紙張的濕強(qiáng)度是指紙頁遇水或在潮濕環(huán)境中所具有的強(qiáng)度。在通常情況下,不添加助劑時(shí)紙張被潤(rùn)濕后其強(qiáng)度僅為干燥時(shí)強(qiáng)度的5%-10%,加入濕增強(qiáng)劑后可使紙張大多能保持原有干強(qiáng)度的20%-40%。濕強(qiáng)劑屬功能性添加劑,大多數(shù)是抗水解的合成樹脂,在紙成形前加入到紙漿中,不僅可提高濕強(qiáng)度,也可以給高速紙機(jī)的操作創(chuàng)造有利條件。 一、濕強(qiáng)劑的種類及發(fā)展 很早以前,人們用硫酸處理原紙使之羊皮化,用防水漆、塑料薄膜或金屬箔來噴涂、覆蓋于紙張表面,或用白明膠、動(dòng)物膠對(duì)紙張進(jìn)行表面施膠,再使施膠紙與礬土、甲醛或乙二醛在高溫下接觸形成一層保護(hù)層。這些方法都相當(dāng)昂貴,生產(chǎn)效率也低,而且這方法本身只能起到抗水的作用,并沒有從實(shí)質(zhì)上提高紙的濕強(qiáng)度。 1935年人們首先發(fā)現(xiàn)用脲甲醛樹脂(簡(jiǎn)稱UF樹脂)作為表面施膠劑,在進(jìn)行熱處理后便可以使紙張具有一定的濕強(qiáng)度。隨后又可開發(fā)出直接加入漿內(nèi)的UF樹脂,但因其具有陰電荷不易和帶負(fù)荷的纖維結(jié)合,存留率較低,濕強(qiáng)效果很差,1942年開發(fā)出三聚氰胺甲醛樹脂(簡(jiǎn)稱MF樹脂),它可直接加入漿內(nèi),經(jīng)加熱鬧干燥后紙張便可以獲得良好的濕強(qiáng)度。在1946年陽離子型改性UF樹脂試制成功,其樹脂的存留率和濕強(qiáng)紙效率與MF相似,但價(jià)格較低,為大量生產(chǎn)濕強(qiáng)紙創(chuàng)造了條件。采用脲醛樹脂和三聚氰胺樹脂作為濕強(qiáng)劑以后,不但使處理過程簡(jiǎn)單化,而且獲得的濕強(qiáng)度可高達(dá)50%。在提高濕強(qiáng)度的同時(shí),還能使紙的某些干強(qiáng)度指標(biāo)(如裂斷長(zhǎng)、耐破度和耐折度等)和施膠度有相應(yīng)的提高。 與此同時(shí),人們還先后開發(fā)出一些可以使紙及紙板具有一定濕強(qiáng)度的其它化合物。如酚醛樹脂、聚乙烯亞胺(簡(jiǎn)稱PEI),合成膠乳(丁苯膠乳、丁腈膠乳等),雙醛淀粉(簡(jiǎn)稱DAS)等,但酚醛樹脂色澤極深,且需高溫約(150℃)成熟,合成膠乳價(jià)格昂貴,應(yīng)用時(shí)需制成膠乳;而聚乙烯亞膠通常僅適用于制取未施膠的具有吸收性的濕強(qiáng)紙中;雙醛淀粉雖然具有不改變紙張吸收性能及濕強(qiáng)度與干燥溫度無關(guān)這樣的優(yōu)點(diǎn),但它僅能給予紙張以暫時(shí)的濕強(qiáng)度。因此這些濕強(qiáng)劑除某些特殊用途外很少應(yīng)用。 1960年研制出中堿性熟化的濕強(qiáng)劑聚酰胺聚胺環(huán)氧氯丙烷樹脂(簡(jiǎn)稱PPE或PAE樹脂)。PPE樹脂具有許多MF樹脂和UF樹脂無法經(jīng)擬的優(yōu)點(diǎn)。它不僅是在中堿性條件下熟化的高效濕增強(qiáng)劑,而且在提高濕強(qiáng)度的同時(shí)并不損失成紙的柔軟性、吸收性,特別適用于醫(yī)療衛(wèi)生用紙。并且生產(chǎn)過程中泡沫小,成紙白度返黃小,并有良好的再生成漿性能。 研究人員在PPE樹脂的基礎(chǔ)上又開發(fā)出PPA、CPAM、PA等濕強(qiáng)劑。聚酰胺多胺類樹脂(PAA)為陽離子型水溶性聚合物,主要用于箱板紙及牛奶、果汁等液體包裝用紙質(zhì)材料,效果優(yōu)于UF樹脂和MF樹脂。陽離子型聚丙烯酰胺(CPAM)是具有干、濕增強(qiáng)作用的增強(qiáng)劑,并能夠使紙張具有較高的白度,損紙回收后很容易分散成漿,固化時(shí)間短而且價(jià)格適中,它適宜pH范圍為4.5—7.5。其主要缺點(diǎn)是其增強(qiáng)的紙張被潤(rùn)濕后一分鐘左右濕強(qiáng)度就會(huì)損失40%,因而對(duì)要求持久性濕強(qiáng)度的紙不適用,美國(guó)造紙廠用其生產(chǎn)手帕紙、面巾紙及其它高級(jí)紙的紙種。聚胺(PA)類濕強(qiáng)劑是三種水溶性聚合物中成本最低的。該類產(chǎn)品具有良好的貯存穩(wěn)定性,并兼有干增強(qiáng)性能,比CPAM濕強(qiáng)持久性高,但不如PPE樹脂,美國(guó)用其生產(chǎn)衛(wèi)生紙、瓦楞紙。 由此可見,濕強(qiáng)劑發(fā)展至今,主要為兩大類產(chǎn)品,即以MF樹脂和UF樹脂為代表的酸性熟化樹脂和以PPE樹脂為代表的堿性熟化樹脂。堿性熟化樹脂比酸性熟化樹脂更具優(yōu)越性,將成為造紙工業(yè)用劑的發(fā)展趨勢(shì)。
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