第五章 二次胶粘物的产生及处理.ppt

第五章、二次纤维中的胶粘物及处理 n一、什么叫胶粘物（Stickies）？n用于将纸基与其他可能是纸、也可能不是纸的物质连在一起的各种有机化合物的混合物。n在废纸中由于其粘性或趋向于形成聚集体而导致在造纸过程中出现沉积问题的物质。n作为一集合术语，表示由于不同来源且具有永久或临时粘性，并可在造纸过程中引起问题和造成产品质量下降的所有物质。二、胶粘物的危害1.湿部2.压榨部3.干燥部5.纸页质量6.其它影响4.压光来源1.长网纸机Back2.靴形压榨Back3.干燥部烘缸Back4.硬压区压光机Back5.纸页质量影响n对纸页质量影响：n形成污点，增多尘埃数，出现透明点、孔洞，增加纸病，使产品降等。n对高速印刷产生影响：n属于胶粘物的蜡，如果扩散于再生纸浆后，还会降低纸和纸板的摩擦系数、可湿性、纤维间结合力和印刷性能，并降低多层纸板的层间结合力，未扩散的蜡则会在纸页上产生油点，降低纸张的物理强度。Back6.其它影响n聚集在白水中的影响 n聚集在白水中的胶粘物，特别是潜在的二次胶粘物是形成“阴离子垃圾阴离子垃圾”（Anionic trash）的主要因素，影响阳离子型助剂的作用效果，如阳离子淀粉，硫酸铝等化学品的作用，阻碍造纸用水的封闭循环。n处理胶粘物的附加费用 Back三、胶粘物的来源天然胶粘物有机胶粘物合成胶粘物木材中的树脂涂布胶粘剂印刷油墨胶粘剂分散性胶粘剂热熔性胶粘剂溶剂性胶粘剂胶乳激光、静电1.胶粘剂n热熔性胶粘剂(Hot melts)n简称热熔胶，它们在室温下通常呈固态。热熔胶是一种无溶剂的热塑性固体胶粘剂，加热使其熔化成流体，浸注在被粘材料表面，冷却后胶层固化而实现粘接。n分散性胶粘剂n以分散的单体存在于溶剂中，这些单体是不同的粘性聚合物。分散的单体粘性聚合物粒子需要保护性的胶体或乳化剂以阻止再附聚，从而彼此分离均匀地分布在水中。1.胶粘剂n压敏型胶粘剂（Pressure Sensitive Adhesive）n对压力敏感的胶粘剂，不需加热，不需溶剂，不需较大压力，只要稍微加压或用手指一按，就能实现粘接的一种胶粘剂。n涂布胶粘剂(涂布过程)n涂布加工时使用胶粘剂的目的是为了使颜料粒子粘结在原纸表面，形成牢固的涂层。2.纸张的涂布过程3.木材中的树脂n树脂在纸浆中的物理状态有以下四种：n表面树脂：附着在纤维或薄壁细胞的外表面，主要在纤维的局部表面以斑点的形式存在，有时也以薄膜的形式覆盖在大部分的纤维表面；n内部树脂：存在于薄壁细胞的内部；n胶状树脂：主要是以胶体状态游离地分散在纸浆悬浮液之中，呈小液滴状，但有时也会吸附在纤维的表面；n溶解树脂：该类型的树脂仅存在于碱法制浆系统中或纸浆碱性条件下的漂白系统中，主要是脂肪酸和树脂酸的可溶性皂化物。4.树脂之间的相互转化胶状树脂溶解树脂表面树脂内部树脂酸碱酸碱磨浆或打浆等机械处理磨浆、打浆和碱磨浆打浆打浆树脂控制剂四、胶粘物的分类n根据胶粘物粒子尺寸分类 n大胶粘物(macro stickies)；n微胶粘物(micro stickies)。n根据胶粘物的生成方式分类 n原生胶粘物(一次胶粘物，Primary Stickies）；n再生胶粘物（二次胶粘物，Secondary Stickies）。n根据胶粘物与纤维结合程度来分类 n游离胶粘物与粘结胶粘物。五、胶粘物的性质n胶粘物化学组成的复杂性；n胶粘物的形变性；n胶粘物的粘性；n胶粘物的亲脂性；n胶粘物的表面电负性。