高强瓦楞芯纸的表面施胶

黎燕雯

摘要：废纸循环使用引起品质劣化是废纸造纸的障碍，表面施胶技术有效解决了废纸造纸强度下降问题。本文对高强瓦楞芯纸表面施胶工艺的机理，施胶机的操作，淀粉胶液的制备方法，施胶效果的影响因素分析，阐明了表面施胶是提高瓦楞芯纸环压强度的有效途径。

关键词：高强瓦楞芯纸；表面施胶；环压强度

纸箱作为一种常用的包装物早已在全世界广泛运用，随着经济的开展与生活水平的逐步进步，对包装物也提出了更高的质量请求。瓦楞芯纸是生产瓦楞包装纸箱的主要材料，包装纸箱的抗压强度，与构成它的瓦楞芯纸和牛皮箱纸板的环压强度有关。瓦楞芯纸的生产为了降低成本，增加了非木材浆及废纸的利用。因此对于改善瓦楞芯纸的物理强度的相应措施也变得重要起来。为了赋予纸张更高的环压强度和非常好的抗水防潮功能，表面施胶方法变得比较重要。

1 表面施胶机的机型

用于瓦楞芯纸生产的表面施胶机按上胶方法的不同可分为“料池式施胶机”和“转移膜式施胶机”。这两种施胶机也是现在瓦楞纸出产厂家中运用最广泛的，它们的不同之处主要在于纸机设计速度上，通常而言料池式施胶机适用于800m/min车速以下的纸机，而800m/min车速以上的纸机则多是选用转移膜式施胶机。

瓦楞芯纸表面施胶的机理是，不管是料池式还是转移膜式施胶机它们采用的结构大多都是斜列式结构（施胶上辊、施胶下辊相对位置结构）。斜列式结构的斜列角度一般在15～45°之间，小角度因为料池容积较大同时也有利于接胶斗的设计安装，多用于料池式施胶机；大角度则多用于转移膜式施胶机。因为角度大时有利于后序设备如弧形辊、转向器的布置，操作维修更方便。而在目前国内采用转移膜式施胶机的800m/min车速以上的瓦楞纸机并不多，只有少数几家大厂才有。

2表面施胶机的操作

高速纸机的操作采用先引纸后合辊再上胶的方法。施胶机的加压方式多采用气胎加压，料池式施胶机线压力30～50kn/m，转移膜式施胶机线压力50～100kn/m。

料池式施胶机在高速运行时常会遇到料池内胶液扰动的问题，这主要是因为靠近辊面和纸页面的胶液会被辊和纸页加快向压区运行，而纸页只能吸收一小部分胶液，压区限制了胶液的通过量，大多数胶液会从辊面和纸页面中间区域反冲回去，恰是这种流体力学作用力产生了料池扰动，车速越高作用力越大，容易产生跳胶和纸页施胶不匀的现象。操作时保持足够高的料池液位可减轻此现象。高速纸机一般选用转移膜式施胶机，因为转移膜式施胶机是经过预计量进行胶液施涂的，没有了料池也就不会有料池扰动的问题了。

施胶机在高速运行时常有辊面甩胶的问题，这主要是辊面附着胶液的离心力大于胶滴附着力所致，车速越高时，离心力越大。辊径增大时，离心力则会减小。加大施胶辊的直径可避免或减轻甩胶问题，同时对于料池施胶机还可降低对胶液的加速作用力从而减轻了料池扰动问题。但也要考虑经济合理性，由于加大施胶辊的直径时固定投资成本与运行成本都会显著上升。

3 淀粉胶液的制备

可用于表面施胶的成膜剂种类有淀粉、CMC、聚乙烯醇等，淀粉最廉价，也成為瓦楞纸生产中使用最广泛的表面施胶剂。未经过处理过的原淀粉液是不能用于表面施胶的，即使用了，其效果也是不明显的。原淀粉的来源主要是谷物与薯类，谷物中的玉米淀粉、薯类中的木薯淀粉是价格较为低廉的，在工业邻域运用很广泛，从表面淀粉胶液的熬制效果和上机使用效果来看，木薯淀粉要优于玉米淀粉。淀粉的熬制蒸煮方法有间歇法和连续法。

