一种测试纸张表面施胶效果的方法与流程

本申请涉及造纸技术领域，尤其是涉及一种测试纸张表面施胶效果的方法。

背景技术：

在造纸工业中，纸张表面化学改性是改善纸张印刷质量的通用方法。通过表面施胶可以控制纸张表面性能、亲水性以及对不同油墨的吸引力，继而通过优化油墨在纸张表面吸收和扩散之间的平衡，实现提高印刷质量的目的，因此，表面施胶技术是造纸生产过程中的一种重要工艺流程。在很多纸厂，表面施胶已经成为标准流程。目前造纸生产线多使用膜转移式施胶，由于纸机横幅的强度、抗水性存在差异，这种施胶方式在生产过程中经常会出现施胶不匀现象。

现有的测试纸张施胶效果的方法，例如，采用测试cobb(纸与纸板表面吸水量)值、igt起泡速度(印刷表面强度)的方法对纸张的施胶程度进行测试，但除了表面施胶会对cobb值、igt起泡速度产生影响，浆内施胶(asa的变化)、浆内强度变化以及涂层强度变化也会对cobb值、igt起泡速度产生较大影响，因此，仅通过测试cobb值、igt起泡速度无法直观评测纸板厚度方向(z向)的施胶效果。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是提供一种测试纸张表面施胶效果的方法，通过测试纸张样品截面中施胶淀粉的渗透深度，能够解决无法直观评测纸板厚度方向(z向)施胶效果的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是提供一种测试纸张表面施胶效果的方法，包括：获取到裁剪后的纸张样品，纸张样品包括相对设置的第一表面与第二表面，以及围绕第一表面以及第二表面的多个截面；其中，纸张样品为采用表面施胶液进行施胶后的纸张；采用染色溶剂对纸张样品的其中一个截面进行染色，以在截面上形成第一染色区域以及第二染色区域；其中，第一染色区域靠近第一表面，第二染色区域靠近第二表面；采用两片载玻片固定染色后的纸张样品，以形成夹具测试样品；将夹具测试样品固定在显微镜的载玻台上，使用显微镜观察夹具测试样品，并获取第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度，以根据渗透深度评测纸张样品的表面施胶效果。

其中，在获取到裁剪后的纸张样品，纸张样品包括相对设置的第一表面、第二表面以及围绕第一表面以及第二表面的多个截面的步骤前包括：准备未经裁剪的纸张样品，并使用裁剪装置裁剪未经裁剪的纸张样品，以获取裁剪后的纸张样品。

其中，裁剪装置包括莱卡切刀。

其中，表面施胶液包括淀粉，染色溶剂包括含有碘单质的溶液。

其中，采用染色溶剂对裁剪后的纸张样品的其中一个截面进行染色，以在截面上形成第一染色区域以及第二染色区域的步骤具体包括：准备一开口容器，开口容器中装有染色溶剂，开口容器的开口尺寸大于纸张样品其中一个截面的尺寸；夹取纸张样品，并使纸张样品的其中一个截面垂直接触染色溶剂的表面，以对截面进行染色。

其中，在染色完成后，使用定量滤纸吸取截面上流动的染色溶剂。

其中，采用两片载玻片固定染色后的纸张样品，以形成夹具测试样品的步骤具体包括：将纸张样品垂直放置在一个完整载玻片的中间，将两片载玻片用纯水沾湿后分别平行放置在完整载玻片上，并使两片载玻片位于纸张样品的左右两侧，以固定纸张样品并形成夹具测试样品；其中，两片载玻片为对一张完整载玻片进行均等分割而制成的。

其中，将夹具测试样品固定在显微镜的载玻台上，使用显微镜观察夹具测试样品，并获取第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度，以根据渗透深度评测纸张样品的表面施胶效果的步骤具体包括：将夹具测试样品固定在显微镜的载玻台上，使用显微镜的侧光观察夹具测试样品中纸张样品的染色截面；使用目镜上的标尺对第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的距离进行测量，以获取第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度，以根据渗透深度评测纸张样品的表面施胶效果。

