漿料種類(lèi)對(duì)生活用紙與楊克烘缸表面黏附力的影響

生活用紙?jiān)跅羁撕娓字懈稍飼r(shí)，表面黏附力對(duì)其最終性能影響很大。該文通過(guò)4種漿料研究了紙幅與模擬成楊克烘缸表面的加熱金屬表面的黏結(jié)性能；黏結(jié)強(qiáng)度采用特殊設(shè)計(jì)的刮刀將紙頁(yè)剝離金屬表面所用的壓力衡量。研究表明：黏結(jié)強(qiáng)度隨著定量和打漿度的增加而增加；漿料中含有更多的細(xì)小纖維或半纖維素時(shí)，黏結(jié)強(qiáng)度也上升。

起皺過(guò)程對(duì)于生活用紙最終性能有很大的影響；起皺過(guò)程涉及到黏附力與釋放力的最終平衡，這些力與黏結(jié)化學(xué)品和噴到楊克烘缸上的潤(rùn)滑油有關(guān)；漿料的性能也會(huì)影響這種平衡。起初，當(dāng)楊克烘缸上不使用黏結(jié)化學(xué)品時(shí)，黏結(jié)力主要由紙張中的能在紙張和楊克烘缸之間形成自然的黏結(jié)層的半纖維素含量產(chǎn)生。如今，經(jīng)常使用涂布化學(xué)品噴到楊克烘缸上去控制黏結(jié)力。

1　起皺機(jī)理

均勻的涂層很重要，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致紙張和楊克烘缸間形成較強(qiáng)的黏結(jié)力；同時(shí)也更容易使紙張性能均一。如果黏結(jié)強(qiáng)度強(qiáng)且均一，則刮刀接觸到紙幅時(shí)會(huì)引起紙張中纖維間結(jié)合力的破壞。這對(duì)于生活用紙有益，因?yàn)檫@樣可以增加紙張松厚度進(jìn)而得到更好的吸收性；然而，黏結(jié)太強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致紙幅的斷裂；反過(guò)來(lái)，如果黏結(jié)力太弱，紙幅在接觸刮刀之前就可能從烘缸上脫落下來(lái)而無(wú)法引起紙張的起皺。

為了得到較強(qiáng)且適合的黏結(jié)力，應(yīng)在涂層可能黏結(jié)時(shí)將紙張緊貼烘缸上。為了更好地分散涂布化學(xué)品，需要較高的烘缸表面能力和較低的化學(xué)品表面能量。紙張?jiān)跅羁撕娓妆砻鎺缀跛查g達(dá)到干燥；隨后刮刀將紙頁(yè)從烘缸上剝離。起皺過(guò)程增加了紙張的松厚度，且當(dāng)纖維從紙幅表面拉出時(shí)紙張會(huì)產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)。

本文研究的目的是確定一些特定因素是否會(huì)影響、以及如何影響紙幅與金屬表面（模擬楊克烘缸表面）的黏結(jié)力。研究的因素有細(xì)小纖維含量、半纖維素含量和打漿度。

2　實(shí)驗(yàn)

2.1原料

漿料：（1）漂白硫酸鹽漿［w（云杉木漿）=70%+ w（松樹(shù)木漿）=30%］，漂白方式為Q-OP-Q-PO；（2）漂白針葉木漿［w（云杉木漿）=70%+w（松樹(shù)木漿）= 30%］，漂白方式為Q-QP-Q-Paa）-PO，漿料主要由木片制成；（3）無(wú)元素氯漂白闊葉木硫酸鹽漿［w（巨桉木漿）=75%+w（藍(lán)桉木漿）=25%］；（4）無(wú)元素氯巨桉木漿（歐洲巨桉）。

打漿度依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)5267-1用打漿度衡量。依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)16065-2用纖維測(cè)量?jī)x測(cè)定纖維性能。結(jié)果如表1。

表1　4種漿料的有關(guān)參數(shù)

