表面施膠是紙張或紙板加工過程中的一個工序，通常位于紙機的烘干部末端，使紙頁在未完全干燥卻具有一定的強度時噴涂一層膠液，經(jīng)后續(xù)的干燥在紙和紙板表面形成一層膠膜，從而達到改變紙或紙板表面性能的目的。

通過表面施膠可加人改善紙頁性能或增加紙或紙板抗水性的表面添加劑。原先，由于技術(shù)水平及紙種要求的限制，表面施膠劑只能用在特殊紙種上，例如：鈔票紙、證券紙、海圖紙等。隨著造紙工業(yè)技術(shù)水平的提高，紙張的表面施膠已經(jīng)成為一種常規(guī)的紙張?zhí)幚砉ば?，尤其是近年來因印刷設(shè)計、復印、傳真的普及對文化紙、包裝印刷紙和瓦楞紙的表面性能、強度及抗水性提出了更高的要求，因此造紙工業(yè)在不斷的探求新的表面施膠技術(shù)。

1. 現(xiàn)行的表面施膠有如下優(yōu)勢

1) 提高紙和紙板的印刷設(shè)計性能；

2) 可通過選用不同的表面施膠劑種類，提高紙張的表面強度或抗水性；

3) 提高紙和紙板的物理強度；

4) 表面施膠可減少紙張的兩面差；

5) 不受抄紙水質(zhì)和水溫的影響，施膠效果比較穩(wěn)定；

6) 膠料留著效果好，施膠成本低；

7) 和內(nèi)施膠同時使用，可彌補內(nèi)施膠的一些缺陷。

2. 表面施膠劑的分類及其作用

根據(jù)表面施膠劑的功能，分成抗水類和增強類。提高抗水性的表面施膠劑可選用烷基烯酮二聚體(AKD)、苯乙烯馬來酸酐共聚物等；增強類的可選用淀粉、羧甲基纖維素(CMC)、聚乙烯(PVA)醇等。

下面介紹說明目前紙廠常用的表面施膠劑類型及基特點。

1) 淀粉及其改性物

淀粉是一種天然高分子化合物，它是一種重要的表面施膠劑和紙張增強劑。玉米淀粉使用比較廣泛，薯類淀粉使用效果較好。天然原淀粉粘度高，流動性差，容易凝聚，用水稀釋后容易沉淀，在粘結(jié)性、成膜性方面還存在很大的局限性，所以在施膠系統(tǒng)中使用的是改性淀粉。

使用淀粉改性物作為表面施膠劑最大的優(yōu)點就是原料豐富，價格便宜，非常適合中國的國情，另外表面增強效果明顯，可改善印刷設(shè)計效果。但淀粉是高分子水溶性物質(zhì)，結(jié)構(gòu)中含有親水基，在成膜后難以抵擋液體的滲透。這就需要用變性淀粉和其它的表面施膠劑配合使用來達到紙張的要求。表面施膠中最常用的是氧化淀粉。

PAM作為表面施膠劑，應和乙二醛混合，兩者在于燥過程中可形成交聯(lián)網(wǎng)絡。由于紙頁中存在三價鋁離子和鈣離子等，PAM分子中的部分-CONH：基團又水解成-COOH，這些金屬多價離子會與PAM中的-COOH產(chǎn)生離子交聯(lián)鍵，從而使紙而產(chǎn)生抗水性。PAM價格高，質(zhì)量好，適合和價格便宜的淀粉配合使用。

聚乙烯醇按聚合度和水解度不同，分為許多牌號。一般用作表面施膠的PVA聚合度為l000~2000，醇解度為98％~99％。我國生產(chǎn)的PVA，用于表面施膠的主要是1798，即聚合度為l700，醇解度為98％。經(jīng)PVA表面施膠的紙張，干燥后纖維有很好的黏合力，表面強度好，PVA所形成的覆膜有很好的抗油脂性，但缺點是粘度高，涂布性差，易滲透到紙層內(nèi)部(僅起到提高表面強度的作用)，通常為了達到所需的表面施膠效果，不免要加大用量。為解決這一問題，可采用硼酸預處理技術(shù)，其原理是經(jīng)硼酸處理后的紙張在涂布PVA時，硼酸和PVA可發(fā)生交聯(lián)反應而形成凝膠體，抑制了PVA向紙層內(nèi)部的過量滲透。達到相同表面強度，如果只用PVA可能要用3％溶液，但采用l％~l.5％的硼酸溶液處理，濃度只要l％就夠了。現(xiàn)在淀粉聚乙烯醇作為表面施劑的應用紙種及紙廠不斷減少。

CMC是一種白色的粉末狀、粒狀或纖維狀物質(zhì)，無臭、無味、無毒，是一種很好的表面施膠劑。CMC一般粘度在300mPa.S以下，取代度在0.6~0.75時，比較適合用作表面施膠劑。

