（林业工程专业论文）高档离型原纸抗油脂性能的研究.pdf

摘要 离型纸依据其后道加x - 工艺和用途的不同又可称为防粘纸、剥离纸、格拉辛 纸、糖果纸、防油纸等等，被广泛地应用于各种自粘材料的底纸、村纸和包装等。 国内大多数离型纸生产厂家是采用普通的离型原纸或防粘原纸，经聚乙烯或聚丙 烯淋膜或涂塑后，再经有机硅涂布；或直接用硅油涂布，来达到防粘效果和剥离 性能的。此类产品，一是经过淋膜或涂塑后，其生物降解性能很低，纸张的再回 收利用困难，给环境造成一定的危害。二由于溶剂对纸张有强烈的渗透，有机硅 大量被吸八纸内，不但硅油的耗用量大，而且防粘和剥离效果差，同时由于硅油 渗透到反面，还影响纸张的印刷性能。 本课题研究的高档离型原纸主要是供厂家生产妇女卫生巾和护垫衬纸以及不 干胶底纸的。本文对普通离型原纸进行了c m c 、p v a 、氟类抗油抗脂剂等成膜物质 的湿润涂布和超压实验研究，实验结果表明，增加紧度有利于提高抗油脂性，所 选用的c m c 的抗油性优于p v a l7 9 9 ，p v a l7 9 9 的抗油性优于p v a l 78 8 ，氟类抗油抗 脂剂具有良好的抗油脂性能，在p v a 中加入适量的氟类抗油抗脂剂有利于提高抗 油脂性。同时，通过不同的打浆方式和成浆条件，来改善纸张的表面性，摸索一 套可行的工艺条件，以达到生产实践中纸张抗油脂性能的提高。 关键词：高档离型纸、抗油脂性、p v a 、湿润涂布、超级压光 s t u d y o nt h eo i l r e s i s t a n c e a b i l i t yo fh i g hg r a d e b a s e p a p e r f o rr e l e a s e p a p e r a b s t r a c t r e l e a s e p a p e cw h i c h c a nb ed i v i d e da ss e p a r a t ep a p e r ，g l a s s i n ep a p e r , c a n d y p a p e r ， o i l - p r o o fp a p e ra c c o r d i n gt ot h ep r o c e s s i n gt e c h n i q u e sa n df u n c t i o n ，i sw i d e l yu s e da s f u n d u s p a p e r , s m u tp a p e r ，c a n d yb a gp a p e r a n de t c o fv a r i o u ss e l f - s t i c k yp a p e lm o s to f t h ef a c t o r i e sw h i c h p r o d u c e r e l e a s e p a p e ra d o p to r d i n a r y r e l e a s eb a s e p a p e r o r s t i c k y p r o o fb a s ep a p e r , f l h n e db yp o l y e t h y l e n eo rp o l y p r o p y l e n ea n dc o m b i n e dw i t h s i l i c o nc o a t e db a s ep a p e rt oa c h i e v es t i c k y p r o o fa n dp e e l o f f p u r p o s e f i r s t l y t h i sk i n d o f p a p e r i sd i f f i c u l tt ob eb i o d e g r a d e da n dr e c y c l e da n dw i l ld oh a r mt ot h ee n v i r o n m e n t s e c o n d l y t h i sk i n do fp a p e ri se a s yt o b ep e n e t r a t e db yi m p r e g n a n ta n dc a na b s o r b o r g a n o - s i l i c o n i t 、i l l n o to n l yc o n s u m eal a r g ea m o u n to fs o r g a n o s i l i c o n b u ta l s o i n f l u e n c et h e p r i n t i n gp e r f o r m a n c e t h et o pg r a d er e l e a s ep a p e rs t u d i e di nt h i st a s ki sm a i n l yu s e di nt h ei h c t o r i e s w h i c h p r o d u c es a f e t y t o