纸张制造中液体抵抗、吸收与化学处理的精妙平衡

在纸张制造领域，液体抵抗与吸收性能的精准调控是满足多样化应用场景的关键。从防水防潮的咖啡杯、打印纸，到吸水性强的纸巾，纸张的 “上浆” 工艺起着决定性作用。以下将详细探讨纸张制造中液体抵抗与吸收的原理、各类化学添加剂的应用，以及纸张制造技术的革新与挑战。

一、液体抵抗与吸收原理

纸张的防潮处理，即 “sizing”，是通过在纸张形成过程中添加特定物质，赋予纸张防水性质，抵抗液体渗透与吸收。对于像纸杯这样需要盛装液体的产品，以及印刷纸抵抗墨水渗透，这一处理至关重要。而纸巾则需要具备良好的吸水性，这与防潮处理形成鲜明对比。通过添加不同化学剂，可有效控制纸张对水的渗透和吸收，这些化学剂依据 pH 值范围和推荐使用条件分为四类，包括皂化上浆剂、硫酸盐上浆剂、酸性上浆剂和亚硫酸氢钠等。此外，淀粉和合成聚合物等其他化学添加剂也在造纸过程中发挥重要作用，旨在进一步提升纸张的防水和吸水性能。超吸收性聚合物这一新型材料的出现，更是显著增加了纸张或纸制品的吸水能力。

二、纸张制造中的内部施胶技术及其影响

内部施胶技术在纸张制造过程中至关重要，其通过在纤维和纸张制造原料的悬浮液中添加施胶剂来实现。施胶剂种类繁多，包括传统的稻草皂施胶剂、分散型施胶剂、烷基烯酮二聚体（AKD）和混合型施胶剂等，它们在不同 pH 值范围内具有最佳效果。外部施胶技术则能有效防止纸张粘连，降低纸张的尘屑性，增强表面强度，从而提高印刷效果。不同类型的施胶剂适用于不同 pH 值范围，以满足纸张制造过程中的各种需求。

三、纸品制造中的两种主要增升产品及其应用

纸品制造中两种主要的增升产品 —— 补贴和穆尔顿，虽作用机制不同，但最终都达到提升纸品质量的效果。补贴产品通过与纤维反应转化为皂化形式，而穆尔顿则在未皂化状态下使用，通过造纸过程中的湿端帮助保留和固化。在补贴形式中，通过添加铝铁盐，形成铝酸盐沉淀，在纤维表面形成一层增升物质，从而改变纸张性能。

四、纳米颗粒在纸张制造中的应用及机制

纳米颗粒在纸张制造过程中的应用原理独特。通过加热至接近水的沸点，形成的小滴状纳米颗粒能稳定并提供正电荷，使其在纸浆悬浮液中与负电荷的纤维表面结合。铝盐在干燥过程中与这些颗粒相互作用，导致颗粒融化和表面扩展，从而增强纸张性能。

五、纸张制造技术的革新与挑战

20 世纪 80 年代，造纸行业通过将碳酸钙转化为氧化钙，再经水化和碳化过程，研发出一种亮度高、容量大且能增加纸张光滑度的新型工程产品。然而，这种新材料在低 pH 值下溶解，与传统造纸中使用的明矾不兼容，迫使造纸商寻找新的疏水性施胶剂，以替代传统明矾。

六、铝和碳酸盐在水处理中的作用及其副作用

铝和碳酸盐在水处理过程中的相互作用存在潜在问题。铝离子与水中氢氧根离子结合呈酸性，加入碳酸盐材料促使铝转化为氢氧化铝形式，同时释放二氧化碳气体并产生钙硬度，可能导致水垢形成和有机物质沉淀。二氧化碳在压力变化时的溶解与释放会增加泡沫和空气夹带，这对湿法成型过程是不利的。

七、纸张制造中使用的 ASA 与 AKD 化学反应原理

在特定纸张制造条件下，ASA 和 AKD 成为主要解决方案。ASA（拉丁羟基化合物）适用于含有施胶压光机的纸张类型，如复印纸和印刷纸，因其高反应性，在施胶压光机中能有效控制施胶溶液仅停留在纸张表面，避免纸张断裂并增强纸张强度，但需在纸张制造现场即时生产并迅速投入使用。AKD（反应性较低的材料）则适合需要高硬度施胶的应用，如食品包装纸（如牛奶盒），因其稳定性可由供应商提前生产并以即用形式运输至纸张制造厂。

八、纸张的水性处理与化学原理

通过使用特定化学物质，如脂肪醇、聚乙烯醇等，可改变纸张的水性特性。添加亲水性添加剂或使用超吸水聚合物，能使纸张变得更亲水，增加吸收水分的能力，在制造纸巾、吸水纸和一次性尿布等产品时，可利用这些化学原理优化产品性能。同时，超吸水聚合物和纤维结构的运用，还能解决纸张表面难以黏合的问题，提高一次性尿布的吸水性和水分分布。

纸张制造过程中对液体抵抗与吸收性能的控制充满挑战，但通过合理运用各类化学添加剂和处理方法，能够有效应对这些挑战，生产出满足不同需求的纸张产品。