起皱剂特性对扬克烘缸涂布性能的影响

起皱剂特性对扬克烘缸涂布性能的影响

该文叙述了起皱剂（贴缸剂、剥离剂等）的各种特性，讨论了起皱剂的化学特性对扬克烘缸涂布性能的影响，介绍了新开发的用于优化纸机起皱系统的各种类型起皱剂及其性能和应用。

对卫生纸、餐巾纸等家庭用纸而言，赋予它们使用时的舒适感是提高商品价值的重要因素，特别是纸的柔软性和表面性能直接影响柔软程度和手感，人们对其要求特别高。

为了使家庭用纸柔软、疏松，纸张需经过起皱（细小的皱纹）工序生产而成。因此，起皱的质量直接影响纸的柔软性和表面性能。“起皱”就是湿纸在贴住烘缸时，经干燥后用刮刀刮皱纸页的工序。为取得稳定而良好的皱纹，由贴缸剂、剥离剂和助剂组成的起皱剂发挥了重要的作用。近年来，随着纸浆/废纸等原料的多样化，并受纸机高速化和浆内添加柔软剂等化学品的影响，人们正在开发能够广泛应对这些问题的起皱系统。

日本某公司从多角度评价了起皱剂的性能，提出了起皱剂的分子设计及适合于不同机型的起皱系统。本文将报告起皱剂的化学特征对涂布膜特性的影响，同时介绍新型起皱用贴缸剂。

1 涂膜

扬克式烘缸上喷涂的起皱剂（贴缸剂、剥离剂和助剂）在烘缸上形成涂层薄膜。涂层薄膜主要形成2层结构，由与烘缸表面接触的层（保护层）和与纸接触的层（黏结层）组成，见图1。

图1 烘缸上涂层薄膜的模型

保护层的主要成分是坚硬的黏合剂，起到保护与刮刀刀片接触的（钢接触）扬克式烘缸表面的作用。黏结层是贴缸剂与剥离剂混合而成的柔软层，具有将湿纸黏结在扬克式烘缸上及用刮刀片将烘干后的纸平滑地从烘缸剥离的作用。黏结层和部分保护层被刮刀片刮掉，通过喷涂补充，反复更新涂层膜。

2 起皱贴缸剂的类型

起皱剂中，起皱用贴缸剂（或者涂布剂）是决定涂布薄膜特性的最重要的化学品。该公司的起皱用贴缸剂是以聚酰胺环氧氯丙烷（PAE）为主要成分，通过将PAE分子设计并成功开发了一系列具有架桥反应性能和亲水性能的各种涂布薄膜特性的贴缸剂，见图2。

图2 PAE具有架桥反应性能的官能团

特别是PAE有无架桥反应性能对于涂层薄膜的特性影响相当大，根据有无架桥性能反应，可以将起皱贴缸剂分为非反应型与反应型2类，见图3。

图3 起皱贴缸剂的类型

非反应型贴缸剂，设计成PEA聚合物之间不会产生架桥反应，有利于黏结层的形成，在涂层薄膜干燥后也能维持柔软状态，对湿纸产生很强的黏结力。另一方面，反应型贴缸剂设计成在扬克式烘缸上通过聚合物之间的架桥反应成为高分子，有利于保护层的形成。树脂的架桥反应来自于氨基氯乙醇（ACH）和氮杂环丁二烯（AZR）等官能团。反应性能越强的贴缸剂，形成的涂层薄膜越坚硬。

