纸箱作为一种常用的包装物早已在全世界广泛应用.doc

纸箱作为一种常用的包装物早已在全世界广泛应用，随着经济的发展与生活水平的逐步提高，对包装物也提出了更高的质量要求。对于纸箱而言，人们总希望在使用比较经济定量纸张做纸箱的前提下，让它强度更高特别是在潮湿的环境下仍可保持很高的强度，在强度不变的情况下能做得更轻，这样，产品的贮存会更安全，搬运也会变得更轻便。 正是因为纸箱行业的这种发展趋势，对原纸也提出了更高的质量要求，瓦楞原纸又是纸箱的重要组成部分之一,它的强度直接决定着整个纸箱的质量;为了满足客户更高的要求，广大瓦楞纸生产的造纸工作者想到了对原纸进行特殊的表面处理，开始将以前在文化纸上广泛运用的表面处理技术表面施胶也应用到瓦楞纸上，试验证明：原纸经表面使用淀粉施胶后的环压强度平压强度等指标会有大幅提高，一般可提高3050；这种效果是以前在浆内添加任何助剂都难以达到的；因表面淀粉施胶在纸页表面形成一层胶膜，故对水分的渗透也有一定的阻止作用（效果不显著）。 然而，在整个瓦楞原纸生产行业中，瓦楞原纸的回潮问题严重制约着高强瓦楞原纸物理指标的稳定提高和生产成本的降低；所以，不管是在纸页进行表面施胶，还是在浆内或在表面施胶的胶液中添加抗水剂或增强助剂，如何在原纸水分得到大幅提高的前提下，让原纸的回潮性得到大大的降低，稳定了成纸的物理指标，是广大高强瓦楞原纸造纸工作者研究的重要课题。 控制瓦楞原纸的回潮性，关键在控制吸水性（施胶度）持续的稳定，让施胶剂在纸页内部或其表面形成稳定而持久的抗水作用，防止或延缓液体对纸页的渗透速度和扩散。任何一种施胶剂表必须满足以下条件：疏水 即本身具有憎水性长链脂肪烃基，大多数施胶剂还带有亲水基，如中性施胶剂中的双烯酮基等；留着 本身带有正电荷或在其它助留剂、铝盐的帮助下，留着在带负电荷的纤维上，并能均匀分布在纤维表面；定向 疏水基朝外排列，而亲水基则通过多价金属离子或自身和纸纤维结合，使有表面能降低，防止水分浸润和扩散；固着 能通过化学键合或物理吸附作用与纤维结合，施胶主要是通过施胶剂自身的反应性官能团与纤维键合。一、表面胶施： 其目的主要是增进纸或纸板的表面强度以改善产品的其它性能，表面施胶剂不仅在纸页表面形成疏水层或覆膜，胶液还能渗透到纸纤维间隙间，增强了纤维的结合，提高纸表面的耐水性、表面强度和内部结合强度。但淀粉本身具有亲水性，所以，它的抗水性较差。 常用的表面施胶剂有淀粉、PVA、AKD、石腊等，根据需要可选择不同的表面施胶剂：提高抗水性：可用AKD、石腊等； 提高抗油性：加入有机氟化合物；改善印刷性能：主要用淀粉、PVA等； 改进干湿强度：加入PAM、淀粉等；最常用的表面施胶剂是淀粉，它是将原淀粉溶解成一定浓度的生粉液后，使用酶转化法或氧化法将其链降解并通过一定的糊化工艺制成淀粉胶液，并使用专用的表面施胶设备按工艺要求计量上机于纸面；为了达到更好的施胶效果，常常在胶液中加入一种或两种合成表面施胶剂共用的同时，也在浆内采取施胶，达到双重施胶保护。二、浆内施胶： 常用的内施胶剂有酸性施胶剂和中性施胶剂两种，因酸性施胶会加入明矾，但量多会使纸张发脆、强度降低和腐蚀设备；故在现在的浆内施胶中多采用中性施剂，常用的中性施胶剂有阳离子分散松香胶和反应型合成中性施胶剂（AKD、ASA），其中以AKD（烷基烯酮二聚体）使用较为广泛。 