高強(qiáng)瓦楞芯紙的表面施膠

黎燕雯

摘要：廢紙循環(huán)使用引起品質(zhì)劣化是廢紙?jiān)旒埖恼系K，表面施膠技術(shù)有效解決了廢紙?jiān)旒垙?qiáng)度下降問(wèn)題。本文對(duì)高強(qiáng)瓦楞芯紙表面施膠工藝的機(jī)理，施膠機(jī)的操作，淀粉膠液的制備方法，施膠效果的影響因素分析，闡明了表面施膠是提高瓦楞芯紙環(huán)壓強(qiáng)度的有效途徑。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)瓦楞芯紙；表面施膠；環(huán)壓強(qiáng)度

紙箱作為一種常用的包裝物早已在全世界廣泛運(yùn)用，隨著經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展與生活水平的逐步進(jìn)步，對(duì)包裝物也提出了更高的質(zhì)量請(qǐng)求。瓦楞芯紙是生產(chǎn)瓦楞包裝紙箱的主要材料，包裝紙箱的抗壓強(qiáng)度，與構(gòu)成它的瓦楞芯紙和牛皮箱紙板的環(huán)壓強(qiáng)度有關(guān)。瓦楞芯紙的生產(chǎn)為了降低成本，增加了非木材漿及廢紙的利用。因此對(duì)于改善瓦楞芯紙的物理強(qiáng)度的相應(yīng)措施也變得重要起來(lái)。為了賦予紙張更高的環(huán)壓強(qiáng)度和非常好的抗水防潮功能，表面施膠方法變得比較重要。

1 表面施膠機(jī)的機(jī)型

用于瓦楞芯紙生產(chǎn)的表面施膠機(jī)按上膠方法的不同可分為“料池式施膠機(jī)”和“轉(zhuǎn)移膜式施膠機(jī)”。這兩種施膠機(jī)也是現(xiàn)在瓦楞紙出產(chǎn)廠家中運(yùn)用最廣泛的，它們的不同之處主要在于紙機(jī)設(shè)計(jì)速度上，通常而言料池式施膠機(jī)適用于800m/min車(chē)速以下的紙機(jī)，而800m/min車(chē)速以上的紙機(jī)則多是選用轉(zhuǎn)移膜式施膠機(jī)。

瓦楞芯紙表面施膠的機(jī)理是，不管是料池式還是轉(zhuǎn)移膜式施膠機(jī)它們采用的結(jié)構(gòu)大多都是斜列式結(jié)構(gòu)（施膠上輥、施膠下輥相對(duì)位置結(jié)構(gòu)）。斜列式結(jié)構(gòu)的斜列角度一般在15～45°之間，小角度因?yàn)榱铣厝莘e較大同時(shí)也有利于接膠斗的設(shè)計(jì)安裝，多用于料池式施膠機(jī)；大角度則多用于轉(zhuǎn)移膜式施膠機(jī)。因?yàn)榻嵌却髸r(shí)有利于后序設(shè)備如弧形輥、轉(zhuǎn)向器的布置，操作維修更方便。而在目前國(guó)內(nèi)采用轉(zhuǎn)移膜式施膠機(jī)的800m/min車(chē)速以上的瓦楞紙機(jī)并不多，只有少數(shù)幾家大廠才有。

2表面施膠機(jī)的操作

高速紙機(jī)的操作采用先引紙后合輥再上膠的方法。施膠機(jī)的加壓方式多采用氣胎加壓，料池式施膠機(jī)線(xiàn)壓力30～50kn/m，轉(zhuǎn)移膜式施膠機(jī)線(xiàn)壓力50～100kn/m。

