12第三章3节施胶56

一、课题：第三章湿部化学第三节施胶二、教学目的：通过学习，使同学们能够了解么施胶的定义、作用、分类及施胶和施胶剂的发展概况，掌握AKD施胶的特点、AKD的施胶机理、影响AKD施胶效果的因素及AKD假施胶与再定向。三、课时：2h第12次第4周星期一3月10日C25、C26（1.2节）四、课型：新课五、教具：电脑、投影仪、白板笔及8、9、10号机生产的纸施胶与未施胶的纸六、重点：AKD施胶的特点影响及AKD施胶效果的因素（重）七、难点：AKD的施胶机理及AKD假施胶与再定向（学生没有接触与操作过）八、教学过程：1、导入：同学们，我们上次课学习了化学品分：过程助剂：如助留剂、助滤剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、杀菌剂等。添加过程助剂最重要的是保证纸机正常运转，提高纸机的生产率。功能助剂：如施胶剂、干强剂、湿强剂、柔软剂、增白剂、染料等。添加这类助剂的目的是为了满足用户的特殊需要。造纸纤维主要由纤维素、半纤维素组成，表面含有大量的羟基，而由纤维交织形成的纸页含有大量微孔，又具有很强的毛细作用，对各种液体介质和溶液均具有很强的亲和作用，因而需要施胶剂来提高纸张的抗液体渗透性能。施胶剂常常是纸料中仅次于填料的化学品，且施胶pH值在一定程度上就决定了抄纸pH值，依次又影响到成纸的很多性质和纸机操作系统。接下来我们将用2个课时来进行学习第二章湿部化学第三节施胶。请大家翻到教材开始新课程的学习。2、课程大纲：（详细内容见课件）（主要以讲授为主，辅以图表）主要内容：一、施胶的定义与作用二、施胶分类三、施胶和施胶剂的发展概况四、AKD施胶的特点（重）五、AKD的施胶机理（难）六、影响AKD施胶效果的因素（重）七、AKD假施胶与再定向（难）一、施胶的定义与作用1、定义：在纸浆中或纸面上施加抗水性物质，使其附着在纤维或纸张表面，来减少纸页的毛细管作用和对液体的附着作用，防止液体在纸张上的渗透和扩散。这一工艺过程称为施胶。2、施胶目的和作用：改变纤维的表面以便控制含水液体向纸内渗透，使纸页获得抗拒液体流动的性能。二、施胶的分类1、按施胶性质分：1）、酸性施胶：明矾、PH值4.7～5.5，松香胶。松香胶沉淀物吸附于纤维表面，或与纤维通过配位键而络合，再经干燥处理后，才能取得预期施胶效应。2）、中性施胶：（中性施胶通常有2种形式）①用强化高效的松香胶作为施胶剂，少加或不加明矾，并用阳离子树脂作为添加剂。如PAM、PAE、PAC等阳离子型助留剂替代明矾，提高松香胶的留存率，通常pH值控制在5.5～7.0，可使施胶剂与纤维牢固结合，获得满意的施胶效果，这种施胶也被称作“近中性施胶”，如分散松香胶就属于这一类。（我公司主要采用中性施胶）②用合成施胶剂在完全不加明矾的情况下进行和中性施胶，通常pH值控制７.０～８.５。2、按施胶程度（即施胶度）分：重施胶、中度施胶、轻度施胶和不施胶。3、按施胶方法分：①纸内施胶（浆内施胶）:整体渗液性；②纸面施胶（表面施胶）：施胶剂加到纸页表面，使纤维与纸体粘结，并在纸面上形成一层连续的薄膜，提高纸的抗液性能，主要目的是改善纸页的表面性能（适印性，表面强度）；③双重施胶（浆内和表面均施胶）。4、按施胶剂种类分①松香胶（松香胶、分散或强化松香胶，我公司不使用松香胶）②合成胶（我公司主要为中性施胶剂AKD施胶）③表面施胶剂（氧化淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等）三、施胶和施胶剂的发展概况1807年发明了松香胶浆内施胶。1807－1940，用硫酸铝作沉淀剂，酸性施胶（pH值4－5）。带来一些设备腐蚀，纸页脆性，白度下降等问题。1950－1970，开始寻求更有效的施胶剂和施胶工艺。50年代开始采用合成胶料，进行中性施胶。70年代后发展迅速。为碳酸钙加填提供了条件。