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黑液表面施胶对瓦楞纸性能的影响

利用化学法制浆产生的废液中的固含物进行表面处理可以改善挂面纸板的挺度。化学法制浆后,木素被NaOH和Na2S等化学物质解溶解在蒸煮液中。黑液中含有大量的溶解木素、碳水化合物其中含有半纤维素、降解的纤维素、以及抽出物和蒸煮试剂等。木素和碳水化合物可以作为天然添加剂来改善纸张性能。

利用黑液中分离的木素优化造纸工艺是改善纸张性能的重要手段。聚电解质不会影响吸附木素但会增强木素在纤维表面的结合强度,这样所制备的纸张强度便会增强。其他的如钙离子、氯离子以及疏水性木素都会在一定程度上改善纸张尤其是瓦楞芯 纸和挂面纸板的强度,但也会带来一些消极的影响。

测量黑液中硫酸铝(明矾)的添加对挂面纸板性能的影响。明矾加入到黑液中能凝结黑液中的固物如木素和碳水化合物以及增加固含物粒径大小。本文主要研究利用黑液中明矾用量不同对挂面纸板进行表面施胶,探究黑液中不同明矾加入量以及施胶量对挂面纸板性能的影响。

1 表面施胶

挂面纸板(瓦楞纸外层)被切成20cm×20cm的小方块,在23±1、相对湿度50±2%RH,在表面施胶之前将样品放置于一个封闭的容器中。黑液流速3m/min,压区压力0.598MPa,溶剂施胶温度30,对于不同的施胶量,黑液的固含量在5%~20%(w/w)之间,明矾溶液浓度10%(w/w)加入到黑液中调节黑液的pH。黑液固含量的不同其pH也会有所不同。明矾加入量和调节pH值对应情况如表1所示

 

样品的表面施胶后需在100下干燥,样品在干燥和风干后需计算黑液固含物中施胶量。

2 纸张分析

纸张分析前需将涂布样品在室温为23±1,湿度50±2%RH条件储存。

2.1 明矾对黑液粘度的影响

黑液的原始pH为12.5,明矾加入到黑液中可调节pH并能凝结固含物。明矾用量增加到24.5%时黑液pH下降至7.6渐呈中性,然而调节黑液浓度会影响其固含物的施胶量。在表面施胶的过程中黑液的浓度和固态原料的凝结程度也会影响施胶剂的粘度。图1所示黑液浓度和明矾用量会影响黑液的粘度。


 

黑液粘度增加表明是黑液中的固体和明矾凝结在一起,但本实验中黑液的固含物粒径变化不测量。前人研究认为低分子量木素会凝结絮聚;硫酸盐木素的粒径大小在8.6~26.1μm之间。

2.2 瓦楞纸强度的影响

2.2.1抗张强度

利用黑液进行表面施胶,挂面纸板在纸机纵向和横向上抗张强度都有明显的增加。当黑液中加入的明矾用量为2.5%时,抗张指数有明显的改善。从图2可以看出随着黑液施胶量增加到3.6g/m2时,纸机纵向的抗张强度成线性增加;随着施胶量的增加,纸机横向的抗张强度成线性增加。


 

2.2.2抗张能量吸收TEA

抗张能量吸收是指通过拉伸和压迫纸条测量拉断纸样的所需能量大小。当瓦楞纸仅使用黑液进行表面施胶时纵向和横向的TEA*高。

 

2。2。3环压强度

环压强度是测量挂面纸板尤其是瓦楞纸*重要的性能指标之一。利用加入明矾的黑液对挂面纸板进行表面施胶其环压强度要远高于仅利用进行施胶的环压强度。

 

2.2.4撕裂指数

当使用黑液进行表面施胶时随着黑液施胶量的增加撕裂指数呈线性增加

 

研究结果表明黑液表面施胶能有效的改善挂面纸的强度性能包括抗张强度、TEA、环压强度和撕裂强度。黑液中加入少量的明矾对表面施胶会产生一定程度的影响。利用黑液进行表面施胶时加入一定量的明矾能有效提高瓦楞纸的强度性能如张强度、TEA、环压强度和撕裂强度,工业生产中可采用上述措施用以增强挂面纸板的强度。为改善纸张强度,施胶剂和固含物需要渗透到纸张的孔径中以增加纤维间的结合。化学法制浆能够降解原料中的木素和碳水化合物并将大部分杂质溶解在黑液中。溶解在黑液中的木素和碳水化合物可以充当纤维间结合键的作用,这样可以有效增加TEA和撕裂强度。

3 瓦楞纸表面结构和性能的影响

3.1透气度

随着施胶量的增加纸张的透气度也会增加,透气度的增加更表明黑液中的固含物会渗透到纸张的孔隙中,会填满纤维间的空隙或者堆积在纤维表面的孔中。施胶量从0增加到5g/m2,样品透气度无明显的变化。当施胶量超过6g/m2时,透气度开始增加。当黑液中明矾用量为2.45%时,施胶量一定其纸样透气度*高,这表明明矾能够影响絮聚或者在黑液表面形成薄膜。

 

3。2 Cobb值测定和接触角

Cobb值测定和接触角的测定结果相似,仅使用黑液施胶当施胶量为2。6g/m2时,其Cobb值*低。

 

 

4 结论

4.1利用黑液进行表面施胶能改善瓦楞纸的干强度,实验表明利用黑液施胶的纸样其TEA、撕裂强度和耐折度有一定程度的增加。

4.2明矾加入到黑液中会增加瓦楞纸的强度性能。黑液中明矾加入量为2.5%,抗张强度、TEA、环压性能和撕裂性能增加*多,明矾用量增加时会使强度性能有下降。

4.3施胶量为3-5g/m2透气度略增加,施胶量超过5g/m2后透气度明显增加。

4。4黑夜可渗透到纸张的孔隙里,黑液中的木素和碳水化合物会增加纤维间的结合,这样会改善纸张的干强度。

4.5黑液表面施胶的施胶量较低时会使得瓦楞纸变得疏水。当疏水性能*高时,随着施胶量的增加亲水性能也会增加。因此接触角减少Cobb值增加。另外,随着明矾用量的增加瓦楞纸的亲水性能也会增加。




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