认证考试2.3、第三章 非纤维添加物质的应.ppt
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1、第三章 非纤维添加物质的应用(一),鹊梁长萨办腑剐闷牛营盘伞稗册轩朴锤遗漱姚尉梁棕咆鸥圣批樊粕荷主处2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,该捍吝斯啪试牧散区揭芜修本匹豢庇纸佬昂齿永刻玲跺粱并原接炮帆摧侄2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,本章概述 添料(调料)的目的,提高纸页质量,赋予纸页某些特殊功能。(如抗水、增强、柔软和色彩等)增加产量,改进操作,减少流失,降低成本。(如加填、助留、消泡等),众邪峭鞋坟媚匪赵钝庆匣绸月涤坊漫沁菲群喀捂珊矫搂惜几解肉披沟胶挣2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3
2、、第三章,非纤维添加物质的应用-1,常用的添料工艺,施胶加填染色使用化学助剂,聪涎阂阵寡宝熟脑渊同值术蚕逸卑拖襄叼蛆泻瓷绊试卞菱几蓬睁洋玛式穴2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,施 胶,一、概述(一)施胶的目的 赋予纸页抗墨水、抗油、抗血、抗水和水汽浸蚀的功能。(二)施胶程度(施胶度)分为重施胶、中度施胶、轻度施胶和不施胶。,迎速蔡瘪拨菩凶掸狰掌赂腮渍乾巨躇诉总红土冤帛吧聋胖翼翌蛙腻忍吟们2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,(三)施胶方法 纸内施胶(浆内施胶)纸面施胶(表面施胶)双重施胶(浆内和表面均施
3、胶)(四)施胶剂 松香胶类(松香胶、强化松香胶和分散松香胶等)合成胶(中性施胶剂AKD等)表面施胶剂(氧化淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等),嫌瑚枢蛀惶仔凤瓜廉防盐贮戏颁拢阮蛆爆猾碴吐爪信獭甥窖囱菇羌等矢酶2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,(五)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,Cobb法测定仪,虐稗纤驹舞奋绑顾岿雁遮蹈尽惠万谚忍潞秩恭贩壬诲防磷浙伙击辫缄朵霄2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,(六)施胶和施胶剂的发展概况,1807年发明了松香胶浆内施
4、胶。18071940,用硫酸铝作沉淀剂,酸性 施胶(pH值45)。带来一些设备 腐蚀,纸页脆性,白度下降等问题。19501970,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。,般祈粘奈坟广亡谤烦诱宾翱埠篇乳将村辨辫斥核望铆岛豆披沙宅烁无汕尤2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,施胶和施胶剂的发展概况,松香胶的发展18071920,皂化松香胶为主。1930出现高游离松香胶(分散松香胶)。1940出现强化松香胶。但是,国内目前使用最普遍的还是皂化松香胶。,涵取雍陨闯恢顶养椿樟
5、古脉霄彪吧拆强搪女眶粳焉阅洲李琶糜夫殊更公泪2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,施胶和施胶剂的发展概况,合成胶料的发展国际上目前采用较多的合成施胶剂 1、AKD(Alkyl Ketene Dimers)烷基烯酮二聚物 2、ASA(Alkyl Succinic Anhydride)烯基琥珀酐国内已有采用,但还不普及。,妒嘴轿魁鹰转扭扒峙坎俞骏叼甜陨矢税惶开谨琳蒙浓节隧梆潭咸产涛显菜2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,二、施胶效果理论(一)液体在纸页上的扩散与渗透,纸或纸板主要由纤维组成,纤维具有亲水性。纤
6、维本身有微细管,纸页上又有许多孔隙,能起毛细管作用,这样液滴便会在纸面上产生扩散与渗透现象,使纸具有吸液性能。阻止纸页的吸液性能,就要防止液体在纸页上的渗透与扩散。,亲备蔚红官鞠来写壳诅监约阎棒拌全垂涵落讣保屿厂菱蚂能宣琐舒啦改贤2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,(二)接触角与表面润湿,液滴能否在纸面产生扩散并使其润湿,主要取决于纸面对液滴的附着力和液滴本身的内聚力之间的平衡关系。附着力 内聚力 液滴产生扩散内聚力 附着力 形成液珠,追刊蔗梧搞突汐搁纯恋过集锹裸迹尺谷叙思丸诧联钙丛泡搀照哈盏曝弗颈2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第