w e l p a p e r , h y g i e n i cp a p e r a n ds oo n t h i sa r t i c l eh a s e x p e r i m e n t e dt h eo r d i n a r yr e l e a s ep a p e rw h i c h h a db e e nw e t l yd a u b e db yc m c p v a a n df l u o r i n eo i l r e s i s t a n c ei m p r e g n a n ta n de x p e r i e n c e ds u p e r c l a n d e ct h er e s u l ts h o w s t h a ti n c r e a s ep r e s s u r ec a nh e l pt oi m p r o v et h eo i l r e s i s t a n c ea b i l i t y c m ch a sab e t t e r o i l r e s i s t a n c ea b i l i t yt h a np v a i7 9 9 a n dp v a l 7 9 9 si ss u p e r i o rt op v a l7 8 8 s ，t oa d d m o d e r a t ef l u o r i n eo i l r e s i s t a n c ei m p r e g n a n ti si nf a v o ro f o i l r e s i s t a n c ea b i l i t y a tt h e s a m et i m e ，t h e p a p e r s o i l - r e s i s t a n c e a b i l i t y c a na l s ob e i m p r o v eb y d i f f e r e n t s l u r r y - m a k i n gm e t h o d s a n dc o n d i t i o n s k e y i i , 7 0 r d s ：r e l e a s ep a p e r o i l r e s i s t a n c ea b i l i t y , p v a ，w e t l yd a u b 。s u p e r c a l e n d e r 致谢 本论文是在导师翟华敏教授、万济生高级工程师的严格要求和悉心指导下完 成的。一年来，导师为论文的顺利完成倾注了大量的精力，并给予了各方面的帮 助。导师渊博的学识、严谨的冶学态度、科学的思考方式、严厉而宽厚的师德使 我受益匪浅。在此，特向导师表示最真挚的谢意。 本论文在实验过程中得到了本公司技术中心周明华高级工程师和邵霁工程 师的大力帮助以及相关分厂员工的大力协助，特此表示感谢。 在读研究生期礼公司各级领导给予本人极大的关心和帮助，也得到了家人、 同事、同学和朋友的大力支持，在此表示衷心的感谢! 作者：王早珠 二o o 五年七月 高档离型原纸抗油脂性能的研究 第一章前言 1 1 离型纸应用简介 有机硅离型纸又称为防粘纸、剥离纸、格拉辛纸、糖果纸、防油纸等等， 它是在经过预处理的纸的一面( 或两面) 涂布具有不同防粘性能的防粘剂而生产 出来的产品。有机硅离型纸的生产迄今已有四五十年的历史，据有关资料报道， 年增长率美国为1 0 ，欧洲及日本为5 8 2 5 1 。八十年代以来，我国的自粘材 料有大幅度迅猛发展，有机硅离型纸制造工业也有很大的发展，防粘纸的用途已 日益扩大到许多方面，现已广泛用于轻化工、家电、妇幼卫生制品等方面，主要 有： ( 1 ) 自粘标签纸用的底层纸，它是防粘纸中质量要求最高的一种，需要极 小的剥离力，高的平滑度和良好的耐老化性能。 ( 2 ) 自粘装饰薄膜用的底层纸，由于装饰薄膜应用很广，并且薄膜容易伸 长，因此对防粘纸的质量要求很高。 ( 3 ) 纸基或膜基自粘胶带背面的仿粘层，防粘性能根据胶带的粘接性能不 同而不同。对双面胶带所用的双面防粘纸，它的两面的防粘性能应该有差别。 ( 4 ) 防粘纸和防粘膜用于自粘地毯砖、吸音材料和绝缘材料。对于这类材 料，防粘纸的剥离力不需要非常小，但防粘层绝对不许有转移现象。 ( 5 ) 聚氯乙烯和聚氨酯人造革生产用的背层纸，这种防粘纸的剥离力也不 需要很小，但在生产过程中应能重复使用，并能抗2 2 0 3 的高温。由于它还需要 经过再压花，故硅酮要有高伸展性和与基材良好的附着性。 ( 6 ) 用于层合产品的防粘纸，用于装饰树脂板、电气工业用的层合制品方 面，要求能在较长时间内抗高温，对各种热固性树脂不敏感。 ( 7 ) 用于食品包装，要求无毒，符合食品医药部门的卫生标准，因此，固 化剂的选择很重要。 ( 8 ) 转移纸，是一种两面防粘性能不一样的双面防粘纸，用来转移胶粘剂， 或是一种单面防粘纸，用于纺织和皮革工业的热转移印花工艺，剥离力不要很小， 但需抗高温。 ( 9 ) 纸、纸板和金属材料的硅酮防粘涂布用于包装非常粘的物质，这种防 粘涂布用于包装松香、沥青和热溶胶等高粘性物质，因为采用热熔罐装，所以要 求有好的防粘效果，能抗高温和没有气孔3 1 。 1 2 普通离型纸的缺点： 普通离型纸的的生产流程： 成膜性物质( 如聚乙烯)硅酮防粘剂 普通离型原纸卜隔离层涂布卜干燥成膜卜硅酮涂布 干燥固化 防粘纸一 后固化一卷取 图1 _ 1普通离型纸的生产流程 目前国内有一些生产普通离型纸的企业，但绝大多数厂家是采用上图1 - l 的流 程，即在普通离型原纸上淋膜或涂上一层平滑聚乙烯或聚丙烯薄膜( 隔离层) ，再 涂上一层溶剂型有机硅( 防粘层) ，经过高温固化处理，就得到了防粘层。此类产 品经过淋膜或涂塑后，其生物降解性能很低，纸张的再回收利用困难，绘环境造 成一定的危害。另外由于溶剂( 主要是汽油) 对纸张有强烈的渗透，有机硅大量 被吸入纸内，不但硅油的耗用量大，还影响剥离效果和反面的印刷性能，从而影 响了成纸的质量，不利于普通离型纸的更广泛使用。 随着社会的发展和人们生活水平的提高，对其预处理的方法也应适应环保要 求，而高档离型原纸正是在普通离型原纸生产的基础上，经过湿润涂布、超压等 工艺优化，使其具有平滑度高、抗油脂性能好等优点的一种新产品。 1 - 3 高档离型原纸的特性： ( 1 ) 高的物理强度包括拉力和撕裂强度。以适应原纸在后加工过程中多次进 涂布机接受涂布和高温干燥的考验，同时，还要有足够的内部结合力( z 向拉力) 。 ( 2 ) 高的平滑度。以保证硅酮膜层的连续性、平整性和均匀性，降低硅酮的 消耗并保证纸张良好的防粘性能。 ，i丫 ( 3 ) 好的尺寸稳定性。以防止或减少原纸在后加工过程中出现收缩( 或膨胀) 、 卷曲、起邹和变形等同题。 ( 4 ) 小的表面吸收性能，以避免硅酮涂料的过多渗透，降低硅酮的消耗，并 保证纸张的防粘性能和良好的印刷性。 ( 5 ) 用于卫生制品的一般采用原生浆。 根据上述要求和对国内外商品纸样的测试分析结果，本研究确定的高档离型 原纸的质量标准表l l 所示。 表1 - 1 高档离型原纸的标准 指标名称 单位规定 定量gm2 4 4 ：j ：2 0 ，4 6 j ：2 0 全幅定量差不大于g ，2 3 纵向裂断长 不小于 k m5 0 水分 不大于85 横向撕裂度 不小于 m n 2 0 0 尘埃度0 3 1 5 m m 2 不多于 5 0 大于1 , s m m 2 不许有 平滑度正面最低点不小于 6 0 0 s 反面最低点不小于 3 0 0 抗油脂性能 不小于级 5 1 4 本公司具有的优势： 我公司先后研制成功2 0 种高级工业技术配套用纸和文化、印刷、包装用纸， 有着生产普通离型原纸和防粘原纸的丰富经验，高档离型原纸作为普通纸的换代 产品，随着环保要求的日益提高，其市场需求量将不断增长；对其研究将为公司 产品升级换代作技术准备。 1 5 本研究的目的和意义： 本课题研究的离型原纸主要是供厂家生产妇幼卫生制品防粘纸的。随着人民 生活方式和观念的变化，用于妇女卫生巾和护垫的衬纸用量正在逐年增加。而离 型纸生产厂家为适应环保要求和节约昂贵的硅油用量，f 逐步建在淘汰涂塑产品， 由普通离型原纸向高档离型原纸过渡，积极地寻找替代进口的产品。因此，具有 良好表面性能和抗渗透性能的高档离型原纸的研究具有很强的经济和社会意义。 第二章文献综述 2 1 高档离型原纸的国内外研究情况 多年来，预涂纸是有机硅防粘纸的主要涂布基材，用量也很大，它主要有三 种：一种是普通的硫酸盐浆纸与聚乙烯用挤压复合的方法复合在起的复合纸， 常用于有机溶剂涂布工艺上；第二种是表面涂布一些成膜物质( 如聚乙烯醇、醋 丙共聚乳液、羧甲基纤维素、聚乙烯醇缩醛等) 的涂布纸，对有机溶剂涂布及水 乳涂布都适应；第三种是陶土涂布后经过超级压光的涂布纸，适合水乳涂布工艺。 美国人喜欢用第三种，欧洲人偏向于第二种，特别是聚乙烯醇预涂，而日本则大 量使用第一种。但是随着特殊纸的发展，离型原纸已向高紧度高平滑度发展。所 谓高紧度高平滑度超压硫酸盐浆纸，一般是指紧度在1 1 0 9 c m 3 以上和平滑度在 6 0 0 s 以上的硫酸盐浆纸，是在高湿润、高线压和高辊温的超压条件下超级压光的 一种纸，它不是高粘状打浆抄纸后超压的纸，它呈半透明状态。虽然有些象半透 明纸，但是它的浆种、打浆程度和超压条件与一般半透明纸不同，所以它的某些 物理指标要比半透明纸好，例如抗撕力、湿变形、湿强度和表面吸收性等，更能 适应防粘纸涂布的需要【l j 。 国内大多普通离型原纸生产厂家生产的普通的离型原纸，主要上供用户经聚 乙烯或聚丙烯淋膜或涂塑的后，再在涂塑纸上喷涂或刮涂一层配制好的溶剂型有 机硅涂料，烘干、固化、卷取即制得成品。或是直接经过多次的溶剂型有机硅涂 布，来达到防粘效果和剥离性能。据介绍，江苏新大纸业曾使用麦草浆代替部分 进口漂白针叶木浆生产4 0e j m 2 离型原纸，其草浆打浆度为4 0 4 5 0 s r ，木浆先进行 适当的切断再进行一定的细纤维化，打浆度为3 6 - 4 0 0 s r 2 4 1 ，采用酸性施胶；民丰 生产的4 0g m 2 双面光离型原纸，采用漂白针叶木浆、苇浆和阔叶木浆为原料，漂 白叶木浆和苇浆混合打浆的打浆度为5 4 5 7 0 s r ，阔叶木浆的打浆度为4 2 4 5 0 s r ， 采用a k d 中性施胶。