2.2化學(xué)品

實(shí)驗(yàn)所用的膠粘劑是陽(yáng)離子聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷（PAAE）。膠粘劑來(lái)自2種不同的批次：第1批次含有0.81%的固含量，用于建立快速干燥層；第2批次含有0.38%固含量，用于黏結(jié)紙幅前的調(diào)節(jié)。

2.3設(shè)備

動(dòng)態(tài)紙頁(yè)成形器，抄造定量為40 g/m2的纖維各項(xiàng)取向的紙頁(yè)。相對(duì)于生活用紙來(lái)說(shuō)，選擇一個(gè)高的定量數(shù)值，主要是為了在起皺試驗(yàn)中降低實(shí)驗(yàn)離散性?？v橫向比為2.2。在施膠前不要給紙頁(yè)壓力以盡可能獲得較高的水分含量。

2.4方法

0.54g/m2的施膠劑被噴到金屬輥表面，模擬楊克烘缸表面，輥表面溫度為100～105℃。在30%左右含水量的紙頁(yè)被黏結(jié)到和楊克烘缸有著同樣粗糙度的耐酸鋼輥上。干紙頁(yè)從金屬輥上剝離并通過(guò)起皺設(shè)備的刮刀施壓，施加的線(xiàn)壓力為3 kN/m，角度為89°。設(shè)備以2 m/min的速度拉伸前進(jìn)。包含紙頁(yè)與金屬表面的黏結(jié)力和紙頁(yè)屈服力的起皺力由拉伸測(cè)試儀測(cè)定得到。

采用由圓木生產(chǎn)的針葉木硫酸鹽漿評(píng)價(jià)打漿度的影響。用PFI磨漿機(jī)分別磨0（14.5°SR）、190（15.8°SR）、570（16.8°SR）和1 000（19°SR）轉(zhuǎn)。在動(dòng)態(tài)紙頁(yè)成形器上抄造定量為40 g/m2的紙張，干度為30%。纖維不定向取向在2.1～2.9。對(duì)于每個(gè)測(cè)試點(diǎn)，一些紙頁(yè)受限干燥以便計(jì)算定量和用抗張測(cè)定儀測(cè)定縱向拉伸挺度強(qiáng)度。

3　結(jié)果與討論

3.1打漿的影響

圖1是圓木針葉木漿的起皺力與抗張指數(shù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)打漿獲得不同的抗張強(qiáng)度。打漿度分別是14.5°SR、15.8°SR、16.8°SR和19°SR［未打漿（14.5°SR）、190轉(zhuǎn)（15.8°SR）、570轉(zhuǎn)（16.8°SR）、1 000轉(zhuǎn)（19°SR），結(jié)果是10個(gè)試樣95%的置信區(qū)間］。

圖1　圓木針葉木漿在不同打漿度下的起皺力

由圖1可以看出，縱向抗張強(qiáng)度指數(shù)和起皺力隨著打漿度的上升均上升。

打漿產(chǎn)生影響的原因是內(nèi)部細(xì)纖維化和外部細(xì)纖維化，進(jìn)而細(xì)小纖維含量會(huì)增加。當(dāng)紙頁(yè)施膠時(shí)細(xì)小纖維進(jìn)入金屬表面的涂層，而這些細(xì)小纖維對(duì)于紙張與金屬表面的黏結(jié)力有利。打漿也會(huì)增加纖維間的結(jié)合面積，因而產(chǎn)生更多的氫鍵結(jié)合進(jìn)而使得抗張強(qiáng)度增加。

細(xì)纖維化能夠增加纖維的柔軟性和纖維間的接觸面積，因此增加了與楊克烘缸表面結(jié)合的可能性。當(dāng)起皺力以將紙頁(yè)從金屬表面剝離的力為衡量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，以未起皺的紙張為標(biāo)準(zhǔn)的抗張強(qiáng)度對(duì)于起皺力有正面影響。

