紙箱作為一種常用的包裝物早已在全世界廣泛應(yīng)用

1、紙箱作為一種常用的包裝物早已在全世界廣泛應(yīng)用，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與生活水平的逐步提高，對(duì)包裝物也提出了更高的質(zhì)量要求。對(duì)于紙箱而言，人們總希望在使用比較經(jīng)濟(jì)定量紙張做紙箱的前提下，讓它強(qiáng)度更高特別是在潮濕的環(huán)境下仍可保持很高的強(qiáng)度，在強(qiáng)度不變的情況下能做得更輕，這樣，產(chǎn)品的貯存會(huì)更安全，搬運(yùn)也會(huì)變得更輕便。    正是因?yàn)榧埾湫袠I(yè)的這種發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)原紙也提出了更高的質(zhì)量要求，瓦楞原紙又是紙箱的重要組成部分之一,它的強(qiáng)度直接決定著整個(gè)紙箱的質(zhì)量;為了滿足客戶更高的要求，廣大瓦楞紙生產(chǎn)的造紙工作者想到了對(duì)原紙進(jìn)行特殊的表面處理，開始將以前在文化紙上廣泛運(yùn)用的表面處理技術(shù)表

2、面施膠也應(yīng)用到瓦楞紙上，試驗(yàn)證明：原紙經(jīng)表面使用淀粉施膠后的環(huán)壓強(qiáng)度平壓強(qiáng)度等指標(biāo)會(huì)有大幅提高，一般可提高3050；這種效果是以前在漿內(nèi)添加任何助劑都難以達(dá)到的；因表面淀粉施膠在紙頁表面形成一層膠膜，故對(duì)水分的滲透也有一定的阻止作用（效果不顯著）。 然而，在整個(gè)瓦楞原紙生產(chǎn)行業(yè)中，瓦楞原紙的回潮問題嚴(yán)重制約著高強(qiáng)瓦楞原紙物理指標(biāo)的穩(wěn)定提高和生產(chǎn)成本的降低；所以，不管是在紙頁進(jìn)行表面施膠，還是在漿內(nèi)或在表面施膠的膠液中添加抗水劑或增強(qiáng)助劑，如何在原紙水分得到大幅提高的前提下，讓原紙的回潮性得到大大的降低，穩(wěn)定了成紙的物理指標(biāo)，是廣大高強(qiáng)瓦楞原紙?jiān)旒埞ぷ髡哐芯康闹匾n題。 控制瓦楞原紙的回潮性，關(guān)

3、鍵在控制吸水性（施膠度）持續(xù)的穩(wěn)定，讓施膠劑在紙頁內(nèi)部或其表面形成穩(wěn)定而持久的抗水作用，防止或延緩液體對(duì)紙頁的滲透速度和擴(kuò)散。任何一種施膠劑表必須滿足以下條件：疏水 即本身具有憎水性長(zhǎng)鏈脂肪烴基，大多數(shù)施膠劑還帶有親水基，如中性施膠劑中的雙烯酮基等；留著 本身帶有正電荷或在其它助留劑、鋁鹽的幫助下，留著在帶負(fù)電荷的纖維上，并能均勻分布在纖維表面；定向 疏水基朝外排列，而親水基則通過多價(jià)金屬離子或自身和紙纖維結(jié)合，使有表面能降低，防止水分浸潤(rùn)和擴(kuò)散；固著 能通過化學(xué)鍵合或物理吸附作用與纖維結(jié)合，施膠主要是通過施膠劑自身的反應(yīng)性官能團(tuán)與纖維鍵合。一、表面膠施： 其目的主要是增進(jìn)紙或紙板的表面強(qiáng)度以

