AKD中性施胶剂在胶版纸生产中的应用

AKD中性施胶剂在胶版纸生产中的应用2007年3月11日AKD中性施胶剂在胶版纸生产中的应用中性施胶剂是指在抄纸工序中，将系统PH值调到7以上的一种施胶工艺。目的：使纸和纸板具有一定的抗水性，既提高产品的施胶度。常见的中性施胶剂有ASA、AKD。中性抄造改进了纸张的强度性质和老化行为。酸性抄造的纸张大约在50年后降解，而中性抄造的纸张则超过500年。为了进一步提高纸张质量，增加产品的市场竞争力，我们将传统的酸性抄造改为中性抄造，取得了成功。本文对AKD中性施胶剂的施胶机理及其生产中的应用特点做一介绍。1、AKD中性施胶剂的施胶1.1AKD的结构特点AKD及烷基烯酮二聚体，是一种反应性施胶剂，它的化学结构有两个特点：（1）、拥有长碳憎液性能的官能团，即起施胶作用的基团。（2）、拥有能与纤维素键合的反应基，即16—18长链烷基羧基，能与纤维素发生作用，形成酮基，能取得较好施胶效果。但反应基也能与水反应，生成无施胶作用的水解物，影响施胶效果。R代表烷基，在65℃以上极易水解，内脂1.2AKD中性施胶剂的施胶机理AKD中性施胶剂的施胶过程包括以下过程：留着、定向、分布、和固着。（1）、留着——纸机湿部需要加入阳离子助剂和阳离子淀粉助留，提高AKD的留着。（2）、分布——在干燥过程中，加热使AKD胶料在纤维素表面分布和扩展。（3）、定向和固着——在纸张的干燥和存放过程中，AKD的四元环基和纤维素羟基发生脂化反应，定向和固着在纤维上，完成施胶作用。1.3影响AKD中性施胶效果的因素（1）、AKD乳液存放条件及其在浆料悬浮液中的水解AKD乳液可以在室温下贮存2个月，不允许超过30℃或受冻，实践证明，贮存温度超过30℃或受冻，AKD的用量是正常用量的两倍以上，若加水稀释必须在48小时内用完，否则AKD会水解，失去施胶作用。（2）、纸浆类型使用全化学木浆抄造的纸，施胶效果最好，掺用芦苇浆抄造的纸次之，掺用麦草浆抄造的纸施胶效果最差。（3）、硫酸铝因为硫酸铝是价格便宜的阴离子捕捉剂（ATC），对于掺用部分草浆的纸浆，因草浆中含有大量的阴离子垃圾，如果预先不进行系统点和平衡，势必加大AKD及CS、APAM的用量，建议适当少用，以平衡浆料中阴离子垃圾。（4）、PH值控制在7-8之间，以控制在7.5-8之间最优，PH值超过8.5，施胶度反而下降。（5）、Zeta电位系统内部电荷必须平衡，特别是对草浆系统内的阴离子垃圾用阳电荷平衡，较经济的ATC就是硫酸铝或聚合发氯化铝。（6）、助留剂在生产中阳离子PAM和阳离子淀粉作为助留剂，其中，阳离子淀粉是季铵型，要求有较高的阳离子取代度，淀粉糊液具有较高的黏度和良好的稳定性；阳离子PAM要求有较高的分子量和较低的电荷密度。（7）、加入点和添加程序为了减轻AKD的水解程度，避免造成水解和破乳，AKD常加在浓浆稀释之后，并加在填料之前，因为填料对AKD几乎是100%地吸收，而纤维只能吸收10%AKD；硫酸铝加在配浆池中和白水系统中；阳离子淀粉在流送系统浓浆区连续加入；阳离子PAM以加在靠近流浆箱为宜，以不受任何剪切里作用。（8）、不利于施胶的添加剂消泡剂、毛布清洗剂等表面活性剂对(9)、填料最好使用碳酸钙，采用后纸机很自然地在7.5-8.0的PH范围内运行，因为碳酸钙充当了缓冲剂。但随着碳酸钙用量的增加，AKD在纸浆纤维上的有效吸附量越来越少，会造成施胶性能的下降。（10）、AKD的熟化及干燥熟化是指在一段时间内加热时纸页AKD施胶度的发展，AKD粒子像球一样保留在纸上，在干燥部AKD将以单分子层状在纤维和填料表面扩散，然后AKD分子重新定向是纸页抗水，这是一个能量消耗的过程。