六、胶粘物的凝聚沉积 n 胶粘物在浆水系统中存在的形式和行为 n再生胶粘物则主要是由溶解于造纸白水中的溶解物和稳定的胶体物（Dissolved Colloidal Substances，缩写为DCS）在生产过程中形成的。这些胶粘物的存在形式及行为较复杂，因为它们在制浆造纸过程中，经常随外界条件的变化而发生物理化学性质的改变。七、胶粘物的沉积机理 n胶粘物粒子的失稳及原因:n阳离子型助剂的加入；n水分的蒸发；n空气的混入；n流体剪切力的作用；n无机填料的存在。1.胶粘物在设备表面的润湿和沉积Adsorptive:吸附剂Adsorbate:被吸附基质Adsorbent:未被吸附基质2.粒子在固体表面润湿性八、胶粘物的分析与检测n1.大胶粘物的检测方法n(1)筛选法：借助筛分仪、平筛等不同装置在筛选后将筛渣进行称量或检测，来确定大胶粘物含量。直接观测胶粘物的方法；胶粘物染色法；热压转移法。(2)手抄片检测法 2.微胶粘物的检测方法n(1)吸附沉积法n将纸浆悬浮液中的粘性物质吸附在收集器上进行定量。n具体有Berol聚乙烯薄膜法、Buckman聚乙烯法、Doshi聚丙烯微泡法、Pira纸机聚酯网法、PAPRICAN高密度聚乙烯板法等。n(2)PTS抽提法n二甲基甲酰胺（DMF）进行抽提。2.微胶粘物的检测方法n(3)激光颗粒计数法n使用激光光学颗粒计数装置测定0.5-40微米的颗粒，用荧光染色剂对未固定在纤维上的树脂颗粒染色，再经荧光光学分析仪分析。n(4)冷藏法n该法由TAPPI开发，是检测白水中微胶粘物的推荐方法。3.再生胶粘物的检测方法n沉淀法 n加入失稳剂使之沉淀 由法国造纸技术中心开发，用来定量脱墨浆白水中胶粘物。该法是基于加入阳离子聚合物如聚乙烯亚胺。n压榨脱水使之沉淀 由德国浆纸研究院开发。浆料被强制通过两辊间的压区，其中一辊上覆有吸附膜，随后对沉积在吸附膜上的胶粘物进行定量分析。九、胶粘物的分离与化学成分的分析n溶剂抽提 n气相色谱-质谱（GC-MS）n高效液相色谱（HPLC）n傅立叶变换红外光谱（FT-IR）n热重分析（TGA)n核磁共振（NMR）n扫描电镜（SEM）十、胶粘物的控制与去除n1.工艺控制法（物理方法）n物理方法有筛选、净化、浮选、洗涤、分散、机械处理等。即以不同类型的机械设备在生产过程中分离清除胶粘物，或将它们分解至肉眼看不见的微粒。n2.化学控制法（化学法）n分散剂分散、降低粘性、钝化、碱法蒸煮等。与物理方法相比较，化学法处理胶粘物效率高。n3.生物法。1.工艺控制法（物理方法）n(1)筛选n筛选的原理是利用胶粘物粒子和纸浆纤维在尺寸和形状上的不同，通过调节筛缝（孔）的大小，以达到分离胶粘物的目的。常用的筛选设备是压力筛。影响筛选效率的主要因素：筛缝（孔）形状；筛缝（孔）尺寸；纤维通过筛缝（孔）的速度。（2）净化n锥形除渣器 利用各种污染物和纤维相对密度的差别，通过高速旋转涡流将它们分离。按照排渣方向的不同，可分为正向除渣器和逆向除渣器或通流式除渣器。前者对去除相对密度高的污染物较为有效，后者对去除相对密度低的污染物较为有效。不同密度胶粘物去除效果（3）浮 选n利用从浮选池底部通入的空气泡粘附污染物粒子，并将其携带至液面形成浮沫，进而分离除去。n特点：n去除那些无法用筛选和净化除去的污染物。这些污染物大多具有较小的尺寸和与水相近的相对密度。n胶粘物具有较好的疏水性。不同方法对去除污染物适用范围胶粘物浮选效率的影响因素n粒子尺寸n粒子尺寸是影响浮选效率的首要因素。研究表明，浮选对粒径在10-100微米之间的胶粘物去除率最高。