造纸化学药品概论ppt课件

造紙化學藥品概論,大綱,前言功能性添加劑製程助劑,前言,造紙化學藥品,化學添加劑統稱為非纖維添加物單獨使用纖維為原料，對於紙張所能提供的性質相當有限必須添加化學添加劑與纖維併用，依紙張終端所需的機能性質，適時適量添加。濕端添加及表面施加,濕端添加,功能性添加劑(functionalchemicals)增強紙張現有性質提供新的性質上膠劑、乾強劑、濕強劑、染料與提色劑、填料等製程助劑(processchemicals)輔助提升功能性添加劑的效果維持抄紙機的潔淨度及操作性留存助劑、消泡劑、殺菌劑、樹脂控制劑、濾水助劑、交織助劑等,表面施加,利用機上上膠轆/塗佈機或機後塗佈機把塗料漿泥施加在紙張表面上。塗料組成為一種或一種以上顏料和一種或多種接著劑及各種添加劑的水性分散溶液。典型塗料的主要組成成份：顏料、接著劑、分散劑、黏度調整劑、保水助劑、消泡劑、染料、光學增白劑、殺菌劑等,功能性添加劑,為什麼要添加上膠劑？,紙張由纖維素高分子所組成，具有多孔隙之構造纖維素的化學結構中含有許多高親水性羥基(-OH)，所以具有相當高的吸水本質纖維表面的表面比能量相當高，接觸角很小很容易被表面比能量低的液體(例如水)所濕潤，進而擴散及滲透紙張成型時，係由許多纖維堆疊而成，產生許多的孔隙，這些孔隙會產生毛細孔現象而吸收液體。,為什麼要添加上膠劑？,上膠作業改善紙張本質吸附液體的特性，以符合紙張應用的需求在紙張成型過程中或成型後再加工，賦予紙張對於吸附液體有相當程度的抵抗性，以防止或減緩液體進入紙層中使用的化學藥品稱為上膠劑,上膠作業,目的為賦予紙張耐液體性質此性質並非永久性，只是延緩液體的滲透速率或時間對紙張而言，此液體通常為水，故上膠度又稱為抗水度。,為什麼要添加紙力增強劑？,目的紙張印刷機的高速化用紙的輕量化導致所扮演的角色日趨重要添加方式濕端內添紙力增強劑利用上膠轆等將表面紙力增強劑塗佈在紙面,為什麼要添加紙力增強劑？,濕端紙力增強劑為利用內添之方式直接把紙力增強劑添加在紙漿中，再脫水成型為紙張。依含水份程度所表現的功能性乾強劑濕強劑改善濕紙匹或紙張濕潤時的強度,為什麼要添加乾強劑？,目的提高紙張或紙板在氣乾狀態時的強度澱粉陰離子性聚丙烯醯胺(A-PAM)陽離子性聚丙烯醯胺(C-PAM)陽離子澱粉植物性膠羧甲基澱粉聚乙烯醇(PVA)羧甲基纖維素(CMC),澱粉,以往最常用的紙力增強劑逐漸被高分子合成的紙力增強劑所取代目前在工業用紙仍大量使用使用方法簡單價格低廉降低放流水污染負荷五種造紙常用澱粉馬鈴薯、玉米、小麥、樹薯、蠟玉米,植物性膠,使用頻率遠較澱粉或PAM化合物為低常用的植物性膠瓜爾豆(guargum)植物膠或其衍生物。花豆(locustbean)植物膠或其衍生物。,聚丙烯醯胺(PAM),目前最廣泛使用的乾強劑陰離子性PAM在50年代開發利用硫酸鋁或其他陽離子性助留劑來定著陽離子性PAM在60年代末期開發成功可直接定著在纖維上，不需要額外添加助留劑非離子性PAM本質上不能定著在纖維上,聚丙烯醯胺(PAM),高分子量PAM(DP在幾百萬至上千萬)留存助劑濾水助劑廢水處理的絮凝劑低分子量PAM(DP為10萬至100萬)紙力乾強劑。,聚丙烯醯胺(PAM),供應方式粉末水溶液乳液典型添加量0.2-0.5%(以有效樹脂計算)超過0.7%時，其增強效果變得平緩,為什麼要添加濕強劑？