關(guān)于瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度提高途徑的探討

吳文慧（ 江西省造紙研究室，　江西　南昌　330029）

關(guān)于瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度提高途徑的探討

吳文慧
（ 江西省造紙研究室，江西南昌330029）

通過對(duì)瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度的影響因素分析，探討出提高瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度的途徑，以提升瓦楞原紙的檔次，滿足市場需求，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)造紙行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度提高途徑

0　前 言

改革開放以來，在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民生活水平日益提高的帶動(dòng)下，造紙行業(yè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我國紙及紙板生產(chǎn)量連續(xù)多年居于世界首位。這標(biāo)志著我國已進(jìn)入世界造紙生產(chǎn)大國行列，造紙工業(yè)也開始由數(shù)量主導(dǎo)型進(jìn)入上質(zhì)量、上檔次、上水平的新的發(fā)展階段。造紙工業(yè)“十二五”規(guī)劃執(zhí)行四年多以來，包裝用紙市場年均需求量持續(xù)增加，并且向著功能化、高品質(zhì)、高強(qiáng)度、低定量的趨勢發(fā)展。

作為包裝用紙“四大家族”之一的瓦楞原紙，由于其輕便、牢固、富有彈性、防震性和防撞性好、成本低以及可以回收利用節(jié)約資源的特性，在包裝用紙市場上需求量甚大，扮演著重要角色。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于我國造紙行業(yè)大多以廢紙作為生產(chǎn)瓦楞原紙的原料，這些廢紙?jiān)辖?jīng)過多次重復(fù)利用后，強(qiáng)度大大降低，很難滿足如今市場“高強(qiáng)度、低定量”趨勢要求，成品瓦楞紙箱的檔次很難提上去，造成低強(qiáng)度瓦楞原紙過量生產(chǎn)，高強(qiáng)度瓦楞原紙供不應(yīng)求的局面，供需嚴(yán)重不平衡。提升瓦楞原紙的檔次，改變不合理的市場格局刻不容緩。強(qiáng)度指標(biāo)是影響瓦楞原紙檔次提升的最主要質(zhì)量指標(biāo)，而強(qiáng)度指標(biāo)中以環(huán)壓強(qiáng)度最為重要。提升瓦楞原紙的檔次，滿足市場需求，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)造紙行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，則需從提高瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度著手。

1　對(duì)瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)

1.1環(huán)壓強(qiáng)度的物理意義

要測定原紙或紙板沿幅寬方向(即垂直于紙張的厚度)的抗壓強(qiáng)度比較困難。因?yàn)榧埢蚣埌宓暮穸榷己苄?，要在一張平直的紙張沿垂直于厚度的方向施加壓力，又要原紙或紙板維持形狀穩(wěn)定是難于做到的。若把紙或紙板圍成環(huán)形,施加壓力時(shí)其形穩(wěn)性就好得多。因此,把原紙或紙板圍成環(huán)形,然后測量其抗壓強(qiáng)度,這就是原紙或紙板的環(huán)壓強(qiáng)度。紙板的環(huán)壓強(qiáng)度是指一定尺寸的環(huán)形試樣在一定的加壓速度下平行受壓,壓力增大至樣品壓潰時(shí)所能承受的最大壓力[1]。

1.2 環(huán)壓強(qiáng)度與紙箱抗壓性能的關(guān)系

由于瓦楞紙箱主要用于商品包裝和運(yùn)輸，在運(yùn)輸過程中要緩沖外力撞擊，防止被壓潰，從而起到保護(hù)商品的作用。這就要求瓦楞紙箱能保持足夠良好的剛性，即抗壓強(qiáng)度。在紙箱制造過程中，瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度對(duì)紙箱的整體抗壓強(qiáng)度影響是很大的。根據(jù)瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度可計(jì)算紙箱的抗壓強(qiáng)度,較為常用的是凱里卡特 (Kellicutt)公式，即:

式中：P ——瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度（N）;

PX——瓦楞原紙的綜合環(huán)壓強(qiáng)度（N/cm）;

aXz——瓦楞常數(shù)(與瓦楞的類型有關(guān));

Z ——瓦楞紙箱周長（cm）;

J ——紙箱常數(shù)(與瓦楞的類型有關(guān))。

從式（1）可以看出，在瓦楞紙箱的其他參數(shù)一定的情況下,瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度與瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度成正比，瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度直接決定著瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度。

