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紙與紙板發脆紙病探源

2019/2/27 17:56:231508
紙與紙板發脆紙病探源
黏膠黏度過低

在低黏度黏膠溶液中,纖維素磺酸酯分子是獨立的,大分子在溶液中呈卷曲狀排列,雜亂無章,各自進行著活躍的布朗運動。當這種黏膠成膜后進入凝固浴時,黏膠中的堿被凝固浴中的酸中和,纖維素磺酸酯發生分解,析出再生纖維素。

反應發生后,黏膠的穩定性受到破壞,黏膠薄膜離析成以纖維素網格結構為主的凝膠相和低分子量物質的液相。當纖維素含量變低時,網格結構中的纖維素大分子間距相對增大,這種黏膠形成的玻璃紙組織不均勻,內部結構松散,表現出強度低、發脆且易破。

在生產中可以適當提高黏膠溶液中甲種纖維素的濃度,一般黏膠溶液中甲種纖維素的含量9.0%左右。但要注意其含量并不是越高越好,黏度過大會使溶液流動性變差,影響成紙的勻度。

黏膠熟成度低

黏膠的熟成過程是一系列的反應過程。在工業條件下的磺化反應,首先在非結晶領域部分的堿纖維素上引起,在結晶區中是從表面慢慢開始,順次波及到內部,逐漸地向膠束表面反應的形式進行,磺酸酯被充分溶解,獲得黏膠在非結晶區的分子呈分散狀態,結晶領域部分在溶解初期,形成膠束分散的可能性特別大。當纖維素磺酸酯水解、皂化到一定程度,纖維素磺酸酯的酯化度不斷下降,親水性的磺酸基團不斷減少,新生成的纖維素大分子逐漸聚合,黏膠逐漸呈現凝膠狀態,對電解質的穩定性也降低,最后完全凝固,這種黏膠成膜后進入凝固浴會影響雙擴散作用,造成成紙內外結構差異較大,成紙脆性增加。黏膠的熟成度一般控制在5——6。

凝固浴酸濃度過高

玻璃紙成形過程中,硫酸使纖維素磺酸酯分解而析出再生纖維素和CS2;中和黏膠中的NaOH使黏膠凝固;使磺化時產生的副反應產物分解。當黏膠薄膜進入凝固浴時,如果酸度過高,凝固浴中組分向凝膠內擴散速度會大幅度降低,主要發生黏膠中的水和NaOH向凝固浴中擴散的鹽析作用,結果造成黏膠凝固,使黏膠薄膜內外層再生程度不均勻,外緊內松,成形時的拉伸效果差,成紙發硬,脆性大。

在保證硫酸鈉濃度前提下,適當控制硫酸濃度,使凝固和再生過程緩慢一些,以利于形成結構緊密的再生纖維組織,提高玻璃紙的塑性。硫酸濃度一般為12%——15%,硫酸鈉濃度為20%左右。

凝固浴溫度過高

凝固浴溫度過高會加快雙擴散速度,黏膠的凝固與纖維的再生作用過于激烈,纖維素大分子還未來得及結晶取向,再生作用就已經結束,結果纖維素大分子結晶度降低、排列混亂、網狀結構松散、拉伸取向度低,導致機械強度低,增加紙的脆性。因此,通常將溫度控制在50℃左右。

脫硫劑濃度過大

最終玻璃紙的含硫量不應超過0.03%,否則會使玻璃紙發黃。因此常采用 NaOH作為脫硫劑進行脫硫。

纖維素大分子在堿性溶液中潤脹度很高,劇烈的膨脹使大分子鍵變弱,容易在堿性溶液中被氧化,因此當脫硫劑(NaOH)濃度過大時,再生纖維素被氧化降 解,聚合度降低,原先取向排列整齊的纖維素遭到破壞,成紙強度降低,發脆易破。一般采用高溫低濃脫硫,控制NaOH濃度在1.8%左右,溫度80——90℃。

塑化影響

塑化是改變玻璃紙脆性的關鍵環節。未經塑化處理的玻璃紙紙面發脆,強度低且無光澤,基本沒有使用價值。玻璃紙進行塑化可以在纖維素大分子中引入塑化劑,并使之與纖維素大分子羥基產生氫鍵結合力,從而減弱大分子鍵的羥基之間的氫鍵結合力,提高大分子鍵之間的相對滑動性,使玻璃紙變得柔軟,富有彈性。

生產中,通常使用甘油作為玻璃紙生產的塑化劑。一般甘油濃度控制在 30%左右,溫度35℃左右時可取得較好的塑化效果。

干燥溫度過高

玻璃紙經過塑化后進入干燥階段。在干燥過程中,紙頁產生收縮,柔性和塑性都發生變化。干燥溫度過高,會出現干燥過快,紙的收縮時間短,收縮量小,尚未達到最佳收縮狀態紙就已經干燥定形;紙頁內部水分擴散速度低于紙面水分的蒸發速度,內外干燥程度不一致,造成紙頁內外層結構均勻差,內應力加大;纖維素分子在高溫狀態下發生氧化降解;干燥過度,紙頁內部水分過低,分子間相對滑動能力降低。以上因素都會導致成紙發硬、脆性增大。生產中,要避免高溫過度干燥,保證成紙含有一定量的水分,成紙水分一般控制在8%——9%。

涂膠后系統調濕達不到要求

再生纖維素膜在生產膠帶時,需要在一面涂上離型劑,另一面涂上膠,在涂后干燥時,如果系統調濕達不到要求,造成膜比較脆,將會影響分條時斷頭增多。

在實際生產中,還有其它導致再生纖維素膜脆性加大的因素,如漂白、貯存等。再生纖維素膜脆性的產生往往不是一種原因,可能是工藝上的、也可能是操作上的,需要認真分析,找到脆性產生的根本原因,有針對性地處理,才能有效地解決問題,提高產品質量。
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