付秋瑩 方文康 羅大偉 高翔 王玉峰

近年來，我國網(wǎng)絡購物和快遞行業(yè)的迅猛發(fā)展，給我國的紙包裝行業(yè)帶來了巨大的發(fā)展機遇，市場對運輸包裝常用的瓦楞紙箱和瓦楞紙板的需求持續(xù)增加，箱紙板和瓦楞原紙產(chǎn)銷兩旺。由于瓦楞原紙以二次纖維為主要原料，但隨著國家“限廢令”的出臺，進口廢紙量難以滿足巨大的生產(chǎn)需求，而國產(chǎn)廢紙的質量又不盡如人意，使得瓦楞原紙的質量難以保證。部分企業(yè)不得不提高瓦楞原紙的定量，以保障瓦楞紙板和紙箱的抗壓強度，但此舉與“包裝減量化”的發(fā)展趨勢相違背。

科技的發(fā)展帶來設備的更新和技術的創(chuàng)新，瓦楞紙箱為了滿足更多產(chǎn)品對包裝的要求，通過在造紙過程中的改性和涂布或噴霧的方式增強瓦楞紙箱的功能性，防護型瓦楞紙箱不斷涌現(xiàn)，例如，冷鏈產(chǎn)品包裝的防水紙箱、機械儀表的防銹紙箱、精密零部件的防劃傷紙箱、防偽紙箱和新鮮果蔬的保鮮紙箱等。

表面施膠是提高紙張強度的主要方法之一，淀粉由于其與纖維較好的親和性以及較低的成本，是提高瓦楞原紙強度的理想增強劑。本研究采用瓦楞紙板生產(chǎn)企業(yè)必備的淀粉膠改善瓦楞原紙的強度，考察不同施膠量對瓦楞原紙耐折度、抗張強度和環(huán)壓強度的影響，為有效提高瓦楞原紙強度探索一條簡單經(jīng)濟可行的方法。

實驗

1.實驗原料

玉米淀粉、氫氧化鈉、硼砂，工業(yè)品；瓦楞原紙A，定量為120g/m2，瓦楞原紙B，定量為155g/m2，實驗原料由宏觀世紀（天津）科技股份有限公司提供。

2.實驗儀器

CU5/200涂布機、DCP-KY3000電腦測控壓縮試驗儀、DCP-K2300電腦測控抗張試驗機、DC-MIT135A電腦測控耐折度儀，以上設備均由四川長江造紙儀器責任有限公司生產(chǎn)。

3.實驗方法

①淀粉膠的制備

將玉米淀粉分散在40℃以下的蒸餾水中，室溫下攪拌20分鐘，得到分散均勻的淀粉漿，然后加入適量的NaOH溶液進行糊化，少量的硼砂與溶脹的淀粉分子形成絡合物，增加膠黏劑黏度，室溫下繼續(xù)攪拌2小時，得到均勻的乳白色黏稠淀粉膠。

②瓦楞原紙表面施膠

采用輥式涂布技術，對瓦楞原紙進行單面施膠，由于未經(jīng)內(nèi)部施膠的瓦楞原紙表面并不光滑，纖維之間的空隙會使施膠劑很容易被吸收，施膠量難以準確控制，因此，本次實驗通過改變上膠輥的壓力改變涂布量，分別選用150N、100N和50N 3種壓力，其中施加給上膠輥的壓力越大，涂布到瓦楞原紙上的表面施膠劑用量就越少。

③瓦楞原紙強度測定

涂布后的瓦楞原紙在標準條件下經(jīng)溫濕度平衡處理后，分別按照GB/T457-2008《紙和紙板耐折度的測定》、GB/T 12914-2008《紙和紙板抗張強度的測定》和GB/T 2679.8-1995《紙和紙板環(huán)壓強度的測定》測定耐折度、抗張強度和環(huán)壓強度。

結果與討論

1.施膠量對瓦楞原紙表面的影響

實驗中，以3種壓力對瓦楞原紙進行表面施膠，隨著上膠輥壓力的逐漸減小，涂布到紙張上的淀粉膠黏劑的量變大，待紙樣溫濕平衡后，對3種紙樣的上膠量進行測定，施膠后的紙樣如圖1所示，紙樣由左到右依次為瓦楞原紙、上膠輥150N壓力施膠的涂布紙、上膠輥100N壓力施膠的涂布紙、上膠輥50N壓力施膠的涂布紙，可以很明顯地看出不同上膠輥壓力施膠后，紙樣顏色有明顯的差別。未經(jīng)施膠的瓦楞原紙表面呈現(xiàn)淺褐色；少量淀粉膠黏劑施膠后，紙張明度增加，顏色變得更加明亮；隨著施膠量的增加，紙張出現(xiàn)白色，當涂布的淀粉施膠劑達到一定量后，紙張泛白明顯且邊緣產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象，紙張不平整。