其中，显微镜的放大倍数为100倍。

其中，在使用目镜上的标尺对第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的距离进行测量，以获取第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度，以根据渗透深度评测纸张样品的表面施胶效果的步骤后，还包括：重复以上测量步骤获得多组第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度，以根据多组渗透深度评测纸张样品的表面施胶效果。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供一种测试纸张表面施胶效果的方法，通过测试纸张样品截面中施胶淀粉的渗透深度，能够直观地了解纸张样品表面的施胶效果，实现了对纸张表面施胶的可视化分析，弥补了无法直观反映纸张表面微观施胶效果的缺憾。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请测试纸张表面施胶效果的方法一实施方式的流程示意图；

图2是本申请裁剪后的纸张样品一实施方式的示意图；

图3是图2中纸张样品截面染色后在显微镜下的观察示意图；

图4是图1中步骤s14一具体实施方式的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，本文中使用的术语“包括”、“包含”或者其他任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

表面施胶技术是造纸生产过程中的一种重要工艺流程。在很多纸厂，表面施胶已经成为标准流程。目前造纸生产线多使用膜转移式施胶，由于纸机横幅的强度、抗水性存在差异，这种施胶方式在生产过程中经常会出现施胶不匀现象。

现有的测试纸张施胶效果的方法，例如，采用测试cobb(纸与纸板表面吸水量)值、igt起泡速度(印刷表面强度)的方法对纸张的施胶程度进行测试，但除了表面施胶会对cobb值、igt起泡速度产生影响，浆内施胶(asa的变化)、浆内强度变化以及涂层强度变化也会对cobb值、igt起泡速度产生较大影响，因此，仅通过测试cobb值、igt起泡速度无法直观评测纸板厚度方向(z向)的施胶效果。

基于上述情况，本申请提供一种测试纸张表面施胶效果的方法，通过测试纸张样品截面中施胶淀粉的渗透深度，能够解决无法直观评测纸板厚度方向(z向)施胶效果的问题。

下面结合附图和实施方式对本申请进行详细说明。

请参阅图1，图1是本申请测试纸张表面施胶效果的方法一实施方式的流程示意图。如图1所示，在本实施方式中，该方法包括：

s11：获取到裁剪后的纸张样品，纸张样品包括相对设置的第一表面与第二表面，以及围绕第一表面以及第二表面的多个截面；其中，纸张样品为采用表面施胶液进行施胶后的纸张。

具体地，请参阅图2，图2是本申请裁剪后的纸张样品一实施方式的示意图。如图2所示，裁剪后的纸张样品10包括相对设置的第一表面1与第二表面2，以及围绕第一表面1以及第二表面2的截面31、截面32、截面33以及截面34。

本实施方式中，准备未经裁剪的纸张样品，并使用裁剪装置裁剪未经裁剪的纸张样品，以获取裁剪后的纸张样品10。

其中，裁剪装置包括莱卡切刀。

其中，裁剪后的纸张样品10的尺寸为：长度8mm，高5-6mm，宽度由纸张样品10的本身厚度决定，不进行二次处理。

其中，纸张样品10的长度是根据莱卡切刀的纸样固定夹头宽度决定的。纸张样品10的高度是根据显微镜放大倍数为100倍时物镜与显微镜载样台的高度决定的。

具体地，莱卡切刀中的刀片为非常锋利的钻石刀，通常多用于使用电子显微镜观察的超薄切片的制样过程中。配置切刀的仪器可以设置裁切速度，在切样过程中既能够确保纸张横截面的平整性，还能保证纸张截面结构不被破坏。如果使用一般的剪刀对纸样截面进行裁切，由于剪刀裁切的速度较慢，且一般剪刀的刀口不够锋利，在裁切时剪刀的两个刀刃会对纸张截面产生压力，使裁剪后的纸张截面出现扭曲或面底层聚集在一起，导致纸张截面的形态被破坏，无法准确地观测到纸张截面形态。

现有技术中通常只测试纸张样品第一表面和/或第二表面的cobb值或igt起泡速度，不观察纸张样品的截面，对纸张样品截面的形态不做要求，因而通常使用剪刀或普通切刀进行制样。

