藉由乳化分散檢測技術之研發進 行長時間穩定上膠劑之產品開發 ·...

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444 計畫緣起 上膠劑本身為乳化膠態溶液,這類產品從生產完開 始,隨倉儲、運輸以及使用時間的拉長,產品會產生黏度 增大,凝絮等現象,即為乳液的沉降作用。沉降速率越 慢,劣化時間點就可拉長,產品穩定性提高,不會影響客 戶使用功能呈現。本計畫目的為開發一"長時間穩定上膠劑 之產品",開發過程中同時提升公司研發能量,包括建立上 膠劑量化的分散性與穩定性檢驗技術。例如:乳化粒徑分 布、表面 zeta 電位、黏度變化速率檢驗方法等,透過將量 化的檢驗方法導入到研發與製程中,並將其應用於產品開 發與製程品質監控,導入應用於生產過程的品質管控,以 及作為新型乳化配方開發和奈米乳化製程創新的基礎,本 計劃所建立的技術是本公司未來進行新產品開發與投入關 鍵乳化分散原物料研發量產重要的基礎平台。 圖一 上膠劑生產流程說明圖 新產品簡介 上膠劑為造紙工業濕端製程之重要特用化學品,其功 能為增加紙張的抗水能力。目前上膠劑主要成分為 AKD 基烯酮二聚體,經由乳化製程所得之一種乳化分散膠態溶 液。此類產品一般在經過 14 天的儲放時間後,會產生黏度 增大、凝絮等現象,此為上膠劑等膠態溶液本身的沉降作 用。產品的耐儲放時間越長,即就越穩定,產品報廢率就 越低,對供需兩端的營運而言,倉儲運輸管理方面就更加 具有彈性。 本公司所研發的長時間穩定上膠劑,可於國內所有工 業以及文化用紙之濕端製程所使用,在一個月的室溫倉儲 條件下,黏度可低於 30cps,同時無起泡,發霉等影響使用 功能呈現等現象,大幅提高產品使用壽命,並對使用端之 倉儲管理更具有彈性。 目前國內一線紙廠如正隆、永豐等大廠均有與本公司 採購此項產品,在客戶端使用下,此產品在穩定性、消耗 量、以及不與其他濕端化學品產生不良反應,均有良好的 表現,使用性能上超越國外大廠生產的產品。未來本公司 將進一步根據客戶需求,在不同的使用環境,提供配方的 客製化改良,以提升公司競爭力以及供應鏈的完整性。 同時藉由本研究之乳化分散技術,開發衍生新產品表 面上膠劑 B-15K,經由工業技術研究院(SEM 粒徑分析如 下報告圖示摘錄)與台北科技大學奈米中心之檢測驗證, 此項產品新製新鮮的平均粒徑<1nm,且在 30 天的室溫倉 儲環境下,黏度<100cps,此產品具有高度的分散性及穩 定性,目前已投入量產及市場銷售。 計畫創新重點 * 計畫執行過程中受下游應用紙廠要求,更進一步要求表 面型上膠劑之年度須低於 30cps 以下,將此計劃產品開 公司小檔案 成立日期:62/4/12 負 責 人:葉文彬 資 本 額:600 萬元 員工人數:12 經營理念:秉持著對企業永續經營的理念,與客戶端建立夥伴關係為主要經營策略。現今產業結構不斷在改變,本 公司營運模式也朝向「服務製造業」型態邁進。以客戶需求以及產業未來發展趨勢為出發點,持續對旗 下之產品做研發、改良與創新,為客戶端提供良好商品及服務,以及為整體供應鏈創造更高的附加價值。 本案合作之技轉單位:財團法人工業技術研究院 藉由乳化分散檢測技術之研發進 行長時間穩定上膠劑之產品開發 圖二 上膠劑 SEM 粒徑檢測 結果(委託工研院檢測) 圖二 上膠劑 SEM 粒徑檢 測結果(委託工研院檢測) 圖四 上膠劑水溶液

