紙張施膠和表面增強(qiáng)一體化技術(shù)的應(yīng)用

齊云洹 丁雪峰 王慧霞 張 楊

(河南漯河銀鴿實(shí)業(yè)投資股份有限公司，河南漯河，462000)

傳統(tǒng)的中性施膠一般采用漿內(nèi)添加AKD或ASA施膠劑，需要采用計(jì)量泵或螺桿泵計(jì)量加入，就AKD而言，在漿內(nèi)加入有一些缺點(diǎn):①漿料中的松香及樹(shù)脂等附著AKD形成顆粒留著于紙張表面，經(jīng)烘缸和壓光機(jī)后容易形成透明點(diǎn)和半透明點(diǎn)［1］。②AKD施膠存在施膠滯后現(xiàn)象［2］，生產(chǎn)的紙張下機(jī)后，在常溫下需要放置幾天才能完全發(fā)揮施膠效果。③AKD水解產(chǎn)物棕櫚酮會(huì)堵塞毛毯孔眼，使毛毯表面板結(jié)，降低濾水效果，縮短毛毯壽命。④AKD的加入點(diǎn)一般均在高位箱或穩(wěn)漿箱，需要工人有較高的責(zé)任心來(lái)關(guān)注施膠劑的流量，如出現(xiàn)斷流就會(huì)造成質(zhì)量事故，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度。⑤漿內(nèi)施膠需要通過(guò)造紙機(jī)的流送系統(tǒng)，會(huì)有一部分施膠劑隨白水流失，造成施膠劑浪費(fèi)和成本的提高。

紙張表面增強(qiáng)一般采用涂布的方式，通常采用涂布淀粉來(lái)增加印刷表面強(qiáng)度和挺度，為了達(dá)到更高的強(qiáng)度，還會(huì)在淀粉中加入苯丙類施膠劑［3］、乙二醛或改性的乙二醛、聚乙烯醇等高分子聚合物來(lái)提高成膜性和紙張的印刷表面強(qiáng)度。王進(jìn)等人［4-5］利用合成施膠劑研究了施膠的增強(qiáng)作用原理和優(yōu)點(diǎn):①合成施膠劑作用于紙張表面，與纖維上的羥基反應(yīng)，使水性膠黏劑不易滲透到紙內(nèi)，而在表面產(chǎn)生有效覆蓋層，達(dá)到表面增強(qiáng)作用。②合成施膠劑與纖維羥基反應(yīng)，產(chǎn)生印刷油墨不能滲透的表面，提高紙張的印刷光澤度。③一體化施膠劑使纖維之間的連接更加緊密，印刷表面強(qiáng)度得到提高，印刷時(shí)不容易掉粉掉毛。

本文介紹了紙張施膠和表面增強(qiáng)一體化施膠劑的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和中試生產(chǎn)，直接在造紙機(jī)表面施膠系統(tǒng)上一次完成施膠和表面增強(qiáng)，可以解決上述諸多問(wèn)題，以供同行參考。

1 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

原紙:取自造紙機(jī)上沒(méi)有使用AKD、表面淀粉膠及表面增強(qiáng)劑的紙樣。

氧化淀粉，山東恒瑞化工有限公司;一體化施膠劑，山東萬(wàn)有化工有限公司。

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表1 生產(chǎn)試驗(yàn)方案和結(jié)果

1.2 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果

自制淀粉膠中加入一體化施膠劑。采用FA-202D全數(shù)控涂膜機(jī)，刮棒型號(hào)OSP-50 μm，進(jìn)行模擬涂布，淀粉液濃度10%，涂布量計(jì)算結(jié)果約55 kg/t紙，一體化施膠劑不同用量下實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出，隨著一體化施膠劑用量的增加，紙張Cobb值降低，印刷表面強(qiáng)度提高，當(dāng)一體化施膠劑用量為6 kg/t紙時(shí)，Cobb值和印刷表面強(qiáng)度變化趨勢(shì)減緩。因此，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定一體化施膠劑最佳用量為6 kg/t紙，按照現(xiàn)行價(jià)格計(jì)算，噸紙施膠成本節(jié)約29.5元 (AKD成本)+42.25元 (表面增強(qiáng)劑成本) －35.5元 (一體化施膠劑成本)=36.25元，具有經(jīng)濟(jì)效益，建議投入中試生產(chǎn)。

2 中試生產(chǎn)

2.1 造紙機(jī)條件

2640長(zhǎng)網(wǎng)多缸造紙機(jī)，表面施膠機(jī)為斜列式浸泡施膠機(jī);生產(chǎn)78 g/m2膠版印刷紙，車速530 m/min，上網(wǎng)濃度0.8% ～1.0%，白水pH值7.0～8.0，干燥最高溫度90～95℃;漿料配比:針葉木漿20%，商品葦漿25%，自制草漿55%。