据调查，国内一些造纸厂生产的高档离型原纸，但其抗油脂 性能只能达到2 级，满足不了用户的要求。 2 2 防粘剂的种类及其在防粘纸上的应用 防粘剂的种类很多，一般来说，表面张力比较小的物质，都具有一定的防粘 性能。目前虽好的防粘剂是有机氟化合物，例如聚四氟乙烯树脂，它的表面张力 非常小。但是有机氟树脂价格昂贵，所以，在防粘纸上不能广泛使用。有机硅化 合物也具有很小的表面张力，铡如硅酮化台扬，防粘性能也非常好，并且从价格 来讲，与有机氟比较，要便宜得多。所以，防粘剂发展到现在，基本上用的都是 硅酮化台物。因此，许多国家又把防粘纸叫做硅酮纸或硅酮防粘纸。 纸张用的有机硅防粘剂现在有溶剂型、水乳型、无溶莉型三种类型，溶剂型 防粘剂是自由度最大，最易应用的涂料体系，高分子量和低分子量的有机硅复合 物都适用于该体系。其常用的有机溶剂有甲苯、二甲苯、低沸点溶剂汽油和卤化 烃等，它涂布方便，基材适应性广。欧洲和日本均以溶剂型为主，美国溶剂型占 6 5 。由于环保要求日益严格，溶剂和能源成本的不断增加，以及溶剂回收系统投 资较大等原因，溶剂型防粘剂用量不断减少，趋向无公害的水乳型和无溶剂型防 粘剂方向发展【2 1 。但是由于溶剂型的有机硅可达到最佳经济效益并保留各种性篚， 因此至今仍保持着重要地位| 3 j 。 水乳型防粘剂，一般限定低、中分子量的有机硅聚合物，其特点是污染轻、 成本低，一度发展很快，如美国水乳型用量占3 5 左右叫。但是它也有不少缺点： 一是需要较长的干燥固化时间和较高的温度；二是水乳涂料的料槽寿命较短；三 是水乳涂布工艺防粘层上硅酮的干涂布量要比溶剂涂布工艺和无溶剂涂布工艺防 羊占层上硅酮的干涂布量要大些。一般来讲，溶帮涂布工艺防秸防粘层上硅酮的千 涂布量有0 8 1 2 9 m 2 就够了，无溶剂涂布工艺则只需要0 5 - 0 8g m 2 ，而水乳涂布 工艺则需要1 2 2 o g ；m 2 才能达到所需要的防粘效果。因此，硅酮的用量比较大； 四是至今为止，还没有出现水乳硅酮专用的“防粘性能控制剂”( 溶剂和无溶剂涂布 工艺都已有可以调节防粘性能大小的“防粘性能控制剂”) ，在调节防粘纸的防粘性 能大小上比较困难；五是其他助剂的加入不太容易，所以配方的调节不很灵便； 六是水乳硅酮涂料的表面张力较大，对表面张力较小的隔离层( 如聚乙烯膜) 不 适应，除非采用表面张力较大的或亲水性好的隔离层。鉴于以上缺点，因而在一 定程度上限制了水乳型防粘剂的发展，在国内还未有较成熟的产品瞄1 。 无溶剂型防粘剂，1 9 7 5 年首次由美国研制成功 2 l 。采用粘度非常小的加成反 应型硅酮防粘剂，由于可以不用有机溶剂或水进行稀释，因此就能以l o o 匿3 浓度 直接涂布在纸上，它给防粘纸的涂布生产，带来了极大的好处。首先，它不需要 任何溶剂，因而就没有公害问题，生产安全，不危害健康；其次，涂布机干燥道 的热能，用不着用于挥发溶剂，而可以全部用来交联固化，既可节约热能又可提 高涂布机的速度，提高生产能力；第三，由于无溶剂涂布可以直接用1 0 0 的浓度 涂布在原纸上，就不需要对原纸进行隔离涂布了，于是就可以省去预涂布这道工 序，减少了生产环节，降低了成本；第四，用加成反应型硅酮防粘剂，由于它的 交联反应速度非常快，固化完全，所以不再需要“后固化”了。大大地提高了生产效 率。美国采用无溶剂型较多，目前约占2 0 。不过由于技术经济上的原因，无溶 剂型尚未广为使用，但它无疑代表了该领域的发展方向，有着远大的前景口1 1 2 扪。 目前世界上采用的有机硅防粘剂有缩合反应型和加成反应型两种。欧美一些 国家多采用缩合反应型，日本则以加成反应型为主，而我国目前基本上都是采用 溶剂型缩合反应有机硅防粘剂 4 】。而缩合反应型硅酮防粘剂的粘度非常大，所以必 须稀释后才能涂布，用有机溶剂进行稀释，即为硅酾防粘剂的溶剂涂布；用水稀 释并作成水乳液，即为硅酮防粘剂的水乳涂布。而由于硅酮已被有机溶剂或水稀 释得浓度很低，硅酮涂料中大量的是溶剂( 或水) ，如果直接往纸上涂布，很可能 造成涂料向纸面里渗透，造成纸张大量吸收硅酮涂料。如果硅酮渗透到纸里面太 多了，- - n 硅酮很贵，则增加成本( 一般来讲，硅酮防粘层的干涂布量在o 8 2 o g m 2 的范围内) ；二则上的硅酮涂料太多了，干燥和固化的时间就要长，涂布机的生产 效率就降低了，甚至于还会出现干燥和固化不完全而造成防粘性能( 剥离) 达不 到要求的情况。所以，为了解决上述问题，就要在涂布缩合型硅酮防粘剂溶液之 前，先在防粘纸上涂布一层隔离层，而这些隔离层，就是由一些能对其阻隔的成 膜性物质形成的，有了这些隔离层以后，再涂硅酮时，硅酮涂料就只能涂布在隔 离层的表面上，而不会渗透到纸的里边去了。这样，硅酮的干涂布量就下来了， 成本也下降了，干燥和固化的时间缩短，且固化完全，质量好。 