合成胶料的发展：国际上目前采用较多的合成施胶剂1、AKD（AlkylKeteneDimers）烷基烯酮二聚物（公司采用）2、ASA(AlkylSuccinicAnhydride)烯基琥珀酐,国内已有采用，但还不普及。3号机用过后效果不佳，后改用AKD。四、施胶特点1、施胶度的测定常用方法：墨水划线法表面吸收重量法（Cobb法）浸没法（吸收重量法）等2、中性施胶的特点与分类1）优点：1、提高成纸的物理强度性质；2、可使用高白度的碳酸钙加填，降低增白剂的用量；3、纸机系统内的无机盐负荷更低，可防止设备的腐蚀，更环保；4、改善纸张特性。缺点：1、胶料成本高，反应迟缓一些；2、易滋长微生物，腐浆和断头较多。2）、中性施胶的分类（两大类）反应型：在碱性条件下，胶料能与纤维直接反应，并固着在纤维上。（如烷基烯酮二聚体，烯基琥珀酸酐）自行固着型：仍用松香胶作施胶剂，但是采用阳离子树脂代替硫酸铝作沉淀剂。五、AKD的施胶机理与纤维素形成共价键而固着在纤维上烷基烯酮二聚体的施胶过程AKD粒子在纤维表面吸附；AKD粒子在加热时固化并转向伸展；经过一段时效，AKD粒子定向排列，形成疏水表面。五、AKD施胶优缺点1、AKD主要成分是烷基烯酮二聚体。生产时主要是以阳离子淀粉为主的分散介质（水相）中而制得固含量为10%~20%的乳液，AKD乳液呈酸性2、AKD胶粒的粒径、乳液的粘度、分散液滴的带电情况等是影响乳液稳定性的主要因素，乳液的贮存时间及贮存温度也对乳液的稳定性有一定的影响。3、AKD乳液贮存过程中粘度不断增加，则可能变质。4、能与纤维发生反应。5、AKD在水中不稳定，可发生水解反应，温度越高越强烈。故AKD乳液应在较低温度下保存，贮存期越短越好。6、AKD的施胶作用在纸页干燥以后尚未完成，卷取后存放24小时仅完成80％，若干天后施胶反应还在继续进行。缺点：存在施胶滞后、纸页打滑和施胶费用较高六、影响AKD施胶效果的因素（重）1、温度的影响试验表明，在30℃水中搅拌60分钟，30%的AKD会发生水解，在70℃水中搅拌10分钟，其水解率高达60%。但在37.7℃时，搅拌10分钟，水解率仅5%。为了降低AKD水解速度，减少胶料损失，要注意控制浆料温度不能过高，一般尽可能低于40°CAKD施胶反应的一个重要条件就是温度。需要采用快速升温的干燥曲线，以尽快降低纸页水分，减少水解，加快AKD施胶反应。进入干燥部，需要控制烘缸温度在50℃以上，以达到AKD熔点温度，使施胶剂分子重排，促进其与纤维的反应。另外，发生施胶反应的最高温度不能低于95℃。2、填料的影响不利的影响：其一，由于填料的比表面积比纤维高，AKD倾向于吸附在填料表面，吸附在填料上的AKD不会对施胶有积极作用。添加胶的量必须增加到能弥补这种损失程度；其二，如果填料未留着，则这些吸附的胶也随之流失。有利方面：对于AKD施胶，碳酸钙是最适合的填料。碳酸氢根离子对AKD与纤维的反应有催化作用。PCC和GCC对AKD施胶效果影响不同：PCC颗粒内部具有微孔结构，纸页加热干燥时部分熔化的AKD蜡会渗入其中而不能与纤维素反应，从而降低了AKD的施胶效果。GCC没有微孔结构，比表面积相对较小，所以使用GCC加填时，AKD施胶效果要好得多。3、细小纤维的影响过多增加配料中细小纤维的量与填料的影响很相似，然而，细小纤维更高的比表面积意味着要达到规定的施胶量就需要加入更多的胶量。要提高AKD的留着率，就必须提高细小纤维和填料留着率。合理的助留系统应维持首程留着率在75%~85%。由于保留在长纤维上的AKD的施胶效率要比保留在细小纤维上的AKD的施胶效率高得多，因此，还要尽可能提高AKD在长纤维上的留着，这需要在添加AKD之前，提高细小纤维与填料的聚集，从而可为AKD在长纤维上留着提供有利条件。4、系统PH值控制当PH值小于6.0时，AKD失效。随着PH值增加，AKD的反应活性也相应增加，尤其在6.5~7.5之间时，纸页的施胶度上升最快，当PH值大于8以后，施胶度上升减慢。