環(huán)壓增強劑在瓦楞原紙中的應(yīng)用

朱青，趙傳山，唐杰斌，逄錦江

（山東輕工業(yè)學(xué)院制漿造紙科學(xué)與技術(shù)教育部重點實驗室，山東濟南250353）

環(huán)壓增強劑在瓦楞原紙中的應(yīng)用

朱青，趙傳山，唐杰斌，逄錦江

（山東輕工業(yè)學(xué)院制漿造紙科學(xué)與技術(shù)教育部重點實驗室，山東濟南250353）

將實驗室自制的環(huán)壓增強劑在瓦楞原紙中應(yīng)用，討論了打漿度以及添加量對瓦楞原紙緊度、挺度、抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)的影響，并與進口環(huán)壓增強劑作了比較。實驗得出，36°SR為最佳打漿度，自制環(huán)壓增強劑在添加量為1.2%時緊度、挺度、抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)可分別比空白樣提高26.09%、34.66%、19.06%和41.52%。

聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷；瓦楞原紙；環(huán)壓增強劑

近年來，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，人民物質(zhì)生活和文化生活水平的提高，瓦楞紙板作為綠色環(huán)保包裝材料在我國得到迅速發(fā)展。而包裝用紙和紙板的原料主要是廢紙，但由于廢紙的多次利用，其纖維較短，機械強度較低，成紙強度差，如何提高紙板的強度已成為現(xiàn)在造紙行業(yè)急需解決的問題。

瓦楞原紙之所以能滿足商品運輸和包裝的需求，主要得益于其特殊的結(jié)構(gòu)和較好的強度性能，其中環(huán)壓強度和挺度是瓦楞原紙最主要的強度性能指標[1]。在瓦楞紙的實際生產(chǎn)中，要提高其質(zhì)量主要有2種途徑，一是提高原料性能；二是合理使用化學(xué)品。瓦楞原紙的生產(chǎn)原料以回收利用的廢紙為主，原料性能較差,如果從改善原料結(jié)構(gòu)的角度入手，優(yōu)化廢紙原料或者添加優(yōu)質(zhì)漿料，無疑在成本上有較大壓力。為了提高瓦楞原紙的強度尤其是環(huán)壓強度，紙板生產(chǎn)企業(yè)目前急需一種高效的環(huán)壓增強劑。國內(nèi)外許多學(xué)者對此做了很多研究[2-5]，本文通過大量研究，制備出用于瓦楞原紙增強的環(huán)壓增強劑，并與進口環(huán)壓增強劑作比較，效果顯著。

1 實驗部分

1.1 實驗原料與儀器

聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷（PAE）為實驗室自制（固含量為37%，黏度為580mPa·s，pH=4）；廢瓦楞紙板；進口環(huán)壓增強劑A（取自某造紙廠）；電子式壓縮實驗儀；凱塞法紙樣成形器PTI。

1.2 實驗方法

1.2.1 環(huán)壓增強劑的制備

在裝有電動攪拌器的四口瓶中加入一定量的PAE和蒸餾水，用w（NaOH）=20%溶液調(diào)節(jié)pH至8左右，將整個裝置放入恒溫水浴鍋中加熱至60℃。然后分別加入一定量的復(fù)合乳化劑后攪拌0.5 h，提高轉(zhuǎn)速，加入1/2的過硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原引發(fā)劑和一定量的丙烯酸，緩慢滴加苯乙烯單體，約0.5 h內(nèi)滴加完畢，然后再緩慢滴加剩余的引發(fā)劑，在此溫度下保溫一段時間后調(diào)低轉(zhuǎn)速，繼續(xù)保溫一定時間后降溫出料。

1.2.2 紙頁抄造

將一定量的廢瓦楞紙漿在分散器中打散，然后向分散好的漿料中加入一定量的環(huán)壓增強劑乳液，攪拌5 min后，用PTI抄片器進行抄造烘干，紙頁定量為120 g/m2。