第三章实验方法与材料 3 1 实验原料 3 1 1 木浆： 漂白硫酸盐针叶木浆( 银星浆和俄罗斯浆) 3 1 2 化学品： a k d 、碳酸钙、淀粉、c m c 、p v a 、氟类抗油抗脂剂 3 2 实验过程中重要试剂简介 3 2 1p v a 简介 p v a 即聚乙烯醇，其分子中存在如下两种化学结构： dl ，卜乙：秘g 湘 一c i a c h 一( ：l | e 弑一a 晦一翟一 ll1 o ho l lq l 2 ) 扎卜己二黻缕构 一e 翻c 黔一c h e 隗一e 翳c h c 硅一 ll o ho h o i lo h 这两种结构在聚乙烯醇分子中所占比例的不同，将导致其在性能上产生一定 的差异。 聚乙烯醇的聚合度按分子量等级可分为超高聚合度、高聚合度、中聚合度、 低聚合度四种。般，超高聚合度聚乙烯醇分子量为2 5 3 0 万，高聚合度分子量 为1 7 2 2 万，中聚合度分子量为1 2 1 5 万，低聚合度分子量为2 5 3 5 万。 聚乙烯醇的醇解度( 摩尔分数) 通常有三种，即7 8 、8 8 和9 8 。完全醇解 的聚乙烯醇的醇解度为9 8 1 0 0 而部分醇解的聚乙烯的醇解度通常为8 7 8 9 ：7 8 的则为低醇解度聚乙烯醇。 我国聚乙烯醇牌号命名是取聚合度的千、百位数放在牌号的前两位，把醇解 度的百分数放在牌号的后两位，如1 7 9 9 ，即聚合度为1 7 0 0 ，醇解度为9 9 ，完全 醇解的聚乙烯醇。 一一般说来，聚合度增大，相同浓度水溶液的粘度增大，但在水中的溶解度下 降。醇解度增大，在冷水中的溶解度下降，在热水中的溶解度提高。醇解度8 7 8 9 的产品水溶性最好，不管是在冷水中还是在热水中它都能很快地溶解：醇解 度为9 9 5 l 以上的聚乙烯醇只溶于9 5 口以上的热水中。随着聚合度的增大，水溶 液表面生成的皮膜强度都要增大。 3 2 2 羧甲基纤维素( c m c ) 简介 化学名称：羧甲基纤维素钠又称羧甲基纤维素 分子式： c 6 h t o k o h ) 2 c h 2 c o o n a n 结构式 瞳。辱寸 用于造纸工业c m c 在造纸工业中可作纸面平滑剂、施胶剂。在纸浆中加入 o 1 。o ，3 的c m c 能使纸张抗张力增强4 0 5 0 ，揉性增大4 - 5 倍。 3 2 3氟类抗油抗脂剂简介 造纸工业中使用的氟类抗油抗脂剂是由疏水性的碳氟链和极性的亲水基团 ( 如羧酸盐或磷酸盐) 组成，碳氟链赋予产品极低的表面张力，而极性官能团则 改善了产品的溶解性。 氟类施胶剂常见的分子结构如下： r f c h 2 c h 2 c h 2 0 c h 2 c h ( 0 h ) c h 2 二n c h 2 c o o + n h 4 ， r f c h 2 c h 2 c h 2 0 c h 2 c h ( o h ) c h 2 其中r f 表示长度不等的碳氟链。 与碳氢链的烃类化合物相比，由于氟原子具有更大的电负性，使共价结合的 c - f 键具有部分离子键的性能，键能较高；同时氟原子的半径比氢原子大，因而屏 蔽碳原子的能力较大，使原来键能不太高的c c 键的稳定性有所提高，所以拥有 碳氟链的氟类施胶剂具有更高的化学稳定性和热稳定性。作为抗油抗脂剂在造纸 工业中使用的氟化学品必须满足以下5 个要求： ( 1 1 抗浦抗脂性能； ( 2 ) 抗水性能； ( 3 ) 超低界面张力； ( 热稳定性； ( 5 ) 化学稳定性。 表3 - 1 用的防油剂 种类用途 劳达2 0 0 0适用于各种防油纸和纸板，表面施胶添加 劳达2 0 1 0特别为宠物食品包装制品设计 劳达2 0 0 2适用于纸浆模望工业及防油纸和纸板，湿部添加 3 3 实验中主要设备 ( 1 ) 华格纳式玄武岩打浆机( 适合粘状打浆) 型式华格纳式 数量( 台) 8 容积( m 3 ) 5 飞刀( 石刀) 规格( m m ) 数量( 把) 齿宽( m m ) 底刀( 石刀) 数量组 每组斜沟数( 条) 沟距( m m ) 沟宽( m m ) 沟深( m m ) 石料产地 ( 2 ) q ) 4 5 0 双盘磨 x 1 4 5 0 1 3 5 0 2 0 3 0 ( 每把3 齿) 3 ( # 4 缸为2 组) 1 3 2 0 2 3 1 5 - 1 7 1 3 1 5 东北铁岭式山东玄武岩 ( 3 ) 长网造纸机 ( 4 ) 湿润涂布机 数量( 台) 工作宽度( m m ) 工作车速( m m i n )受3 0 表3 - 2 胶辊规格 ( 5 ) 1 2 辊超级压光机 图3 1 湿润机工作示意图 型式 工作宽度( m m ) 工作车速( m m i n ) 加压力比 最大线压( n m ) 3 4 实验方法 3 4 1粘状打浆 c k k _ 一1 0 型1 2 辊 1 0 0 0 翌2 0 l ：1 4 5 2 9 4 x l o 4 3 4 1 1 主要工艺流程 以漂白硫酸盐针叶木浆( 银星浆和俄罗斯浆) 为原料，将浆板直接下在浆缸 内，经华格纳式玄武岩打浆机打浆。 1 l 和黜斗珊趔除f 器 撅一m 泳斛黼一q 撇机 i 十+ 上 壤糙器芦混f ! 