北林造纸课件资料优秀PPT.ppt
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1、北京林业大学第三章添料北京林业大学1、什么是添料,加添?添料是指纸浆中加入非纤维性的物质;在纸浆中加入添料,变更纸张的性质,更好的满足运用的须要,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,降低成本。北京林业大学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实力。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表面施胶1)纸内施胶:在纸浆中加入施胶剂,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:在纸的表面浸入施胶剂,以取得增液性能。
2、3)双重施胶:纸料内和纸面上均进行施胶。北京林业大学二、施胶和施胶剂的发展二、施胶和施胶剂的发展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、发展:高游离松香胶松香皂胶强化松香胶分散松香胶。发展趋势:提高施胶的效果,降低成本,由酸性施胶转向中性,甚至向碱性施胶发展。北京林业大学2-1-2纸内施胶一松香胶体系:一松香胶体系:1、松松 香香: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,
3、而不是单一的有机化合物。1)化学属性:化学反应主要是受酸性基团(羟基)和共轭不饱和双键支配。2)物理属性:相对密度1.011.09,软化点750C左右,熔点:901350C,不溶于水,溶于甲醇、乙醇、二硫化碳等有机溶剂。北京林业大学3)主要质量标准(造纸松香):)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150170mg KOH。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160185mg KOH。北京林业大学2、皂化松香胶:
4、皂化松香胶:1)皂化松香胶的熬制:皂化松香胶的熬制:(见(见P69)皂化反应:皂化反应:2C12H29COOH+Na2CO32C12H29COONa+CO2+H2O2C12H29COOH+NaOHC12H29COONa+H2OC12H29COOR+NaOHC12H29COONa+H2O皂皂化化的的结结果果使使不不溶溶于于水水的的松松脂脂酸酸变变成成可可溶溶于于水水的的松松脂脂酸酸钠钠;皂皂化化剂剂多多用用纯纯碱碱(Na2CO3),缘缘由:由:a.反应温度易限制;反应温度易限制;b.反应中产生的大量反应中产生的大量CO2有利松脂酸的分解。有利松脂酸的分解。北京林业大学2)皂化松香胶的分类和用碱量
5、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:将松香部分皂化,剩余的松脂酸成微粒,匀整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2040%。北京林业大学c.用碱量用碱量A计算:计算:O(100C)%/M1=AP/M2A=(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。北京林业大学3、施胶理论:1)接触
6、角理论:渗透速度V=dL/dt=rcos/4L,L:渗透深度(cm);t:浸透时间(s);:液体的比表面积自由能,N/cm;:液体的粘度(Pas);r:毛细管半径(cm);: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:胶体变更了纸页表面的性质,加大了液固间的接触角,削减了纸页表面对水的附着力。见P72SV=SL+LVcosSV=A1S1V+A2S2V;A1+A2=1北京林业大学北京林业大学北京林业大学良好的施胶效果取决于:良好的施胶效果取决于:a.选用比表面自由能较低的施胶剂。b.胶料沉淀物应强力分散,并匀整分布,尽量增大胶料覆盖面积;c.胶料沉淀物应坚固地覆着在纤维的表
7、面,获得稳定的比表面自由能。北京林业大学2)矾土的水解作用:)矾土的水解作用:矾土溶液主要组成为Al(H2O)63+,在不同PH值时,水解所生成的络合物组分见P74表。在PH=46时,为Al(H2O)63+,它能与羟基起络合反应,甚至可能与羟基络合,导致羟联反应。3)松香胶沉淀物的形成和化学组成:)松香胶沉淀物的形成和化学组成:在松香胶中加入矾土,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。北京林业大学北京林业大学4)松香胶沉淀物与纤维)松香胶沉淀物与纤维的附着理:的附着理:(1)配位理论:)配位理论:配配位位理理论论认认为为施施胶胶应应是是水水和和铝铝离离
8、子子、松松香香酸酸和纤维素进行络合反应的结果。和纤维素进行络合反应的结果。a.水水和和铝铝离离子子中中的的羟羟基基能能被被络络和和实实力力更更强强的的松香酸离子(松香酸离子(Ab)所取代:)所取代:Al(OH)(H2O)52+2AbAl(H2O)5Ab2+2H2OAl(H2O)63+AbAl(H2O)5Ab22+H2Ob.水水和和松松香香酸酸铝铝又又与与纤纤维维素素表表面面的的阴阴离离子子起起络合反应,使松香胶沉淀物附着在纤维上。络合反应,使松香胶沉淀物附着在纤维上。北京林业大学(2)界面动电势学说界面动电势学说: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
9、被带负电荷的纤维素所吸附。此理论基于:纤维素表面始终带负电荷(P75)。无论是配位理论,还是界面动电势系统均认为:施胶过程应加入足够铝离子,维持PH在5左右,尽可能排出其它阴离子杂质的干扰,因促进络合反应,使施胶纸张表面电荷接近等电位点,从而保证取得预期的施胶效果。北京林业大学5)施胶效应的完成:)施胶效应的完成:(1)松香胶沉淀物吸附于纤维表面,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,在干燥过程中,处于纤维表面的松香胶沉淀物的极性羧基部分会发生内取向,使非极性部分向外,表面自由能下降,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
