CN103590281A

CN103590281A - 表胶液及应用该表胶液的施胶纸

Info

Publication number: CN103590281A
Application number: CN201210288466.7A
Authority: CN
Inventors: 秦昀昌; 封衍
Original assignee: Gold East Paper Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Gold East Paper Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: CN103590281B

Abstract

本发明提供一种造纸领域使用的表胶液，其含有纳米微纤化纤维素、淀粉与交联剂三者交联反应的产物以及水，该纳米微纤化纤维素是将纤维素类原料解纤而得到的长度为100-2000nm，直径为3-200nm的纤维素的单微原纤维；其中各物质的绝干质量份数为：纳米微纤化纤维素为0.1-10份，淀粉为85-99.75份，交联剂为0.15-5份。本发明还提供一种应用上述表胶液制得的施胶纸。本发明所述含有纳米微纤化纤维素的表胶液涂布于纸张表面，能够起到增强和增韧的作用，从而有效提升施胶纸的耐折性能。

Description

表胶液及应用该表胶液的施胶纸

技术领域

本发明涉及一种造纸领域使用的表胶液及应用该表胶液制得的施胶纸。

背景技术

在造纸领域，为了赋予纸张某些特殊的性能，通常在原纸的单面或者两面涂布表胶液并干燥形成表面施胶层。现有表胶液大多采用淀粉作为主要原料，然而，这种表胶液制得的表面施胶层通常韧性不足，较脆，从而引起纸张耐折性能不佳。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种有效解决上述问题的表胶液。

另外，还有必要提供一种应用上述表胶液制得的施胶纸。

一种表胶液，该表胶液含有纳米微纤化纤维素、淀粉与交联剂三者交联反应的产物以及水，该纳米微纤化纤维素是将纤维素类原料解纤而得到的长度为100-2000nm，直径为3-200nm的纤维素的单微原纤维；其中各物质的绝干质量份数为：纳米微纤化纤维素为0.1-10份，淀粉为85-99.75份，交联剂为0.15-5份。

一种应用上述表胶液涂布制得的施胶纸，该施胶纸包括原纸及形成于原纸表面的表胶层。

本发明所述含有纳米微纤化纤维素的表胶液涂布于纸张表面，能够起到增强和增韧的作用，从而有效提升施胶纸的耐折性能。

具体实施方式

纤维素是由D-吡喃葡萄糖环经β-1,4苷键组成的直链多糖。本发明所述纳米微纤化纤维素(Nano fibrillated Cellulose，NFC)，是将纤维素类原料解纤而得到的长度为100-2000nm，直径为3-200nm的纤维素的单微原纤维。本发明质量百分浓度为1%的NFC分散液的粘度为50-300CPS。

在业界，NFC也可称为纳米纤维素(nanocellulose)、纳米原纤化纤维素(nanofibrillar cellulose)、纳米纤丝纤维素、纤维素纳米纤维、纳米尺度原纤化纤维素、微纤丝纤维素(microfibrillar cellulose)、纤维素纳米纤丝（CNF）或微原纤化纤维素（microfibrillated cellulose，MFC）。

该NFC可通过TEMPO催化氧化法制备的，但不限于该方法制备。该NFC还可通过以下方法制备：生物酶法、机械匀质法、球磨法、高压匀质化方法。制备过程中，纤维素的葡萄糖链C6位的羟基(-OH)能够被选择性的氧化成羧基(-COOH)，少量被氧化成醛基(-CHO)，从而与施胶液或纸幅中一些官能团发生交联反应，改善纸张的品质。NF C柔韧性高，具有较长的长径比，尺寸较小，分子上具有羟基、羧基和醛基，可以稳定分散在施胶液中，在水性施胶液中具有良好的相容性，且不会引起施胶液的絮凝；同时由于纳米微纤化纤维素NFC良好的成膜性能，在其他同等条件下，成纸的一些品质得到有益的提升。

本发明所用的NFC使用TEMPO催化氧化法制备，该方法包括如下步骤：

(1)取BKP浆(化学漂白浆，不含木质素)进行打浆处理，直到其游离度小于200ml。

(2)取绝干质量为6g的打浆后的浆料，加入氢氧化钠(NaOH)溶液(质量百分浓度为4%)调节浆料的pH为9，再分别加入绝干质量为10mg的Tempo(2，2，6，6-四甲基哌啶氮氧自由基)水溶液(质量百分浓度为0.1%)和100mg的催化剂溴化钠(NaBr)溶液(质量百分浓度为1%)。