就箱一蹴黼 立筛白水箱 鏊定槽外流式圆筛 l l a k d 咱黼s 部- 脚 网前箱卜时部压榨部 分切+ _ 超压+ 一湿润涂布+ 一卷取+ _ 纵切卜干燥部 上 打包 入库 图3 2 硫酸盐针叶木浆工艺流程 3 4 1 2 主要工艺参数 装缸量( 风干) ；1 8 0 2 3 0 k g 打浆浓度：4 5 打浆度：7 5 8 0 0 s r 湿重：5 5 6 0 9 和浆浓度：2 2 2 4 碳酸钙：过1 0 0 目网，加入量控制为9 ( 相对于绝干浆) 淀粉：加入量0 ，2 5 a k d ：加入量0 1 2 - 0 1 5 网前箱：浓度0 5 4 0 5 8 ，浆度：8 0 - 8 8 0 s r ，湿重6 7 7 5 9 ，温度：3 9 - - 4 9 d 水位：3 5 ，4 0 m m ，4 0 5 0 m m ，4 5 5 5 r a m p v a ：使用温度为7 0 8 0 d ，浓度2 0 6 o 。 3 4 2 半粘状打浆 3 4 2 1 主要工艺流程 木浆板 碳酸钙淀粉 r 水力碎浆机 - 4 7 池_ - 3 台双盘磨串联2 池- 计量缸 湿、千损纸水力碎浆机卜”9 池 上 l 。 图3 - 3 生产高档离型原纸工艺流程 ，+ 3 4 2 2 主要工艺参数 打浆度7 5 8 0 0 s r ，湿重5 5 6 0 a k d 按1 ：1 稀释，加入量控制在o 1 2 0 1 5 碳酸钙：控制灰分7 - 9 淀粉：加入量o 2 5 网前箱：浆度7 8 8 3 0 s r ，湿重5 7 6 3g ，温度4 1 4 5 3 斜刀水位：6 7 7 2 m m 定量：4 2 5 4 4g m 2 p v a 浓度2 5 温度7 0 8 0 d 经湿润涂布干燥后超压 3 4 3 湿润与超压 3 4 3 1 湿润超压的方法 用c m c 、p v a 、氟类抗油抗脂剂等对成纸进行湿润涂布，然后在不同的线压 力下进行超压实验。 3 4 3 2p v a 湿润液的制备： 将聚乙烯醇慢慢地分散投入计量好的常温水中，浸泡1 h 左右，并适当搅拌， 使其充分溶胀，分散，然后逐步提高温度，并不停地搅拌，搅拌速度为6 0 1 0 0 r m i n 。为了避免剧烈地发泡，应限制升温速度，聚乙烯醇的醇解度不同，其溶 解的温度和保温时间也不同。一般说来，完全醇解的聚乙烯醇的溶解温度为9 5 1 0 0 口，保温时间为2 2 5 h ；醇解度为8 7 8 9 的聚乙烯醇溶解温度为6 5 8 5 d ， 保温时间为0 5 1 0 h ，过高的溶解温度可能会产生不良影响。 在本课题中，溶解浓度1 0 左右，使用时，用热水将p v a 溶液稀释至2 - 3 浓度，过6 0 目筛，并保持8 0 9 0 3 温度即可使用。 3 5 测试方法 3 5 1 水分测定：按照g b t4 6 2 1 9 8 9 标准测定； 3 ，52 定量测定：按照g b t4 5 1 2 1 9 8 9 标准测定； 3 53紧度测定：按照g b t4 5 1 2 - 1 9 8 9 标准测定； 3 5 4 裂断长测定：按照g b t4 5 3 1 9 8 9 标准测定； 4 3 5 5 撕裂度测定：按照g b f r4 5 5 ，1 1 9 8 9 标准测定； 3 ，5 6 平滑度测定：按照g b t4 5 6 1 9 8 9 标准测定； 3 5 7 抗油脂性能测定：按照t a p p i u m 5 5 7 标准测定。 3 5 ，8 抗油脂性能的测试方法 在国内，对纸制品抗渗透性能的测试方法可谓多种多样。由于抗油脂性是衡 量高档离型原纸质量的一个重要指标，直接影响着硅油的渗透，即涂硅量及防粘 效果和印刷质量。本课题采用美国t a p p i 测试方法( t a p p i u m 5 5 7 试验方法) ， 即用不同量的蓖麻油、甲苯、庚烷混合而得到的不同混台液，来测定结果，编号 越大，其抗油脂性能越好。 抗油脂性能试验( t a p p iu m 5 5 7 ) 所需仪器、材料及试剂如下： a ：贮料瓶 2 5 0 5 0 0 m l 的玻璃瓶( 瓶盖带内衬箔片或玻璃瓶塞，防止溶液蒸发损耗) 贮存 油脂溶液，以便可以将溶液装满较小的试验瓶。 b ：试验瓶 5 0 m l 的小瓶在试验过程中使用。小瓶配备的滴管可将溶液施加到试验纸上。 c ：脱脂棉或薄纸 d ：秒表或计时器 本试验用不同量的蓖麻油、甲苯、庚烷混合而得到的不同混合液测定的结果 来反映离型纸的抗油脂性能，具体的配比和方法如下： 表3 - 3 抗油脂性能试验试剂表 油腊编号蓖麻油 ( k m )( 正反s )( ) ( 级) 1 2 54 5 71 1 42 8 0 6 5 11 2 5 0 8 6 06 9 2 2 34 4 81 1 52 7 06 3 3 1 9 7 0 3 8 05 82 4 6 11 1 4 3 05 8 91 5 5 0 9 8 38 81 4 5 11 13 2 06 1 3 1 4 0 0 7 0 58 5 小于1 4 5 81 1 7 3 2 05 5 21 9 5 0 1 1 5 08 32 4 7 51 1 33 0 05 5 8 1 4 3 0 ，6 9 