这类施胶剂中含有能够和纤维素中羟基直接发生反应的活性基；中性施胶剂应满足以下条件： 要求1：它的留着，由于AKD是非离子性，没有对阴离子纤维有吸引力，必须借助于其他物质，如阳离子淀粉、合成阳离子聚合物（CPAM）作为施胶助留剂，可以直接加入也可以单独加入。 要求2：它的分布，在常温下，AKD是以水溶性固体或液体形式存在，这主要取决于碳氢链的不饱和度和长度，分了让其在纤维表面能良好的分布，首先，必须让其粉碎成非常小的微粒，这些微粒形成稀的乳化液，加入到造纸系统中才能很好的混合；其次，胶粒能熔化与扩展，使保留在纤维表面的交粒能均匀分布。 要求3：它的疏水，AKD分子中含有相对长的碳氢链而赋予其自身疏水性，从而使纤维表面也有疏水性。 要求4：它的固着，AKD分子中含有活性中心与纤维表面的羟基形成化学键结合，在水存在时最稳定的，以及将胶料分子固定在纤维表面。 要求4：AKD具有更好的阻止聚集能力，这是由于胶料分子与纷纷间结合以及碳氢链会影响大面积纤维表面的结果。1：AKD的化学结构 AKD的化学结构如右图所示，其中R是C1416的脂肪烃链； 常用的为AKD乳液，它的胶束粒子尺寸为0.5m以下，呈阳离子性，PH值34，固含量为15%左右，室温下稳定期为1个月；试验发现当分子中的碳氢链增长到C14时，AKD将产生有效的抗水性，碳链再增长时抗水性不再增加2：AKD与纤维的反应（脂化反应） AKD含有俩个疏水基团（R）和一个能与纤维素上的羟基反应的四元内酯环，四元内酯环与纤维素中的羟基发生反应生成-酮脂，具有抗水性2：AKD与纤维的反应（脂化反应） AKD含有俩个疏水基团（R）和一个能与纤维素上的羟基反应的四元内酯环，四元内酯环与纤维素中的羟基发生反应生成-酮脂，具有抗水性，它们的应该速度较慢。3：AKD的水解反应 AKD除与纤维素和半纤维素的羟基反应处，还能与水反应产生-酮酸，放出CO2和生成一个酮-酮酸在一定条件下是不稳定的中间物，不会使纸机运行困难，但它对施胶无作用，还会降低乳液的稳定性和有效性。4：AKD水解与脂化的相对反应速度 由于AKD在抄纸条件下与纤维反应速度较低，纸机湿部AKD水解也是有限度的，所以要达到高速纸机施胶也是困难的，并且真的脂化反应必须是离开纸机后才行进行。 AKD反应速度低，仅仅留着一小部分AKD（3040%）与纤维结合，其余部分则是以水解物或未反应的AKD形式存在；因此，如何控制酯化反应速率和水解反应速率都是很重要的。如下表所示：AKD酯化与水解的比较5：纤维素反应型施胶的特点目的 获得 位置疏水性 固有 保留 使用阳离子助剂 湿部分布 纤维表面 烘干部定着 与纤维素形成共价键 干燥中或后三、AKD的运用条件： 抄纸的配料和纸机的运行条件对AKD的施胶影响至关重要。 AKD施胶的速率与效率取决于纸机和配料的参数、PH值、碱度、填料类型和用量、细小纤维量、纤维种类、干扰物和干燥时间等。1、纸浆的配料： 不同的浆料（木浆、竹浆、草浆以及它们的半纤维素、羧基的含量）直接影响着纤维对胶料吸附；同时，打浆度的高低也直接影响施胶效果，打浆能增加纤维的表面积，提高了胶料的留着；合理的打浆，能使纸页的紧度增加，孔隙减少，降低了液体的渗透作用，表现为施胶效果的提高。同时，应控制损纸浆的配量。