n粒子的亲脂性n多种胶粘物，即使在表面活性剂的作用下，仍可保持较强的亲脂性和较高的与空气泡的粘附性。胶粘物浮选效率的影响因素n空气泡尺寸和通气量n气泡小，通气量大，使单位时间内产生的气泡数量多，则气泡的比表面积大大增加，从而提高了与污染物粒子粘附的概率，去除率增加明显。n粒子形状、相对密度和紊乱程度n片状粒子要比球状粒子难去除；n密度小的粒子要比密度大的易于去除；n空气泡的紊乱程度。（4）分散技术n分散目的将污染物从纤维或纤维束上剥离,以便在后续工序中除去；除去大尘埃的斑点,调整污染物的尺寸或形状以提高后序工序效率；还可以改善浆料的强度性能；高温热分散有利于减少系统中微生物的影响。分散机理n分散机理包括两个方面：n首先需要一个快速切变区，在这个区域中将产生足够大的剪切力以克服杂质内在的结合力或杂质与纤维表面的结合力；其次认为压力脉冲也会对分散效果有帮助，压力脉冲在杂质上会产生一种足够大的瞬间压力梯度以克服结合力。分散系统n冷分散和热分散两种。n冷分散是在常温、常压下分散处理；热分散是在高压（400kPa）、高温（80-120）条件下处理。n热分散作用：n降低吨纸清水用量；n提高纸浆品质；n降低原纸抄造成本。(5)揉搓技术n揉搓技术目的:将油墨和污染物与纤维分离，然后由后续工序除去。n特性为：n能耗低；不切断纤维；还可作为H2O2漂白的良好的混合器；能有效地使纤维束分离从而改善纤维的结合和润胀能力；能最大限度地去除油墨。揉搓机和分散机性能比较揉搓分散 通常将揉搓机放在废纸处理流程的中部、浮选和洗涤之前；热分散一般放在废纸处理流程的尾部，贮浆的前面；游离度基本没有下降；会使游离度有中等程度的下降；揉搓目的是为了将油墨和污染物与纤维分离而由后续工序除去，揉搓结果是较少油墨的残留和较高的白度。分散的目的是为了将油墨和污染物质破碎成小粒子并均匀地分散到纸浆中，结果是较多的残留油墨和较低的白度。揉搓机和分散机性能比较（续）流程中有采用浸渍塔以在高浓条件下浸渍废纸浆；一般不用浸渍塔。兼容浮选和洗涤；主要用浮选采用复合脱墨剂，既有收集又有分散功能以适应浮选、洗涤法的需要；浮选时用脂肪酸皂作为收集剂；较高的设备费用但较低的运行费用以生产高质量的产品较低设备投资费用但较高的运行费用2.胶粘物的化学法处理技术n化学处理方法n再生浆中施加胶粘物控制剂，使胶粘物溶解、分散或降低粘性，使胶粘物吸附在纤维上并被抄进纸页中，从而脱离纸浆系统和白水系统。n途径n提高胶粘物表面能；n降低疏水性和粘性。（1）胶粘物控制剂分类 控制剂类型组成作用有机系吸附阳离子型高分子，阳离子型表面活性剂留着热熔胶分散高分子聚合物，非离子型、阴离子型表面活性剂 热熔胶亲水化保护胶体溶解有机溶剂，非离子型、阴离子型表面活性剂 热熔胶的溶解乳化无机系吸附滑石粉，膨润土 降低热熔胶粘性（2）胶粘物的化学法处理n使用吸附型胶粘物控制剂n 与助留系统相结合，使胶粘物留在纸页中；n 表面钝化处理；n 无机系吸附剂。n使用分散型胶粘物控制剂；n胶粘物的其他处理方法n控制进入系统的胶粘物；n采用温和的碎浆处理。3.生物法控制胶粘物酶处理胶粘物的结果胶粘物表面SEM照片潜在二次胶粘物的去除DAF处理过程思考题n1、胶粘物的危害？n2、胶粘物的来源？n3、树脂在纸浆中的物理状态以及其相互是如何转化的？n4、胶粘物的分类？n5、胶粘物的性质？n6、胶粘物的沉积机理？n7、大胶粘物、微胶粘物和再生胶粘物的检测方法？n8、胶粘物如何控制与去除？n9、揉搓机和分散机性能比较?