间歇法是用淀粉蒸煮锅一批一批地熬制，最高温度控制在95℃左右即可，不必超过100℃；连续法是用泵将淀粉悬浮液泵入喷射蒸煮器与高温蒸汽混合蒸煮，蒸汽温度一般在130℃左右，也有用更高温蒸汽的。

间歇法一般都要加降解剂进行降解，接续法根据工艺的不同可加亦可不加降解剂进行降解，最终降解到生产所需的粘度。

淀粉降解剂常用的有普通氧化剂、生物酶等。氧化剂以过硫酸铵（APS）最为便宜，应用最广，相对淀粉用量0.1%～0.2%。生化酶转化法的控制稍困难一点，酶的添加量一般是微量的，根据供应商提供的活性值确定，在最佳温度时酶的降解作用十分剧烈，当反应到终点时，一定要及时添加适量强氧化剂或急速升温来杀灭梅菌以终止其降解反应。蒸煮好的胶液经稀释、温控合格后即可上机使用，一般料池式施胶机所用的胶液浓度7%～10%；转移膜式施胶机所用的胶液浓度12%～16%，两种机型所用胶液的粘度和温度基本相同，粘度15～30mPa·s，温度60～70℃。

淀粉常用的氧化剂有过氧化氢（H2O2）和过硫酸铵[（NH4）S2O2]，过硫酸铵可单独使用，而过氧化氢用作氧化剂时，则需要用硫酸铜（CUSO4）作反应的催化剂。

制备淀粉胶液使用氧化剂的目的，就是用化学法将淀粉的分子链降解成较短的单元，降低淀粉胶液的粘度，以符合表面施胶机施胶时的操作要求。

4 影响淀粉胶液施胶效果的因素

（1）浓度和温度。这是两个有直接影响的因素，即浓度愈高，粘度增大；温度愈高，粘度降低。浓度一般控制8%～12%，对于料池式施胶机，为防止胶液粘辊，使用浓度较低。对于转移膜式施胶机，可以使用较高浓度，不仅可降低施胶后纸页水分，减少后干燥部汽耗，对增强作用也比较有利。

（2）粘度。为使施胶机正常运行，减少在施胶机处产生断纸，需要保持胶液粘度在合适范围，一般控制在10～40mPa·s（65℃），一些纸机甚至使用高达80mPa·s粘度胶液。

（3）用量。可根据原纸的质量及成纸环压强度指标，灵活控制胶液的用量。简而言之，用量大，强度增大，施胶成本也随之增加；反之亦然。故应有一定的尺度，要兼顾到施胶的经济性和实用性，找到施胶成本与增强效果的最佳点。

（4）原纸水分。进施胶机前原纸水分应控制在8～12%为宜。水分低，原纸吸胶量大；水分高，原纸吸胶量少。出施胶机后水分一般控制在30%～35%，出施胶机后，第一只烘缸表面温度控制应控制在70℃以下，以不粘缸为宜。

（5）施胶辊间压力。以控制在两辊间不漏胶液，原纸顺利通过，且两辊间全幅压力均匀一致为宜。

（6）原纸特性。原纸的内部施胶度明显地影响淀粉胶液的吸收速率，故原纸不应内部施胶。纸浆打浆度增加，紧度提高，纤维间孔隙率小，淀粉胶液不易渗透。纤维木素含量高的原纸吸胶性差。

（7）原淀粉品质。原淀粉的水分、细度、酸度、灰分及粘度等质量指标，对成品淀粉胶的性质和使用效果有显著影响，为保持施胶系统正常运行，需要保持原淀粉品质的基本稳定。淀粉品质最好进行批次检验，在原淀粉品质变化时，方便及时调整淀粉转化工艺。

5 结语

淀粉用于瓦楞芯纸的表面施胶，可使其环压强度提高40%以上，从而开拓了一条全部以国产废纸为原料，生产A级高强瓦楞芯纸的经济有效地途径。

在进行表面施胶剂之后环压强度、抗水性能都大幅提高，湿部浆内干强剂一般不用再添加了，硫酸铝、松香胶液或AKD可大幅减少用量甚至不再添加，因此化学品方面的成本有大幅的降低。

参考文献：

[1]潘学军译自Techn1ogy，March l993.淀粉用于表面施胶的经济性与操作性.北京

[2]陈波.高强瓦楞纸表面施胶技术的应用[J].造纸科学与技术，2007，25（4）：68-70