10、:水和铝离子能起羟联反应而连接在一起。因此在干燥过程中,松香胶沉淀物发生羟联反应,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,在干燥过程中也能产生羟联反应,从而使松香胶沉淀物获得稳定内取向。北京林业大学北京林业大学北京林业大学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=4.75.53)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。
11、4)阴离子:络合实力:ClSO42CH3COO草酸根OH北京林业大学 5)施胶温度:施胶温度最好限制在20250C,最高不超过350C;因为松香乳液在400C易发生凝合。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凝合,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)干燥和压光的影响:施胶纸页应防止强干燥;干燥温度与松香胶沉淀物的组成有关。压光对施胶不利。北京林业大学5、强化松香胶:强化
12、松香胶:松香胶起施胶作用的官能基是(COOH),若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,能显著提高施胶的实力。马来松香定义:以100g松香所加入的马来酐的克数来命名,%;2)马来松香施胶:P79北京林业大学北京林业大学6、分散松香胶:、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:随着水的加入,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
13、。北京林业大学2)施胶机理)施胶机理:a.松香与铝离子的反应;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;e.胶料的脱水性;f.胶料的熔融性和施胶度;北京林业大学北京林业大学二合成胶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值进行中性施胶可1)尽量少运用矾土,接受分散松香胶;2)不运用矾土,如接受合成胶取代松香胶;3)合成胶的种类:a.反应型:在碱性条件下,胶料干脆与纤维反应,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的结构、性质和应用
14、(P84)。北京林业大学2)AKD的施胶机理:的施胶机理:a.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;b.AKD有一反应基团,能干脆和纤维素的羟基反应形成共价键结合,在纤维表面形成一层稳定的薄膜,使纤维由亲水性变成疏水性;c.AKD的疏水基包括一长而直的碳氢键,而松香胶是稠环结构;d.AKD与纤维的作用是使纤维表面的羟基酯化;北京林业大学北京林业大学三、纸面施胶一)目的和用途:一)目的和用途:目的:目的:1、提高憎液性能、适印性能和抗油性能。、提高憎液性能、适印性能和抗油性能。2、提高表面性能物理强度。提高表面性能物理强度。3、削减纸页的两面差和变形。削减
15、纸页的两面差和变形。4、削减胶料的流失。削减胶料的流失。用途:用途:用于质量要求较高和用途特殊的纸种。用于质量要求较高和用途特殊的纸种。北京林业大学二)纸面施胶的方法:机内施胶:在纸机上进行施胶,运用较普遍。机外施胶:将卸下的纸卷在纸机外的施胶装置上进行施胶。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1/22/3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,并带有加压结构;b.须严格限制纸页的水分含量在812%;c.供胶量必需与纸页的通过量相适应,并有确定的循环量;d.垂直辊式纸面施胶易产生断头,纸面两面施胶量简洁不匀整。北京林业
16、大学北京林业大学北京林业大学北京林业大学(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;施胶前纸页水分应限制在1012%施胶后纸面产生皱折,可用伸展辊来绽开;多用于一般文化用纸的纸面施胶。北京林业大学北京林业大学北京林业大学2、槽式纸面施胶:、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达到纸面施胶的目的;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。北京林业大学北京林业大学3、其它纸面施胶方法:其它纸面施胶方法:1)烘缸纸面施胶:施胶作用是通过干脆紧靠着烘缸表面的施胶辊
17、来达到的,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:只用于厚纸和纸板表面施胶(用于配有两台压光机的纸板机)。特点:压光机纸面施胶没有协助干燥设备,干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。北京林业大学北京林业大学北京林业大学北京林业大学三)纸面施胶剂:三)纸面施胶剂:1、淀粉和改性淀粉淀粉和改性淀粉淀淀粉粉(C6H10O5)n自自然然高高分分子子化化合合物物,粘粘度度高高,流流淌淌性性差差,易易凝凝合合;改改性性(转转化化)淀淀粉粉是是获获得得较较广泛应用的表面施胶剂
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