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纸与纸板发脆纸病探源

2019-09-09 10:59:34   来源:网络   打印

  黏胶黏度过低

  在低黏度黏胶溶液中,纤维素磺酸酯分子是独立的,大分子在溶液中呈卷曲状排列,杂乱无章,各自进行着活跃的布朗运动。当这种黏胶成膜后进入凝固浴时,黏胶中的碱被凝固浴中的酸中和,纤维素磺酸酯发生分解,析出再生纤维素。

  反应发生后,黏胶的稳定性受到破坏,黏胶薄膜离析成以纤维素网格结构为主的凝胶相和低分子量物质的液相。当纤维素含量变低时,网格结构中的纤维素大分子间距相对增大,这种黏胶形成的玻璃纸组织不均匀,内部结构松散,表现出强度低、发脆且易破。

  在生产中可以适当提高黏胶溶液中甲种纤维素的浓度,一般黏胶溶液中甲种纤维素的含量9.0%左右。但要注意其含量并不是越高越好,黏度过大会使溶液流动性变差,影响成纸的匀度。

  黏胶熟成度低

  黏胶的熟成过程是一系列的反应过程。在工业条件下的磺化反应,首先在非结晶领域部分的碱纤维素上引起,在结晶区中是从表面慢慢开始,顺次波及到内部,逐渐地向胶束表面反应的形式进行,磺酸酯被充分溶解,获得黏胶在非结晶区的分子呈分散状态,结晶领域部分在溶解初期,形成胶束分散的可能性特别大。当纤维素磺酸酯水解、皂化到一定程度,纤维素磺酸酯的酯化度不断下降,亲水性的磺酸基团不断减少,新生成的纤维素大分子逐渐聚合,黏胶逐渐呈现凝胶状态,对电解质的稳定性也降低,最后完全凝固,这种黏胶成膜后进入凝固浴会影响双扩散作用,造成成纸内外结构差异较大,成纸脆性增加。黏胶的熟成度一般控制在5——6。

  凝固浴酸浓度过高

  玻璃纸成形过程中,硫酸使纤维素磺酸酯分解而析出再生纤维素和CS2;中和黏胶中的NaOH使黏胶凝固;使磺化时产生的副反应产物分解。当黏胶薄膜进入凝固浴时,如果酸度过高,凝固浴中组分向凝胶内扩散速度会大幅度降低,主要发生黏胶中的水和NaOH向凝固浴中扩散的盐析作用,结果造成黏胶凝固,使黏胶薄膜内外层再生程度不均匀,外紧内松,成形时的拉伸效果差,成纸发硬,脆性大。

  在保证硫酸钠浓度前提下,适当控制硫酸浓度,使凝固和再生过程缓慢一些,以利于形成结构紧密的再生纤维组织,提高玻璃纸的塑性。硫酸浓度一般为12%——15%,硫酸钠浓度为20%左右。

  凝固浴温度过高

  凝固浴温度过高会加快双扩散速度,黏胶的凝固与纤维的再生作用过于激烈,纤维素大分子还未来得及结晶取向,再生作用就已经结束,结果纤维素大分子结晶度降低、排列混乱、网状结构松散、拉伸取向度低,导致机械强度低,增加纸的脆性。因此,通常将温度控制在50℃左右。

  脱硫剂浓度过大

  最终玻璃纸的含硫量不应超过0.03%,否则会使玻璃纸发黄。因此常采用 NaOH作为脱硫剂进行脱硫。

  纤维素大分子在碱性溶液中润胀度很高,剧烈的膨胀使大分子键变弱,容易在碱性溶液中被氧化,因此当脱硫剂(NaOH)浓度过大时,再生纤维素被氧化降 解,聚合度降低,原先取向排列整齐的纤维素遭到破坏,成纸强度降低,发脆易破。一般采用高温低浓脱硫,控制NaOH浓度在1.8%左右,温度80——90℃。

  塑化影响

  塑化是改变玻璃纸脆性的关键环节。未经塑化处理的玻璃纸纸面发脆,强度低且无光泽,基本没有使用价值。玻璃纸进行塑化可以在纤维素大分子中引入塑化剂,并使之与纤维素大分子羟基产生氢键结合力,从而减弱大分子键的羟基之间的氢键结合力,提高大分子键之间的相对滑动性,使玻璃纸变得柔软,富有弹性。

  生产中,通常使用甘油作为玻璃纸生产的塑化剂。一般甘油浓度控制在 30%左右,温度35℃左右时可取得较好的塑化效果。

  干燥温度过高

  玻璃纸经过塑化后进入干燥阶段。在干燥过程中,纸页产生收缩,柔性和塑性都发生变化。干燥温度过高,会出现干燥过快,纸的收缩时间短,收缩量小,尚未达到最佳收缩状态纸就已经干燥定形;纸页内部水分扩散速度低于纸面水分的蒸发速度,内外干燥程度不一致,造成纸页内外层结构均匀差,内应力加大;纤维素分子在高温状态下发生氧化降解;干燥过度,纸页内部水分过低,分子间相对滑动能力降低。以上因素都会导致成纸发硬、脆性增大。生产中,要避免高温过度干燥,保证成纸含有一定量的水分,成纸水分一般控制在8%——9%。

  涂胶后系统调湿达不到要求

  再生纤维素膜在生产胶带时,需要在一面涂上离型剂,另一面涂上胶,在涂后干燥时,如果系统调湿达不到要求,造成膜比较脆,将会影响分条时断头增多。

  在实际生产中,还有其它导致再生纤维素膜脆性加大的因素,如漂白、贮存等。再生纤维素膜脆性的产生往往不是一种原因,可能是工艺上的、也可能是操作上的,需要认真分析,找到脆性产生的根本原因,有针对性地处理,才能有效地解决问题,提高产品质量。
 

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