07i 4 6 31 1 33 0 05 9 1 2 0 0 9 0 07 83 4 6 31 1 33 0 05 9 1 2 0 0 9 0 07 82 4 5 11 l 2 9 06 0 31 5 0 0 9 6 07 8 小于l 4 6 61 1 13 6 05 9 8 1 6 3 0 8 8 07 8小于1 4 6 71 1 42 8 06 o l1 3 2 0 9 8 07 3小于1 4 6 71 1 42 8 06 ，0 l1 3 2 0 9 8 07 33 4 5 81 1 23 3 06 1 41 3 5 0 7 5 27 51 1 234 7 51 1 33 0 05 5 81 4 3 0 6 9 07i 从表4 - 4 可以看出，湿润涂布后直接进行超压，纸张的抗油脂性只能达到1 3 级，而且当p v a 湿润液的浓度提高时，其抗油脂性能并没多大变化。表4 - 4 中序 号7 一l 和7 - 2 为同一纸样，序号1 0 l 和l o 一2 也为同一纸样，可以看出在纸的不同 点测得的抗油脂性数值是有差别的。造成这种现象的原因，本人认为主要是由于 湿润涂布后未干燥就直接卷取，纸张水分高达1 1 ，1 3 ，加上p v a 溶液的粘性，涂 层在超压时遭到破坏所致。 4 - 3 2 湿润涂布干燥后超压 在湿润涂布机上增加了红外线干燥器后，采甩2 5 p v a 浓度进行湿润涂布， 并继续在9 2 6 k n m 的线压力下超压，所取得的抗油脂数据如下表4 5 ： ” ”3 3 4 4 4 6 6 6 2 3 4 5 6 川 他 8 9 表4 - 5 2 5 p v a 浓度，9 2 6 k n m 线压力下的成纸质量指标 序定量紧度 纵向裂断长横向撕裂度成纸水分平滑度 抗油脂性 号 ( e c m 2 )( g ，c m 3 ) ( k i n ) ( n a n )( ) ( 正，反s )r 级1 14 2 9 1 1 96 7 2 4 06 , 9 2 4 2 0 7 0 55 2 4 4 41 2 6 , 72 5 07 7 1 5 3 2 5 4 35 3 4 2 81 1 86 6 2 4 57 5 1 2 5 3 4 2 55 44 2 7 1 1 97 2 2 3 07 , 41 4 7 0 4 4 9 5 54 3 4 1 1 46 72 4 0 7 21 3 4 1 4 6 95 64 2 7 1 1 56 6 2 6 07 31 1 6 9 4 7 05 74 3 6 1 1 56 82 4 56 5 1 1 9 6 5 8 55 84 3 ，91 1 65 2 8 57 2 1 2 2 7 5 2 06 94 41 1 9 5 82 5 58 41 1 4 2 5 1 96 1 04 4 11 1 6 6 52 5 07 41 0 8 8 3 7 05 1 14 3 ，31 1 46 22 4 06 7 1 1 1 6 4 3 25 试验结果表明： ( 1 ) 湿润后未于燥就直接超压，抗油脂性很小，而且同一张纸在不同的点所 测得的数据也有变化，与p v a 涂层遭到破坏有关。 ( 2 ) 同样的原料与实验方法，涂布后干燥与否对抗油脂性能有着明显的影日向 说明成膜的好坏直接影响着抗油脂性这一指标。 4 4 半粘状打浆的基纸试验 为了进一步合理工艺参数，降低生产成本，本研究在粘状打浆的基础上，进 一步尝试采用半粘状打浆生产基纸的方法。然后采用粘状打浆法基纸同样的湿润、 超压试验，对比其抗油脂性能。 表4 - 62 5 p v a 浓度，9 2 6 k n t m 线压力下的成纸质量指标 4 2 8 4 2 5 4 3 4 4 3 8 4 3 1 4 3 8 4 3 7 4 3 5 4 3 4 4 5 4 4 1 4 4 3 4 2 4 3 5 4 3 5 4 4 4 4 1 4 3 9 4 4 2 7 5 7 5 7 3 7 _ 3 7 3 6 7 6 8 6 7 5 5 7 4 7 6 7 7 4 6 8 6 8 7 1 7 7 1 6 9 2 3 5 2 5 0 2 8 0 2 5 5 2 5 5 2 7 5 2 6 0 2 5 0 2 5 5 2 6 0 2 7 0 2 6 5 2 8 0 2 9 0 2 9 0 2 5 0 2 7 0 2 6 0 2 5 0 5 4 7 4 7 4 7 3 6 8 7 5 7 3 6 7 6 7 7 5 8 7 2 7 6 7 4 7 4 7 9 7 6 6 7 4 1 1 0 0 ，5 2 1 1 4 3 2 7 8 7 1 2 1 3 5 4 1 1 1 0 4 5 8 3 9 9 0 ，5 1 1 1 0 8 3 4 6 3 9 3 7 ，4 1 8 1 2 6 1 ，4 8 0 l1 5 6 5 4 7 】5 2 1 6 8 7 】6 4 1 7 5 8 10 6 6 5 7 0 10 5 9 5 8 9 9 8 9 4 9 7 9 8 9 4 9 7 1 3 4 5 5 8 1 1 3 7 1 4 2 3 8 6 9 4 9 4 1 0 0 6 6 3 5 2 0 4 41 ，1 6 6 7 2 6 57 6 7 9 5 5 9 23 从表4 - 5 和表4 - 6 看，同样的湿润涂布和超压设备，同样的p v a 浓度和超压 线压力，基本相同的成浆质量，而只是打浆设备不一样，抗油脂性能有明显的差 距，粘状浆的抗油脂性可达5 级，而半粘状浆的抗油脂性只有3 - 4 级。