紙與紙板發(fā)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(dú)立的，大分子在溶液中呈卷曲狀排列，雜亂無章，各自進(jìn)行著活躍的布朗運(yùn)動(dòng)。當(dāng)這種黏膠成膜后進(jìn)入凝固浴時(shí)，黏膠中的堿被凝固浴中的酸中和，纖維素磺酸酯發(fā)生分解，析出再生纖維素。

反應(yīng)發(fā)生后，黏膠的穩(wěn)定性受到破壞，黏膠薄膜離析成以纖維素網(wǎng)格結(jié)構(gòu)為主的凝膠相和低分子量物質(zhì)的液相。當(dāng)纖維素含量變低時(shí)，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，表現(xiàn)出強(qiáng)度低、發(fā)脆且易破。

在生產(chǎn)中可以適當(dāng)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(huì)使溶液流動(dòng)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(yīng)過程。在工業(yè)條件下的磺化反應(yīng)，首先在非結(jié)晶領(lǐng)域部分的堿纖維素上引起，在結(jié)晶區(qū)中是從表面慢慢開始，順次波及到內(nèi)部，逐漸地向膠束表面反應(yīng)的形式進(jìn)行，磺酸酯被充分溶解，獲得黏膠在非結(jié)晶區(qū)的分子呈分散狀態(tài)，結(jié)晶領(lǐng)域部分在溶解初期，形成膠束分散的可能性特別大。當(dāng)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(tuán)不斷減少，新生成的纖維素大分子逐漸聚合，黏膠逐漸呈現(xiàn)凝膠狀態(tài)，對電解質(zhì)的穩(wěn)定性也降低，最后完全凝固，這種黏膠成膜后進(jìn)入凝固浴會(huì)影響雙擴(kuò)散作用，造成成紙內(nèi)外結(jié)構(gòu)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(shí)產(chǎn)生的副反應(yīng)產(chǎn)物分解。當(dāng)黏膠薄膜進(jìn)入凝固浴時(shí)，如果酸度過高，凝固浴中組分向凝膠內(nèi)擴(kuò)散速度會(huì)大幅度降低，主要發(fā)生黏膠中的水和NaOH向凝固浴中擴(kuò)散的鹽析作用，結(jié)果造成黏膠凝固，使黏膠薄膜內(nèi)外層再生程度不均勻，外緊內(nèi)松，成形時(shí)的拉伸效果差，成紙發(fā)硬，脆性大。

在保證硫酸鈉濃度前提下，適當(dāng)控制硫酸濃度，使凝固和再生過程緩慢一些，以利于形成結(jié)構(gòu)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(huì)加快雙擴(kuò)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(jié)晶取向，再生作用就已經(jīng)結(jié)束，結(jié)果纖維素大分子結(jié)晶度降低、排列混亂、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)松散、拉伸取向度低，導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)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(yīng)超過0.03%，否則會(huì)使玻璃紙發(fā)黃。因此常采用 NaOH作為脫硫劑進(jìn)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?nèi)酰�容易在堿性溶液中被氧化，因此當(dāng)脫硫劑(NaOH)濃度過大時(shí)，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(qiáng)度降低，發(fā)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(guān)鍵環(huán)節(jié)。未經(jīng)塑化處理的玻璃紙紙面發(fā)脆，強(qiáng)度低且無光澤，基本沒有使用價(jià)值。玻璃紙進(jìn)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(chǎn)生氫鍵結(jié)合力，從而減弱大分子鍵的羥基之間的氫鍵結(jié)合力，提高大分子鍵之間的相對滑動(dòng)性，使玻璃紙變得柔軟，富有彈性。

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

干燥溫度過高

玻璃紙經(jīng)過塑化后進(jìn)入干燥階段。在干燥過程中，紙頁產(chǎn)生收縮，柔性和塑性都發(fā)生變化。干燥溫度過高，會(huì)出現(xiàn)干燥過快，紙的收縮時(shí)間短，收縮量小，尚未達(dá)到最佳收縮狀態(tài)紙就已經(jīng)干燥定形；紙頁內(nèi)部水分?jǐn)U散速度低于紙面水分的蒸發(fā)速度，內(nèi)外干燥程度不一致，造成紙頁內(nèi)外層結(jié)構(gòu)均勻差，內(nèi)應(yīng)力加大；纖維素分子在高溫狀態(tài)下發(fā)生氧化降解；干燥過度，紙頁內(nèi)部水分過低，分子間相對滑動(dòng)能力降低。以上因素都會(huì)導(dǎo)致成紙發(fā)硬、脆性增大。生產(chǎn)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(tǒng)調(diào)濕達(dá)不到要求

再生纖維素膜在生產(chǎn)膠帶時(shí)，需要在一面涂上離型劑，另一面涂上膠，在涂后干燥時(shí)，如果系統(tǒng)調(diào)濕達(dá)不到要求，造成膜比較脆，將會(huì)影響分條時(shí)斷頭增多。

在實(shí)際生產(chǎn)中，還有其它導(dǎo)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(chǎn)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(rèn)真分析，找到脆性產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)量。

責(zé)任編輯：葛鴻燕