CN1223732C - 纸张表面施胶液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纸张表面施胶液。包括聚乙烯醇120~170、甘油25~50、二羟甲基二羟基乙烯脲树脂15~25、水适量。稳定性高,施胶时不产生缩聚、凝胶现象,大幅度降低纸张特别是钞票纸的表面施胶过程中甲醛的排放,不影响纸张的综合品质。
Description
技术领域:
本发明与适用于在纸张,特别适用于在钞票纸表面施胶的纸张表面施胶液有关。
背景技术:
对纸张进行施胶可以减少纸张对水的吸收,有利于提高纸张的平滑度和印刷适应性等,目前使用的表面施胶液由聚乙烯醇(简称PVA)、抗水剂改性三聚氰胺甲醛树脂(简称MF树脂)及增塑剂、甘油等组成。PVA具有优良的抗张强度和成膜性,它可以渗入纸纤维间隙,并在表面形成疏水层或透明的覆膜。覆膜强度高,有韧性,粘接力强,耐磨等。PVA用作表面施胶剂,用来提高纸张耐有机物性能及提高撕裂度与耐折强度。甘油是PVA成膜最广泛使用的增塑剂。其稳定性较强且不易被有机溶剂萃取,并可与醇解后的PVA以适当比例混溶,其单位质量增塑效率较高。纸张中加入适量的甘油和抗水剂是为了降低PVA薄膜的吸湿性。抗水剂树脂MF的代表结构为:
改性MF树脂是通过加甲氧基(CH3O-)以及羟甲基(-CH2OH)与PVA(或甘油)中的羟基反应脱水或甲醇(CH3OH)而形成醚(C-O-C)键,从而封闭PVA及甘油中的羟基和产生抗水性。
使用改性MF树脂时游离甲醛对环境的污染威胁到生产人员的健康。这是由于生产该抗水剂时,必须加入过量甲醛才能得到三羟甲基三聚氰铵,而过量的甲醛很难除净,所以使产物中游离甲醛量>2.0%,远超过国家排放标准,对环境造成较大污染。
在执行施胶工艺时,刚制备的施胶液清澈透明,但随施胶时间增加,胶液颜色逐渐变深并出现浑浊。而施胶槽底还常常出现冻状物及砂状物,有时还生成凝胶,将滤胶孔堵塞,给连续生产造成困难。通过试验(见表1),含有改性MF树脂的胶液在pH=7时,65℃保温8小时时无凝胶现象,而在pH=5.5~6时,胶液在65℃即发生凝胶现象;不含改性MF树脂的胶液pH值为5.5~6小时,65℃保温相同时间无凝胶现象。
表1:酸度、温度对施胶液稳定性的影响
注:水浴恒温加热时间为4h。
从以上结果证实,胶液稳定性降低主要是胶液的pH值降低引起的。究其所以,发现施胶液pH改变的原因为纸张引起,如钞票纸的生产属于酸性造纸,原纸(未施胶纸)纸张的pH值在4.5左右,在钞票纸进行表面施胶时,浸入施胶液的酸性纸张不可避免地造成胶液的pH值降低,致使胶液呈弱酸性(经生产检测,施胶后纸张pH为5.5左右,胶液使用约3h后pH值即从7.2降为5~6)。
综上所述,施胶液产生凝胶现象乃至出现冻状物等,主要原因为纸张在施胶时降低了施胶液的pH值,造成了抗水剂(改性MF树脂)自身的缩聚或与施胶剂发生缩聚。上述试验同时证明,温度增高也会促使上述缩聚反应发生。
发明内容:
本发明的目的是为了克服以上不足,提供一种稳定性高,施胶时不产生缩聚、凝胶现象,大幅度降低纸张表面施胶过程中甲醛的排放,不影响纸张的综合品质的纸张表面施胶液。
本发明的目的是这样来实现的:
本发明纸张表面施胶液,按重量份由下列组分组成:
聚乙烯醇 120~170
甘油 25~50
二羟甲基二羟基乙烯脲树脂 15~25
水 适量。
上述的纸张表面施胶液,按重量份由下列组分组成:
聚乙烯醇 150
甘油 37.5
二羟甲基二羟基乙烯脲树脂 20
水 适量。
施胶效果佳。
上述的纸张表面施胶液,采用聚合度1000,醇解度>99%的1099聚乙烯醇,也可采用1799等其它型号的聚乙烯醇。