出于质量控制目的，干燥部必须提高烘缸温度，可通过给予纸张能量进行人工熟化加速这一过程，或在常温下放置一段时间完成这一过程。在纸机上的熟化首先受滤水的影响，在经压榨部后纸页越干，在相同干燥条件下，施胶度就越好；其次，自然的熟化取决于干燥部的温度，干燥部温度越高，施胶度越好。下机施胶度取决于干燥部烘缸的温度，中性施胶条件的抄纸，第一组烘缸的温度需要迅速提高，以便达到干燥部需要的温度，最高温度应该在120-130℃范围。（11）洗涤及筛选净化浆料的洗涤及筛选净化对于掺用草浆的纸种非常关键，一方面，草浆的杂细胞多，具有较大的笔表面积、较强的负电荷密度及较小的粒径，会吸附较多的AKD穿过成型网随白水流失，造成AKD用量的增加，因此必须加强草浆的筛选净化；另一方面，残氯对AKD施胶是不利的，必须加强洗涤，有效的除去残氯。2、纸张生产从酸性到中性的转化在纸张生产中有酸性系统到中性系统中实现了一下变化：2.1抄纸PH值由酸性转变为7.0-8.0之间，从而使中性抄造系统是用少量的矾土。2.2填料用碳酸钙代替滑石粉，施胶剂用AKD中性施胶剂代替皂化松香胶或阴离子分散松香胶。2.3因为在碱性条件下细菌易于生长，因此杀菌剂的使用需要改变。需要在阳离子淀粉和阳离子PAM的乳液中加入抑菌剂，在纸机的流送系统中定时加入抑菌剂，在白水系统中定时加入杀菌剂。对生产中使用的抑菌剂和杀菌剂要求有高效、低毒、易于生化降解。2.4保留率必须优化，特别是对细小纤维和填料的保留。因为细小纤维和填料有较大的比表面积，较强的负电荷密度，对AKD有很高的吸收性，保留越多的细小纤维，就意味着AKD的保留效果越好。两种主要的保留剂为阳离子淀粉和阳离子PAM，也可以考虑在高速纸机采用微粒助留系统来提高保留率。2.5在酸性抄纸转为中型抄纸时，对配浆池、抄前池、流送系统、白水系统管道等用系统清洗剂进行清洗，决不允许未经系统清洗或清洗不彻底，否则，影响酸性施胶向中性施胶的转化。3、AKD中性施胶的两个问题：施胶的有效性和逆向性有效的施胶系统能够使用最少的AKD达到预期的施胶度，施胶剂的过量使用，不仅提高了生产成本，而且导致压榨沉积物和白水系统的污染。逆施胶也称假施胶，即在一定时间后失去抗水性。虽然在生产一定时期内表现出足够的施胶度，但在两三周后失去抗水性，且往往容易发生在以后的印刷或徒步过程中。3.1细小纤维和填料对施胶逆转的影响AKD与细小纤维和填料结合比与纤维结合要容易，粒度更小的填料具有更高的比表面积，因而能够优先吸附AKD，覆盖在碳酸钙表面的部分AKD提供了崭时的施胶效果。AKD与填料连接形成一个含钙的β酮基盐、是一个弱健连接，二聚体经由β酮酸转变为可水解的甘油二硬酯酸酯。这个可水解的结构显然不能赋予纸业疏水性，而使纸业施胶度下降，水蒸气和加热能加速AKD向甘油二硬酯酸酯转化。3.2AKD在纸页中分布对施胶逆转的影响AKD与纤维素之间强健连接的仅占纸页中AKD总量的一部分，这些健和物产生长期施胶。大部分未健合的AKD与纤维素之间以弱健结合，提供了崭时的施胶度。纸业最初的施胶度来源于健合和未健合的AKD与纤维素之间的结合。因此，与纤维素之间与弱健结合的纸页下机以后逐渐失去抗水性，发生施胶逆转。4、AKD在胶版纸印刷生产中的应用：华泰纸业从1999年起开始研究中性施胶技术的应用，在2000年成功在胶版纸生产车间推广中性施胶，稳定了产品质量，提高了生产效率。4.1AKD中性施胶的工艺技术条件浆料配比：NBKP+LBKP+漂白麦草浆加填量：GCC20%阳离子淀粉：1.0-1.5%PAM：150-200ppmAKD(15%):10-13kg/t纸施胶PH值：7.5-8.04.2AKD中性施胶效果