CN105133424A - 一种特种纸表面施胶工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种特种纸表面施胶工艺，所使用的施胶剂主要成份为水性聚氨酯乳液，水性聚氨酯表面施胶剂，是一类具有(-NHCOO-)基团的聚合物水乳液，与前期的聚氨酯水分散液相比，具有粒径更小，施胶度更高，胶膜力学性能优异的特点。通过后期对施胶纸张的电镜扫描对比施胶前后纸张的撕裂面的微观结构，结果表明施胶后纸张撕裂面空隙减小，纤维间粘合更加紧密。同时纸张耐折度、表面强度及干湿拉力都有明显增强。
Description
技术领域
本发明涉及一种特种纸加工工艺，具体地，涉及一种特种纸表面施胶工艺。
背景技术
造纸用表面施胶剂的制备是以乳液聚合法和高分子改性乳化的方法获得，通过无皂乳液聚合、种子乳液聚合、微乳液聚合和高分子乳化等方法，制备得到一类以水作为介质的乳液。表面施胶是指在纸张或纸板成型后，纸页在未完全干燥而具有一定的强度时喷涂一层胶液，经过干燥后在纸和纸板表面形成一层胶膜，达到改善纸或纸板物理性能的目的。从目前造纸工业的整体发展来看，表面施胶是造纸生产过程中必不可少的一道工序。目前，造纸用表面施胶剂主要分为合成高分子乳液和天然的高分子改性后得到的乳液，由于其乳液成膜后性能的差异，两类表面施胶剂的适用也有不同，前者主要应用于具有高强度、高防水的特种纸张；后者主要适用于对于强度和防水要求不高的文化纸。随着科学技术的提高，造纸工业水平不断进步，其中用于纸张的表面施胶已经成为一种很常见的处理工序。加之近些年来印刷、复印还有传真都在不断普及，这样就对文化纸以及包装用纸的表面性能，纸张的强度以及耐水性都有了进一步的要求，所以，造纸工业需要提高表面施胶技术，才能适应日新月异的变化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种特种纸表面施胶工艺，通过表面施胶提高了纸张的物理性能和抗张强度。
为了实现上述目的，本发明提供一种特种纸表面施胶工艺，其中，所述施胶工艺步骤包括：
(1)水性聚氨酯乳液的合成：将二元醇低聚物、甲苯二异氰酸酯、己二醇、二月桂酸二丁基锡加入烧瓶中，通入氮气进行保护，并在70-80℃下反应1-1.8h，反应结束后加入二羟甲基丙酸和丙酮反应1-1.5h，然后加入三乙胺，中和30-45min，最后在1800-2000r/min的搅拌速度下滴加去离子水进行分散，55-60℃下保温1-2h后出料，得到水性聚氨酯乳液，备用；
(2)表面施胶：将步骤(1)中制备的水性聚氨酯乳液配制成固含量为15-20％的施胶液，将原纸铺在涂布机上，一端固定，开动施胶辊，使得施胶液均匀涂布在纸上，送入烘箱中干燥。
优选的，所述步骤(1)中二乙醇低聚物的制备方法为：将聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇在温度90-105℃、真空度0.08-0.09MPa下混合并脱水2-3h。
优选的，所述聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇的质量比为2:2:3:1。
优选的，所述水性聚氨酯乳液各组分质量百分比为：二元醇低聚物30-45％、甲苯二异氰酸酯10-15％、己二醇25-50％、二月桂酸二丁基锡15-25％、二羟甲基丙酸5-10％、丙酮1-5％、三乙胺2-10％。
优选的，所述步骤(2)中烘箱的温度控制在60-75℃。
优选的，所述步骤(2)中烘干时间控制在20-30min。