2　瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度的影響因素

2.1纖維原料及其配比

成紙的強(qiáng)度性能在一定程度上取決于造紙?jiān)系睦w維形態(tài)及其合理配比。原料的質(zhì)量高，成紙的質(zhì)量才可能好。目前常用于生產(chǎn)瓦楞原紙的纖維原料有木漿、草漿和廢紙漿。就纖維形態(tài)和化學(xué)組成而言，木漿優(yōu)于草漿，草漿優(yōu)于廢紙漿。用木漿抄造瓦楞原紙，其環(huán)壓強(qiáng)度會(huì)高于用草漿抄造的瓦楞原紙，因?yàn)槟緷{纖維的強(qiáng)度本身就好于草漿纖維。廢紙漿由于其含雜質(zhì)較多、纖維長度短、強(qiáng)度差、又多次回收利用，使得纖維之間的結(jié)合力大大下降，因而成紙強(qiáng)度最差。然而，用木漿生產(chǎn)瓦楞原紙，其成本是非常高的，考慮到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，在滿足成紙質(zhì)量指標(biāo)的前提下，并不建議用純木漿抄造瓦楞原紙。廢紙漿由于其低廉的成本，目前已成為國內(nèi)生產(chǎn)瓦楞原紙最主要的纖維原料。但是單用廢紙漿是很難抄造出有足夠高環(huán)壓強(qiáng)度的瓦楞原紙，因而在實(shí)際生產(chǎn)中，將其與木漿、草漿合理搭配，既保證瓦楞原紙的質(zhì)量又降低生產(chǎn)成本，對(duì)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益非常重要。根據(jù)不同的用戶需求，可通過生產(chǎn)實(shí)踐尋求相適合的纖維原料配比。

2.2打漿度

打漿效果對(duì)瓦楞原紙的成紙強(qiáng)度有著決定性作用。打漿度過低，則成紙強(qiáng)度低；打漿度過高，成紙緊度提高而厚度降低，則環(huán)壓強(qiáng)度降低。根據(jù)有關(guān)資料表明,在一定的打漿度范圍內(nèi),適當(dāng)提高打漿度對(duì)成紙的各項(xiàng)指標(biāo)(除挺度外)均有所提高,例如環(huán)壓強(qiáng)度和裂斷長大約提高3%。打漿度的高低可以反映漿料在網(wǎng)部的脫水性能,影響紙頁的成紙勻度和紙頁的強(qiáng)度。此外,適當(dāng)?shù)拇驖{度還可以減少松香的用量和網(wǎng)部負(fù)荷,并且有利于提高化學(xué)品的作用效果。一般來說,控制纖維的打漿度在29～34之間[2]。

2.3抄造工藝

2.3.1 上網(wǎng)

漿料上網(wǎng)系統(tǒng)是按照造紙機(jī)車速和產(chǎn)品的質(zhì)量要求，處理漿料流送系統(tǒng)送來的大股漿料流，使其均勻、穩(wěn)定地沿著造紙機(jī)橫幅全寬流送上網(wǎng)，為紙頁成型以及生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品創(chuàng)造良好的前期條件。漿料經(jīng)過篩選、凈化后，潔凈程度提高，有利于成紙環(huán)壓強(qiáng)度的提高。漿料上網(wǎng)成形過程中控制漿料的上網(wǎng)濃度是非常重要的：較低的上網(wǎng)濃度能夠改善紙頁的勻度，較高的上網(wǎng)濃度能夠增加成紙的 Z 向分布。兩者都能增加成紙的環(huán)壓強(qiáng)度，但這兩種情況下必須根據(jù)紙機(jī)的運(yùn)行性能探索合適的上網(wǎng)濃度。另外還要確定漿網(wǎng)速比。它決定漿料縱橫向分布，是成紙縱橫向強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。廠家須根據(jù)自身的實(shí)際條件，探索出滿足要求的最佳漿網(wǎng)速比，提高成紙的環(huán)壓強(qiáng)度。

2.3.2 壓榨

壓榨的主要作用是脫去紙頁的部分水分，使?jié)窦埬軌虮徽５貛У礁稍锊?。在此工段，濕紙水分含量?duì)于成紙的環(huán)壓強(qiáng)度有很大的影響。當(dāng)紙頁水分含量較低時(shí)，紙機(jī)設(shè)備的能力得到最大程度的發(fā)揮，紙頁的緊度和強(qiáng)度得到了提高，勻度也在一定程度上得到改善，能夠?yàn)榄h(huán)壓強(qiáng)度的提高創(chuàng)造條件。當(dāng)紙頁水分含量較高時(shí)，紙頁具有一定的松厚度，紙張纖維 Z向分布保留時(shí)間較長，有利于成紙環(huán)壓強(qiáng)度的提高。無論壓榨脫水多少都有對(duì)成紙環(huán)壓強(qiáng)度提高有利的一面，廠家可根據(jù)需要合理控制壓榨力度。

