纸张涂布用润滑剂发展现状

纸张涂布用润滑剂发展现状 孙京丹王正顺 (山东轻工业学院制浆造纸科学与技术教育部重点，济南250353) 摘要：介绍了纸张涂布润滑剂对涂布纸的作用机理，总结了润滑剂的研究进展，最后指出了纸张 涂布润滑剂的发展方向。 关键词：涂布涂布润滑剂润滑机理 TheDevelopmentofCoatingLubricantUsedinPaper·——making SunJing——danWangZheng—-shun (KeyLabomtoryofPaperScienceandTechnologyofMinistryofEducation ShandongInstituteofLightIndustry，Jinan250353，China) Abstract：inthisarticle，theactionoflubricanttothecoatingsanditslubricatingmechanismareintro- duced．Thedevelopmentofcoatinglubricantissummarized．Atlast．thetI℃ndofcoatinglubricantis pointed． ， Keyword：coating；coatinglubricant；lubricatingmechanism 近年来铜版涂布纸、高光泽铸涂纸及涂布白板纸的需求量越来越大。随着涂布技术的迅速发 展，气刀涂布机逐渐为刮刀涂布机代替，生产速度由(40—100)m／rain提高到(400—500)m／min。 要使涂料在高速涂布过程中分散均匀且流动性、流平性好，必须使用润滑剂。涂料润滑剂是涂布加 工纸的重要助剂之一，它对改进涂布纸涂层结构具有重要的作用。润滑剂可以改进纸张涂料的流 平性和润滑性，并增进粘合性，赋予纸张涂层以平滑和光泽，增加可塑性，防止龟裂，改善涂布纸的 印刷适应性⋯。此外，在超级压光时，防止粘辊，在切纸和印刷时防止掉粉。 润滑剂一般是添加在颜料分散与胶黏剂之间，并靠近调料混合的后面。大多数润滑剂是比较 容易分散在水性涂料中，不需要剧烈的搅拌，一般应避免先加润滑剂，因过度的剪切对润滑剂发挥 功能不利心】。其用量一般在0．5％～2．0％(绝干润滑剂对绝干颜料)，具体用量视具体情况而定。 l润滑剂的作用机理 理想涂布纸润滑剂应显示出的性能如下： ①润滑涂料并改进其流动特性； ②保证更为光滑的涂布； ③改善涂布成品的光泽度； ④改善成纸印刷适性； ⑤减少纸张折叠时涂层的裂纹和脱皮； ⑥在超级压光中减少或消除掉粉现象； 一86— ⑦在不需要外加工序的情况下，用机械压光能对某些等级纸张进行精加工整饰。 涂料润滑剂在使用过程中，能通过降低界面张力，使涂料具有良好的流动性，易于在纸上流平 铺展，改善涂料的涂布适应性，并赋予干涂层一定的可塑性，以较好地适应压光，并通过减少或消 除起毛、掉粉来改善涂层的成品性能，如提高成纸的平滑度和光泽度等口1。理想的润滑剂应该具 有均一的组成，随时可用而不涉及到混合问，当与颜料混合后应具有稳定性，并且不能引起流变 的反作用；在压光操作期间，涂料中的润滑剂应具有效力，并要保持在涂料中而不能迁移到原纸 中；润滑剂必须能在涂料中分散；在从涂料的调制到成品加工的整个涂布过程中，润滑剂必须起作 用。 2润滑剂的研究进展 纸张涂料是一种水基涂料，所以，水溶性润滑剂与涂料各组分更容易混合均匀，更容易制得均 一、稳定的涂料，它将利于均匀地起到润滑的作用效果，这也是纸张润滑剂的一个研究趋势。目 前，在实际应用过程中使用的纸张涂料的润滑剂主要有金属皂类润滑剂、氟类润滑剂、硫酸化和磺 化油类润滑剂、脂肪酸酯类润滑剂、蜡乳液类润滑剂和脂肪胺类润滑剂等。 2．1金属皂类润滑剂 以硬脂酸钙为代的水不溶型金属皂类润滑剂是目前使用最为广泛的纸张涂布润滑剂，但在 使用过程中金属皂类润滑剂分为不溶性金属皂类润滑剂和水溶性皂类润滑剂。 不溶性或低溶解度金属皂由金属碱或氧化物与脂肪酸或溶解性皂反应而成。碱金属皂包括 钙、锰、镁、铝、锌的硬脂酸盐、棕榈酸盐、蓖麻醇酸盐等。其中硬脂酸钙在润滑剂领域长期占据重 要地位。典型硬脂酸钙制备是将CaO制成Ca(OH)2，与硬脂酸反应制得。硬脂酸钙的制造同样 可以用氢氧化钙从溶解性皂(如硬脂酸钠)中析出。硬脂酸钙分散液制造者经改进其产品，现在 可以出售具有低粘度、高固含量(57％)，通过325目筛，筛余物小于0．01％的稳定产品。硬脂酸钙 分散液通常用高剪切设备制造。在成品中用3％一5％非离子型或阴离子型表面活性剂作为分散 剂。硬脂酸钙分散液多年来一直保持其主要涂料润滑剂地位，它经济、实用，在抗掉毛掉粉方面表 现出优良的性能。 ， 水溶性皂类是用高溶解性碱同脂肪酸反应生成，包括铵、钠、钾等的金属氢氧化物与脂肪酸的 反应物。这些皂类中最常用的有硬脂酸铵、硬脂酸钠和油酸钾。鉴于固含量相对低的硬脂酸钠是 凝胶，这种化合物通常是在干式状态下采用。溶解性皂的熔点比不溶性皂的熔点低得多，由于它 们在水中形成真溶液，干燥时它们在整个涂层中保持得更加分散，有随着载体进入原纸的倾向。 因此，它们对涂料具有更多的增塑作用，而不像不溶性皂类那样具有抗掉毛掉粉性能及表面润滑 性的作用。它们比不溶性皂类更大程度地提高粘度，尤其是在淀粉粘合的涂料中。水溶性皂类的 使用随着刮刀涂布机低粘度涂布工艺的出现已逐渐减少。但它们仍在某些辊式涂布中应用HJ。 2．2氟类润滑剂 涂布过程中辊与纸面问存在摩擦力，因此要加入表面活性剂做润滑剂，特别是在热感记录纸、 传真纸的涂布过程中加入氟表面活性剂做润滑剂，可提高运行适应性，减轻过程中的糊头现象。 氟类润滑剂是纸张涂布润滑剂的理想材料。在特种纸方面，由于氟类润滑剂既耐水又憎油，近年 来被大量使用在憎油处理剂上，使纸张具有耐水、耐油和耐污染的性能，特别是用于食品包装纸、 快餐包装盒以及耐油容器包装方面，也适用于非包装纸的生产，如标签纸和无碳复写纸等。 2．3硫酸化和磺化油类润滑剂 此类润滑剂包括硫酸化油类，由不饱和脂肪酸或硫酸反应而成，如土耳其红油(硫酸化蓖麻 油)、硫酸化红油(硫酸化油酸)、硫酸鲸蜡油等。硫酸化油类在室温下为液体，是一种熔点很低的 物料。所以，它们仅仅是中等效力涂布润滑剂，且和水溶物皂类一样，在干燥状态下保持分散在整 一87— 个涂料中并有迁移人原纸的倾向。其主要作用是增塑和均涂作用。这类物质都是强的润湿剂，因 此在许多需要耐湿摩擦的涂布场合，它们的使用会受到一定程度的限制。 2．4脂肪酸酯类润滑荆 在纸张涂布中使用的脂肪酸酯主要是由脂肪酸或脂肪甘油酯与聚乙二醇或氧化乙烯(环氧乙 烷)反应生成的。这些产品通常称作PEG(聚乙二醇)类酯类，其熔点和水溶性随聚乙二醇的用量 增加而提高。通常具有低熔点(94．4℃)且亲水性强，用之得到的粘度效应和溶解性皂类相似。由 于是非离子型的，在酸性和碱性涂料中很稳定，其主要功能是起增塑和改进耐折性的作用，但也能 略微有一些润滑作用。 2．5蜡乳液类润滑剂 ’ 对于淀粉类表面施胶和其它成膜材料，蜡乳液能起到改善平滑度、提高耐摩擦性、表面润滑性 及耐折性。用于制造水性分散液的蜡材料的熔点范围从液态烃油到高熔点(>140℃)聚氧化乙 烯。根据涂布纸或纸板制造者的需要，选用合适的蜡类材料，包括石蜡、微晶蜡、聚氧化乙烯蜡及 这些蜡的复配物。 按照乳化剂的类型，可制成阳离子型、阴离子型和非离子型的蜡乳液。近年来，蜡乳液的使用 被局限于施胶压榨和压光施胶中，用在非颜料涂布改善印刷适性的特种涂布场合。聚氧化乙烯蜡 通过喷淋，降低烘缸表面的摩擦系数，大大提高纸张起皱效率则是一个特例。 2．6 脂肪胺类和酰胺类润滑剂 脂肪胺类和酰胺类纸张涂布润滑剂是胺类，如乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等，与脂肪 酸反应而成的，其熔点范围视所用的胺和脂肪酸而定。高熔点型的通常叫合成石蜡。这类化学品 一般是水不溶性，但可通过季胺化反应(阳离子化)，或用乳化剂，或用分散剂，将其分散在水中。 作为润滑剂，在颜料涂布中具有明显改善光泽性的作用。而在增进抗掉毛掉粉性方面则不及不溶 性皂类。其粘度视乳化剂或所用乳化分散工艺而定，一般介于蜡乳液与水溶性皂之间。 3纸张涂布润滑剂的发展 润滑剂是涂布加工纸涂料中的微量助剂之一，它对改进涂布纸涂层具有重要作用。随着涂布 加工纸的应用越来越广泛，对润滑剂的研究也越来越深人。在今后的润滑剂发展过程中，提高离 型性，降低摩擦力，以此来降低涂布纸涂层界面的表面张力。涂层的表面润滑剂比胶黏剂优先转 移到辊筒上，使滚筒表面由润滑剂薄层覆盖，从而使涂布纸的涂布层不会包覆在辊筒表面，提高成 纸质量。 参考文献 [1]沈一丁，李小瑞．表面活性剂在造纸工业中的应用[M]．北京：化学工业出版社，2003：266． [2]刘艳新，赵传山．常用纸张涂布润滑剂及其润滑机理[J]．黑龙江造纸，2003，(4)：37—38． [3]雷红，张宏，邓良武．纸张涂料润滑剂的新进展[J]．纸和造纸，2001，(4)：46—47． [4]黄菊洪．纸张涂布润滑剂的分类与特性[J]．中华纸业，2000，21(5)：42—43，45． 作者简介：孙京丹(1984一)，男，山东轻工业学院在读硕士研究生；研究方向：制浆造纸装备与控制。 联系电话：15054105004；E—mail：sunjingdan003@163．corn。 一88—