(3)然后缓慢加入90ml的氧化剂次氯酸钠溶液(质量百分浓度为10%)，开始搅拌，调节搅拌转速为800RPM。

(4)继续保持搅拌，向浆料中加入NaOH溶液(质量百分浓度为4%)调节浆料的pH为10-10.5之间，常温继续搅拌5小时。

(5)加入少量乙醇，缓慢加入盐酸溶液(质量百分浓度为4%)调节浆料的pH为7，制得纤维悬浮液。

(6)将该纤维水悬浮液经过一次或多次离心除去溶液中的盐类，并使用去离子水洗涤沉淀物。

(7)使用频率为20kHz，功率为25W的超声波处理所述悬浮液35分钟，得到一种半透明或全透明状的胶状水悬浮液，即为NFC的水分散液。

一种应用上述NFC的表胶液，该表胶液含有NFC、淀粉与交联剂三者交联反应的产物以及水；其中各物质的绝干质量份数为：85-99.75份淀粉、0.1-10份NFC，0.15-5份交联剂。该表胶液中的水的含量以使表胶液具有适宜的固含量和粘度。该表胶液的固含量为6%-20%，优选为8%-14%。

该表胶液中的淀粉以淀粉糊化液的方式加入。该淀粉可为原淀粉、阳离子淀粉、阴离子淀粉、氧化淀粉或热化学改性淀粉等。该淀粉的固含量为6-40%，优选为25-35%。该热化学改性是淀粉通过蒸煮、化学改性方式调整淀粉分子量的淀粉。

该交联剂选自乙二醛、戊二醛、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)、丁二酸二环氧丙醇酯（BDEE）、醛基多糖、硼砂、双重氮联苯胺-2,2′-二磺酸、1,5-二氟-2,4-二硝基苯与己二酰亚胺酸二甲酯、京尼平、环氧类化合物交联剂中的一种或多种。

该醛基多糖可为醛基淀粉、醛基海藻酸钠、醛基羧甲基纤维素等。

该环氧类化合物交联剂可为环氧氯丙烷及其衍生物中的一种或多种。

上述含NF C的表胶液的制备，将85-99.75质量份的淀粉加水制得的淀粉糊化液、0.1-10质量份的NFC、0.15-5质量份的交联剂以及适量的水，混合均匀反应，即制得所述表胶液。所述含NFC的表胶液的制备也可按一定次序添加所述原料。所述表胶液在40-85°C左右的条件下保温备用。

该表胶液可使用涂布机进行辊式施胶，施胶时控制表胶液的质量百分浓度为5%-20%，粘度为8-200cps；温度为40-85°C左右。该表胶液的上胶量定量为0.1-5g/m2。上述施胶时表胶液的参数为表胶液常用的参数。

本发明将NFC添加于表胶液中，具有很多有益效果：

(a)NFC具有较长的长径比，具有柔韧性，分子上具有的羧基和醛基可用来发挥交联、辅助粘合剂的作用，因此NFC在表胶液中提供了一种可交联的骨架，能够起到增强和增韧的作用，从而提高施胶纸的耐折性能。

