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瓦楞纸生产中化学品的应用(一)

2009/11/13/14:12 来源:广西大学 作者:张锐 罗名宇 冯斐斐 王双飞

    【慧聪印刷网】随着我国社会经济的不断发展和人民生活水平的不断提高,人们对包装材料的要求也越来越高,不仅要保护商品、方便运输,还要能更大幅度的提高商品附加值,这从强度、适印性、成本等各方面给瓦楞纸生产厂家提出了更高的要求,而未来瓦楞纸箱业必然朝着高强度,低定量和高印刷精美度等方向发展。

    在瓦楞纸的实际生产中,要提高其质量主要有两种途径,一是提高原料性能,二是合理使用化学品。众所周知,瓦楞原纸的生产原料以回收利用的废纸为主,原料性能较差,如果从改善原料结构的角度入手,优化废纸原料或者添加优质浆料,无疑在成本上有较大压力。而通过合理的使用一些化学品,不仅成本较低,而且能显著的提高产品的性能,满足市场需求。目前瓦楞纸生产过程中使用的化学品主要有增强剂、施胶剂等几大类。

    1、瓦楞纸生产中使用的增强剂

    瓦楞原纸之所以能满足商品运输和包装的需求,主要得益于其特殊的结构和较好的强度性能,其中环压强度和挺度是瓦楞原纸最主要的强度性能指标。目前,基于环保和成本的要求,降低瓦楞原纸的定量是瓦楞纸箱发展的趋势,同时,为了保持甚至进一步提高产品的强度,只能通过使用一些成本较低且增强效果显著的增强剂。虽然增强剂的使用会引起纸页厚度的下降,但它不影响单根纤维的强度,而能增加纤维的结合强度和Z向强度,从而起到提高环压强度和补强的作用[1].

    目前使用的一些增强剂,在其分子中带有羟基、胺基等基团,可以与纤维的羟基形成氢键结合,提高纤维的结合强度,从而可以显著的改善瓦楞原纸的挺度和环压强度。按合成单体来分,目前使用的增强剂主要有淀粉类化学助剂、聚丙烯酰胺类增强剂、共聚乳液型增强剂等[7,8].

    1.1淀粉类增强剂

    纸用变性淀粉的品种主要有阴离子淀粉干强剂、氧化淀粉、磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉、淀粉黄原酸酯、非离子淀粉、阳离子淀粉、两性离子淀粉以及淀粉与乙烯基单体的接枝共聚物,在造纸增强剂中占有很大的比例。其中用于瓦楞原纸增强的淀粉主要有阴离子淀粉、阳离子淀粉和喷淋淀粉等[1,2].

    阴离子淀粉可有效地增加纸页的挺度,从而提高瓦楞原纸的环压强度。而使用层间喷雾淀粉,不仅能增加层间结合强度,还能提高纸板的挺度,进而提高纸板的环压强度,在全废纸的瓦楞芯纸中使用喷淋淀粉,纸页定量135g/m2,用量为3%,可提高环压强度50%左右;用量为6%,可提高环压强度67%左右。将阳离子淀粉应用于瓦楞原纸,可同时提高抗张强度和环压强度,但它对提高纸页的裂断长比环压强度更有效,将冷溶阳离子淀粉用于70%的箱纸板和30%的书刊废纸组成的瓦楞原纸浆,添加量为2.0,环压指数增加23.92%~26.97%,其使用效果与热溶阳离子淀粉相当(28.3%),但前者可常温糊化,操作方便,成本较低。

    1.2聚丙烯酰胺(PAM)类增强剂

    聚丙烯酰胺是一种多功能水溶性的线性高分子聚合物。在工业生产上主要是以丙烯腈为原料经催化剂催化水合而制得丙烯酰胺单体,再将丙烯酰胺经自由基引发聚合成各种相对分子质量的聚丙烯酰胺。PAM和它的衍生物可以用作絮凝剂、增稠剂、纸张增强剂以及液体的减阻剂等[3,4].

    聚丙烯酰胺作为造纸增强剂使用时,由于纤维本身带有负电荷,且目前二次纤维的大量使用,使抄纸的湿部环境越来越恶劣,含有多种杂离子,而非离子型聚丙烯酰胺本身不带电荷,无法直接与纤维结合,其增强效果甚小,因此必须先对其进行改性,生成阴离子、阳离子或两性聚丙烯酰胺才能使用。近年来聚丙烯酰胺类增强剂的使用量逐渐增加,有逐步取代改性淀粉的趋势。

    阴离子聚丙烯酰胺(APAM)用作干增强剂,必须在高浓度的硫酸铝存在下,通过Al3+的络合,静电吸引使聚丙烯酰胺分子带有的负电荷(R-COO-)与纤维带的负电荷相互桥联成配位键,形成空间网状结构,达到增强作用[1].由于它必须在强酸性条件下抄纸,且电荷单一,易受到浆中杂离子干扰,增强效果较差,因此,目前使用不多。

    阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是一种优良的增强剂,CPAM分子结构中的阳离子基团容易吸附在带负电的纤维上,起到架桥的作用,促进纤维间的相互作用,同时,吸附到纤维上的增强剂有助于酰胺基与纤维上的羟基形成氢键,从而提高了纸张的强度。CPAM不仅有效地提高挺度和环压强度,还能有效的改善干强度性能[1,2,4].相对于淀粉类助剂,阳离子聚丙烯酰胺更能显著地改善环压强度。

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