另外，PAE的亲水性对涂层薄膜的耐水性产生影响。薄膜的耐水性越好，越容易将涂层薄膜保持在烘缸上（即使是湿纸水分较高）。

3 CA系列起皱贴缸剂

3.1 CA系列起皱贴缸剂的性能与特征

该公司具有代表性的CA系列起皱贴缸剂的性状和反应性类型如表1所示。

表1 CA系列起皱贴缸剂性状和类型

另外，CA系列起皱贴缸剂的特征如图4所示。

图4 各种黏结剂的特性

3.2 起皱贴缸剂所形成的涂膜特性

关于涂层薄膜的特性，着眼于对薄膜的硬度、耐水性、湿润状态下的黏结力和干燥状态下的黏结力等进行了评价。薄膜的硬度和耐水性越好，越容易形成优良的保护层，但是需要注意硬度过高时产生的堆积问题。湿润状态下的黏结力越强，越有利于与湿纸黏结。由湿润到干燥过程的黏结力的变化幅度越小，黏结越均匀，越能够形成良好的黏结层。均匀的黏结使得纸页从刮刀的剥离变得均一，操作变得更加稳定。

CA系列起皱贴缸剂的涂膜硬度、黏结力（湿、干状态时）和耐水性的评价结果见图5和图6[CA系列起皱贴缸剂的各项评价的指数是以CA 151的涂膜硬度、黏结力（湿、干状态时）和耐水性作为1而获得的数值]。

图5 涂层膜的硬度和黏结力

图6 涂层膜的硬度和耐水性

非反应型贴缸剂CA 150、CA 151的涂层薄膜与反应型CA 152、CA 153比较，具有下列特征：（1）黏结力（湿润时）高；（2）黏结力（湿润时）与黏结力（干燥时）之间的变化幅度小；（3）耐水性低。也就是说，CA 150和CA 151具有优良的湿纸黏结力以及形成黏结均一的黏结层的特征。这种贴缸剂适合于要求用刮刀将纸页良好剥离的纸机，特别适合于湿纸强度较低的餐巾纸等低定量品种的起皱控制。

此外，能够形成柔软涂层薄膜的CA 150和CA 151也适用于表面多孔的溶射烘缸。在要求涂层薄膜具有良好耐水性的情况下，CA 151比较适合，如果特别担心烘缸污染的话，CA 150比较适合。

反应型贴缸剂 CA 152和CA 153与反应型贴缸剂（CA 150和CA 151）比较，能形成坚硬牢固的涂层薄膜。例如，纸机速度较快，带入烘缸的水分较多的面巾纸及纸毛巾等纸机，或者是在浆内添加化学品中使用柔软剂的场合下，CA 152和CA 153比较合适。特别是CA 153是一种能够形成耐水性良好的坚硬薄膜的贴缸剂。

4 纸机上的实际应用

由于在实际运作的造纸机上，纤维原料、用水、浆内添加剂和毛布状态等变化因素很多，因此必须用具有各种涂层薄膜特性的起皱贴缸剂控制。准确掌握纸机现状，选择适合于纸机现状的起皱贴缸剂非常重要。

下面举例说明，基于各种起皱贴缸剂的涂膜硬度、黏结性（湿、干时）和耐水性，选择合适的起皱贴缸剂，成功解决了生产中的实际问题。

4.1 实例1——使用与CA 153同类型的贴缸剂

（1）课题：进一步提高纸机速度，降低烘缸两边的污染程度。

（2）应对方案：①使用比CA 153湿纸黏结性更好的贴缸剂；②使用黏结性变化幅度小的贴缸剂。

（3）试验结果：在面巾纸等品种的生产中使用了能使薄膜变软、湿纸黏结良好的CA 151后，贴缸剂的用量最大能降低40%左右，车速能提高将近1成。

4.2 实例2——使用与CA 151同类型的贴缸剂

（1）课题：刮刀刀片寿命减少了2 h左右，因刮刀片刮入纸页，产生较多针眼。

（2）应对方案：使用比CA 151涂膜更硬的贴缸剂，改善涂膜的形成。

（3）试验结果：使用CA 153后，改善了涂膜的形成，刮刀刀片寿命最多延长了6 h，见图7。

图7 使用CA 153前后的情况对比

5 新型起皱贴缸剂 CA 200和CA 210

5.1 理想的涂布薄膜

随着今后纸机的进一步高速化、纸张质量的高端化，柔软剂的并用势在必行。这就要求起皱贴缸剂具有更理想的涂膜特性：形成牢固的涂膜并形成坚固的保护层；湿润时的黏结力强，湿纸牢固地黏结在烘缸上；黏结力变化幅度小，纸从刮刀上的剥离均一。