有益效果：本发明提供一种特种纸表面施胶工艺，所使用的施胶剂主要成份为水性聚氨酯乳液，水性聚氨酯表面施胶剂，是一类具有(-NHCOO-)基团的聚合物水乳液，与前期的聚氨酯水分散液相比，具有粒径更小，施胶度更高，胶膜力学性能优异的特点。此类表面施胶剂的作用机理是通过分子链段上的阳离子基团或阴离子基团与纸张纤维形成亲电力，分子链段上丰富的氨基甲酸酯键可与纤维表面羟基形成氢键结合，同时聚氨酯具有优异的成膜性能，胶膜具有高韧性、高模量、高强度等特点，是最新一代具有使用前景的纸张表面施胶剂。通过后期对施胶纸张的电镜扫描对比施胶前后纸张的撕裂面的微观结构，结果表明施胶后纸张撕裂面空隙减小，纤维间粘合更加紧密。同时纸张耐折度、表面强度及干湿拉力都有明显增强。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
一种特种纸表面施胶工艺，其中，所述施胶工艺步骤包括：
(1)水性聚氨酯乳液的合成：将二元醇低聚物、甲苯二异氰酸酯、己二醇、二月桂酸二丁基锡加入烧瓶中，通入氮气进行保护，并在70℃下反应1h，反应结束后加入二羟甲基丙酸和丙酮反应1h，然后加入三乙胺，中和30min，最后在1800r/min的搅拌速度下滴加去离子水进行分散，55℃下保温1h后出料，得到水性聚氨酯乳液，备用；
(2)表面施胶：将步骤(1)中制备的水性聚氨酯乳液配制成固含量为15％的施胶液，将原纸铺在涂布机上，一端固定，开动施胶辊，使得施胶液均匀涂布在纸上，送入烘箱中干燥。
其中，所述步骤(1)中二乙醇低聚物的制备方法为：将聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇在温度90℃、真空度0.08MPa下混合并脱水2h，所述聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇的质量比为2:2:3:1，所述水性聚氨酯乳液各组分质量百分比为：二元醇低聚物30、％、甲苯二异氰酸酯、15％、己二醇25％、二月桂酸二丁基锡15％、二羟甲基丙酸5％、丙酮5％、三乙胺5％，所述步骤(2)中烘箱的温度控制在60℃，所述步骤(2)中烘干时间控制在20min。
实施例2
一种特种纸表面施胶工艺，其中，所述施胶工艺步骤包括：
(1)水性聚氨酯乳液的合成：将二元醇低聚物、甲苯二异氰酸酯、己二醇、二月桂酸二丁基锡加入烧瓶中，通入氮气进行保护，并在75℃下反应1.5h，反应结束后加入二羟甲基丙酸和丙酮反应1.2h，然后加入三乙胺，中和35min，最后在1900r/min的搅拌速度下滴加去离子水进行分散，57℃下保温1.5h后出料，得到水性聚氨酯乳液，备用；
(2)表面施胶：将步骤(1)中制备的水性聚氨酯乳液配制成固含量为17％的施胶液，将原纸铺在涂布机上，一端固定，开动施胶辊，使得施胶液均匀涂布在纸上，送入烘箱中干燥。
其中，所述步骤(1)中二乙醇低聚物的制备方法为：将聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇在温度95℃、真空度0.085MPa下混合并脱水2.5h，所述聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇的质量比为2:2:3:1，所述水性聚氨酯乳液各组分质量百分比为：二元醇低聚物35％、甲苯二异氰酸酯10％、己二醇30％、二月桂酸二丁基锡15％、二羟甲基丙酸5％、丙酮1％、三乙胺2％，所述步骤(2)中烘箱的温度控制在65℃，所述步骤(2)中烘干时间控制在25min。
实施例3
一种特种纸表面施胶工艺，其中，所述施胶工艺步骤包括：
(1)水性聚氨酯乳液的合成：将二元醇低聚物、甲苯二异氰酸酯、己二醇、二月桂酸二丁基锡加入烧瓶中，通入氮气进行保护，并在80℃下反应1.8h，反应结束后加入二羟甲基丙酸和丙酮反应1.5h，然后加入三乙胺，中和45min，最后在2000r/min的搅拌速度下滴加去离子水进行分散，60℃下保温2h后出料，得到水性聚氨酯乳液，备用；
(2)表面施胶：将步骤(1)中制备的水性聚氨酯乳液配制成固含量为20％的施胶液，将原纸铺在涂布机上，一端固定，开动施胶辊，使得施胶液均匀涂布在纸上，送入烘箱中干燥。