料池式施膠機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)常會(huì)遇到料池內(nèi)膠液擾動(dòng)的問(wèn)題，這主要是因?yàn)榭拷伱婧图堩?yè)面的膠液會(huì)被輥和紙頁(yè)加快向壓區(qū)運(yùn)行，而紙頁(yè)只能吸收一小部分膠液，壓區(qū)限制了膠液的通過(guò)量，大多數(shù)膠液會(huì)從輥面和紙頁(yè)面中間區(qū)域反沖回去，恰是這種流體力學(xué)作用力產(chǎn)生了料池?cái)_動(dòng)，車(chē)速越高作用力越大，容易產(chǎn)生跳膠和紙頁(yè)施膠不勻的現(xiàn)象。操作時(shí)保持足夠高的料池液位可減輕此現(xiàn)象。高速紙機(jī)一般選用轉(zhuǎn)移膜式施膠機(jī)，因?yàn)檗D(zhuǎn)移膜式施膠機(jī)是經(jīng)過(guò)預(yù)計(jì)量進(jìn)行膠液施涂的，沒(méi)有了料池也就不會(huì)有料池?cái)_動(dòng)的問(wèn)題了。

施膠機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)常有輥面甩膠的問(wèn)題，這主要是輥面附著膠液的離心力大于膠滴附著力所致，車(chē)速越高時(shí)，離心力越大。輥徑增大時(shí)，離心力則會(huì)減小。加大施膠輥的直徑可避免或減輕甩膠問(wèn)題，同時(shí)對(duì)于料池施膠機(jī)還可降低對(duì)膠液的加速作用力從而減輕了料池?cái)_動(dòng)問(wèn)題。但也要考慮經(jīng)濟(jì)合理性，由于加大施膠輥的直徑時(shí)固定投資成本與運(yùn)行成本都會(huì)顯著上升。

3 淀粉膠液的制備

可用于表面施膠的成膜劑種類(lèi)有淀粉、CMC、聚乙烯醇等，淀粉最廉價(jià)，也成為瓦楞紙生產(chǎn)中使用最廣泛的表面施膠劑。未經(jīng)過(guò)處理過(guò)的原淀粉液是不能用于表面施膠的，即使用了，其效果也是不明顯的。原淀粉的來(lái)源主要是谷物與薯類(lèi)，谷物中的玉米淀粉、薯類(lèi)中的木薯淀粉是價(jià)格較為低廉的，在工業(yè)鄰域運(yùn)用很廣泛，從表面淀粉膠液的熬制效果和上機(jī)使用效果來(lái)看，木薯淀粉要優(yōu)于玉米淀粉。淀粉的熬制蒸煮方法有間歇法和連續(xù)法。

間歇法是用淀粉蒸煮鍋一批一批地熬制，最高溫度控制在95℃左右即可，不必超過(guò)100℃；連續(xù)法是用泵將淀粉懸浮液泵入噴射蒸煮器與高溫蒸汽混合蒸煮，蒸汽溫度一般在130℃左右，也有用更高溫蒸汽的。

間歇法一般都要加降解劑進(jìn)行降解，接續(xù)法根據(jù)工藝的不同可加亦可不加降解劑進(jìn)行降解，最終降解到生產(chǎn)所需的粘度。

淀粉降解劑常用的有普通氧化劑、生物酶等。氧化劑以過(guò)硫酸銨（APS）最為便宜，應(yīng)用最廣，相對(duì)淀粉用量0.1%～0.2%。生化酶轉(zhuǎn)化法的控制稍困難一點(diǎn)，酶的添加量一般是微量的，根據(jù)供應(yīng)商提供的活性值確定，在最佳溫度時(shí)酶的降解作用十分劇烈，當(dāng)反應(yīng)到終點(diǎn)時(shí)，一定要及時(shí)添加適量強(qiáng)氧化劑或急速升溫來(lái)殺滅梅菌以終止其降解反應(yīng)。蒸煮好的膠液經(jīng)稀釋、溫控合格后即可上機(jī)使用，一般料池式施膠機(jī)所用的膠液濃度7%～10%；轉(zhuǎn)移膜式施膠機(jī)所用的膠液濃度12%～16%，兩種機(jī)型所用膠液的粘度和溫度基本相同，粘度15～30mPa·s，溫度60～70℃。

