纸张施胶度介绍.ppt

1、纸张施胶度介绍,2013年07月,目 录,2,1 什么是施胶？,施胶工艺对造纸工业来说是非常重要的。除了少数纸种之外, 大部分纸张要求具有一定的疏液性能。而作为纸张的天然原料纤维素本身是亲水性很好的物质, 此外在纤维之间所构成的毛细管作用下, 纸张也会产生吸液、吸水作用。为了抑制这种由纤维的亲水性和纸张构造的吸水性引起的纸张亲液性能, 通常在纸张原料中添加某种一定量的施胶剂。,3,1 什么是施胶？,纸或纸板的施胶通常由两种方式进行: 内部施胶(Internal sizing) : 造纸浆内添加施胶剂 表面施胶(Surface sizing ) ：成纸后表面涂胶液 无论采用哪一种施胶方式,其目的

2、都是为了赋予纸或纸板一定的疏水性或疏液性。 施胶度可以定义为纸和纸板对水溶液渗透的阻力。,4,由于纸张用途非常广泛, 因此, 要求纸张具有不同的施胶特性。例如: 卫生纸、吸水纸、滤纸、餐巾纸等要求纸张具有很好的亲水性; 印刷用纸, 既要印字清晰, 又要纸张具有一定的吸墨性能, 这就要求纸张具有适当的施胶度; 纸容器, 纸张或纸板就要求具有很高的施胶度。,1 什么是施胶？,5,目 录,6,2. 施胶度测试方法,不同用途的纸品其测试方法也不尽相同。 施胶度的测试方法有很多种，定量地描述施胶度时, 就需要对测定条件做明确的规定, 例如纸张的定量, 测试时的温度、湿度以及渗透液的浓度、纯度等。 施胶度

3、的测定往往是测定液体和纸张的相互作用, 而这种相互作用又往往很复杂,比如液体向纸页渗透的过程包含着表面效应、扩散、纤维的膨润以及化学变化等作用。同时这些作用又交织在一起发生, 因此使用不同的施胶度测定法来评价纸张的施胶度时, 会得到不同的甚至相差很大的结果。,7,施胶度测定方法虽然很多, 但是可以分为三个类型:,2. 施胶度测试方法,渗透型 利用液体内纸张的渗透性能来评价纸张的施胶度, 就是测量液体渗透到预定深度(通常是穿过纸页)所需要的时间。,吸收型 利用纸或纸板在一定渗透时间内所吸收液体的量来评价施胶度的吸收型施胶度测试法;,表面型 利用液体和纸、纸板的表面的相互作用来评价施胶效果的表面型

4、测定法。,8,2. 施胶度测试方法,9,2.1卷曲试验法,Carson于1927年发表了纸张施胶度的卷曲试验法。 原理：根据纸张在润湿时发生膨胀的原理设计出来的。 当纸张的侧面被水润湿后, 与水接触的纤维就会吸水发生膨胀,因而使纸张向干燥面发生卷曲。随着浸透深度的增加, 卷曲也会增大, 当水浸透到纸页厚度的一半时卷曲达到最大, 随后就开始减小。当纸页的反面也被润湿时, 纸页会再次变为平坦状态。在进行施胶度的卷曲试验时,用秒表测量从纸页与水接触到产生最大卷曲之后刚开始减小的时刻的时间。,10,2.1卷曲试验法,施胶度越强, 水的浸透越慢, 相应地到达最大卷曲时所要的时间就越长。这种方法被选为T

5、A PP工标准试验法T466 , 并可以购买到相应的卷曲度测试仪。 纸张施胶度的卷曲试验, 只要操作熟练的话, 测量既简单又迅速, 而且还可以用它来衡量薄页纸的施胶度。但是在强施胶纸的情况下, 卷曲过程变化较慢, 终点也会变得不明显, 难免产生误差,同时, 它也不可以用作为无施胶纸或极弱施胶纸的施胶度的评价。 通过卷曲法延伸出 日本的水浮游法。,11,2.2 Stockigt法,德国人Stockigt于1920年发明的施胶测定法。它是一种很典型的液体浸透型施胶度测定方法。 将5 x 5 cm 的纸样拆成如下图所示的船形, 然后将1% 的FeCl3溶液滴在内侧, 再将其浮到2%的NH4CNS 溶

6、液上并同时按动秒表, 测量内侧的FeCl3与渗透过来的N H4CNS 发生化学反应而产生红色（三个红点）时的时间作为纸张的施胶度。,12,2.2 Stockigt法,Stockigt法施胶度测定法和所有的浸透型施胶测定法一样受到纸张定量(厚度) 的影响。定量增加, 浸透时间将会以平方的速度增加。此外由于NH4CNS溶液的浸透速度较快, 使这种方法不宜用来测定弱施胶纸或薄页纸的施胶度。此外它对针孔的存在、纸张均匀性等均很敏感, 同时也不适用原浆纸张的施胶度测量(颜色观察困难）。 Stockigt法比较受欢迎的, 也被TAPPI 列为推荐测试方法。这是因为它操作并不繁锁, 迅速, 也不需要特殊设备

7、。,13,2.3 Cobb法,cobb试验法是应用得最为广泛的吸收型施胶度测试方法, 它是cobb氏在1934年发明的一种简单、精确、再现性好的测试方法。其测试装置也十分简单, 也有利于改变液体种类、温度和接触时间。cobb试验法为TAPPI 标准法T441所采用 原理：固定浸透时间测定纸或纸板的单位面积的单面吸水量,14,2.3 Cobb法,Cobb测试装置按TAPPI 的规定, 面积为100cm2, 测试液温度为23 士1 , 液深为1c m 。将经称量的纸样固定在环上, 使水与纸样接触120 秒(弱施胶样的情况可以缩短到60 秒) , 然后倒掉液体, 去除纸样表面的吸附水分、称量求出水分