区别于现有技术，本实施方式采用莱卡切刀对纸张样品进行裁剪，能够保证截面31～34的结构不被破坏，确保截面31～34的平整性，从而获得横截面结构完整的纸张样品10，为后续准确观察纸张截面形态提供基础保障。

s12：采用染色溶剂对纸张样品的其中一个截面进行染色，以在截面上形成第一染色区域以及第二染色区域；其中，第一染色区域靠近第一表面，第二染色区域靠近第二表面。

本实施方式中，表面施胶液包括淀粉以及少量合成共聚物，染色溶剂包括含有碘单质的溶液。

其中，淀粉是由10％～30％的直链淀粉和70％～90％的支链淀粉组成的白色粉末，淀粉中溶于水的直链淀粉借助分子内的氢键卷曲成螺旋状，如果遇到碘单质，碘单质就会嵌入到螺旋结构的空隙处，并且借助范德华力与直链淀粉联系在一起，形成一种表观上呈现蓝黑色的络合物，因而淀粉具有遇碘单质变蓝的特性。

具体地，请参阅图3，图3是图2中纸张样品截面染色后在显微镜下的观察示意图。如图3所示，由于淀粉具有遇碘单质变蓝的特性，当采用含有淀粉的表面施胶液对纸张样品10的第一表面1以及第二表面2进行施胶后，再采用含有碘单质的溶液对纸张样品10的其中一个截面31进行染色，截面31上会形成靠近第一表面1的第一染色区域11以及靠近第二表面2的第二染色区域22。

由于纸机只在纸张样品10的表面施胶，且纸张样品10的组成材料中不包含淀粉，因而纸张样品10的内部未被表面施胶液渗透的区域遇到碘单质不会变色，只有第一表面1与第二表面2上被表面施胶液渗透的区域遇到碘单质才会变色，并形成靠近第一表面1的第一染色区域11以及靠近第二表面2的第二染色区域22。因此，通过观察第一染色区域11和/或第二染色区域22分别沿第一表面1以及第二表面2的排布方向(z向)上的渗透深度，就能直观评测纸张样品10的表面施胶效果。

其中，第一表面1以及第二表面2的排布方向(z向)通常理解为纸张样品10的本身的厚度方向，也即本实施方式所提及的纸张样品10的宽度方向。

本实施方式中，含有碘单质的溶液为溶有碘单质的碘化钾溶液。

具体地，采用染色溶剂对纸张样品10进行染色时，需要染色溶剂中碘单质具有较大的浓度，而固态碘是非极性分子晶体，难溶于极性较强的水中，但碘单质可与碘离子形成i^3-离子，且i^3-离子易溶于水，在水中加入少量碘化钾晶体，然后再加入碘单质，能够使碘的溶解平衡向溶于水的方向移动，从而得到浓度较大的碘水。

本实施方式中，为了方便对纸张样品10的截面31进行染色，会首先准备一开口容器，开口容器中装有染色溶剂，开口容器的开口尺寸大于纸张样品10中截面31的尺寸，继而用镊子夹取纸张样品10，并使截面31垂直接触染色溶剂的表面，以对截面31进行染色。

进一步地，为了提高电子显微镜对纸样样品10的观测效果，在染色完成后，本实施方式采用定量滤纸吸取截面31上流动的染色溶剂。

具体地，由于电子显微镜的底光无法透过纸张样品10，故在观察截面31时是使用显微镜的侧光进行观察，如果截面31在染色后还粘附有流动的染色溶剂，表明这些染色溶剂为多余的溶液，如果不去除这些多余的溶液，在使用显微镜侧光观察时会出现返光现象，影响观测效果。

s13：采用两片载玻片固定染色后的纸张样品，以形成夹具测试样品。

本实施方式中，将纸张样品10垂直放置在一个完整载玻片的中间，将两片载玻片用纯水沾湿后分别平行放置在完整载玻片上，并使两片载玻片位于纸张样品10的左右两侧，以固定纸张样品10并形成夹具测试样品；其中，两片载玻片为对一张完整载玻片进行均等分割而制成的。