4、改善產(chǎn)品的其它性能，表面施膠劑不僅在紙頁表面形成疏水層或覆膜，膠液還能滲透到紙纖維間隙間，增強(qiáng)了纖維的結(jié)合，提高紙表面的耐水性、表面強(qiáng)度和內(nèi)部結(jié)合強(qiáng)度。但淀粉本身具有親水性，所以，它的抗水性較差。 常用的表面施膠劑有淀粉、PVA、AKD、石臘等，根據(jù)需要可選擇不同的表面施膠劑：提高抗水性：可用AKD、石臘等； 提高抗油性：加入有機(jī)氟化合物；改善印刷性能：主要用淀粉、PVA等； 改進(jìn)干濕強(qiáng)度：加入PAM、淀粉等；最常用的表面施膠劑是淀粉，它是將原淀粉溶解成一定濃度的生粉液后，使用酶轉(zhuǎn)化法或氧化法將其鏈降解并通過一定的糊化工藝制成淀粉膠液，并使用專用的表面施膠設(shè)備按工藝要求計(jì)量上機(jī)于紙面；為了達(dá)到

5、更好的施膠效果，常常在膠液中加入一種或兩種合成表面施膠劑共用的同時(shí)，也在漿內(nèi)采取施膠，達(dá)到雙重施膠保護(hù)。二、漿內(nèi)施膠： 常用的內(nèi)施膠劑有酸性施膠劑和中性施膠劑兩種，因酸性施膠會(huì)加入明礬，但量多會(huì)使紙張發(fā)脆、強(qiáng)度降低和腐蝕設(shè)備；故在現(xiàn)在的漿內(nèi)施膠中多采用中性施劑，常用的中性施膠劑有陽離子分散松香膠和反應(yīng)型合成中性施膠劑（AKD、ASA），其中以AKD（烷基烯酮二聚體）使用較為廣泛。 這類施膠劑中含有能夠和纖維素中羥基直接發(fā)生反應(yīng)的活性基；中性施膠劑應(yīng)滿足以下條件： 要求1：它的留著，由于AKD是非離子性，沒有對(duì)陰離子纖維有吸引力，必須借助于其他物質(zhì)，如陽離子淀粉、合成陽離子聚合物（CPAM）作為

6、施膠助留劑，可以直接加入也可以單獨(dú)加入。 要求2：它的分布，在常溫下，AKD是以水溶性固體或液體形式存在，這主要取決于碳?xì)滏湹牟伙柡投群烷L(zhǎng)度，分了讓其在纖維表面能良好的分布，首先，必須讓其粉碎成非常小的微粒，這些微粒形成稀的乳化液，加入到造紙系統(tǒng)中才能很好的混合；其次，膠粒能熔化與擴(kuò)展，使保留在纖維表面的交粒能均勻分布。 要求3：它的疏水，AKD分子中含有相對(duì)長(zhǎng)的碳?xì)滏湺x予其自身疏水性，從而使纖維表面也有疏水性。 要求4：它的固著，AKD分子中含有活性中心與纖維表面的羥基形成化學(xué)鍵結(jié)合，在水存在時(shí)最穩(wěn)定的，以及將膠料分子固定在纖維表面。 要求4：AKD具有更好的阻止聚集能力，這是由于膠料分子

7、與紛紛間結(jié)合以及碳?xì)滏湑?huì)影響大面積纖維表面的結(jié)果。1：AKD的化學(xué)結(jié)構(gòu) AKD的化學(xué)結(jié)構(gòu)如右圖所示，其中R是C1416的脂肪烴鏈； 常用的為AKD乳液，它的膠束粒子尺寸為0.5µm以下，呈陽離子性，PH值34，固含量為15%左右，室溫下穩(wěn)定期為1個(gè)月；試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)分子中的碳?xì)滏溤鲩L(zhǎng)到C14時(shí)，AKD將產(chǎn)生有效的抗水性，碳鏈再增長(zhǎng)時(shí)抗水性不再增加2：AKD與纖維的反應(yīng)（脂化反應(yīng)） AKD含有倆個(gè)疏水基團(tuán)（R）和一個(gè)能與纖維素上的羥基反應(yīng)的四元內(nèi)酯環(huán)，四元內(nèi)酯環(huán)與纖維素中的羥基發(fā)生反應(yīng)生成ß-酮脂，具有抗水性2：AKD與纖維的反應(yīng)（脂化反應(yīng)） AKD含有倆個(gè)疏水基團(tuán)（R）和一個(gè)能