8、吸收量。 施胶度测定值通常取两侧面的测定平均值, 以避免受到两面差的影响。 可以测定纸张表面的施胶情况而不是整体, 因而特别适用于表面涂布层抗水性, 或表面施胶纸张的施胶性能的评价, 但是当纸页的施胶程度较低, 或纸页较薄时, Cobb法测试就要减短浸透时间, 以防止浸透液在指定时间内, 渗过纸页到达反面所引起测定结果的误差。,15,2.4 边缘吸收试验法,这是一种为了适应现代造纸工业发展而研制出来的一种新型的施胶度测试方法。像包装牛奶、桔子汁、碳酸饮料等的纸容器长期与液体接触, 为了保证它们能够抵抗液体的长时间浸透, 纸或纸板表面常镀铝箔, 或聚乙烯薄膜。虽然镀层可以有效地防止液体从表面向内

9、浸透, 但是暴露在液体中的纸或纸板的边缘会吸收液体损坏容器。因此要重视边缘处液体吸收对纸容器质量的影响。同时这种边缘吸收作用也会出现在涂布树脂照相原纸显影、定影的过程中。,16,2.4 边缘吸收试验法,方法：边缘吸收试验法操作非常简单，将一定大小的试样放入水中浸渍一定时间， 测试结果可以由肉眼观察液体从边缘渗入的深度(这时要用有色液体)， 也可由重量差求出单位边缘接触长度(m) 的吸液重量(g) ， 在进行原纸(未经涂布处理的纸)的边缘测试的场合， 要在试样两侧面贴好防水胶带以供试验。,17,2.5 划线法,划线施胶测定法发明于德国， 被列为德国工业标准。很明显，这种方法是考虑到书写用纸的实际

10、用途。 试验方法: 用可调开口度的鸭嘴笔， 以标准墨水为液体在纸张表面划线。等墨水干后，主观判断墨水向线两侧的渗透情况。以标准墨水划线不扩散亦不渗透的线条的最大宽度表示施胶度的大小，单位为mm。 划线法直观， 简单， 也比较适合于书写印刷用纸的施胶效果评价。,18,2.6 接触角法,接触角法是测定液滴在纸面所形成的角度 (如右图) )的试验。当液体被放置到表面上时, 液体与表面就会形成一个夹角。由于这个夹角的大小主要决定于该表面的液体润湿能力, 所以接触角法常用来衡量纸张表面的润湿程度。,19,2.6 接触角法,接触角测定法被列为TAPP标准法之一。 基本操作: 用滴管把液滴( lml)滴于纸

11、张表面， 过5秒种后借助于放大镜或投影机测定液体在纸表面形成的静接触角。可以直接用量角器量出角度，也可以测量液滴的底宽与高， 然后，按下式求出接触角。 h为液滴高度， d为液滴的基线长。,20,实际上上述接触角的测定是在假设接触角随着液体的润湿的浸透过程的进行变化不大的情况下，以及纸张表面粗糙度也比较小时才能成立。 实验证明，粗糙表面可以比平滑的表面产生较大的静接触角，而且在伴有润湿、浸透的进行动态过程中也包括着动态接触角，往往动态接触角要比静态的大得多。 在印刷工程或纸张的加工工程中，液体与纸张往往在动态情况下接触，因而动态接触角就会比静态接触角更具有实际意义。但是至今还没有能够找到很完善的

12、测定纸张动态接触角的办法,2.6 接触角法,21,目 录,22,3. 对涂布、印刷的影响,赋予纸张一定的抗水性能； 给予纸张一定的抗耐磨性，减少起毛； 能提高原纸物理强度：提高纸张内结合强度、挺度、抗张强度及耐折度等； 减少纸张的两面差：一般造纸机生产的纸张均有两面差现象，一面比较平滑细腻，另一面比较粗糙，合适的表面施胶可使两面差减少；,23,3.1 对涂布的影响,涂料主要由水、胶粘剂和颜料组成, 在干燥过程中涂层经过了液体、凝胶体和固体3 个不同的阶段,胶粘剂等组分的迁移、涂层在干燥过程中收缩、水分的蒸发等导致了涂层的不均匀分布。 表面施胶在纸张表面形成了一层抵抗液体向原纸内部渗透的胶膜阻碍

13、层, 决定其阻碍胶粘剂迁移能力的大小。,24,3.1 对涂布的影响,施胶的均匀性直接影响了涂层的均匀分布； 施胶过大，涂料未渗入原纸，涂布层未与原纸有较好的粘结，结合强度不佳，易发生分层； 施胶过小，胶粘剂迁移严重，涂层本身强度降低，易发生掉毛掉粉，且对于高固含涂料，水份渗入原纸过多，涂料很快到达固化点，涂层在原纸表面流平性差导致涂布条痕、匀度差等。,25,3.2 对印刷的影响,施胶提高原纸表面强度，减少印刷掉毛掉粉现象； 提高纸张尺寸稳定性，保证印刷质量，减少套印不准、纸张变形等问题； 施胶，使印刷油墨的接触角变大，纸张平滑性增加，空隙率减少，防止油墨粒子在纸张表面扩散、渗墨，提高了纸张的印刷性、书