高強瓦楞芯紙的表面施膠

黎燕雯

摘要：廢紙循環使用引起品質劣化是廢紙造紙的障礙，表面施膠技術有效解決了廢紙造紙強度下降問題。本文對高強瓦楞芯紙表面施膠工藝的機理，施膠機的操作，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壓強度的有效途徑。

關鍵詞：高強瓦楞芯紙；表面施膠；環壓強度

紙箱作為一種常用的包裝物早已在全世界廣泛運用，隨著經濟的開展與生活水平的逐步進步，對包裝物也提出了更高的質量請求。瓦楞芯紙是生產瓦楞包裝紙箱的主要材料，包裝紙箱的抗壓強度，與構成它的瓦楞芯紙和牛皮箱紙板的環壓強度有關。瓦楞芯紙的生產為了降低成本，增加了非木材漿及廢紙的利用。因此對于改善瓦楞芯紙的物理強度的相應措施也變得重要起來。為了賦予紙張更高的環壓強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 表面施膠機的機型

用于瓦楞芯紙生產的表面施膠機按上膠方法的不同可分為“料池式施膠機”和“轉移膜式施膠機”。這兩種施膠機也是現在瓦楞紙出產廠家中運用最廣泛的，它們的不同之處主要在于紙機設計速度上，通常而言料池式施膠機適用于800m/min車速以下的紙機，而800m/min車速以上的紙機則多是選用轉移膜式施膠機。

瓦楞芯紙表面施膠的機理是，不管是料池式還是轉移膜式施膠機它們采用的結構大多都是斜列式結構（施膠上輥、施膠下輥相對位置結構）。斜列式結構的斜列角度一般在15～45°之間，小角度因為料池容積較大同時也有利于接膠斗的設計安裝，多用于料池式施膠機；大角度則多用于轉移膜式施膠機。因為角度大時有利于后序設備如弧形輥、轉向器的布置，操作維修更方便。而在目前國內采用轉移膜式施膠機的800m/min車速以上的瓦楞紙機并不多，只有少數幾家大廠才有。

2表面施膠機的操作

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

料池式施膠機在高速運行時常會遇到料池內膠液擾動的問題，這主要是因為靠近輥面和紙頁面的膠液會被輥和紙頁加快向壓區運行，而紙頁只能吸收一小部分膠液，壓區限制了膠液的通過量，大多數膠液會從輥面和紙頁面中間區域反沖回去，恰是這種流體力學作用力產生了料池擾動，車速越高作用力越大，容易產生跳膠和紙頁施膠不勻的現象。操作時保持足夠高的料池液位可減輕此現象。高速紙機一般選用轉移膜式施膠機，因為轉移膜式施膠機是經過預計量進行膠液施涂的，沒有了料池也就不會有料池擾動的問題了。

施膠機在高速運行時常有輥面甩膠的問題，這主要是輥面附著膠液的離心力大于膠滴附著力所致，車速越高時，離心力越大。輥徑增大時，離心力則會減小。加大施膠輥的直徑可避免或減輕甩膠問題，同時對于料池施膠機還可降低對膠液的加速作用力從而減輕了料池擾動問題。但也要考慮經濟合理性，由于加大施膠輥的直徑時固定投資成本與運行成本都會顯著上升。

3 淀粉膠液的制備

可用于表面施膠的成膜劑種類有淀粉、CMC、聚乙烯醇等，淀粉最廉價，也成為瓦楞紙生產中使用最廣泛的表面施膠劑。未經過處理過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。原淀粉的來源主要是谷物與薯類，谷物中的玉米淀粉、薯類中的木薯淀粉是價格較為低廉的，在工業鄰域運用很廣泛，從表面淀粉膠液的熬制效果和上機使用效果來看，木薯淀粉要優于玉米淀粉。淀粉的熬制蒸煮方法有間歇法和連續法。

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100℃；連續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行降解，接續法根據工藝的不同可加亦可不加降解劑進行降解，最終降解到生產所需的粘度。

淀粉降解劑常用的有普通氧化劑、生物酶等。氧化劑以過硫酸銨（APS）最為便宜，應用最廣，相對淀粉用量0.1%～0.2%。生化酶轉化法的控制稍困難一點，酶的添加量一般是微量的，根據供應商提供的活性值確定，在最佳溫度時酶的降解作用十分劇烈，當反應到終點時，一定要及時添加適量強氧化劑或急速升溫來殺滅梅菌以終止其降解反應。蒸煮好的膠液經稀釋、溫控合格后即可上機使用，一般料池式施膠機所用的膠液濃度7%～10%；轉移膜式施膠機所用的膠液濃度12%～16%，兩種機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氧化氫（H2O2）和過硫酸銨[（NH4）S2O2]，過硫酸銨可單獨使用，而過氧化氫用作氧化劑時，則需要用硫酸銅（CUSO4）作反應的催化劑。

制備淀粉膠液使用氧化劑的目的，就是用化學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，以符合表面施膠機施膠時的操作要求。

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%，對于料池式施膠機，為防止膠液粘輥，使用濃度較低。對于轉移膜式施膠機，可以使用較高濃度，不僅可降低施膠后紙頁水分，減少后干燥部汽耗，對增強作用也比較有利。

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

（3）用量。可根據原紙的質量及成紙環壓強度指標，靈活控制膠液的用量。簡而言之，用量大，強度增大，施膠成本也隨之增加；反之亦然。故應有一定的尺度，要兼顧到施膠的經濟性和實用性，找到施膠成本與增強效果的最佳點。

（4）原紙水分。進施膠機前原紙水分應控制在8～12%為宜。水分低，原紙吸膠量大；水分高，原紙吸膠量少。出施膠機后水分一般控制在30%～35%，出施膠機后，第一只烘缸表面溫度控制應控制在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，且兩輥間全幅壓力均勻一致為宜。

（6）原紙特性。原紙的內部施膠度明顯地影響淀粉膠液的吸收速率，故原紙不應內部施膠。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。原淀粉的水分、細度、酸度、灰分及粘度等質量指標，對成品淀粉膠的性質和使用效果有顯著影響，為保持施膠系統正常運行，需要保持原淀粉品質的基本穩定。淀粉品質最好進行批次檢驗，在原淀粉品質變化時，方便及時調整淀粉轉化工藝。

5 結語

淀粉用于瓦楞芯紙的表面施膠，可使其環壓強度提高40%以上，從而開拓了一條全部以國產廢紙為原料，生產A級高強瓦楞芯紙的經濟有效地途徑。

在進行表面施膠劑之后環壓強度、抗水性能都大幅提高，濕部漿內干強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，因此化學品方面的成本有大幅的降低。

參考文獻：

[1]潘學軍譯自Techn1ogy，March l993.淀粉用于表面施膠的經濟性與操作性.北京

[2]陳波.高強瓦楞紙表面施膠技術的應用[J].造紙科學與技術，2007，25（4）：68-70