具体地，完整载玻片的厚度约为2mm，再将纸张样品10的高度控制在5～6mm，能够使夹具测试样品的整体高度达到7～8mm，在显微镜的放大倍数为100倍时，该高度能够满足显微镜100倍的焦距调节，从而使侧光照射在纸张样品10的截面31时，能够实现较好的观测效果。

s14：将夹具测试样品固定在显微镜的载玻台上，使用显微镜观察夹具测试样品，并获取第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度，以根据渗透深度评测纸张样品的表面施胶效果。

具体地，请参阅图4，图4是图1中步骤s14一具体实施方式的流程示意图。如图4所示，本实施方式中，将夹具测试样品固定在显微镜的载玻台上，使用显微镜观察夹具测试样品，并获取第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度，以根据渗透深度评测纸张样品的表面施胶效果的步骤具体包括：

s41：将夹具测试样品固定在显微镜的载玻台上，使用显微镜的侧光观察夹具测试样品中纸张样品的染色截面。

s42：使用目镜上的标尺对第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的距离进行测量，以获取第一染色区域和/或第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度，以根据渗透深度评测纸张样品的表面施胶效果。

本实施方式中，所使用的显微镜的标尺规格如表1所示：

表1

在夹具测试样品高度为7～8mm时，能够满足显微镜100倍的焦距调节，因而本实施方式中显微镜的放大倍数为100倍，目镜标尺上的每一小格代表5.0μm。

本实施方式中，使用目镜上的标尺对第一染色区域11和/或第二染色区域22沿第一表面1以及第二表面2的排布方向上的距离进行测量时，首先读取第一染色区域11和/或第二染色区域22沿第一表面1以及第二表面2的排布方向上的距离占据目镜标尺上的小格总数量，继而用小格总数量乘以5.0μm，即可获得第一染色区域11和/或第二染色区域22沿第一表面1以及第二表面2的排布方向上的渗透深度，再根据渗透深度评测纸张样品10的表面施胶效果。

具体地，第一染色区域11和/或第二染色区域22沿第一表面1以及第二表面2的排布方向上的渗透深度越大，表明纸张样品10表面施胶量越大，施胶效果越好。

其中，当纸张样品10的第一表面1与第二表面2为相同材质时，可仅测量第一染色区域11或第二染色区域22沿第一表面1以及第二表面2的排布方向上的渗透深度；当纸张样品10的第一表面1与第二表面2为不同材质时，需要同时测量第一染色区域11和第二染色区域22沿第一表面1以及第二表面2的排布方向上的渗透深度。

本实施方式中，为了保存纸张样品10的截面染色效果图，在用标尺进行测量前，还可通过拍摄设备对观测得到的图像进行拍照。

本实施方式中，拍摄设备包括手机等智能终端。

在其他实施方式中，拍摄设备还可包括显微镜自带的摄像设备，本申请对此不作限定。

进一步地，为了使测试方法更准确，可重复以上测量步骤获得多组第一染色区域11和/或第二染色区域22沿第一表面1以及第二表面2的排布方向上的渗透深度，以根据多组渗透深度评测纸张样品10的表面施胶效果。

具体地，可以计算多组渗透深度的平均值，并将计算得到的平均值作为表面施胶液的渗透深度。

其中，还可以获取多组渗透深度中的最大值与最小值。

本实施方式中，测试数据可以为20～30组。

在其他实施方式中，测试数据还可以为40、50或更多组，本申请对此不作限定。

本申请测试纸张表面施胶效果的方法可以与现有技术中测试纸张施胶程度的方法相互补充，例如，同时测试纸张样品截面中施胶淀粉的渗透深度以及相同位置处纸张样品表面的igt起泡速度，通常来说，施胶效果越好，igt起泡速度越大，施胶淀粉的渗透深度越大，施胶淀粉的渗透深度与igt起泡速度呈现正相关关系。这种情况下，如果纸机在横幅方向上纸张的igt起泡出现波动，可通过该方法观测横幅方向纸张施胶淀粉渗透深度。如果施胶淀粉渗透深度与igt起泡速度呈现正相关关系，则表明纸机出现表面施胶液涂布不匀，需要先解决施胶不匀原因。如果纸机横幅纸样施胶淀粉渗透深度相当，说明横幅表面施胶是均匀的，需要另外找出横幅igt起泡速度波动原因。