本发明中二羟甲基二羟基乙烯脲树脂(简称抗水剂DW),其游离甲醛含量极低(≤0.15%),pH值为6±1。其结构式如下:
上述抗水剂DW由两步合成:
第一步:尿素与乙二醛在酸性条件下反应,胺基与醛羰基发生亲核加成,关环生成环状脲的衍生物二羟基乙烯脲。
第二步为胺基的羟甲基化反应,胺基与甲醛的羰基继续发生亲核加成反应,生成二羟甲基二羟基乙烯脲。
由于该树脂为热固性树脂,所以在一定的温度时,它们的分子本身互相缩合,失去水形成醚键(C-O-C),达到一定程度后,会形成稳定的胶体形态,在较高温下度(95~105℃),这种胶体形态会固化成网状结构。
由于该抗水剂DW含有的羟基密度较大,这些羟基可以与表面施胶剂PVA(或淀粉)中所含的多个亲水基团羟基发生缩聚,经加热熟化后,失去水形成交联,生成更多的疏水醚键(C-O-C)基团。其反应式如下:
由于在纸张表面形成了一张互相交织的、稳定的具有一定耐水性能的多维网络结构,从而增加了表面施胶层的强度,抑制了纸张吸水纤维的润胀,保持了纸页的湿稳定性,增强了纸张印刷后的耐湿磨性能。DW抗水剂与PVA形成的施胶层在完全熟化后不会变脆,具有一定的展延性,可以承受极大的印刷压力。而且DW抗水剂具有一定弱阳离子性,形成的表面施胶层疏松多孔,可改善油墨吸收性及干燥性。
抗水剂DW对使用时的pH值及保存使用时的温度无特殊要求,而且粘度较低,易与PVA均匀混合,可以提高纸张的抗水性。在印刷适应性方面,由于纸页的表面强度增加,所以印刷过程中的掉粉、掉毛现象应当减少,纸页在多色印刷时尺寸稳定性也应得到提高。
本发明施胶液稳定性高,施胶时不产生缩聚凝胶现象,大幅度降低了纸张表面施胶过程中甲醛的排放,利于环保,不影响纸张的综合品质,特别适合于在钞票纸原纸上施胶。
具体实施方式:
实施例1:
本实施例1纸张表面施胶液按重量份由下列组分组成:
1099聚乙烯醇 150
甘油 37.5
二羟甲基二羟基乙烯脲树脂 20
水 适量
1099聚乙烯合度1000,醇解度>99%
其制备方法如下:
在制胶锅中加入一定量的自来水,缓慢将150kg聚乙烯醇固体倾入制胶锅内,逐渐升温至90~95℃,搅拌,保温2h至聚乙烯醇完全溶解。然后加入施胶助剂二羟甲基二羟基乙烯脲树脂20kg、甘油37.5kg,加水至2m3,充分混合均匀后,即得纸张表面施胶液。
实施例2:
本实施例2纸张表面施胶液按重量份由下列组分组成:
1099聚乙烯醇 120
甘油 25
二羟甲基二羟基乙烯脲树脂 15
水 适量
实施例3:
本实施例3纸张表面施胶液按重量份包括如下组分:
1799聚乙烯醇 135
甘油 31
二羟甲基二羟基乙烯脲树脂 17.5
水 适量
实施例4:
本实施例4纸张表面施胶液按重量份包括如下组分:
1099聚乙烯醇 160
甘油 44
二羟甲基二羟基乙烯脲树脂 22.5
水 适量
实施例5:
本实施例5钞票纸施胶液按重量份包括如下组分:
1099聚乙烯醇 170
甘油 50
二羟甲基二羟基乙烯脲树脂 25
水 适量
实施例2~实施例5中的施胶液制备方法基本同实施例1。
Claims (3)
1、纸张表面施胶液,其特征在于按重量份由下列组分组成:
聚乙烯醇 120~170
甘 油 25~50
二羟甲基二羟基乙烯脲树脂 15~25
水 适量。
2、如权利要求1所述的纸张表面施胶液,其特征在于按重量份由下列组分组成:
聚乙烯醇 150
甘 油 37.5
二羟甲基二羟基乙烯脲树脂 20
水 适量。
3、如权利要求1或2所述的纸张表面施胶液,其特征在于采用聚合度1000,醇解度>99%的1099聚乙烯醇。
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