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近年来,随着铝箔纸用途的日益广泛和铝箔复合工艺的发展,包装产业对铝箔衬纸的质量有了更高的要求。平滑度是铝箔衬纸的重要指标之一,只有高度平滑的衬纸表面,才能保证铝箔和衬纸在复合铝箔纸的过程中结合紧密,避免起泡、张力不均、断裂等不良后果。科研技术人员在研发高平滑度铝箔衬纸方面做了不少努力,常用的提高铝箔衬纸平滑度的方法是采用软压光或者高度光滑的进口大烘缸,此两种方法可以在不改变纸张组分的情况下极大提高平滑度,但是受设备更新费用高的限制并不是很普及。基于纸张的表面性能可以考虑采用表面施胶的方法来提高铝箔衬纸的平滑度。表面施胶法可以根据实际需要灵活调整工艺,用较小的投资获得较好的表面性能。而淀粉及其衍生物作为最常用的表面施胶剂其资源丰富、性能优良、价格合理。故采用淀粉表面施胶来提高铝箔衬纸的平滑度是十分可行的。
本实验选用两种表面施胶淀粉DYA、DYA1以及阴离子分散松香胶,通过单独使用和复配实验分别对不同规格的铝箔衬纸进行表面施胶,并对施胶后纸张进行软压光检测平滑度等物理性能。实验经由对成品铝箔衬纸(80g/m2和50g/m2)的表面施胶初步探讨出了淀粉DYA和DYA1的最佳使用浓度和最佳上胶量范围,在该范围内对50g/m2铝箔衬纸原纸进行表面施胶,优化出最佳工艺条件为:淀粉DYA浓度为5%,上胶量为3g/m2。此条件下纸张的平滑度值达到了正面684S,反面157S。正面比原纸样提高了4.9倍,比空白样提高了1.3倍;反面平滑度比原纸样提高了7.7倍,比空白样提高了0.3倍。淀粉DYA1对取样中的成品纸表面施胶效果好于DYA,但对原纸平滑度的提高幅度不大,不适合生产中试。
通过配制不同比例的淀粉DYA和分散松香胶的混合胶液对50g/m2铝箔衬纸原纸进行表面施胶,检测混合胶液对纸张平滑度的提高。结果得出,其最佳工艺条件为:淀粉在混合胶液中的浓度为4.5%、上胶量为3g/m2、淀粉和分散松香胶配比为2∶1。此时纸张平滑度为正面457S,反面142S;正面比原纸平滑度提高了2.9倍,比空白纸样平滑度提高了52.8%;反面平滑度比原纸提高了6.9倍,比空白样提高了15.4%。可见混合胶液表面施胶对平滑度的提高不如淀粉DYA单独使用。
纸张表面是一种多孔的网络结构,纸面的孔隙率与定量成反比。表面施胶时胶液在纸面受到涂布头的压力、纸页内部水分梯度、胶料和纸内的化学键作用以及重力作用,有向纸内渗透的趋势。孔隙率越高渗透越多,胶液在纸内和纸外有一个渗透平衡点。在平衡点之前胶液以渗透运动为主,而在平衡点之后胶液的渗透运动相对停滞了,胶料开始在表面过量聚集。
阴离子淀粉DYA具有易向纸内渗透、粘度高、成膜性好的特点。阳离子淀粉胶液均匀、稳定,易于和纸面纤维吸附,在纸面直接保留作用。观察SEM图,两者的最佳使用效果下,淀粉DYA通过渗透填充许多纤维孔隙,在纸面形成良好、致密的胶膜,大幅度提高了纸张平滑度;淀粉DYA1主要分布在纸页表面,向纸内渗透的较少,不能过多的填充孔隙,直观地可以看到孔隙较多、孔较大。而且压光中受到压力作用,胶膜开裂形成了许多花纹状分布,不利于平滑度提高。由混合胶液最佳工艺的SEM图可知,淀粉和分散松香胶混合胶液的表面施胶较好的填补了纸面的孔隙,纸面比较平整,大分子淀粉通过氢键结合形成了连续的膜,极小粒径的分散松香胶被融化向纸面微小凹处流动,填补并稳固了淀粉膜,实现了两者的良好配合。但是混合胶层刚性强,可塑性差,在压光中胶层易被损坏。加之蜡质松香胶极易粘辊的因素,最终导致了混合胶液对纸张平滑度提高不如淀粉DYA单独使用。