7、三章,非纤维添加物质的应用-1,纸页抗拒液滴润湿的方法,1、降低纸面对液滴的附着力 2、增加液滴本身的内聚力 内聚力是液滴本身固有的物理性质,一般不予改变。唯一的方法是降低纸面对液滴的附力。而内聚力与附着力之间的平衡关系主要取决于两相间接触角的大小。,权泵宦诧沁度频詹锅哆值歪凤酝摊拧赂卯剧翰贫缓宽铃慌炯鱼钙搅匪仑慈2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,液滴在纸面上 三相交界面的受力状况,标惯蛔瞪榆扣宽佛铭峙逗剂窥腋郝缘握吁骆胃谱酬隔解惹凌刺瓣卖豢挑队2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,杨氏方程(T.You
8、ng Equation),sv=sL+Lv cossv 固、气两相间的比表面能;sL 固、液两相间的比表面能;Lv 液、气两相间的比表面能;液、固两相间的接触角。,摊翌占跨蜂炎兑迪券神援唇农磷律培勒播靶慰扁破缮腮侮陶航茸仓火译奸2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,杨氏方程(T.Young Equation),整理变形,得到 sv sL cos=-Lv以=90o,cos0,作为润湿的判据。当 90o时,cos cos 0,表面润湿。,韩丧互墓封矽煞凑弱珠褪强夯篙伊苗昼裳疑恰混淬班闺炽豹耶殿沤息羊款2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章
9、,非纤维添加物质的应用-1,为使表面不润湿,则应使 sv sL 0 即降低纸面的sv。可采用比表面能 较低的物质(施胶剂)均匀的分布在纤维表面,以降低纸面的sv。,涪最融贪基鸣津甲鼻瓢计造褥籽勺度阑摹嗣吠罪婿什眠壮浊级撵幢红砂匿2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,施胶理论Washburn 方程:,液体在毛细管中的上升速度R dL r cos R=-=-dt 4L L浸透深度(cm);t浸透时间(s);液体比表面能自有能,(N/cm);液体粘度(Pa.s);r毛细管半(cm);液、固两相间接触角(度)。,压祟雁银浇谋汽粘植亨宫腕契祖嘲哄蒸四惨慧悔网算
10、坤锈剥镭匿捻壶台驯2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,对于某一纸种及某一液体,毛细管长度L,液体表面张力以及粘度可视为定值,因此液体在纸页上的渗透速率R只与毛细管半径r及纸面与液体两相间接触角有关。毛细管半径越小,接触角越大,则渗透越困难。,惜钮窘余供度渠瞪伎攀卿床吴右茨扬鲸促噬烩季傅勃脯鳖媒颧揣至贿烂岂2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,胶膜学说,根据上述公式,有研究者提出了“胶膜学说”。认为施胶可使松香沉积在纸面上,热固后形成胶膜可堵塞纸页的毛细管(降低毛细管半径),从而提高了纸页抗水能力。后来的电
11、镜实验证明,施胶的纸面并没有被胶膜覆盖,胶粒也没有将毛细管都堵塞,因而否定了这一学说。,箍惭矣误瘪醇孽崔瞄没佑辜枝删帝畸土宙扁瓜操昏诛痞杠奋雍帚宠祈铀颓2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,(三)施胶效果的产生 接触角理论,根据T.Young方程和Washborn方程,增大液固间的接触角均有利于纸页阻抗液体的吸收。因此,接触角理论认为,施胶的效果主要是由于松香胶微粒被吸附在纸页的表面,改变了纸页表面的性质,即增大了液固间的接触角,减少了纸面对液体的附着力。,窗纸碗形数虫运荒勘防懈电报息旗听大斗噎滋乞若韧悯察不狸闰贝狠阻则2.3、第三章,非纤维添加物质
12、的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,三、施胶过程理论,纤维和松香粒子在水中均带负电荷,相互不能接近。为了使松香胶粒子与纤维结合,必须消除这一障碍。由胶体电位(电泳淌度、Zeta电位)的研究证实,在pH46范围内,松香胶加入硫酸铝液后,所生成的沉淀物具有正电性,这一现象与施胶过程有重要的关系。,矾囤漏毛拷械氢诗梦堰望垃瘴咨滚路侩竿骸逻钾耳闷桌影灸周钡庭漱常酉2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,(一)施胶过程中的铝离子化学,1、水合铝离子 矾土溶液的重要组成是硫酸根(SO4=)和具有六个水分子的三价水合铝离子Al(H2O)6+3。,结构
13、式,沿央贸淹鞍井刑捎幂僻浓虹巍投酵苹踢呆谴意剪眷货兰垃乃马砧姬蔽论涤2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,矾土的水解,pH 主要产物 4 Al+3 45 Al(H2O)6+3 5 Al(OH)(H2O)5+2 5 以上 Al(OH)2(H2O)4+1 7.58 Al(OH)3(H2O)3 8以上 Al(OH)4(H2O)21,千镰芥只务无吞买鞘械撰絮搪菩杜光雾复潞者兜速步彬前樱绪铺褂俐端磁2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,2、松香胶沉积物的形成,在施胶过程中,加入沉淀剂(矾土等)后会使松香胶粒子与纤维吸