,濕強紙定義紙張被水浸透後能夠保留15%以上的氣乾紙力強度目的紙張的紙力係由氫鍵所支持，本質上對於水份或濕度相當敏感必須添加濕強劑來提升鍵結對水的抵抗性,濕強度特性,暫時性濕強度使強度的損失速度變慢持久性濕強度在一般使用條件下，其濕強度可在長時間內維持不變,濕強劑種類,尿素-甲醛樹脂urea-formaldehyderesin，UF三聚氰胺-甲醛樹脂melamine-formaldehyderesin，MF聚醯胺多胺表氯醇樹脂polyamid-polyamineepichlorhydrinresin，PAE,濕強劑種類,聚乙烯亞胺樹脂polyethyleimineresin，PEI聚丙醯胺乙二醛樹脂glyoxalatedpolyacrylamideresin二醛基澱粉dialdehydestarch,為什麼要添加染料與提色劑？,目的符合客戶對於紙色的要求達到美觀的效果提高紙張的附加價值利用染色劑使被染體的顏色受到永久的變化染料目前國內使用合成染料較為普遍顏料,染料與提色劑種類,染料有機化合物可溶於水對於纖維及類似原料可以用簡單方法染色但很難抵抗日光的照射(日光堅牢度差)顏料礦物質或有機質的固體粉末不溶於水故染色較為困難對於日光的抵抗能力強，幾乎不受影響,合成染料,依其化學性質及染色性質可區分成：1)酸性染料(aciddyestuffs)2)鹽基性染料(basicdyestuffs)3)直接性染料(directdyestuffs)4)陽性直接染料(cationicdirectdyestuffs)5)液體染料(liquiddyestuffs),為什麼要添加螢光增白劑？,目的將不可見紫外光能量激發成可見光區的藍光使得紙張看起來更白些主要型態對二胺基二苯乙烯二磺酸基酸(diamino-stilbenedisulphonic)的衍生物以磺酸基數(-SO3H)多寡，具有不同的性質,螢光增白劑應用,為什麼要添加填料？,目的改善紙張印刷適性白度、不透明度、平滑度、交織、尺寸安定性、柔軟度，或油墨吸收性等添加各種礦物質的粉末白土、碳酸鈣、二氧化鈦、滑石粉、非定形二氧化矽及矽酸鹽、塑膠顏料、氫氧化鋁等填料添加量過多時影響到紙張的強度、降低上膠度、增加抄網磨耗等,製程助劑,留存助劑,濕端留存系統的目的頭箱中的低濃度紙漿在適當的濾水速度下把填料、纖細物及化學藥品儘量保留在長短纖維交錯而成的濕紙匹上以達到客戶需求的物性、光學性質及外觀,為什麼要添加濾水助劑,近年來漿料中使用再生纖維的比率增加導致微細纖維含量增多抄紙時漿料的脫水性變差,濾水助劑,目的改善抄紙機網部濕紙匹的濾(脫)水性與脫水速度等改善濾水性及留存率的提升均與分散狀微粒子的凝聚有關，其原理極為類似，所以留存助劑與濾水助劑有密切的關係,濾水助劑,類別早期都使用PEI，後來因為價格因素漸漸改為使用各種變性PAM通常使用陰離子性PAM與硫酸鋁併用最近則常使用陽性澱粉定著陰離子性PAMPAM陽離子性、陰離子性及非離子性三種可自由變性，亦可自由選擇不同分子量,濾水助劑,依使用目的不同，選擇適合的濾水助劑PEI(polyethleneimine)PAM(非離子性，陽離子性，陰離子性)PolyamidoamineCationicvinylpolymer陽性澱粉,為什麼要添加消泡劑？,泡沫的形成在造紙製程中是相當普遍的問題，對於紙張品質及操作性都會造成相當不利的影響。泡沫種類表面泡沫：為最常見的狀態內含空氣：會造成嚴重的操作性問題靜態泡沫：不太會造成操作性問題，但是會導致沉澱物的產生,消泡劑,泡沫控制劑種類抑泡劑：減少內含空氣消泡劑：減少表面泡沫常用五大類泡沫控制劑油基型(oil-based)不含水水延伸型(water-extended)少於50%的水水基型(water-based)超過50%的水水基無油型(water-based,oilfree)不含油類濃縮型(concentrated)100%成份，無油或水,為什麼要添加殺菌劑？