2.施膠量對瓦楞原紙耐折度的影響

耐折度是瓦楞紙重要的物理性能之一，從圖2中我們可以看出，紙樣的耐折度隨著施膠量的增加呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。原紙A的平均耐折次數(shù)在8次左右，當涂布機上膠輥壓力設置為150N時，紙樣耐折度上升了3.85%；當上膠壓力為100N時，其耐折度降低，與原紙相比下降了2.56%；當壓力降低到50N時，紙樣耐折度與瓦楞原紙相比下降了5.13%，是試驗中耐折度的最低值。原紙B的耐折度明顯優(yōu)于原紙A，原紙B的耐折度約為10次，進行表面施膠后，隨著表面施膠量的增加，紙樣耐折次數(shù)分別上升3.92%、下降2.94%、下降4.9%，原紙B的耐折度變化趨勢與原紙A的變換趨勢相同，因此，對紙張進行表面施膠，隨著施膠量的增加，耐折度輕微上升后下降，在進行表面施膠的3種原紙中，紙樣耐折度的增減幅度不超過10%，變化趨于穩(wěn)定，表面施淀粉膠不會降低紙張的耐折度。

3.施膠量對瓦楞原紙抗張性能的影響

抗張性能可以用抗張強度、斷裂長、抗張指數(shù)和伸長率等因素來表示。其中，抗張強度是測試紙樣的單位寬度所承受的平均抗張力，是指紙樣所能承受的最大張力?？箯堉笖?shù)則是單位定量瓦楞原紙的抗張強度。本實驗用抗張指數(shù)對瓦楞紙性能進行評價，施膠量對瓦楞原紙抗張指數(shù)的影響如圖3所示，瓦楞原紙進行表面施膠后，紙張抗張性能隨施膠量的增加而小幅上升，隨著施加淀粉膠量的逐步增加，抗張指數(shù)上升趨勢變緩。當涂布機上膠輥壓力為150N時，兩種紙樣的的抗張指數(shù)分別上升9.27%和8.89%；而當涂布機上膠輥壓力下降，即施膠量增加時，與未進行施膠的原紙抗張性能相比，原紙A施膠后的抗張指數(shù)上漲15.12%，原紙B施膠后抗張指數(shù)上升14.06%；隨著施膠量的進一步增加，紙樣A與B較原紙A與B相比，抗張指數(shù)分別上漲18.29%和15.74%，上升趨勢逐步變緩，則可能是因為淀粉膠分子填充到紙張表面空隙中，使得瓦楞紙性能變得更好。另外原紙A的抗張指數(shù)漲幅始終高于原紙B，這可能是因為與原紙B相比，原紙A表面更加粗糙，纖維與纖維之間的孔隙更大，進行表面施膠后，淀粉施膠劑與紙張表面可以更好地結合。

4.施膠量對瓦楞原紙環(huán)壓強度的影響

環(huán)壓強度是評價瓦楞紙板性能的重要依據(jù)，從圖4中可以看出，經(jīng)過淀粉膠黏劑施膠后，兩種瓦楞原紙的環(huán)壓強度和環(huán)壓指數(shù)均有所增長。其中，瓦楞原紙A和瓦楞原紙B的環(huán)壓指數(shù)分別為7.97和8.77，隨施膠量的增加，紙樣A的環(huán)壓指數(shù)分別增長到8.89、9.41和9.63。紙樣B的環(huán)壓指數(shù)增長到9.79、11.04和11.66。顯然，低定量的瓦楞原紙A在經(jīng)過少量表面施膠后，其環(huán)壓指數(shù)超過未經(jīng)施膠的瓦楞原紙B；而定量高的瓦楞原紙B在施膠后，環(huán)壓指數(shù)得到進一步提升。因此，可以通過涂布適量淀粉表面施膠劑的方法增強瓦楞原紙的環(huán)壓指數(shù)，從而制造具有更好抗壓強度的瓦楞紙箱。

結論

通過表面涂布適量淀粉膠可以提高瓦楞原紙的強度性能。實驗結果表明：表面施膠后，瓦楞原紙的耐折疊性略微下降，但影響較?。患垙埧箯埿阅茈S著紙張表面施膠量的增加而小幅上升，漲幅隨施膠量的增加而降低；環(huán)壓指數(shù)方面，隨著施加淀粉膠的增加，環(huán)壓指數(shù)升高，另外，低定量原紙在適量涂布淀粉膠后可達到高定量原紙的環(huán)壓指數(shù)，使紙板提供了包裝所需的機械性能，以便承受更高的機械應力。在當前的市場環(huán)境下，以不改變原紙定量為前提，通過涂布淀粉膠從而增強紙和紙板力學性能，或許成為紙箱企業(yè)降低成本，維護生計的重要手段。本實驗通過對瓦楞原紙表面施淀粉膠來增加其環(huán)壓強度的方式，尋求一種不改變紙箱生產(chǎn)成本卻有效提高紙箱強度的可行方案，為各大紙箱企業(yè)提供一種新的生產(chǎn)思路。

作者單位：天津科技大學 宏觀世紀（天津）科技股份有限公司