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Page 1: 藉由乳化分散檢測技術之研發進 行長時間穩定上膠劑之產品開發 · 膠劑量化的分散性與穩定性檢驗技術。例如:乳化粒徑分 布、表面zeta

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計畫緣起

上膠劑本身為乳化膠態溶液,這類產品從生產完開

始,隨倉儲、運輸以及使用時間的拉長,產品會產生黏度

增大,凝絮等現象,即為乳液的沉降作用。沉降速率越

慢,劣化時間點就可拉長,產品穩定性提高,不會影響客

戶使用功能呈現。本計畫目的為開發一"長時間穩定上膠劑

之產品",開發過程中同時提升公司研發能量,包括建立上

膠劑量化的分散性與穩定性檢驗技術。例如:乳化粒徑分

布、表面 zeta 電位、黏度變化速率檢驗方法等,透過將量

化的檢驗方法導入到研發與製程中,並將其應用於產品開

發與製程品質監控,導入應用於生產過程的品質管控,以

及作為新型乳化配方開發和奈米乳化製程創新的基礎,本

計劃所建立的技術是本公司未來進行新產品開發與投入關

鍵乳化分散原物料研發量產重要的基礎平台。

圖一 上膠劑生產流程說明圖

新產品簡介

上膠劑為造紙工業濕端製程之重要特用化學品,其功

能為增加紙張的抗水能力。目前上膠劑主要成分為AKD烷

基烯酮二聚體,經由乳化製程所得之一種乳化分散膠態溶

液。此類產品一般在經過 14 天的儲放時間後,會產生黏度

增大、凝絮等現象,此為上膠劑等膠態溶液本身的沉降作

用。產品的耐儲放時間越長,即就越穩定,產品報廢率就

越低,對供需兩端的營運而言,倉儲運輸管理方面就更加

具有彈性。

本公司所研發的長時間穩定上膠劑,可於國內所有工

業以及文化用紙之濕端製程所使用,在一個月的室溫倉儲

條件下,黏度可低於 30cps,同時無起泡,發霉等影響使用

功能呈現等現象,大幅提高產品使用壽命,並對使用端之

倉儲管理更具有彈性。

目前國內一線紙廠如正隆、永豐等大廠均有與本公司

採購此項產品,在客戶端使用下,此產品在穩定性、消耗

量、以及不與其他濕端化學品產生不良反應,均有良好的

表現,使用性能上超越國外大廠生產的產品。未來本公司

將進一步根據客戶需求,在不同的使用環境,提供配方的

客製化改良,以提升公司競爭力以及供應鏈的完整性。

同時藉由本研究之乳化分散技術,開發衍生新產品表

面上膠劑 B-15K,經由工業技術研究院(SEM 粒徑分析如

下報告圖示摘錄)與台北科技大學奈米中心之檢測驗證,

此項產品新製新鮮的平均粒徑<1nm,且在 30 天的室溫倉

儲環境下,黏度<100cps,此產品具有高度的分散性及穩

定性,目前已投入量產及市場銷售。

計畫創新重點

* 計畫執行過程中受下游應用紙廠要求,更進一步要求表

面型上膠劑之年度須低於 30cps 以下,將此計劃產品開

公司小檔案

成立日期:62/4/12

負 責 人:葉文彬

資 本 額:600 萬元

員工人數:12 人

經營理念:秉持著對企業永續經營的理念,與客戶端建立夥伴關係為主要經營策略。現今產業結構不斷在改變,本

公司營運模式也朝向「服務製造業」型態邁進。以客戶需求以及產業未來發展趨勢為出發點,持續對旗

下之產品做研發、改良與創新,為客戶端提供良好商品及服務,以及為整體供應鏈創造更高的附加價值。

本案合作之技轉單位:財團法人工業技術研究院

藉由乳化分散檢測技術之研發進

行長時間穩定上膠劑之產品開發

圖二 上膠劑 SEM粒徑檢測

結果(委託工研院檢測)