区别于现有技术，本申请通过对纸张样品的截面进行染色，并通过显微镜观测及测量纸张样品截面中施胶淀粉的渗透深度，能够直观地了解纸张样品表面的施胶效果，实现了对纸张表面施胶的可视化分析，弥补了无法直观反映纸张表面微观施胶效果的缺憾。

为便于对本申请实施例进行理解，本申请提供了以下非限制性实施例，对本申请作进一步的详细说明。

实施例1

获取到裁剪后的纸张样品a，纸张样品a包括相对设置的第一表面与第二表面，以及围绕第一表面以及第二表面的多个截面；其中，纸张样品a为采用表面施胶液进行施胶后的纸张；采用溶有碘单质的碘化钾溶液对纸张样品a的其中一个截面进行染色，以在截面上形成第一染色区域以及第二染色区域；其中，第一染色区域靠近第一表面，第二染色区域靠近第二表面；采用两片载玻片固定染色后的纸张样品a，以形成夹具测试样品a；将夹具测试样品a固定在显微镜的载玻台上，使用显微镜观察夹具测试样品a，并获取第一染色区域和第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度；重复以上测量步骤获得20～30组第一染色区域以及第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度。

实施例2

获取到裁剪后的纸张样品b，纸张样品b包括相对设置的第一表面与第二表面，以及围绕第一表面以及第二表面的多个截面；其中，纸张样品b为采用表面施胶液进行施胶后的纸张；采用溶有碘单质的碘化钾溶液对纸张样品b的其中一个截面进行染色，以在截面上形成第一染色区域以及第二染色区域；其中，第一染色区域靠近第一表面，第二染色区域靠近第二表面；采用两片载玻片固定染色后的纸张样品b，以形成夹具测试样品b；将夹具测试样品b固定在显微镜的载玻台上，使用显微镜观察夹具测试样品b，并获取第一染色区域和第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度；重复以上测量步骤获得20～30组第一染色区域以及第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度。

针对上述实施例1～2得到的多组渗透深度，分别获取渗透深度的平均值、最大值以及最小值，测试结果如表2所示：

表2

由上表可以看出，纸张样品a与纸张样品b中的第一染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度均要大于第二染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度，表明纸张样品a与纸张样品b中第一表面的施胶量均大于第二表面的施胶量，即纸张样品a与纸张样品b中第一表面的施胶效果均要好于第二表面的施胶效果，造成差异的原因可能与第一表面与第二表面的材质有关。

实施例3

以横幅方向为纸张样品c的方向，分别在纸张样品c的0.5m处、1.5m处、2.5m处、3.5m处、4.5m处、5.5m处、6.5m处、7.5m处均纵向切取两块试样，将其中一组包括8个不同试样的样品组用于测试igt起泡速度，将另外一组按照实施例1中的测试方法测量并获取8个试样中第一染色区域的渗透深度。

针对上述实施例3得到的多组渗透深度，分别获取渗透深度的平均值、最大值以及最小值，将多组渗透深度的平均值、最大值以及最小值与igt起泡速度进行对比，对比结果如表3所示：

表3

由上表可以看出，第一染色区域沿第一表面以及第二表面的排布方向上的渗透深度与igt起泡速度呈现正相关关系，表明表面施胶液涂覆均匀，且渗透深度越大，表面施胶量越大，纸张的印刷表面强度越高。进一步地，由于渗透深度与igt起泡速度均在横幅方向上出现逐渐减小又增大的趋势，表明在表面施胶液施胶过程中，出现了施胶不均匀的情况，导致纸机横幅纸样igt起泡速度出现波动。

通过上述分析可知，本申请所提供的测试纸张表面施胶效果的方法，通过测试纸张样品截面中施胶淀粉的渗透深度，能够直观地了解纸张样品表面的施胶效果，实现了对纸张表面施胶的可视化分析，弥补了无法直观反映纸张表面微观施胶效果的缺憾。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。