紙張施膠度介紹

1、紙張施膠紙張施膠度度介紹介紹2013年07月目 錄什么是施膠？1施膠度的測試方法2對涂布、印刷等的影響 3施膠度標(biāo)準(zhǔn)421 什么是施膠？v 施膠工藝對造紙工業(yè)來說是非常重要的。除了少數(shù)紙種之外, 大部分紙張要求具有一定的疏液性能。而作為紙張的天然原料纖維素本身是親水性很好的物質(zhì), 此外在纖維之間所構(gòu)成的毛細(xì)管作用下, 紙張也會產(chǎn)生吸液、吸水作用。為了抑制這種由纖維的親水性和紙張構(gòu)造的吸水性引起的紙張親液性能, 通常在紙張?jiān)现刑砑幽撤N一定量的施膠劑。31 什么是施膠？v 紙或紙板的施膠通常由兩種方式進(jìn)行: 內(nèi)部施膠(Internal sizing) : 造紙漿內(nèi)添加施膠劑 表面施膠(Surfa

2、ce sizing ) ：成紙后表面涂膠液v 無論采用哪一種施膠方式,其目的都是為了賦予紙或紙板一定的疏水性或疏液性。v 施膠度可以定義為紙和紙板對水溶液滲透的阻力。4v 由于紙張用途非常廣泛, 因此, 要求紙張具有不同的施膠特性。例如: 衛(wèi)生紙、吸水紙、濾紙、餐巾紙等要求紙張具有很好的親水性; 印刷用紙, 既要印字清晰, 又要紙張具有一定的吸墨性能, 這就要求紙張具有適當(dāng)?shù)氖┠z度; 紙容器, 紙張或紙板就要求具有很高的施膠度。1 什么是施膠？5目 錄什么是施膠？1施膠度的測試方法2對涂布、印刷等的影響 3施膠度標(biāo)準(zhǔn)462. 施膠度測試方法v 不同用途的紙品其測試方法也不盡相同。v 施膠度的測

3、試方法有很多種，定量地描述施膠度時(shí), 就需要對測定條件做明確的規(guī)定, 例如紙張的定量, 測試時(shí)的溫度、濕度以及滲透液的濃度、純度等。v 施膠度的測定往往是測定液體和紙張的相互作用, 而這種相互作用又往往很復(fù)雜,比如液體向紙頁滲透的過程包含著表面效應(yīng)、擴(kuò)散、纖維的膨潤以及化學(xué)變化等作用。同時(shí)這些作用又交織在一起發(fā)生, 因此使用不同的施膠度測定法來評價(jià)紙張的施膠度時(shí), 會得到不同的甚至相差很大的結(jié)果。7v 施膠度測定方法雖然很多, 但是可以分為三個(gè)類型:2. 施膠度測試方法滲透型利用液體內(nèi)紙張的利用液體內(nèi)紙張的滲透性滲透性能來評價(jià)紙能來評價(jià)紙張的施膠度張的施膠度, , 就是測就是測量量液體滲透到預(yù)

4、定液體滲透到預(yù)定深度深度( (通常是穿過紙通常是穿過紙頁頁) )所所需要的需要的時(shí)間時(shí)間。吸收型利用紙或紙板在利用紙或紙板在一一定滲透時(shí)間定滲透時(shí)間內(nèi)所吸內(nèi)所吸收液體的收液體的量量來評價(jià)來評價(jià)施膠度的吸收型施施膠度的吸收型施膠度測試法膠度測試法; ;表面型利用液體和紙、紙利用液體和紙、紙板的表面的相互作板的表面的相互作用來評價(jià)施膠效果用來評價(jià)施膠效果的表面型測定法。的表面型測定法。8浸透試驗(yàn)（固定終點(diǎn)）吸收試驗(yàn)（固定浸透時(shí)間）表面試驗(yàn)卷曲法卷曲法干燥指示劑法干燥指示劑法螢光染料法螢光染料法Stockigt法法BKY法法Hercules施膠測試儀施膠測試儀Penescope法法墨水浮游法墨水浮游