,源由隨著紙機白水密閉化程度的提高廢水回用單位清水用量逐年下降中鹼性系統的普及化提供給微生物良好的生長環境。,菌泥,指附著於固體表面的微生物增殖體及其黏著一起的物體的總稱為生物體與非生物體的集合體，在水中固體表面形成的黏稠物或膠狀的薄片物,殺菌劑,目的為殺死或抑制活性的微生物五大類型殺菌劑細胞表面穿透型(surfacepenetrating)細胞表面包覆型(surfacebinding)酵素抑制型(enzymeinhibitor)再生抑制型(reproductiveinhibitor)氧化型(oxidation)。,細胞表面穿透型,細胞表面穿透型的作用為打開細胞壁的化學鍵，導致細胞洩露。對於有機沉積物的控制是非常有效。應用時經常與其他類型殺菌劑混用，當把化學鍵打開後，再由其他殺菌劑持續發揮作用，對於整體殺菌效能更能進一步提升。通常此型殺菌劑帶陽電荷，反應時間約為30分鐘到1小時，屬於快速型殺菌劑。,細胞表面包覆型,細胞表面包覆型的作用為環繞整個細胞壁，阻礙微生物經由細胞壁來傳送食物或排洩，使得微生物餓死或飽死。反應時間約為30分鐘到1小時，屬於快速型殺菌劑。,酵素抑制型,酵素抑制型是一種干擾微生物的生存，此殺菌劑需要能量，不同的酵素來抑制殺菌時，會有不同的抑制酵素途徑。此型殺菌劑會通過細胞膜，在細胞內部起反應，所以反應時間較長，需要1-24小時，端視細胞的代謝狀況而定。,再生抑制型,再生抑制型為一種抑制細胞再生的毒藥，會干擾細胞酵素，抑制它再生產另一個細胞，也必須通過細胞膜才能反應，所以時間也需要1-24小時。,氧化型,氧化型為氧化物與微生物產生化學鍵結，經由電子轉移來改變微生物的化學結構，細胞膜與內部的酵素以S-H鍵結(sulfhydrylbond)來結合，即是一種典型的氧化反應。此型殺菌劑反應非常快速，通常只需5分鐘。,樹脂及黏著物控制劑,樹脂障礙漿料中含有疏水性樹脂成份，所引起的操作問題fattyacids/salts、resinsacids/salts、fattyesters、waxes、fattyalcohols、sterols、terpenealcohols等黏著物障礙製程中添加藥品，外來物，回收纖維及損紙等所引起的操作問題天然或乳化松香、合成上膠劑、蠟乳劑、澱粉、植物膠等油墨、熱熔膠、塑膠貼合、柏油、苯乙烯發泡物、包裝膠帶等,樹脂及黏著物控制劑,樹脂障礙/黏著物障礙對於產品品質會造斑點、油斑、破孔、斷紙等問題同時會造成生產損失、減少抄網及毛毯的使用壽命、製程污染等問題。,樹脂及黏著物控制劑,樹脂沉積物有機物木材中的樹脂、添加的化學藥品(例如：上膠劑、消泡劑、乾濕強劑、留存助劑、澱粉、塗料等)、廢紙回收纖維中所含的污染物(例如：接著劑、油墨、染料、塑膠、塗佈成份的乳膠、PVAC、CMC等)。無機物木材中的無機物、製程用水所含的無機鹽類、不溶性的金屬鹽、製程中所添加的填料(例如：白土、二氧化鈦、滑石粉、碳酸鈣等)。,樹脂及黏著物控制劑,化學控制法機械控制法生物控制法技術控制法,化學控制法,目前最常用且較有效的樹脂控制方法控制機構利用樹脂控制劑：滑石粉、硫酸鋁、分散劑、界面活性劑或螯合劑等將樹脂穩定的分散在漿料中，並使其附著在纖維表面，進而隨著纖維進入網部，形成紙匹而離開系統，同時避免其沉積在設備表面或管線系統中。,