8、與纖維素上的羥基反應(yīng)的四元內(nèi)酯環(huán)，四元內(nèi)酯環(huán)與纖維素中的羥基發(fā)生反應(yīng)生成ß-酮脂，具有抗水性，它們的應(yīng)該速度較慢。3：AKD的水解反應(yīng) AKD除與纖維素和半纖維素的羥基反應(yīng)處，還能與水反應(yīng)產(chǎn)生ß-酮酸，放出CO2和生成一個(gè)酮ß-酮酸在一定條件下是不穩(wěn)定的中間物，不會(huì)使紙機(jī)運(yùn)行困難，但它對(duì)施膠無作用，還會(huì)降低乳液的穩(wěn)定性和有效性。4：AKD水解與脂化的相對(duì)反應(yīng)速度 由于AKD在抄紙條件下與纖維反應(yīng)速度較低，紙機(jī)濕部AKD水解也是有限度的，所以要達(dá)到高速紙機(jī)施膠也是困難的，并且真的脂化反應(yīng)必須是離開紙機(jī)后才行進(jìn)行。 AKD反應(yīng)速度低，僅僅留著一小部分AKD（3040%

9、）與纖維結(jié)合，其余部分則是以水解物或未反應(yīng)的AKD形式存在；因此，如何控制酯化反應(yīng)速率和水解反應(yīng)速率都是很重要的。如下表所示：AKD酯化與水解的比較5：纖維素反應(yīng)型施膠的特點(diǎn)目的 獲得 位置疏水性 固有 保留 使用陽離子助劑 濕部分布 纖維表面 烘干部定著 與纖維素形成共價(jià)鍵 干燥中或后三、AKD的運(yùn)用條件： 抄紙的配料和紙機(jī)的運(yùn)行條件對(duì)AKD的施膠影響至關(guān)重要。 AKD施膠的速率與效率取決于紙機(jī)和配料的參數(shù)、PH值、堿度、填料類型和用量、細(xì)小纖維量、纖維種類、干擾物和干燥時(shí)間等。1、紙漿的配料： 不同的漿料（木漿、竹漿、草漿以及它們的半纖維素、羧基的含量）直接影響著纖維對(duì)膠料吸附；同時(shí)，打漿

10、度的高低也直接影響施膠效果，打漿能增加纖維的表面積，提高了膠料的留著；合理的打漿，能使紙頁的緊度增加，孔隙減少，降低了液體的滲透作用，表現(xiàn)為施膠效果的提高。同時(shí)，應(yīng)控制損紙漿的配量。2、添加點(diǎn)： 為減少AKD與水接觸的時(shí)間，加料時(shí)應(yīng)盡量靠近網(wǎng)前網(wǎng)處添加（沖漿泵前后）。3、PH值和堿度的影響： 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)指出，總堿度在150250mg/L時(shí)，能提高AKD的施膠效率和熟化速率，碳酸氫根離子對(duì)AKD與紛紛的反應(yīng)有催化作用，所以，在配料中加入適量的NaHCO3或Na2CO3是必要；AKD應(yīng)用時(shí)的PH值可以69之間，最佳的PH值在8.0左右；明礬不能直接增強(qiáng)AKD的施膠效果，在堿性造紙中，加明礬是為了中和

11、干擾物而改善AKD的施膠條件；所以，明礬和AKD的添加點(diǎn)應(yīng)分開并少量加入。4、填料的加入量： 一般填料的比表面積比纖維高，膠料的吸附更傾于填料表面，吸附在填料表面的AKD不會(huì)對(duì)施膠有積極作用，為了彌補(bǔ)這種損施，必須加入更多的膠料，填料的加入量一般20%左右；但一些被填料吸附的膠料能重新分布于纖維表面，因此，填料的單程流著留著率對(duì)施膠也很重要。5、細(xì)小纖維的影響： 過多地添加細(xì)小纖維與填料的影響相似，細(xì)小纖維的比表面積較高，要達(dá)到同樣的施膠效果，必須加入更多的施膠量；因較高的比表面積對(duì)膠料有吸附作用，所以提高它的流著率比較重要。 正、反面的吸水性差別大與細(xì)小纖維的單程流著率也有很大關(guān)系。6、干擾