5、法墨水浸透法墨水浸透法水浮游法水浮游法KBB法法Valley法法Currier法法Cobb法法濕潤破斷法濕潤破斷法潤濕試驗(yàn)法潤濕試驗(yàn)法浸漬法浸漬法毛細(xì)管法毛細(xì)管法Bristow測試裝置測試裝置Klemm法法緣端吸收法緣端吸收法劃線法劃線法接觸角接觸角表面斥水性試驗(yàn)表面斥水性試驗(yàn)液端法液端法2. 施膠度測試方法92.1卷曲試驗(yàn)法v Carson于1927年發(fā)表了紙張施膠度的卷曲試驗(yàn)法。v 原理：根據(jù)紙張?jiān)跐櫇駮r(shí)發(fā)生膨脹的原理設(shè)計(jì)出來的。v 當(dāng)紙張的側(cè)面被水潤濕后, 與水接觸的纖維就會吸水發(fā)生膨脹,因而使紙張向干燥面發(fā)生卷曲。隨著浸透深度的增加, 卷曲也會增大, 當(dāng)水浸透到紙頁厚度的一半時(shí)卷曲達(dá)到

6、最大, 隨后就開始減小。當(dāng)紙頁的反面也被潤濕時(shí), 紙頁會再次變?yōu)槠教範(fàn)顟B(tài)。在進(jìn)行施膠度的卷曲試驗(yàn)時(shí),用秒表測量從紙頁與水接觸到產(chǎn)生最大卷曲之后剛開始減小的時(shí)刻的時(shí)間。102.1卷曲試驗(yàn)法v 施膠度越強(qiáng), 水的浸透越慢, 相應(yīng)地到達(dá)最大卷曲時(shí)所要的時(shí)間就越長。這種方法被選為T A PP工標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)法T466 , 并可以購買到相應(yīng)的卷曲度測試儀。v 紙張施膠度的卷曲試驗(yàn), 只要操作熟練的話, 測量既簡單又迅速, 而且還可以用它來衡量薄頁紙的施膠度。但是在強(qiáng)施膠紙的情況下, 卷曲過程變化較慢, 終點(diǎn)也會變得不明顯, 難免產(chǎn)生誤差,同時(shí), 它也不可以用作為無施膠紙或極弱施膠紙的施膠度的評價(jià)。v 通過卷曲

7、法延伸出 日本的水浮游法。112.2 Stockigt法v 德國人Stockigt于1920年發(fā)明的施膠測定法。它是一種很典型的液體浸透型施膠度測定方法。v 將5 x 5 cm 的紙樣拆成如下圖所示的船形, 然后將1% 的FeCl3溶液滴在內(nèi)側(cè), 再將其浮到2%的NH4CNS 溶液上并同時(shí)按動秒表, 測量內(nèi)側(cè)的FeCl3與滲透過來的N H4CNS 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生紅色（三個(gè)紅點(diǎn)）時(shí)的時(shí)間作為紙張的施膠度。122.2 Stockigt法v Stockigt法施膠度測定法和所有的浸透型施膠測定法一樣受到紙張定量(厚度) 的影響。定量增加, 浸透時(shí)間將會以平方的速度增加。此外由于NH4CNS溶液的

8、浸透速度較快, 使這種方法不宜用來測定弱施膠紙或薄頁紙的施膠度。此外它對針孔的存在、紙張均勻性等均很敏感, 同時(shí)也不適用原漿紙張的施膠度測量(顏色觀察困難）。v Stockigt法比較受歡迎的, 也被TAPPI 列為推薦測試方法。這是因?yàn)樗僮鞑⒉环辨i, 迅速, 也不需要特殊設(shè)備。132.3 Cobb法v cobb試驗(yàn)法是應(yīng)用得最為廣泛的吸收型施膠度測試方法, 它是cobb氏在1934年發(fā)明的一種簡單、精確、再現(xiàn)性好的測試方法。其測試裝置也十分簡單, 也有利于改變液體種類、溫度和接觸時(shí)間。cobb試驗(yàn)法為TAPPI 標(biāo)準(zhǔn)法T441所采用v 原理：固定浸透時(shí)間測定紙或紙板的單位面積的單面吸水量1