其中，所述步骤(1)中二乙醇低聚物的制备方法为：将聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇在温度105℃、真空度0.09MPa下混合并脱水3h，所述聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇的质量比为2:2:3:1，所述水性聚氨酯乳液各组分质量百分比为：二元醇低聚物30％、甲苯二异氰酸酯10％、己二醇25％、二月桂酸二丁基锡15％、二羟甲基丙酸5％、丙酮5％、三乙胺10％，所述步骤(2)中烘箱的温度控制在75℃，所述步骤(2)中烘干时间控制在30min。
通过上述表格数据可以看出，在本发明实施范围内制得的纸张，其拉伸强度和干湿拉力较高，断裂伸长率大。
本发明提供一种特种纸表面施胶工艺，所使用的施胶剂主要成份为水性聚氨酯乳液，水性聚氨酯表面施胶剂，是一类具有(-NHCOO-)基团的聚合物水乳液，与前期的聚氨酯水分散液相比，具有粒径更小，施胶度更高，胶膜力学性能优异的特点。此类表面施胶剂的作用机理是通过分子链段上的阳离子基团或阴离子基团与纸张纤维形成亲电力，分子链段上丰富的氨基甲酸酯键可与纤维表面羟基形成氢键结合，同时聚氨酯具有优异的成膜性能，胶膜具有高韧性、高模量、高强度等特点，是最新一代具有使用前景的纸张表面施胶剂。通过后期对施胶纸张的电镜扫描对比施胶前后纸张的撕裂面的微观结构，结果表明施胶后纸张撕裂面空隙减小，纤维间粘合更加紧密。同时纸张耐折度、表面强度及干湿拉力都有明显增强。
通以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (6)
1.一种特种纸表面施胶工艺，其特征在于，所述施胶工艺步骤包括：
（1）水性聚氨酯乳液的合成：将二元醇低聚物、甲苯二异氰酸酯、己二醇、二月桂酸二丁基锡加入烧瓶中，通入氮气进行保护，并在70-80℃下反应1-1.8h，反应结束后加入二羟甲基丙酸和丙酮反应1-1.5h，然后加入三乙胺，中和30-45min，最后在1800-2000r/min的搅拌速度下滴加去离子水进行分散，55-60℃下保温1-2h后出料，得到水性聚氨酯乳液，备用；
（2）表面施胶：将步骤（1）中制备的水性聚氨酯乳液配制成固含量为15-20%的施胶液，将原纸铺在涂布机上，一端固定，开动施胶辊，使得施胶液均匀涂布在纸上，送入烘箱中干燥。
2.根据权利要求1所述的特种纸表面施胶工艺，其特征在于，所述步骤（1）中二乙醇低聚物的制备方法为：将聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇在温度90-105℃、真空度0.08-0.09MPa下混合并脱水2-3h。
3.根据权利要求2所述的特种纸表面施胶工艺，其特征在于，所述聚丙二醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二元醇的质量比为2:2:3:1。
4.根据权利要求1所述的特种纸表面施胶工艺，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液各组分质量百分比为：二元醇低聚物30-45%、甲苯二异氰酸酯10-15%、己二醇25-50%、二月桂酸二丁基锡15-25%、二羟甲基丙酸5-10%、丙酮1-5%、三乙胺2-10%。
5.根据权利要求1所述的特种纸表面施胶工艺，其特征在于，所述步骤（2）中烘箱的温度控制在60-75℃。
6.根据权利要求5所述的特种纸表面施胶工艺，其特征在于，所述步骤（2）中烘干时间控制在20-30min。
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