生產(chǎn)過(guò)程中紙張關(guān)鍵控制指標(biāo):Cobb值29～35 g/m2，印刷表面強(qiáng)度≥100 cm/s。

2.2 試驗(yàn)原料及方案的確定

氧化淀粉，山東恒瑞化工有限公司;一體化施膠劑，山東萬(wàn)有化工有限公司;表面增強(qiáng)劑7311，浙江傳化化工有限公司;AKD(固含量15%)，漯河天馬化工有限公司。

試驗(yàn)方案:采用計(jì)量泵方式加入到施膠機(jī)供膠管道，確保一體化施膠劑在進(jìn)入兩施膠輥之前與淀粉膠混合均勻。

取成品紙張 (傳統(tǒng)的采用AKD施膠、表面增強(qiáng)劑增強(qiáng)的紙張)作為對(duì)比紙樣，與采用一體化施膠劑的紙樣進(jìn)行對(duì)比。

試驗(yàn)時(shí)一體化施膠劑按4 kg/t紙?zhí)砑?，在保證原紙各項(xiàng)指標(biāo)合格的情況下調(diào)整原來(lái)采用的表面增強(qiáng)劑和漿內(nèi)施膠AKD的用量，待第1輥紙下機(jī)后，檢測(cè)成紙Cobb值，調(diào)整AKD和表面增強(qiáng)劑用量。待第2輥紙下機(jī)后，檢測(cè)Cobb值、印刷表面強(qiáng)度等，逐步適當(dāng)調(diào)整一體化施膠劑用量，以達(dá)到規(guī)定的要求。

3 試驗(yàn)結(jié)果和討論

生產(chǎn)試驗(yàn)方案和結(jié)果如表1所示。生產(chǎn)成本核算如表2所示。

表2 生產(chǎn)成本

(1)從表1可以看出，采用一體化施膠劑前紙張Cobb值為29 g/m2，印刷表面強(qiáng)度為100 cm/s，而采用一體化施膠劑之后，以一體化施膠劑替代部分表面增強(qiáng)劑 (第1輥)，紙張Cobb值減小，印刷表面強(qiáng)度提高，說(shuō)明一體化施膠劑對(duì)紙張的Cobb值和印刷表面強(qiáng)度有改善。

(2)在第2～7輥中逐漸增加一體化施膠劑的用量，適當(dāng)減少AKD的用量，紙張Cobb值有所變化，當(dāng)一體化施膠劑用量為6.0 kg/t紙、AKD的用量為2 kg/t紙時(shí)，Cobb值為27 g/m2。一體化施膠劑取代漿內(nèi)的AKD施膠和表面增強(qiáng)劑，當(dāng)其用量為6.5 kg/t紙時(shí)，紙張的Cobb值30 g/m2，印刷表面強(qiáng)度115 cm/s，滿足規(guī)定的要求。

(3)由表2可以看出，采用一體化施膠劑的噸紙生產(chǎn)成本節(jié)約29.5元 (AKD成本)+42.25元(表面增強(qiáng)劑成本) －38.47元 (一體化施膠劑成本)=33.28元。噸紙化學(xué)品用量減少10.0 kg+5.0 kg－6.5 kg=8.5 kg。

4 使用建議

一體化施膠劑中含有大量羥基、胺基及疏水基團(tuán)，加入硫酸鋁之后會(huì)使高分子產(chǎn)生絮聚而影響一體化施膠劑的成膜性能，進(jìn)而降低紙張局部滲透時(shí)間，影響施膠和增強(qiáng)效果。故在一些除了要控制紙張Cobb值，還要控制滲透時(shí)間的紙種中應(yīng)用時(shí)，要求表面淀粉膠料中少加或不加硫酸鋁，以免影響施膠效果。

5 結(jié)論

在生產(chǎn)膠版印刷紙中，采用一體化施膠劑替代傳統(tǒng)的AKD漿內(nèi)施膠和表面增強(qiáng)，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。5.1 經(jīng)過(guò)初步計(jì)算，施膠成本節(jié)約33.28元/t紙，噸紙化學(xué)品的用量減少了約8.5 kg，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。5.2 生產(chǎn)試驗(yàn)表明，一體化施膠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的漿內(nèi)施膠和表面增強(qiáng)是可行的，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，一體化施膠劑完全替代AKD施膠和表面增強(qiáng)劑，用量6.5 kg/t紙時(shí)，紙張Cobb值30 g/m2，印刷表面強(qiáng)度115 cm/s，滿足規(guī)定的要求。

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