2、添加点： 为减少AKD与水接触的时间，加料时应尽量靠近网前网处添加（冲浆泵前后）。3、PH值和碱度的影响： 实际经验指出，总碱度在150250mg/L时，能提高AKD的施胶效率和熟化速率，碳酸氢根离子对AKD与纷纷的反应有催化作用，所以，在配料中加入适量的NaHCO3或Na2CO3是必要；AKD应用时的PH值可以69之间，最佳的PH值在8.0左右；明矾不能直接增强AKD的施胶效果，在碱性造纸中，加明矾是为了中和干扰物而改善AKD的施胶条件；所以，明矾和AKD的添加点应分开并少量加入。4、填料的加入量： 一般填料的比表面积比纤维高，胶料的吸附更倾于填料表面，吸附在填料表面的AKD不会对施胶有积极作用，为了弥补这种损施，必须加入更多的胶料，填料的加入量一般20%左右；但一些被填料吸附的胶料能重新分布于纤维表面，因此，填料的单程流着留着率对施胶也很重要。5、细小纤维的影响： 过多地添加细小纤维与填料的影响相似，细小纤维的比表面积较高，要达到同样的施胶效果，必须加入更多的施胶量；因较高的比表面积对胶料有吸附作用，所以提高它的流着率比较重要。 正、反面的吸水性差别大与细小纤维的单程流着率也有很大关系。6、干扰物的影响： 这个主要表现在施胶用水的硬度，因水中含有钙、镁等离子，它们可能与胶料粒子产生沉淀，它不能与纤维结合，也没有耐水性，它的产生降低了施胶效果； 所以，硬度大的水必要时需加入适量的硫酸铝；在实际生产中，定期对机外白水进行加清水交换和溢流是相当有必要的。7、干燥时间： AKD是一种反应型施胶剂，也就是说要达到它的施胶效果，必须有个过程（熟化反应）；AKD与纤维素反应速率较慢，在纸机下纸后贮存一段时间才能达到最佳施胶效果。 AKD的熔点较低，热处理对AKD施胶有好处，加热的作用就是增加纤维表面的胶料分散和迁移，胶料粒子均匀分布和整齐定向；胶料粒子在扩展过程中除掉水很重要，只要胶粒被液体包围，水的表面张力会阻止其展开，所以用AKD施胶要尽快提高干燥温度 ；增加干燥温度（当纸页的干度达到95%左右，进表面施胶机前纸页温度不低于95时）会加快内酯环与纤维素中的羧基反应；所以，合理控制干燥曲线对AKD施胶效果的提高至关重要，如下图所示：8、其他添加剂： 造纸中其他添加剂对AKD将产生正、反两方面的影响，不同的添加剂以不同的作用机理，从纸的表面能到使其更加润湿等方面对胶料的留着和固定有影响。 不利的添加剂：消泡剂、油、润滑剂、树脂分散剂、湿润剂、柔软剂、毛毯清洗剂、氧化剂、阴离子染料和其他阴离子物质。 阳离子添加剂主要是通过改变胶料、细小纤维和填料的留着而起作用。 添加剂对施胶的有利影响顺序如下： 湿强树脂、助留剂、助滤剂、干强树脂和阳离子淀粉等。9、在掌握了以上AKD的运用条件后，我们在合理控制其施胶工艺的同时，在瓦楞原纸的实际生产中，因为其原料配比的特殊性，还须注意成纸的外观质量和纸页的匀度情况，如果纸页表面黑点、蜡点、粗纤维和各类杂质较多，会影响到胶料的吸收；同时，纤维在网部成型时的分布也至关重要，它直接关系到胶料和细小纤维的留着和在使用表面施胶剂时对胶料的拾起量。我们应根据生产不同纸张的要求，纸机操作工艺等，合理的添加其使用量，以达到最佳施效果。三、AKD施胶剂的假施胶及其防治 AKD是反应性施胶剂，纸（或纸板）下机后，要经过一段时间使AkD与纤维素发生结合反应，才能达到施胶效果。