当PH值控制范围在7.5~8.5之间时，AKD反应活性较好，但如果AKD水解较严重，PH值又不宜过高，根据有关厂家经验，以控制在7.5～8.5为宜。5、其它添加剂的影响七：具体实例（了解）：1、流程：40万吨AKD流程8号机流程：8号机AKD具体操作：1、抽料前的准备﹡检查AKD的品牌和质量。﹡将所有手阀置于正确的位置。2、转移AKD﹡将AKD从包装桶中抽到容器桶中。3、计量加入﹡选择“加入允许”，并处于R-模式，AKD加入流量根据浓浆泵单位时间输送浆料绝干量按比例加入。若处于L-模式，则需输入流量值。﹡选择“自动清洗”后，当AKD停止加入时，程序自动清洗加料管道。2、四十万吨造纸车间影响AKD施胶的因素对颜A纸AKD用量如下：1、AKD用量控制在1.8kg/t-3.5kg/t(参考)。2、当成纸吸水性大于30时，AKD在原基础上增加0.5kg/t。3、当吸水性较低时，用量降低幅度不能过大。4、吸水性控制在30±5g/m2。具体影响表现在：1、用量：无论哪种类型的AKD，用量小于0.1%（1kg/t）时，几乎没有施胶效果，但是当用量超过0.4%（4kg/t）时，纸页的施胶度不但不会增加，AKD的留着率还会明显下降。一般AKD的用量在0.1%—0.25%之间；重施胶时用量在0.25%—0.35%之间，若用量超过0.35%仍达不到预期的施胶度，就不能盲目增加AKD的量，应检查有关生产环节的状况和AKD乳液质量。2、助留系统AKD的留着率对施胶效果至关重要。保留在长纤维上的AKD的施胶效率要比保留在细小纤维上的AKD的施胶效率高得多，因此AKD中性施胶体系中加助留剂的目的不仅是提高细小纤维和填料的留着率，更重要提高AKD在纤维上的留着率，尤其是在长纤维上的留着率。3、硫酸铝一般对施胶效果影响不大。4、施胶增效剂车间没有使用。5、助剂添加顺序一般情况下车间对助剂添加顺序不会轻易改变。6、PH值和碱度PH值小于6时，AKD几乎不能产生施胶作用。PH值在6.5-7.5之间时，纸页的施胶度上升最快。实际生产中一般控制在7.5-8.5之间。7、Zeta电位车间无法测量8、填料填料对AKD的施胶有不利影响。填料具有较大的比表面积和独特的表面化学性质，能够吸附纸浆中添加的大部分AKD，减少AKD在长纤维上的留着。9、浆料种类木浆好于草浆，阔叶木浆好于针叶木浆，化学浆好于机械浆。10、系统的温度抄纸系统温度的升高，AKD的施胶效率明显下降。通常要求系统温度控制在37-450C。11、施胶过程中产生的沉积物12、烘缸干燥曲线及纸页下机温度烘缸干燥曲线是制约AKD在机熟化程度的主要因素。当纸页进入烘干部以后，就需要采用快速升温的干燥曲线，加快施胶剂与纤维素羟基之间的化学反应。13、纸页的水分含量纸页在烘干过程中的水分和下机纸页水分都会影响AKD的施胶效果。适当降低纸页出压榨部和干燥部的水分，有助于施胶反应的完成，加快AKD熟化。对水分较高的纸，纸页下机后会部分水解，降低施胶效果。14、系统中的阴离子干扰物生产中有时会出现这种情况，系统的施胶一直很好，工艺和操作参数没有进行任何调整，施胶效率却突然明显下降。这很可能是由于系统的变化引起了阴离子干扰物大量增加，而AKD很容易吸附在阴离子干扰物上，导致了留着在纤维上的AKD大量减少造成的。15、假施胶与再定向如果纸页水分过高，贮存温度过高，PCC填料悬浮液中的游离石灰含量过高等均易造成施胶剂水解速度加快，严重时放置一段时间后纸页施胶度完全失去，造成假施胶。该车间在AKD施胶时重点考虑1、2、6、8、9、10、12、13、14点。八、AKD假施胶与再定向施胶逆转（假施胶）：是指纸张下机时测试施胶度合格，而当放置一定时间后纸张的施胶度降低或失去施胶度的现象。AKD施胶的纸，如果纸页水分过高、贮存温度过高、PCC填料悬浮液中的游离石灰含量过高等均易造成施胶剂水解速度加快，严重时放置一段时间后纸页施胶度完全失去，造成假施胶。在表面施胶前纸页的施胶状况良好，而经过表面施胶以后在复卷机处却失去了施胶度，这一般是烘缸干