2.3.3 干燥

紙板的最終強(qiáng)度是在干燥部形成的。干燥部的操作對(duì)紙板物理強(qiáng)度的影響很大。瓦楞原紙成紙水分含量較低時(shí)，其環(huán)壓強(qiáng)度較好，實(shí)際生產(chǎn)中水分含量應(yīng)控制在10%以內(nèi)。對(duì)工廠來說，在不增加干燥能耗的情況下合理控制紙張干燥曲線，降低成紙水分含量，提高紙張環(huán)壓強(qiáng)度，生產(chǎn)出檔次較高的瓦楞原紙，對(duì)促進(jìn)紙廠的經(jīng)濟(jì)效益非常重要。

2.4化學(xué)助劑

近年來濕部化學(xué)發(fā)展迅速，對(duì)應(yīng)于瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度的要求，大量增強(qiáng)劑應(yīng)運(yùn)而生。造紙?jiān)鰪?qiáng)劑如改性淀粉、陽離子高分子聚合物等，它們分子中均帶有羥基、胺基，與纖維的羥基結(jié)合形成氫鍵以提高纖維的結(jié)合強(qiáng)度，不影響單根纖維的強(qiáng)度，而增加纖維的結(jié)合強(qiáng)度和橫向強(qiáng)度，從而起到提高環(huán)壓強(qiáng)度和補(bǔ)強(qiáng)的作用。其使用方法主要有 3 種:即漿內(nèi)添加法、層間噴淋法和表面施膠法。使用增強(qiáng)劑時(shí)，既要考慮作用效果，又要考慮生產(chǎn)成本以及對(duì)環(huán)境的友好性[3]。表面施膠對(duì)于提高瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度和抗水性能,是一種非常有效的方法。經(jīng)試驗(yàn),在氧化淀粉中添加10% SAE,對(duì)瓦楞原紙進(jìn)行表面施膠,能顯著增加瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度和抗水性能［2］。

3　結(jié)束語

綜上所述，提高瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度的途徑有:

（1）廢紙漿料與木漿、麥草漿合理搭配，控制配比以及使用合理的紙漿處理工藝。實(shí)際生產(chǎn)中的木漿一般指闊葉木漿。

（2）在符合生產(chǎn)要求的打漿度范圍內(nèi)，適當(dāng)提高漿料打漿度，可以提高纖維間結(jié)合力。

（3）根據(jù)紙機(jī)的運(yùn)行性能探索出合適的上網(wǎng)濃度以及漿網(wǎng)速比，提高成紙環(huán)壓強(qiáng)度。

（4）根據(jù)紙廠自身的實(shí)際情況，在一定范圍內(nèi)合理增加壓榨力度，減少濕紙的水分。

（5）適當(dāng)提高干燥溫度，控制干燥水分在10%以內(nèi)，增加紙張環(huán)壓強(qiáng)度。

（6）在綜合考慮生產(chǎn)成本和對(duì)環(huán)境的友好性后，適當(dāng)使用瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度增強(qiáng)劑，可以增加瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度和抗水性能。

［1］ ［日］紙業(yè)時(shí)代社.紙加工技術(shù)［M］.潘福池，劉淑英，劉仁慶，等譯.北京：中國輕工業(yè)出版社，1991.

［2］ 王三平.高強(qiáng)瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度的影響因素［J］.輕工機(jī)械，2010，28（3）：96-99.

［3］ 余慧中，付建生，萬朝雨，等.瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度增強(qiáng)的研究現(xiàn)狀［J］.湖北造紙，2014（2）：5-9.

吳文慧（1988-）助理工程師從事造紙暨造紙

化學(xué)品研究及開發(fā)工作。

聯(lián)系電話：18679032920/0791-88333891，

E-mail：819581968@qq.com

Discussions about Ways of Enhancing Ring Crush Strength of Corrugated Base Paper

WU Wenwhui
（Papermaking Research Laboratory of JiangXi Province，JiangXi Nanchang 330029）

According to analysing the influencing factors on ring crush strength of corrugated paper，to discuss the ways of enhancing its ring crush strength so that to improve the level of corrugated base paper，meet the demand of market，increase the economic benefit of enterprises and promot the furher development of the papermaking industry.

corrugated base paper；ring crush strength；ways of enhancing