纸张施胶的目的和方法及其发展史

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：（一）施胶的目的纸张纤维之间存在着大量的毛细管，纤维本身又具有亲水性，使纸张具有较强的吸收液体的能力。因此，不同用途的纸或纸板，需要使用与使用过程相适应的检测方法。（六）施胶及施胶剂的发展纸张施胶历史悠久，几乎造纸发明伊始就采用了对纸张进行施胶的方法。

（一）施胶的目的

纸张纤维之间存在着大量的毛细管，纤维本身又具有亲水性，使纸张具有较强的吸收液体（特别是水和水溶液）的能力。纸张的这种性质对于要求吸收性高的纸类，如卫生纸、过滤纸、吸墨纸等是比较有利的。但对用于书写纸、绘图纸来说是不利的，这是因为墨水极易渗透扩散而使字迹模糊，另外，纸张吸水后强度下降，也会影响纸张的使用。因此，许多纸种需要在浆料中加入或纸页表面涂上抗水性物质，使纸具有延迟流体渗透的性能，达到抗墨水（如书写纸）、抗油（如食品包装纸）、抗血（如肉类包装纸）、抗水和蒸汽（如纸袋纸）等目的，这一工艺过程称为施胶，施胶所使用的抗水性物质就称为施胶剂（也称胶料）。

因此，施胶的目的就是使纸或纸板具有抗液体（特别是水和水溶液）扩散和渗透的能力，适宜于书写或防潮抗湿。

（二）施胶的方法

施胶的方法有3种：

1.内部施胶

内部施胶也称为浆内施胶或纸内施胶，就是指把施胶剂加入纸料中且在造纸机湿部采用适当的方法将其保留在纤维上的工艺过程。

2.表面施胶

表面施胶也称为纸面施胶，就是指湿纸幅经干燥部脱除水分至定值后，在纸页表面均匀涂上胶料的工艺过程。

3.双重施胶

双重施胶就是既进行浆内施胶，又进行表面施胶的工艺过程。

我国绝大部分要求施胶的纸或纸板一般都采用内部施胶，只是有一些有特殊要求的纸或纸板才用表面施胶或双重施胶。

（三）内部施胶剂的种类

1.按使用的pH条件分

可将内部施胶剂分为酸性施胶剂和中性施胶剂。如下所示：

（1）酸性施胶剂

①皂化松香胶：天然松香与碱反应生成的皂化产物，这是最早使用的松香类施胶剂，称为第一代松香胶。1807年开始使用。

②强化松香胶：马来酸酐或富马酸改性的松香与碱反应制得的带有三个羧基的皂化产物，从本质上说仍是一种皂化胶，称为第二代松香胶。1951年投入使用。

③其他改性皂化松香胶：包括阳离子树脂改性皂化胶、石蜡改性松香皂化胶或石蜡改性强化松香皂化胶。

④阴离子分散松香胶：也称阴离子乳液松香胶，通过将松香类施胶剂熔融乳化先制得液体松香乳液，即O/W（oilinwater，水包油）型乳液，经冷却得到稳定的松香胶乳，是一种含有90%以上游离松香的高分散体系，pH在7.0以下，固含量为50%左右，称为第三代松香胶。1971年得到应用。

⑤其他酸性施胶剂：如脂肪酸胶料、烯基丁二酸系胶料等。

（2）中性施胶剂

①阴离子分散松香胶的中性施胶：阴离子松香胶乳以干酪素、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、羧甲基纤维素等为分散剂或者保护胶体。在实际中性施胶时，必须要加一种能使松香胶沉淀并固定于纤维上的留着剂。聚合氯化铝、阳离子淀粉及两性淀粉、阳离子PAM或两性PAM、阳离子聚酰胺多胺环氧氯丙烷等，都可以作为阴离子松香胶乳的特殊留着剂。

②阳离子分散松香胶：也称阳离子乳液松香胶，是一种带有正电荷的高分散松香胶，其中含有大量松香酸分子，固含量为35%左右，可用水任意稀释，保存期可达1～2年，称为第四代松香胶。1984年出现。

③反应型中性施胶剂：这类施胶剂中含有能够和纤维素上羟基直接发生反应的活性基，主要品种有烷基烯酮二聚体（AKD）、烯基琥珀酸酐（ASA）和其他阳离子树脂。1956年开发了AKD施胶剂，1968年则出现了ASA施胶剂。

④其他中性施胶剂：如脂肪酰胺多胺环氧氯丙烷、聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）、双硬酯酰胺等。