與PVA相比，羧甲基纖維素(CMC)用作表面施膠劑具有更高的優(yōu)越性：

(1) 它具有優(yōu)秀的成膜性和整膜轉(zhuǎn)移性能，能在紙或紙板表面形成很好的封閉性和抗油性。

(2) 由于變性淀粉的成膜性差，不可能在紙表面形成連續(xù)完整的膜，且會在紙張表面形成“積聚物”而堵塞孔隙，致使印刷設(shè)計時產(chǎn)生斑點，因此，淀粉與CMC配合后，可以很大程度上克服這種缺點。

(3) CMC具有很好的分散性，它可以將其它膠料粒子充分分散而形成無一和穩(wěn)定的體系，并能在一定時期內(nèi)有效凝聚沉淀。

(4) 如果采用適量配有CMC的膠料進表面施膠，可以在紙張表面形成一層連續(xù)完整而柔韌的薄膜，這層膜有調(diào)濕功能，可以攻為守防止紙或紙板在印刷設(shè)計過程中的翹曲形變并消除套印時的尺寸誤差。

(5) 由于CMC出色的粘結(jié)能力，加強了紙或板紙表面纖維與纖維之間、纖維與填料之間的結(jié)合，從而有效地提高了紙張的表面強度。而且使紙(板)表面獲得很好的油墨接受性，提高了紙張的光澤度，使印刷設(shè)計出來的文字圖像既光澤靚麗，又能減少墨耗。CMC薄膜強度大，抗油性，但粘度高，故多采用中等相對分子質(zhì)量、替代度為0.5~0.7mol／g的CMC，涂布后紙的破裂強度和印刷設(shè)計光澤度好。

改性AKD主要和淀粉配合在紙板上使用，可在用量比較少的情況下提高紙板的抗水性能，還能大大降低紙的成本。以前擔心的AKD熟化問題也基本上已經(jīng)解決，像普通的高強瓦楞或是牛皮箱板紙，完全熟化期也可以在2個小時內(nèi)完成。這種改性AKD加表面施膠淀粉的方法也應用在普通的文化用紙上，用來完全取代漿內(nèi)施膠。加在紙的表面，這樣不但可降低AKD的用量，還能縮短AKD的熟化時間。

(1) 苯乙烯-馬來酸酐聚合物(SMA)

SMA是苯乙烯和馬來酸酐的交替共聚物，為淺琥珀色粘液，固含量為25％~40％，在水中可無限稀釋。主要用于涂布，證券紙、防油紙、復寫紙、復印紙等，可提高紙張的耐磨性能、強度、吸油性。

(2) 苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(SAE)

苯乙烯與丙烯酸酯單休通過乳液聚合物制備的共聚物(SAE)通常是以膠乳形式使用。目前使用的SAE類表面施膠劑多為水溶液性的陰離子聚合物，在使用過程中由于水中含有AB+、Ca2+等，會引起乳液沉淀，對施膠有不利影響。為了提高乳液成膜后的抗水性，一般要加少量表面活性劑，如效果較好的氧化淀粉。或是直接添加少量硫酸鋁來提高其施膠性能。

(3) 苯乙烯-丙烯酸酯-馬來酸酐單酯共聚物(SAM)

作為表面施膠劑的苯乙烯—丙烯酸酯-馬來酸酐單酯共聚物(SAM)是苯乙烯與丙烯酸酸 及馬來酸單酯無規(guī)則共聚的具有中等分子量的產(chǎn)品，效果優(yōu)于SMA。這將是板紙表面施膠的技術(shù)發(fā)展方向。

聚氨酯(PU)水分散液是一種新型的表面施膠劑，它能以較少用量產(chǎn)生較高的施膠度，改善紙張陛能。主要用于涂布紙和膠版紙，應用成本較高。

動物膠是從動物的骨頭、皮或筋中提煉出來的一種蛋白質(zhì)。上等的皮膠和骨膠色淺而透明，又稱明膠。皮膠和骨膠都可用于表面施膠，但最適合高級紙張的還是皮膠，與骨膠相比，皮膠的粘度、覆蓋能力和成膜性均好于骨膠，能產(chǎn)生更強韌的膜，因而能賦于紙張更大的強度。由于動物膠價格昂貴，故多限用于高級紙張的表面施膠。使用動物膠時，先將其在冷水中充分溶脹，再置于50~60度左右的熱水中溶解，在攪拌中制成4％~l0％濃度的膠料。如有必要，可加少量有機酸或堿來提高溶解度。為降低其粘度，可加入適量硫酸鋁。在動物膠中添加2％~3％肥皂(對動物膠量)，可以提高紙張色澤、不透明度和光澤度；加入少量氯化鈉、甘油、不干性油、醋酸鈉等，還能改善紙張的耐揉性。動物膠與淀粉混合時，加入0.25％~l.0％肥皂(對動物膠量)，可以防止動物膠淀粉的離散。

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