淀粉常用的氧化劑有過(guò)氧化氫（H2O2）和過(guò)硫酸銨[（NH4）S2O2]，過(guò)硫酸銨可單獨(dú)使用，而過(guò)氧化氫用作氧化劑時(shí)，則需要用硫酸銅（CUSO4）作反應(yīng)的催化劑。

制備淀粉膠液使用氧化劑的目的，就是用化學(xué)法將淀粉的分子鏈降解成較短的單元，降低淀粉膠液的粘度，以符合表面施膠機(jī)施膠時(shí)的操作要求。

4 影響淀粉膠液施膠效果的因素

（1）濃度和溫度。這是兩個(gè)有直接影響的因素，即濃度愈高，粘度增大；溫度愈高，粘度降低。濃度一般控制8%～12%，對(duì)于料池式施膠機(jī)，為防止膠液粘輥，使用濃度較低。對(duì)于轉(zhuǎn)移膜式施膠機(jī)，可以使用較高濃度，不僅可降低施膠后紙頁(yè)水分，減少后干燥部汽耗，對(duì)增強(qiáng)作用也比較有利。

（2）粘度。為使施膠機(jī)正常運(yùn)行，減少在施膠機(jī)處產(chǎn)生斷紙，需要保持膠液粘度在合適范圍，一般控制在10～40mPa·s（65℃），一些紙機(jī)甚至使用高達(dá)80mPa·s粘度膠液。

（3）用量。可根據(jù)原紙的質(zhì)量及成紙環(huán)壓強(qiáng)度指標(biāo)，靈活控制膠液的用量。簡(jiǎn)而言之，用量大，強(qiáng)度增大，施膠成本也隨之增加；反之亦然。故應(yīng)有一定的尺度，要兼顧到施膠的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，找到施膠成本與增強(qiáng)效果的最佳點(diǎn)。

（4）原紙水分。進(jìn)施膠機(jī)前原紙水分應(yīng)控制在8～12%為宜。水分低，原紙吸膠量大；水分高，原紙吸膠量少。出施膠機(jī)后水分一般控制在30%～35%，出施膠機(jī)后，第一只烘缸表面溫度控制應(yīng)控制在70℃以下，以不粘缸為宜。

（5）施膠輥間壓力。以控制在兩輥間不漏膠液，原紙順利通過(guò)，且兩輥間全幅壓力均勻一致為宜。

（6）原紙?zhí)匦?。原紙的?nèi)部施膠度明顯地影響淀粉膠液的吸收速率，故原紙不應(yīng)內(nèi)部施膠。紙漿打漿度增加，緊度提高，纖維間孔隙率小，淀粉膠液不易滲透。纖維木素含量高的原紙吸膠性差。

（7）原淀粉品質(zhì)。原淀粉的水分、細(xì)度、酸度、灰分及粘度等質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)成品淀粉膠的性質(zhì)和使用效果有顯著影響，為保持施膠系統(tǒng)正常運(yùn)行，需要保持原淀粉品質(zhì)的基本穩(wěn)定。淀粉品質(zhì)最好進(jìn)行批次檢驗(yàn)，在原淀粉品質(zhì)變化時(shí)，方便及時(shí)調(diào)整淀粉轉(zhuǎn)化工藝。

5 結(jié)語(yǔ)

淀粉用于瓦楞芯紙的表面施膠，可使其環(huán)壓強(qiáng)度提高40%以上，從而開(kāi)拓了一條全部以國(guó)產(chǎn)廢紙為原料，生產(chǎn)A級(jí)高強(qiáng)瓦楞芯紙的經(jīng)濟(jì)有效地途徑。

在進(jìn)行表面施膠劑之后環(huán)壓強(qiáng)度、抗水性能都大幅提高，濕部漿內(nèi)干強(qiáng)劑一般不用再添加了，硫酸鋁、松香膠液或AKD可大幅減少用量甚至不再添加，因此化學(xué)品方面的成本有大幅的降低。

參考文獻(xiàn)：

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