(b)NFC是一种纤维，其表面呈弱阴性，不会引起表胶液的絮凝。

一种应用上述表胶液涂布制得的施胶纸，其包括原纸及形成于原纸表面的表胶层。该原纸无特别要求。该施胶纸具有较高的耐折能力。

该施胶纸的表胶层表面还可涂布涂料制得涂布层，使施胶纸转变成涂布纸。该涂布纸同样具有较高的耐折度。

本发明所述含有NFC的表胶液涂布于纸张表面，能够起到增强和增韧的作用，从而有效提升施胶纸的耐折性能。

下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

制备表胶液：分别取绝干质量份数为99.75份的木薯淀粉，0.1份的NFC，0.15份的交联剂(乙二醛)，加水混合均匀，制得表胶液。该表胶液的固含量为12%。

涂布制备施胶纸：取一种未施胶文化纸，其克重为69g/m²；使用Taketsuna TSK-71涂布机在该未施胶文化纸表面进行施胶；施胶量为1.5g/m²。

实施例2

制备表胶液：分别取绝干质量份数为98.5份的木薯淀粉，0.5份的NFC，1份的交联剂(戊二醛)，加水混合均匀，制得表胶液。该表胶液的固含量为12%。

参实施例1的方法步骤、工艺参数并使用实施例2制得的表胶液进行施胶制得施胶纸。

实施例3

制备表胶液：分别取绝干质量份数为85份的木薯淀粉，10份的NFC，5份的交联剂(醛基淀粉)，加水混合均匀，制得表胶液。该表胶液的固含量为12%。

参实施例1的方法步骤、工艺参数并使用实施例3制得的表胶液进行施胶制得施胶纸。

实施例4

制备表胶液：分别取绝干质量份数为94份的木薯淀粉，1份的NFC，5份的交联剂(硼砂1份，醛基淀粉4份)，加水混合均匀，制得表胶液。该表胶液的固含量为12%。

参实施例1的方法步骤、工艺参数并使用实施例4制得的表胶液进行施胶制得施胶纸。

对比例1

制备表胶液：使用淀粉加水混合均匀，制得表胶液。该表胶液的固含量为12%。

对比例2

制备表胶液：取99份木薯淀粉、1份交联剂，加水混合均匀，制得表胶液。该表胶液的固含量为12%

参实施例1的方法步骤、工艺参数并使用对比例制得的表胶液进行施胶制得施胶纸。

实施例1-4和对比例1-2所制得的施胶纸进行性能测试，性能测试结果如下表所示。

测试项目	耐折次数(1.5公斤)	RI干强	RI湿强
				对比例1	11	5	6
对比例2	11	5	7
				实施例1	13	5	6
实施例2	17	7	9
				实施例3	16	7	8
实施例4	18	7	7

由上表可知：相较于普通表胶液涂布制得的施胶纸，添加有NFC表胶液涂布制得的施胶纸的耐折次数均有显著提升，且施胶纸的RI干湿强保持相当或有所提升。

Claims

1.一种表胶液，其特征在于：该表胶液含有纳米微纤化纤维素、淀粉与交联剂三者交联反应的产物以及水，该纳米微纤化纤维素是将纤维素类原料解纤而得到的长度为100-2000nm，直径为3-200nm的纤维素的单微原纤维；其中各物质的绝干质量份数为：纳米微纤化纤维素为0.1-10份，淀粉为85-99.75份，交联剂为0.15-5份。

2.如权利要求1所述的表胶液，其特征在于：该纳米微纤化纤维素的分子上具有羟基、羧基和醛基。

3.如权利要求1所述的表胶液，其特征在于：该淀粉为原淀粉、阳离子淀粉、阴离子淀粉、氧化淀粉或热化学改性淀粉。

4.如权利要求1所述的表胶液，其特征在于：该淀粉以淀粉糊化液的方式加入。

5.如权利要求1所述的表胶液，其特征在于：该交联剂选自乙二醛、戊二醛、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、丁二酸二环氧丙醇酯、醛基多糖、硼砂、双重氮联苯胺-2,2′-二磺酸、1,5-二氟-2,4-二硝基苯与己二酰亚胺酸二甲酯、京尼平、环氧类化合物交联剂中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的表胶液，其特征在于：该醛基多糖为醛基淀粉、醛基海藻酸钠或醛基羧甲基纤维素。

7.如权利要求5所述的表胶液，其特征在于：该环氧类化合物交联剂为环氧氯丙烷及其衍生物中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的表胶液，其特征在于：该表胶液的固含量为6%-20%。

9.如权利要求8所述的表胶液，其特征在于：该表胶液的固含量为8%-14%。

10.如权利要求1所述的表胶液，其特征在于：该表胶液的质量百分浓度为5%-20%，粘度为8-200cps。

11.如权利要求1所述的表胶液，其特征在于：该表胶液还添加有颜料，该颜料为碳酸钙、高岭土或滑石粉。

12.一种应用权利要求1-11中任意一项所述表胶液涂布制得的施胶纸，该施胶纸包括原纸及形成于原纸表面的表胶层。

13.如权利要求12所述的施胶纸，其特征在于：该表胶层表面经涂料涂布形成有涂布层。