谈羧甲基纤维素在表面施胶中的应用

1. CMC与变性淀粉、PVA的比较  

    羧甲基纤维素（CMC）是一种由天然纤维素经精制改性而成的一种纤维素醚。用作表面施胶剂的CMC一般粘度在此30~700mpa.s，取代度在0.7~0.85，就完全可以了（相当于江阴市恒达的NX-30至700系列CMC产品）。作为表面施胶剂 ，CMC具有优良的成膜性和整膜转移性能，能在纸或纸板表面形成很好的封闭性和抗油性。而变性淀粉的成膜性差，不可能在纸张表面形成连续完整的膜，且会在纸张表面形成“积聚物”而堵塞孔隙，致使印刷时产生斑点。聚乙烯醇（PVA）虽然也具有很好的成膜性能，但由于它是一种热塑性树脂，溶解难度很高，泡沫很多，易结皮，在施胶液中可能与淀粉形成细小凝胶，促进胶液在纸面形成积聚物，当纸张贴上高温烘缸时，则可能发生热粘连而产生纸病。与此相反，CMC是一种分散剂，它能将与其配伍使用的颜料微粒或其它胶体微粒充分分散开，使整个胶料或涂料物系形成一个稳定均一的体系，从而获得良好的使用效果。 2. CMC的应用  在印刷过程中我们常常发现纸张或纸板产生翘边和卷曲，彩色套印时尺寸出现误差。这种变形和尺寸误差主要原因可分为机械性的、内部结构性的和水分性的。如果采用单一CMC或适量配有CMC的胶料进行表面施胶，那么就能在纸张表面形成一层连续完整而柔韧的薄膜。这层膜具有较好的调湿功能，有利于消除干革命燥部造成的纸张内部应变，防止纸或纸板的翘曲形变和消除套印时的尺寸误差。福建省有一家中型纸厂生产普通双胶纸，质量指标中的表面拉毛强度总是不能达标。我们带着公司生产的CMC到该厂去进行生产性试验。至试验前，该厂的胶料配方是否80份低粘磷酸酯淀粉+20份17-99型PVA。我们从厂方的产品档次和成本原则发，决定用少量CMC来完全取代PVA。我们拟定的三个配方是：（1）20份淀粉+1份CMC；（2）15份淀粉+1份CMC；（3）10份淀粉+1份CMC。表面强度测试结果：配方（1）为2.28m/s，配方（2）为2.9m/s，配方（3）大于3.0m/s，试验中的最大值达到5.0m/s我们比较了几个配方的成本之后，以现大市场上的PVA价格和CMC价格计算，采用配方（1），不仅可以使产品质量得到保证，而且可以降低成本。以上试验中施胶设备为水平式施胶压榨。  不同的纸机施胶系统应选择不同粘度规格的CMC。具体说，用于水平料塘式施胶压榨 （800m/min车速以下），又是与变性淀粉配伍使用的，可以在NX-100 / NX-200 / NX-300中进行选择。原则是胶料的浓度越高，选用的CMC粘度就越低；CMC配用比例越高，胶料的的浓度就应适当低些，以控制胶料上机粘度和浓度为目标来选择合适的CMC粘度规格。如果你是想要用单一CMC进行微量施胶，则你甚至可以选用NX-700。根据国外已发表的数据资料证实，在高级胶版纸中，以单一CMC为胶料的表面胶可以达到0.1g/㎡.面。  如果是采用薄膜转移计量施胶压榨（800m/min车速以上），在与变性淀粉配伍使用CMC时，宜选用NX-20 / NX-30 / NX-50。单一采用CMC作施胶剂时可根据施胶量（胶液浓度）选择粘度更高一些的。总之，薄膜转移计量施胶压榨宜选用较低粘度的CMC。象有些对抗水性、湿强度有特殊要求的纸种，如证券纸、钞票纸、水松原纸、商标纸等则应配以适量的抗水剂、使用权之与配方中的淀粉和CMC等物料产生交联，形成抗水膜，其添加量一般可控制在所不惜0.5~2.0份（以可交联的胶料干固物量为100份计）。 

    虽然聚乙烯醇与CMC具有相当好的相容性，但我们仍不主张这两种物料配伍到一起使用。 CMC具有很好的分散性，它可以将其它胶料粒子充分分散而形成均一和稳定的体系，并能在一定时期内有效延缓其它胶体粒子因陈化而产生的凝聚沉淀。  用CMC或用CMC取代其它添加剂之后，设备无需大的变动。原先的淀粉胶熬制系统可依旧使用，只需增加一个溶解罐，配上一台转速为了300~600r/min的搅拌器。罐容积随纸机生产能力而定，可以为着800~1200L，还需要一个略比溶解罐大一点的胶液贮存罐以维持连续供料。对于原先用过PVA厂家来说，只需改装一台搅拌器。根据所用CMC的粘度水平，CMC溶解浓度应控制在2﹪~5﹪。  有的厂家采用了对胶版纸实行颜料施胶来提升产品档次。由于其近似于微涂（2~3g/㎡•面），施胶液的固含量通常在于28%~32%，主胶粘剂通常选择变性淀粉，主颜料选择超细重钙或超细沉淀碳酸钙。为了使这种胶（涂）料具有好的可涂性并使涂层性能优良，CMC就成了必不可少的添加剂，因为CMC除了具备上述种种优越性外，还具有相当低的不动点涂料浓度。CMC的配用量选取用不着份或更多一些，如何选择规格型号，可根据上述大原则灵活运用。为了兼顾发挥CMC多方面的功能，通常选择其粘度在家50~120mpa•s。  工厂扩大试验数据表明，采用表面施胶能在施胶面上形成一层柔韧的膜，产生很好的施胶效果，就其抗油性一项指标而言，1%浓度的CMC水溶液产生的效果可以与此同时12%浓度的淀粉溶液相比拟。