说明打浆方 式对抗油脂性有定的影响。粘状浆纤维分丝帚化好，在纸页成型时纤维结合紧 密，纸页的孔隙率低，在湿润涂布时p v a 的成膜效果好，故其抗油脂性明显高于 2 5 4 4 3 4 3 3 3 3 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 乃 豫 坦 b 他 h ” h 佗 佗 舶 “ i jil 2 3 4 5 6 7 8 9 m 挖 b m 埔 侈 半粘状打浆。 第五章结论 以漂白硫酸盐针叶术浆( 银星浆和俄罗斯浆) 为原料，通过华格纳式玄武岩 打浆机粘状打浆，a k d 中性施胶、p v a 表面湿润涂布和干燥后，在9 2 6 9 n m 线 压力下超压，离型原纸紧度可达1 1 0 9 c m 3 以上，纵向裂断长可达5 k m 以上，横 向撕裂度可达2 3 0 r a n 以上，平滑度正面可达1 0 0 0 s 以上，抗油脂性能达到5 级以 上，经用户使用，完全达到要求。 ( 1 ) 采用成膜性物质进彳亍湿润涂布，配合超压工艺，纸张表面的抗油腊性能可 得到改善。 ( 2 ) 用2 0 3 o 浓度的p v a 进行湿润涂布，在7 8 4 k n m 以上超压线压力的作 用下，抗油脂性可以达3 级以上；用2 浓度的c m c 进行湿润涂布，在7 8 4 k n m 以上超压线压力的作用下，抗油脂性可以达4 级以上；其所选用的c m c 的抗油性 优于p v a 。 ( 3 ) 氟类抗油抗脂剂具有良好的抗油脂性，在3 p v a 中加入劳达2 0 0 0 氟类抗 油抗脂剂有利于提高抗油脂性。但氟类抗油抗脂剂价格较高，在所开发的纸种上 没有必要采用。 ( 4 、抗油脂性能随着p v a 浓度的增大雨提高，当p v a 浓度提高至u 3 ，7 8 4 k n m 超压线压力的作用下，抗油脂性可达5 级。 ( 5 ) 采用粘状打浆的方式，由于纤维分丝帚化好，在纸页成型时纤维结台紧密， 纸页的孔隙率低，在湿润涂布时p v a 的成膜效果好，故其抗油脂性明显高于半粘 状打浆。 ( 6 1 纸张紧度大小对抗油脂性能有影响，随着紧度的提高，抗油脂性得到提高， 纸张的紧大于在1 1 0 9 c m 3 时，抗油脂性可达3 级以上。 ( 7 ) 为降低p v a 的粘度影响，其使用温度以控制在7 0 8 0 2 ，浓度控制在 2 0 3 ，o 为佳。 参考文献 i 薛德支硅翻防粘纸( 剥离纸) 加工技术的发展中华纸业2 0 0 1 ( 6 ) 。 2 杨建胜有机硅防粘剂在防粘纸上的应用。 3 曹丽云，唐国平有机硅防粘纸及其用硅之现状上海造纸，1 9 9 6 ( 3 ) 。 4 张述成，宋和平防粘纸粘台剂，1 9 9 0 ( 2 ) 。 5 傅源防粘纸在热熔胶涂布加工过程适应性的研究湖北造纸，2 0 0 0 ( 1 ) 。 6 王海松，刘金刚涂布技术的最新进展国际造纸，2 0 0 3 ( 5 ) 。 7 李德军，刘军钛氟类抗油抗脂剂的作用机理及其应用国际造纸，2 0 0 3 ( 5 ) 。 8 戴燕，鲁杰，欧义芳，黄秋莲，裴继承，石淑兰防水防油剂对纸浆模塑制品性能的影响中国造纸， 2 0 0 2 ( 2 ) 。 9 张建平，邵霁生产高级离型原纸的一点体会浙江造纸，2 0 0 0 ( 2 ) 。 1 0 张光华造纸湿部化学原理及其应用中国轻工业出版社，1 9 9 8 。 1 1 邝仕均编译关于薄膜涂布的运行问题及涂布质量国际造纸，2 0 0 3 ( 5 ) 。 1 2 原义光，庄云龙纸张抗油剂纸和造纸，1 9 9 9 ( 6 ) 。 1 3 张菊先，吕建明编译改变涂料配方以满足用户的新要求国际造纸，2 0 0 4 ( 1 ) 。 1 4 苏艳群编译计量施胶压榨涂布中的涂层形成与液相渗透国际造纸，2 0 0 4 ( 1 ) 。 1 5 张美云，陈均志纸加工原理与技术。 1 6 胡志斌，杨立宏涂布加工纸采用的几种压光方法纸和造纸，2 0 0 1 ( 6 ) 。 1 7 屠恒忠等制造离型纸的工艺技术研究纸和造纸，2 0 0 0 ( 6 ) 。 18 粱云，陈克复涂布加工过程中胶粘剂的迁移及其机理研究中国造纸学报，2 0 0 3 ( 1 ) 。 1 9 沈一丁造纸化学品的制各和作用机理中国轻工业出版社，1 9 9 9 。 2 0 弋戈编译涂布纸的发展方向和涂布用s b r 胶乳国际造纸，2 0 0 3 ( 5 ) 。 2 ljp 凯西主编制浆造纸化学工艺学第四卷。 2 2 胶体与表面化学。 2 3 彭国平防粘原纸的生产纸和造纸，1 9 9 5 ( 3 ) 。 2 4 慈光钊，刘丽嫒，浅谈离型原纸的生产湖北造纸，2 0 0 0 ( 4 ) 。 2 5 鲁长蓉，鲁薇有机硅离型纸的生产中国胶粘剂， v o l 9n o 6 。 2