9、42.3 Cobb法v CobbCobb測試測試裝置按裝置按TAPPI TAPPI 的規(guī)定的規(guī)定, , 面積面積為為100cm2100cm2, , 測試液測試液溫度為溫度為23 23 士士1 1 , , 液液深為深為1c 1c m m 。將經(jīng)稱量的紙樣固定在。將經(jīng)稱量的紙樣固定在環(huán)上環(huán)上, , 使水使水與紙樣接觸與紙樣接觸120 120 秒秒( (弱施膠樣的情況可以縮短弱施膠樣的情況可以縮短到到60 60 秒秒) , ) , 然后倒掉液體然后倒掉液體, , 去除紙樣表面的去除紙樣表面的吸附水吸附水分、稱量求分、稱量求出水分吸收量出水分吸收量。v 施膠施膠度測定度測定值通常值通常取取兩側(cè)面的測定

10、平均值兩側(cè)面的測定平均值, , 以避免受到以避免受到兩兩面面差的影響差的影響。v 可以測定紙張表面的施膠情況而不是整體可以測定紙張表面的施膠情況而不是整體, , 因而特別適用因而特別適用于表面涂布層抗水性于表面涂布層抗水性, , 或表面施膠紙張的施膠性能的評價(jià)或表面施膠紙張的施膠性能的評價(jià), , 但是當(dāng)紙頁的施膠程度較低但是當(dāng)紙頁的施膠程度較低, , 或紙頁較薄時(shí)或紙頁較薄時(shí), Cobb, Cobb法測試法測試就要減短浸透時(shí)間就要減短浸透時(shí)間, , 以防止浸透液在指定時(shí)間內(nèi)以防止浸透液在指定時(shí)間內(nèi), , 滲過紙頁滲過紙頁到達(dá)反面所引起測定結(jié)果的誤差。到達(dá)反面所引起測定結(jié)果的誤差。152.4 邊

11、緣吸收試驗(yàn)法v 這是一種為了適應(yīng)現(xiàn)代造紙工業(yè)發(fā)展而研制出來的一種新型的施膠度測試方法。像包裝牛奶、桔子汁、碳酸飲料等的紙容器長期與液體接觸, 為了保證它們能夠抵抗液體的長時(shí)間浸透, 紙或紙板表面常鍍鋁箔, 或聚乙烯薄膜。雖然鍍層可以有效地防止液體從表面向內(nèi)浸透, 但是暴露在液體中的紙或紙板的邊緣會吸收液體損壞容器。因此要重視邊緣處液體吸收對紙容器質(zhì)量的影響。同時(shí)這種邊緣吸收作用也會出現(xiàn)在涂布樹脂照相原紙顯影、定影的過程中。162.4 邊緣吸收試驗(yàn)法v 方法：邊緣吸收試驗(yàn)法操作非常簡單，將一定大小的試樣放入水中浸漬一定時(shí)間， 測試結(jié)果可以由肉眼觀察液體從邊緣滲入的深度(這時(shí)要用有色液體)， 也可

12、由重量差求出單位邊緣接觸長度(m) 的吸液重量(g) ， 在進(jìn)行原紙(未經(jīng)涂布處理的紙)的邊緣測試的場合， 要在試樣兩側(cè)面貼好防水膠帶以供試驗(yàn)。172.5 劃線法v 劃線施膠測定法發(fā)明于德國， 被列為德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。很明顯，這種方法是考慮到書寫用紙的實(shí)際用途。v 試驗(yàn)方法: 用可調(diào)開口度的鴨嘴筆， 以標(biāo)準(zhǔn)墨水為液體在紙張表面劃線。等墨水干后，主觀判斷墨水向線兩側(cè)的滲透情況。以標(biāo)準(zhǔn)墨水劃線不擴(kuò)散亦不滲透的線條的最大寬度表示施膠度的大小，單位為mm。v 劃線法直觀， 簡單， 也比較適合于書寫印刷用紙的施膠效果評價(jià)。182.6 接觸角法v 接觸角法是測定液滴在紙面所形成的角度 (如右圖) )的試驗(yàn)。當(dāng)