造成假施胶的根源是AKD没有发生有效的反应或没有反应，特别是在熟化过程中如果AkD发生水解反应，就不能与纤维素反应达到施胶效果。经研究发现AKD水解反映与纸页的PH、填料中的游离碱、下机水分和干燥温度等因素有关。在生产上，AKD施胶中产生假施胶的原因主要有以下几个方面。1、系统pH值超出范围 AKD的施胶效果与PH值的关系很大，一般认为只有在中、碱性条件下AKD的内酯环才能打开与纤维素上的羟基反应。当PH6时，AKD几乎不能产生施胶作用；随着pH值增加,AKD的施胶效率会逐渐提高，尤其是pH在6.77.5之间时，纸页的施胶度上升最快；但当pH值80时，施胶度的上升速度开始减慢。可见系统pH值对施胶果有重要的的影响，pH值太低或太高施胶效果都不理想。其原因是pH值太低时，施胶剂的化学反应速度比较慢，随着浆料pH值的增加，反应速度随之加快，但同AKD的水解速度也随之加快，施胶效果会因AKD的水解而降低。因此，生产上pH值一般应控制在7.58.5之间，根据实际运行经验，当纸机流送系统pH值在7.88.2之间时，AKD的施胶效果最好。 一旦发现系统的pH值超出控制范围就应该及时调整，在配浆时加人适量氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠等，以调节pH值为最佳状态。在生产上，常用碳酸氢钠来调节系统的PH值，因为碳酸氢根离子能提高AKD的施肢效果，同时加入的碱增加了系统中的碱度，碱度在150250mg/L的范围内，也会提高AKD的施胶效果。2、干燥温度太低 干燥曲线是制约在施胶熟化程度的主要因素，实践证明，要获得比较好的施胶度，当纸页进入烘干部以后，就需要采用快速升温的干燥曲线，并且需要提供足够的干燥热量，以尽快降低纸页水分，破坏AKD的静电吸附作用，促使施胶剂分子重排，加快施胶剂与纤维素羟基之间的化学反应。在生产中还发现纸页的下机温度不同，AKD的熟化程度也不相同，生产实践表明纸幅的下机温度越高，施胶剂的熟化程度越好。 另外，如果在表面施胶前纸页的施胶状况良好，而经过表面施胶以后，在复卷机处却失去了施胶度，这种情况一般是烘缸干燥曲线不当、干燥热量不足、纸页水分过高等原因导致了正常施胶反应被表面施胶淀粉所干扰，发生了再定向。对此可以通过降低纸页出压榨部水分、改善干燥曲线，提高干燥能力或者增加用量来调节。3、下机纸页水分太高 纸页的水分含量对施胶效果的影响、纸页在烘干过程中的水分和下机纸页水分都会影响的施胶效果。在烘干部，AKD的静电吸附不断被破坏，其反应性官能团与纤维素羟基形成共价键而起到施胶作用。在烘干过程中，如果纸页水分过高，会影响AKD与纤维之间的反应；反之，纸页水分越低，参加反应的AKD就越多。操作中适当降低纸页出压榨部和干燥部的水分，有助于施胶反应的完成，加快AKD熟化。纸页下机时纸张中的大部分AKD与纤维素之间仍旧以静电吸附形式存在，还需要再放置一段时间，或者通过复卷加热进一步促进其共价键的形成，以达到最佳施胶度。如果纸页下机水分含量比较低，AKD的静电吸附将会继续被破坏，随后与纤维素发生反应而得到熟化；对于水分较高的纸，因为纸页下机时其中的AKD大部分仍以静电吸附和游离状态存在，通过放置或加热仅有一部分AKD与纤维素发生反应，另外一部分会缓慢水解；如果纸页水分过高，特别是