圖二 上膠劑 SEM粒徑檢

測結果(委託工研院檢測)

圖四 上膠劑水溶液

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發目標更進一步由原訂之<100cps 提升至<30cps;在

有系統的田口試驗歸納下,成供開發出一款長時間穩定

性上膠劑產品並導入紙廠,在 30℃儲放條件下,4 星期

後黏度可保持在 30cps以下:大幅提升表面型上膠劑產

品穩定性與儲放壽命。

* 建立可量化的上膠劑穩定性量測方法,提供配方、製程

參數、處放溫度和時間對粒徑和聚集沉降的影響資料,

為公司奠定未來開發新產品的重要具學理依據與分析檢

測方法的基礎能力。

* 結合系統化的田口實驗規劃,改善現有產品配方和製程

參數,成功開發出長時間穩定上膠劑產品。相關累積的

分析經驗與結果,亦能為未來開發表面型或內添型上膠

劑產品所用。

* 建立與下游紙廠客戶間的乳化穩定驗證機制。提高本公

司的競爭性,並達到與下游紙廠共同進步的目的。

圖五 上膠劑開發研究規劃

研發成果及衍生效益

* 上膠劑穩定性驗證技術,可應用於表面型上膠劑之開

發。本計畫所開發之長時間穩定上膠劑,屬內添型上膠

劑,兩者開發技術層面相似。上膠劑穩定性驗證技術,

可作為表面型上膠劑研發基礎。目前公司已與各大紙廠

洽談表面型上膠劑之相關業務,也進行初步產品研發,

本計畫之研究內容與創新技術,有助於本公司於此項產

品之研究發展,預計 2012 年本公司可順利量產表面型

上膠劑並導入市場應用。拓展公司業務範圍並穩固國內

此項產品供應體系,本公司的紙廠客戶亦可減少對外國

進口化學品之依賴,降低其材料成本。

* 水處理特用化學品開發評估公司目前正積極研發製程所

需之陽離子聚合物,以降低對進口原物料之依賴。此聚

合物近年有文獻報導可應用於廢水處理,日後本公司計

畫針對此項中間產品應用在水處理相關產業進行相關研

究,開拓在上膠劑以外的新產品與市場。

* 乳化的配方、製程與檢測技術是各種乳化特用化學品的

基礎,例如:造紙用化學品、化妝品、藥物、染整、食

品、農業和奈米...等產業,礎。本計劃的執行有助於本

公司技術能力的提升,短期可提高上膠劑產品的穩定性

與一致性,藉由提高產品穩定以利進行生產管理與降低

成本,減少產品失效損失。長遠可在建立基礎技術條件

下,逐步佈局與跨足其它具高附加價值特用化學品市

場,例如:水處理、塗料、染整、特用樹脂、化妝品...等需要乳化製程的應用產業。

圖六 上膠劑乳化技術的其他應用

專案執行重要心得

*首先要感謝各位委員長官、PO辦公室同仁、合作夥伴、

以及本公司上下員工的支持及辛勞付出,本計畫才能順

利的圓滿達成。

* 在此計劃執行中,本公司已建構起配方組成的專業知

識,這是有別於過往重度仰賴經驗的重大進步,計畫中

同時建立乳化分散的檢測分析流程與技術,並將計畫建

立技術應用成功的開發出長時間穩定上膠劑產品,共開

發出表面型上膠劑與內添型上膠劑各 1 款,兩項產品均

已導入市場銷售。內添型上膠劑達到粒徑<1um,儲放

30 天黏度仍然能夠<30cps的優異指標,目前尚未接到

任何聚集導致黏度過高無法上膠的退貨問題。表面型上

膠劑也達到黏度<80cps 的目標。

* 最後要感謝台北科技大學奈米中心,該單位的專業技術

以及服務態度,值得各研究單位學習及借鏡,未來本公

司新產品研發,也將請繼續委託該單位來進行協助。