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    技術文章
    實驗室涂膜機在《淀粉表面施膠對瓦楞原紙強度性能的影響》中的應用

    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,由于未經內部施膠的瓦 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 G B / T 2679.8-1995《紙和紙板環壓強度的 測定》測定耐折度、抗張強度和環 量,以保障瓦楞紙板和紙箱的抗壓強 壓強度。 

    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。未經施膠的瓦楞原紙表面呈現淺褐色;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 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生翹曲現 象,紙張不平整。

    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明顯的下降趨勢。原紙A的平均耐折次數在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 穩定,表面施淀粉膠不會降低紙張的耐折度。

    抗張性能可以用抗張強度、斷裂長、抗張指數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。抗張指數則是單位定量瓦楞原紙的抗張強度。本實驗用抗 張指數對瓦楞紙性能進行評價,施膠量對瓦楞原紙抗張指數的影響如圖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施膠后的抗張指數上漲15.12%,原紙B施膠后抗張指數上升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壓強度的影響 環壓強度是評價瓦楞紙板性能的重要依據,從圖4中可以看出,經過淀 粉膠黏劑施膠后,兩種瓦楞原紙的環壓強度和環壓指數均有所增長。其中, 瓦楞原紙A和瓦楞原紙B的環壓指數分別為7.97和8.77,隨施膠量的增加, 紙樣A的環壓指數分別增長到8.89、9.41和9.63。紙樣B的環壓指數增長到 9.79、11.04和11.66。顯然,低定量的瓦楞原紙A在經過少量表面施膠后, 其環壓指數超過未經施膠的瓦楞原紙B;而定量高的瓦楞原紙B在施膠后,環 壓指數得到進一步提升。因此,可以通過涂布適量淀粉表面施膠劑的方法增 強瓦楞原紙的環壓指數,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,但影響較小;紙張抗張性 能隨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 壓指數方面,隨著施加淀粉膠的增加,環壓指數升高,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壓指數,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 圖3 施膠量對瓦楞原紙抗張性能的影響 圖4 施膠量對瓦楞原紙環壓強度的影響 增加其環壓強度的方式,尋求一種 不改變紙箱生產成本卻有效提高紙 箱強度的可行方案,為各大紙箱企 業提供一種新的生產思路。

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