传统的起皱贴缸剂，例如非反应型贴缸剂具有对湿纸黏结力优良、干燥时黏结力的变化幅度小的优点，但也存在涂层薄膜较软、不容易在烘缸上形成涂层膜的缺点。此外，反应型起皱贴缸剂具有有利于形成牢固的涂层薄膜的优点，但也存在从湿润到干燥过程的黏结力变化幅度大、黏结不均一、容易产生沉积物等缺点。为了形成理想的涂层薄膜，需要有一种同时具备非反应型贴缸剂与反应型贴缸剂优点的贴缸剂。

5.2 新型起皱贴缸剂 CA 200和CA 210的性状

该公司采用与PAE的架桥反应性、亲水性不同的新的设计思想，成功地开发了具有理想涂层薄膜特性的新型起皱贴缸剂CA 200和CA 210，它们都是兼备传统的非反应型贴缸剂和反应型贴缸剂各自优点的贴缸剂，表2为它们的性状。

表2 起皱贴缸剂CA 200和CA 210的性状

5.3 新型起皱贴缸剂的特征

新型起皱贴缸剂 CA 200和CA 210的涂膜硬度、黏结力（湿，干时）和薄膜耐水性的评价结果如图8和图9所示。

另外，CA 200和CA 210比非反应型贴缸剂CA 150和CA 151具有更优良的湿态黏结力，由湿到干的黏结力变化幅度小，并且涂膜硬度与反应型贴缸剂的CA 152和CA 153相当。

5.4 新型起皱贴缸剂与柔软剂并用的应用案例

扬克式烘缸上的涂层薄膜有时受到传统浆内添加化学品的影响很大，如湿强剂和柔软剂等。特别是柔软剂是一种赋予纸张柔软性的浆内添加化学品，是一种对提高纸张品质非常有用的化学品。

图8 CA 200和CA 210的涂层膜的软硬度与黏结力

图9 CA 200和CA 210的涂层膜的软硬度与耐水性

但是，柔软剂会阻碍涂膜形成，起到削弱湿润时的黏结力的作用；另一方面，贴缸剂用量极度过量的话，会造成刮刀的剥离困难、针眼和断纸增加，或者烘缸两端的污染积累等刮刀部分的障碍。该公司新开发的起皱贴缸剂CA 210具有涂膜形成及黏结力不易受柔软剂影响的优点[黏结剂与柔软剂并用时，即m（黏结剂）∶m（柔软剂）=90∶10]，见图10。

图10 柔软剂对涂层膜（湿）黏结力的影响

这次评价的结果是，普通贴缸剂与柔软剂并用，黏结力下降了25%左右，涂层膜硬度变软了2～2.5倍左右。新型起皱贴缸剂 CA 210与普通贴缸剂相比，即使在使用柔软剂的情况下，黏结力（湿时）、涂层膜硬度的变化也能控制在10%以内。

6 结束语

本文阐述了起皱贴缸剂的反应性和亲水性，以及这些性质对扬克式烘缸上涂层薄膜的影响。理解这些影响对于选择纸机最合适的起皱贴缸剂能够起到一定作用。

此外，本文还介绍了能够形成理想的涂层薄膜的新型贴缸剂 CA 200和CA 210，它们兼备了（1）形成牢固的涂膜；（2）与湿纸的黏结性优良；（3）黏结性的变化幅度小等非反应型和反应型贴缸剂的特征，是一种能够广泛应对纸机高速化、柔软剂并用及抄纸条件多样化的化学品。

（杜伟民 编译）