13、液體被放置到表面上時(shí), 液體與表面就會形成一個(gè)夾角。由于這個(gè)夾角的大小主要決定于該表面的液體潤濕能力, 所以接觸角法常用來衡量紙張表面的潤濕程度。192.6 接觸角法v 接觸角測定法被列為TAPP標(biāo)準(zhǔn)法之一。v 基本操作: 用滴管把液滴( lml)滴于紙張表面， 過5秒種后借助于放大鏡或投影機(jī)測定液體在紙表面形成的靜接觸角?？梢灾苯佑昧拷瞧髁砍鼋嵌龋部梢詼y量液滴的底寬與高， 然后，按下式求出接觸角。 h為液滴高度， d為液滴的基線長。20v 實(shí)際上上述接觸角的測定是在假設(shè)接觸角隨著液體的潤濕的浸透過程的進(jìn)行變化不大的情況下，以及紙張表面粗糙度也比較小時(shí)才能成立。v 實(shí)驗(yàn)證明，粗糙表面可以比平

14、滑的表面產(chǎn)生較大的靜接觸角，而且在伴有潤濕、浸透的進(jìn)行動態(tài)過程中也包括著動態(tài)接觸角，往往動態(tài)接觸角要比靜態(tài)的大得多。v 在印刷工程或紙張的加工工程中，液體與紙張往往在動態(tài)情況下接觸，因而動態(tài)接觸角就會比靜態(tài)接觸角更具有實(shí)際意義。但是至今還沒有能夠找到很完善的測定紙張動態(tài)接觸角的辦法2.6 接觸角法21目 錄什么是施膠？1施膠度的測試方法2對涂布、印刷等的影響 3施膠度標(biāo)準(zhǔn)4223. 對涂布、印刷的影響 賦予紙張一定的抗水性能； 給予紙張一定的抗耐磨性，減少起毛； 能提高原紙物理強(qiáng)度：提高紙張內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、挺度、抗張強(qiáng)度及耐折度等； 減少紙張的兩面差：一般造紙機(jī)生產(chǎn)的紙張均有兩面差現(xiàn)象，一面比較平

15、滑細(xì)膩，另一面比較粗糙，合適的表面施膠可使兩面差減少；233.1 對涂布的影響v 涂料主要由水、膠粘劑和顏料組成, 在干燥過程中涂層經(jīng)過了液體、凝膠體和固體3 個(gè)不同的階段,膠粘劑等組分的遷移、涂層在干燥過程中收縮、水分的蒸發(fā)等導(dǎo)致了涂層的不均勻分布。v 表面施膠在紙張表面形成了一層抵抗液體向原紙內(nèi)部滲透的膠膜阻礙層, 決定其阻礙膠粘劑遷移能力的大小。243.1 對涂布的影響p 施膠的均勻性直接影響了涂層的均勻分布；p 施膠過大，涂料未滲入原紙，涂布層未與原紙有較好的粘結(jié)，結(jié)合強(qiáng)度不佳，易發(fā)生分層；p 施膠過小，膠粘劑遷移嚴(yán)重，涂層本身強(qiáng)度降低，易發(fā)生掉毛掉粉，且對于高固含涂料，水份滲入原紙過

16、多，涂料很快到達(dá)固化點(diǎn)，涂層在原紙表面流平性差導(dǎo)致涂布條痕、勻度差等。253.2 對印刷的影響v 施膠提高原紙表面強(qiáng)度，減少印刷掉毛掉粉現(xiàn)象；v 提高紙張尺寸穩(wěn)定性，保證印刷質(zhì)量，減少套印不準(zhǔn)、紙張變形等問題；v 施膠，使印刷油墨的接觸角變大，紙張平滑性增加，空隙率減少，防止油墨粒子在紙張表面擴(kuò)散、滲墨，提高了紙張的印刷性、書寫性；v 施膠度過大，印刷油墨干燥遲緩發(fā)生透印和斑點(diǎn)；施膠度過小，印刷時(shí)的油墨吸收量過多，油墨易擴(kuò)散，印刷成本高，不易控制印刷過程。v 此外，施膠對涂布的影響會直接影響涂布紙的印刷效果。26目 錄什么是施膠？1施膠度的測試方法2對涂布、印刷等的影響 3施膠度標(biāo)準(zhǔn)4274.施膠度標(biāo)準(zhǔn)施膠常用方法為COBB和劃線法COBB：標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)行QB/T 1668-2012劃線法：國標(biāo) GB/T 460-2002284.施膠度標(biāo)準(zhǔn)紙張定量 g/m2施膠度備