12、物的影響： 這個(gè)主要表現(xiàn)在施膠用水的硬度，因水中含有鈣、鎂等離子，它們可能與膠料粒子產(chǎn)生沉淀，它不能與纖維結(jié)合，也沒有耐水性，它的產(chǎn)生降低了施膠效果； 所以，硬度大的水必要時(shí)需加入適量的硫酸鋁；在實(shí)際生產(chǎn)中，定期對(duì)機(jī)外白水進(jìn)行加清水交換和溢流是相當(dāng)有必要的。7、干燥時(shí)間： AKD是一種反應(yīng)型施膠劑，也就是說要達(dá)到它的施膠效果，必須有個(gè)過程（熟化反應(yīng)）；AKD與纖維素反應(yīng)速率較慢，在紙機(jī)下紙后貯存一段時(shí)間才能達(dá)到最佳施膠效果。 AKD的熔點(diǎn)較低，熱處理對(duì)AKD施膠有好處，加熱的作用就是增加纖維表面的膠料分散和遷移，膠料粒子均勻分布和整齊定向；膠料粒子在擴(kuò)展過程中除掉水很重要，只要膠粒被液體包圍，

13、水的表面張力會(huì)阻止其展開，所以用AKD施膠要盡快提高干燥溫度 ；增加干燥溫度（當(dāng)紙頁的干度達(dá)到95%左右，進(jìn)表面施膠機(jī)前紙頁溫度不低于95時(shí)）會(huì)加快內(nèi)酯環(huán)與纖維素中的羧基反應(yīng)；所以，合理控制干燥曲線對(duì)AKD施膠效果的提高至關(guān)重要，如下圖所示：8、其他添加劑： 造紙中其他添加劑對(duì)AKD將產(chǎn)生正、反兩方面的影響，不同的添加劑以不同的作用機(jī)理，從紙的表面能到使其更加潤(rùn)濕等方面對(duì)膠料的留著和固定有影響。 不利的添加劑：消泡劑、油、潤(rùn)滑劑、樹脂分散劑、濕潤(rùn)劑、柔軟劑、毛毯清洗劑、氧化劑、陰離子染料和其他陰離子物質(zhì)。 陽離子添加劑主要是通過改變膠料、細(xì)小纖維和填料的留著而起作用。 添加劑對(duì)施膠的有利影響順

14、序如下： 濕強(qiáng)樹脂、助留劑、助濾劑、干強(qiáng)樹脂和陽離子淀粉等。9、在掌握了以上AKD的運(yùn)用條件后，我們?cè)诤侠砜刂破涫┠z工藝的同時(shí)，在瓦楞原紙的實(shí)際生產(chǎn)中，因?yàn)槠湓吓浔鹊奶厥庑?，還須注意成紙的外觀質(zhì)量和紙頁的勻度情況，如果紙頁表面黑點(diǎn)、蠟點(diǎn)、粗纖維和各類雜質(zhì)較多，會(huì)影響到膠料的吸收；同時(shí)，纖維在網(wǎng)部成型時(shí)的分布也至關(guān)重要，它直接關(guān)系到膠料和細(xì)小纖維的留著和在使用表面施膠劑時(shí)對(duì)膠料的拾起量。我們應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)不同紙張的要求，紙機(jī)操作工藝等，合理的添加其使用量，以達(dá)到最佳施效果。三、AKD施膠劑的假施膠及其防治 AKD是反應(yīng)性施膠劑，紙（或紙板）下機(jī)后，要經(jīng)過一段時(shí)間使AkD與纖維素發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，才能達(dá)

15、到施膠效果。造成假施膠的根源是AKD沒有發(fā)生有效的反應(yīng)或沒有反應(yīng)，特別是在熟化過程中如果AkD發(fā)生水解反應(yīng)，就不能與纖維素反應(yīng)達(dá)到施膠效果。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)AKD水解反映與紙頁的PH、填料中的游離堿、下機(jī)水分和干燥溫度等因素有關(guān)。在生產(chǎn)上，AKD施膠中產(chǎn)生假施膠的原因主要有以下幾個(gè)方面。1、系統(tǒng)pH值超出范圍 AKD的施膠效果與PH值的關(guān)系很大，一般認(rèn)為只有在中、堿性條件下AKD的內(nèi)酯環(huán)才能打開與纖維素上的羥基反應(yīng)。當(dāng)PH6時(shí)，AKD幾乎不能產(chǎn)生施膠作用；隨著pH值增加,AKD的施膠效率會(huì)逐漸提高，尤其是pH在6.77.5之間時(shí)，紙頁的施膠度上升最快；但當(dāng)pH值80時(shí)，施膠度的上升速度開始減慢?？梢?/p>