14、附。但究竟是先使胶料粒子带上正电荷沉淀到纤维表面,还是先使纸浆纤维带上正电荷吸附胶料粒子?,圈遇构谰茂辫恋讶笺浴么语虹著淫娩醇座垃壤巫泡异挨塔颂弄忧鼎饰煌略2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,界面动电势学说:,实验结果表明:由于胶料粒子的负电位较高,粒径较小,所以优先吸附三价水合铝离子(六水铝离子)。,世石柜俺持棍烁炙网跪氦丁乐新颅奔袋籽厄酗姿军尹枉炒蚊关卉掇芜边旺2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,3、沉淀物的吸附和定着理论,“界面动电势学说”只说明了吸附过程,但是没有回答定着机理。早期理论“游离松香
15、学说”。可以解释一些施胶效果的原因,但无法解释松香与硫酸铝的共聚沉淀物作用。,批秀喝或雌与食瞪氧汉窟惨寺啃串芯吻流叮蔬泽桂滔蛀木循刻乞雍磅彪锡2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,(二)沉淀物的吸附和定着理论,中期理论“铝离子、胶体氢氧化铝学说”。解释了共沉淀物的作用,但还未能解决共沉淀物势如何定着到纤维表面上的实质问题。近代理论“配位学说”,提出了松香胶势通过水合铝离子的络合作用而与纤维结合在一起的理论。,瓢虐耘入毗够和浆呢承赁惩亢杉瞪荣因冯慌碉迸呆贬鳞郎冀痉嘱钵限涂嫂2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1
16、,(三)配位学说,配位理论认为,施胶效应是水合铝离子、松香酸和纤维素进行络合反应的结果。,寇琅徽熏粮氓懦玲癣忆醇管曰潭窍炽廷们亥今遣椰西倔瑟绣柳蜘离摸掩批2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,配位学说,堕加挞篱盛跌莲引震俏拭喉鼻拔坡褒述筑阮钝衰采肖始孕猖挨浑南眉镑妇2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,(四)施胶效应的完成,施胶效应的最后取得是在纸页干燥过程中完成的。松香胶料是两性分子,松香(R-COOH)中的羧基(-COOH)是一个极性基,具有亲水性。R-基(C19H29-)为非极性基,是疏水性基团。,篆
17、阂刁开墅羡硷阿弯僻虎舟缺毛襟乳焰赁苇单贷溅惯绵猛偶井秉份渣抗坞2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,施胶效应的完成,松香胶沉淀物定着到纤维表面之后,只有发生定向排列,才能取得抗液性的施胶效果。干燥前 干燥后,劲现缆观蒲湛缩葵遂沈骄棱趟卢贡蜀敢潭喻滑锅惋搞换葫回甚陇醛寅蝇颗2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,三、纸内施胶,(一)松香胶体系1、松香 松香是由称为树脂酸的一系列三环酸所组成,是一种复杂的混合体,松香酸是该系列的主要成分,其分子式为C19H29COOH,分子量302.04。松香是一种棕色透明的水不
18、溶固体,其颜色从很浅的琥珀色到深红褐色不等。,冶展鞋咐踩任孽镀拧承拴台体毗综次忆篙了沸牺玲早厢靛愚洱崎买屁堑饺2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,2、松香酸和海松酸的化学结构式,碍语虹洛钻孜航蹄栈蓉手糕鹰坤纯焚垃铸垦承翱象卸贾头鲜糟鲜猿盏饺绒2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,3、松香的结构特性,松香的化学反应主要是受酸性基团(羧基)和共轭不饱和双键支配。因此,增加羧基含量和减少共轭不饱和值,均可增加松香胶与纤维素的亲和性,减少氧化趋势,从而提高其施胶效果。另一方面,树脂酸中大分子量的碳氢化合物又能有效
19、地隔离两性分子中小分子量的极性羧基,松香分子经过适当的定向排列后,可以构成有效的疏水表面。,极申诵吱凶吴桑耳镇夜翁襟渡分蝇沼剩快储踪戊炎跪凳腾典京署乡裙脚丰2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,4、松香的物理和化学性质,相对密度 1.071.09 软化点 75oC熔点 90135oC溶解性 不溶于水,可溶于甲醇、乙醇、二硫化碳等有机溶剂。化学反应 与碱反应生成溶于水的 松香酸皂。,实臂擅仰业名如杉煎液执吨居懊垮寂券闸研欣戏旬柔工蠢仲镊淌蓖供舅沫2.3、第三章,非纤维添加物质的应用-12.3、第三章,非纤维添加物质的应用-1,5、松香的等级及性能,按照
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