在起皺點(diǎn)紙張的彎曲對(duì)于起皺力也有影響。紙張?jiān)奖。瑥澢鷦偠仍酱?，從而使起皺力增加?/p>

3.2漿料種類(lèi)的影響

由巨桉漿料和藍(lán)桉漿料抄造的紙頁(yè)比其他的桉木、針葉木（圓木）和針葉木（木片）漿料抄造的紙頁(yè)有著最大的黏結(jié)力。針葉木木片漿料抄造紙的起皺壓力最低。另外，同樣是針葉木漿料，起皺力卻不同，可能是由于樹(shù)木的纖維形態(tài)不同使得圓木比木片有更小更細(xì)的纖維。心材比邊材纖維素短，鋸木廠木片纖維間有更多的接觸面積，從而有較強(qiáng)的黏結(jié)力。

圖2顯示了2種不同的針葉木漿和2種不同桉木漿的起皺力大?。ㄈ?0個(gè)試樣95%的置信區(qū)間）。

圖2　2種不同的針葉木漿和2種不同桉木漿的起皺力大小

較高的半纖維素含量導(dǎo)致較高的黏結(jié)性能；因而，同種木材的起皺力卻不同的另一個(gè)原因可能是巨桉（75%）-藍(lán)桉（25%）漿含有更多的半纖維素（表1），從而導(dǎo)致較大的接觸面積和較強(qiáng)的黏結(jié)性。巨桉（75%）-藍(lán)桉（25%）漿抄造的紙張的定量比歐洲巨桉要高，見(jiàn)表2。

表2　漿料打漿度及紙張黏結(jié)點(diǎn)的水分含量

紙張干度也會(huì)影響?zhàn)そY(jié)性，但是實(shí)驗(yàn)中的漿料干度很低；因此紙張干度的任何改變都可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響；然而，一般來(lái)說(shuō)，黏結(jié)到金屬表面的紙張?jiān)礁桑垙埥佑|到金屬輥前起皺越多。當(dāng)接觸到金屬表面的化學(xué)品時(shí)，不均勻的紙張阻礙纖維間的結(jié)合。烘缸的回濕也影響施膠點(diǎn)的紙張水分，反過(guò)來(lái)影響涂層的黏性。

另一個(gè)可能影響?zhàn)ざ鹊脑蚴羌垙埖耐Χ?，這會(huì)影響起皺過(guò)程中紙張的彎曲。起皺力可能是由于紙張與金屬表面的黏結(jié)力和紙張的彎曲引起的；因此，桉木漿料定量的不同可能是2種桉木漿料本身的不同引起的。

依據(jù)目前對(duì)于纖維結(jié)合力的認(rèn)識(shí)，表3給出了不同漿樣的對(duì)比以及這些因素是如何影響起皺壓力的（特定因素的理論影響力由弱到強(qiáng)依次用“－”、“0”和“＋”表示）。

表3　不同因素對(duì)起皺力的影響

由表3可見(jiàn)，巨桉-藍(lán)桉漿料加號(hào)最多，針葉木木片漿最少；另外2種漿料各有1個(gè)“+”。表3中的4種漿料的數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)得到的起皺力值相一致；因此，不同漿種的對(duì)比可以較好地解釋紙樣的結(jié)果。

4　結(jié)論

（1）采用4種不同漿料研究了紙幅與加熱的金屬表面黏結(jié)性能。金屬表面模擬成生活用紙生產(chǎn)廠的楊克烘缸的表面，有同樣的粗糙度。研究探索了剝離施膠紙頁(yè)所用的力，這也是文章主要的分析因素。

（2）實(shí)驗(yàn)中高定量紙張、施膠時(shí)較低的干度、高的打漿度、高細(xì)小纖維含量和半纖維素含量等會(huì)產(chǎn)生最高的起皺壓力。最高的起皺力是無(wú)元素氯漂白的巨桉/藍(lán)桉漿種。

（3）紙張定量和施膠點(diǎn)紙張的干度、打漿度、細(xì)小纖維含量以及半纖維素含量影響起皺壓力。對(duì)比4種漿料可以發(fā)現(xiàn)，測(cè)試因子的結(jié)果可以很好地解釋起皺力的差異。

（宋順喜編譯）