16、系統(tǒng)pH值對(duì)施膠果有重要的的影響，pH值太低或太高施膠效果都不理想。其原因是pH值太低時(shí)，施膠劑的化學(xué)反應(yīng)速度比較慢，隨著漿料pH值的增加，反應(yīng)速度隨之加快，但同AKD的水解速度也隨之加快，施膠效果會(huì)因AKD的水解而降低。因此，生產(chǎn)上pH值一般應(yīng)控制在7.58.5之間，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)紙機(jī)流送系統(tǒng)pH值在7.88.2之間時(shí)，AKD的施膠效果最好。 一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的pH值超出控制范圍就應(yīng)該及時(shí)調(diào)整，在配漿時(shí)加人適量氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉等，以調(diào)節(jié)pH值為最佳狀態(tài)。在生產(chǎn)上，常用碳酸氫鈉來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的PH值，因?yàn)樘妓釟涓x子能提高AKD的施肢效果，同時(shí)加入的堿增加了系統(tǒng)中的堿度，堿度在1502

17、50mg/L的范圍內(nèi)，也會(huì)提高AKD的施膠效果。2、干燥溫度太低 干燥曲線是制約在施膠熟化程度的主要因素，實(shí)踐證明，要獲得比較好的施膠度，當(dāng)紙頁進(jìn)入烘干部以后，就需要采用快速升溫的干燥曲線，并且需要提供足夠的干燥熱量，以盡快降低紙頁水分，破壞AKD的靜電吸附作用，促使施膠劑分子重排，加快施膠劑與纖維素羥基之間的化學(xué)反應(yīng)。在生產(chǎn)中還發(fā)現(xiàn)紙頁的下機(jī)溫度不同，AKD的熟化程度也不相同，生產(chǎn)實(shí)踐表明紙幅的下機(jī)溫度越高，施膠劑的熟化程度越好。    另外，如果在表面施膠前紙頁的施膠狀況良好，而經(jīng)過表面施膠以后，在復(fù)卷機(jī)處卻失去了施膠度，這種情況一般是烘缸干燥曲線不當(dāng)、干燥熱

18、量不足、紙頁水分過高等原因?qū)е铝苏Ｊ┠z反應(yīng)被表面施膠淀粉所干擾，發(fā)生了再定向。對(duì)此可以通過降低紙頁出壓榨部水分、改善干燥曲線，提高干燥能力或者增加用量來調(diào)節(jié)。3、下機(jī)紙頁水分太高 紙頁的水分含量對(duì)施膠效果的影響、紙頁在烘干過程中的水分和下機(jī)紙頁水分都會(huì)影響的施膠效果。在烘干部，AKD的靜電吸附不斷被破壞，其反應(yīng)性官能團(tuán)與纖維素羥基形成共價(jià)鍵而起到施膠作用。在烘干過程中，如果紙頁水分過高，會(huì)影響AKD與纖維之間的反應(yīng)；反之，紙頁水分越低，參加反應(yīng)的AKD就越多。操作中適當(dāng)降低紙頁出壓榨部和干燥部的水分，有助于施膠反應(yīng)的完成，加快AKD熟化。紙頁下機(jī)時(shí)紙張中的大部分AKD與纖維素之間仍舊以靜電吸附形式存在，還需要再放置一段時(shí)間，或者通過復(fù)卷加熱進(jìn)一步促進(jìn)其共價(jià)鍵的形成，以達(dá)到最佳施膠度。如果紙頁下機(jī)水分含量比較低，AKD的靜電吸附將會(huì)繼續(xù)被破壞，隨后與纖維素發(fā)生反應(yīng)而得到熟化；對(duì)于水分較高的紙，因?yàn)榧堩撓聶C(jī)時(shí)其中的AKD大部分仍以靜電吸附和游離狀態(tài)存在，通過放置或加熱僅有一部分AKD與纖維素發(fā)生反應(yīng)，另外一部分會(huì)緩慢水解；如果紙頁水