2.按来源来分

可将内部施胶剂分为松香类施胶剂和合成类施胶剂。

①松香类施胶剂包括传统的皂化松香胶、强化松香胶、改性皂化松香胶、阴离子分散松香胶和阳离子分散松香胶等。

②合成类施胶剂包括“反应型”的烷基烯酮二聚体（AKD）、烯基琥珀酸酐（ASA）等和“自行固着型”的阳离子施胶剂（树脂型、聚合型）。

（四）表面施胶剂的种类

主要有淀粉及其改性产品、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、动物胶、合成胶乳、干酪素、石蜡乳液、硬脂酸钠等。现在的胶料多为两种表面施胶剂混合复配而成。

（五）施胶程度及检测方法

纸和纸板的施胶程度要根据其用途的具体情况来定。有些纸要求有良好的抗液体性能，应进行重施胶；有些纸要求有适当的吸液体性能，应进行一定程度的施胶；有些纸要求有良好的吸液性，就不需要进行施胶了。因此，根据纸张使用情况的不同，对纸张的施胶程度的要求也不同，可分为重施胶、中等施胶、轻施胶和不施胶四种类型。

检测纸或纸板施胶程度有许多方法，常用的有以下几种。

1.墨水划线法

墨水划线法是国内使用最普遍的一种测定纸或纸板施胶度的方法，适用于大多数施胶的纸或纸板，尤其适用于文化用纸、书写纸等。

2.表面吸收重量法（Cobb法）

Cobb法也是较常用的一种测定方法，适用于使用过程中要与液体接触的纸或纸板，如包装用纸、胶版纸、涂布原纸等。

3.表面吸收速度法（液滴法）

液滴法适合于测定纸或纸板的表面吸收速度，如印刷用纸或纸板。

4.浸没法（吸收质量法）

浸没法适用于经一定程度防水处理的纸或纸板。

5.毛细管吸收高度法

毛细管吸收高度法适用于要求有较好吸收性的未施胶纸或纸板，如吸墨纸、浸渍纸、生活用纸等。

由于液体在纸或纸板中的扩散与渗透还包含着表面效应、纤维的润涨和化学变化等复杂过程，不同的检测方法常常得出不同的评价结果。因此，不同用途的纸或纸板，需要使用与使用过程相适应的检测方法。

纸或纸板经施胶后其抗水性能的大小用施胶度表示，一些纸种对施胶度的要求如表2-2所示。

表2-2 一些纸种的施胶度要求（划线法）

不施胶的纸主要有：卫生纸、吸墨纸、卷烟纸、滤纸等。其他的大多数纸是经过施胶的。

（六）施胶及施胶剂的发展

纸张施胶历史悠久，几乎造纸发明伊始就采用了对纸张进行施胶的方法。古时候的施胶是将手工抄成之后的纸浸入装有淀粉胶料的器皿中提起晾干，以满足书写时不渗透墨水的要求，属于一种简易的表面施胶。这种施胶方法一直沿用到1807年才被松香胶内部施胶所取代。1807年至20世纪80年代170多年间的施胶，基本上都是用松香胶作为施胶剂，用硫酸铝作为沉淀剂，施胶使用的pH一般为4～5的酸性条件。由于松香胶具有价廉、易制备，施胶易控制，废纸易处理等优点，长期以来，松香一直作为浆内施胶剂，在造纸工业中得到了广泛的应用。

但是由于松香的特殊结构使乳液中的松香颗粒容易产生絮聚，低pH的酸性施胶条件对设备的腐蚀及对纸张白度、强度及脆性会带来不良影响等，将松香深加工制备出乳液稳定、工艺简单、性能优良又绿色环保的施胶剂是一个十分重要的课题。强化松香胶、高分散松香胶等的出现，少用或不用硫酸铝沉淀剂，而采用部分阳离子树脂与少量硫酸铝作为沉淀剂以提高施胶时的pH，保持在弱酸性或接近于中性的条件下进行施胶，这类中性施胶方法还需要使用沉淀剂，因此，称之为假中性施胶。

近年来，我国施胶技术发展迅速，在松香胶型施胶的基础上，合成胶料等中性施胶技术的应用越来越多，可在中性或碱性条件下进行施胶，这类中性施胶方法为真正的中性施胶。中性施胶对提高施胶效果，改善纸张质量和耐久性，减轻设备腐蚀和废水污染，降低生产成本以及利用碳酸钙填料等方面带来了好处。中性施胶是施胶技术发展的主要方向。

纸张施胶的目的和方法及其发展史

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