有苯羟基或磺酸基的有机化合物。特点：1、呈酸性，极易溶于水，着色力量较碱性染料差；2、耐光性、耐热性较碱性染料强；3、PH=4.5~4.7时，染色效果最好，不施胶的纸不得使用酸性染料；4、酸性染料与植物纤维没有亲和力，需借助于矾土做媒染剂。5、混合浆料的染色多用酸性染料。三〕直接染料：为具有磺酸基团的偶氮化合物，溶于热水；1、直接染料与纤维亲合力很强，能直接对纤维进展染色。2、其着色力量与明媚度比碱性染料差；3、耐热型、耐光性好。四〕荧光增白剂：一种荧光染料，白色染料。机理(P100):1、对含大量木素的机木浆和白度低于65%的纸浆料，不起作用。荧光增白剂只用于漂白浆；白度越高，增白效果越好。四、染色操作及影响因素：一〕染色操作：

1、浆内染色：将溶解好的染料液参加浆料中，进展间隙染色。

2、压光染色〔纸面染色〕：在压光辊上使纸张与染料液接触。多用于纸板和厚纸染色；用量少，颜色明媚，耐光强；易脱落。

3、浸渍染色：使原纸通过色料槽而着色。常用于皱纹色纸及其它薄型色纸。4、涂布上色：属加工纸范畴。二〕影响因素：1、纸浆性质：不同浆料对染料有不同的亲合力。木素对碱性染料，纤维对直接染料有较大亲合力。2、打浆：提高打浆度有利于纤维的染色，能使染色加深。打浆度高，纤维分丝帚化好，有利于染料与纤维的结合。3、胶料与矾土：松香胶对纤维着色有阻碍作用，而矾土对染料起媒染剂作用：对酸性染料，能促进上色；对直接染料和碱性染料，少量的矾土能促进上色。4、填料：由于填料与纤维争夺染料而有碍纤维着色。大多数填料对染料有较强的亲合力。5、PH值：各种染料均有适宜的PH值范围。6、温度：提高染色温度，能增加着色效果；但温度过高，会造成变色。7、其它化学药剂：纸浆中残留的氧化剂和复原剂、钙盐对染色的不良影响很大。8、染色两面性：猛烈脱水会降低染料的留着率，造成染色的两面性。颜料和酸性染料易消失两面性，直接染料次之，碱性染料染机木浆和本色浆不易消失两面性。§2-4助剂造纸化学助剂——非纤维性的化学添加剂；一．使用助剂的目的、作用：P104二．干强剂——增加剂：在纸浆中加用适当的添加剂，来提高纸张的〔物理质量〕干强度。1、淀粉与植物胶：能提高纸张的强度，匀度，改进纸张的耐磨性、挺度和掉毛、掉粉现象。2、淀粉衍生物——改性淀粉，除了能提高干强度，还可以提高纸张的施胶度。氧化淀粉淀粉衍生物阴〔阳〕离子淀粉两性淀粉3、水溶性纤维素衍生物：羧甲基纤维素CMC甲基纤维素MC羟乙基纤维素HEC均能有效提高纸张的干强度。4、高分子聚合物聚丙烯酰胺：聚胺聚酰胺a.阴离子型和非离子型，需参加矾土，pH值在5以下；b.阳离子型：无论在酸、中或碱性条件，加不加矾土，均可提高纸张强度，并有肯定的施胶度。三、湿强剂：