1.2.3 紙頁的物理性能檢測

將抄造完的紙頁在恒溫恒濕環(huán)境中經(jīng)24 h平衡水分后，按國家標準方法測定紙張環(huán)壓強度、抗張強度等物理指標。

緊度可由紙或紙板的定量計算而得出。所以測出其定量和厚度即可按下式計算緊度：

式中：ρ為紙或紙板的緊度，g/cm3；g為紙的定量，g/m2；σ為紙的厚度，mm。

挺度的測定方法：準確切取長70 mm，寬38 mm的試樣，縱橫向各5條。將試樣夾在夾具和推紙輥之間，調(diào)至距離為0.33 mm，固定試樣，之后選擇適當(dāng)?shù)捻来a，開啟開關(guān)，彎曲試樣至擺的中心線與刻度線上的15°線重合時，關(guān)閉開關(guān)，記下刻度盤讀數(shù)，分別向左右2個方向進行測試。

式中：S為挺度，mN·m；G為試樣彎曲15°時的讀數(shù)平均值；K為所用測定范圍的換算系數(shù)。

2 結(jié)果及討論

2.1 打漿度對瓦楞原紙物理性能的影響

向不同打漿度的漿中加入1%質(zhì)量分數(shù)（相對于絕干漿）的自制環(huán)壓增強劑乳液，分別進行抄紙，測得物理性能如表1所示。

從表1可以看出，隨著打漿度的升高，緊度呈上升趨勢，這是因為打漿度提高使得纖維結(jié)合力增加，緊度曲線沒有轉(zhuǎn)折點，在打漿前期緊度上升很快；隨后逐漸減慢，這是由于到打漿后期，纖維已高度吸水潤脹和細纖維化，故緊度難于進一步提高。挺度隨打漿度的升高而升高，這是因為短纖維比長纖維的挺度大，經(jīng)深度打漿的紙纖維變短，從而挺度增大。由于打漿度的增加使得纖維潤脹和細纖維化增加，纖維的比表面積增大，游離出更多的羥基，促進纖維間的氫鍵結(jié)合，使纖維的結(jié)合力不斷上升，故抗張強度增大。環(huán)壓指數(shù)也隨著打漿度的增大而增大。綜合考慮，36°SR為最佳打漿度。

表1 打漿度對瓦楞原紙物理性能的影響

2.2 乳液用量對瓦楞原紙強度效果的影響

自制和進口環(huán)壓增強劑及不同用量對瓦楞原紙性能的影響結(jié)果見圖1～4。

圖1 環(huán)壓增強劑用量對瓦楞原紙緊度的影響

圖2 環(huán)壓增強劑用量對瓦楞原紙挺度的影響

圖3 環(huán)壓增強劑用量對瓦楞原紙抗張指數(shù)的影響

圖4 環(huán)壓增強劑用量對瓦楞原紙環(huán)壓指數(shù)的影響

由圖1～4可知，隨著乳液添加量的增加，瓦楞原紙的緊度、挺度、抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)都先增大，這是因為PAE本身是一種高陽離子性聚合物，接枝后乳液同樣也帶有陽離子電荷，加入紙漿中可以增加纖維之間的結(jié)合。而且接枝的苯乙烯是一種硬單體，可以增加PAE分子鏈的剛性，因此緊度、挺度、抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)都增加。但是當(dāng)乳液加入量過多后，過多的陽離子電荷可能使得紙頁纖維之間或纖維與乳液之間產(chǎn)生一定排斥作用，亦或者過多的苯乙烯可能使得紙頁變脆，因此當(dāng)乳液用量超過1.0%后，抗張指數(shù)下降；當(dāng)乳液用量超過1.2%后，緊度、挺度和環(huán)壓指數(shù)下降。所以本次試驗制得的環(huán)壓增強劑在廢箱紙板漿中的添加量為1.0%～1.2%（對絕干漿）時較宜，自制環(huán)壓增強劑在添加量為1.2%時緊度、挺度、抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)可分別比空白樣提高26.09%、34.66%、19.06%和41.52%，其中環(huán)壓增強劑用量為0的是空白試驗。

自制環(huán)壓增強劑與進口環(huán)壓增強劑的比較：起初，隨著用量的增加，無論是自制的還是進口的環(huán)壓增強劑，均在緊度、挺度、抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)方面增加較快。但隨著用量的增加，進口環(huán)壓增強劑的抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)在用量超過1.0%時出現(xiàn)下降現(xiàn)象；而自制環(huán)壓增強劑僅抗張指數(shù)出現(xiàn)下降趨勢，環(huán)壓指數(shù)在用量達到1.2%以后才出現(xiàn)下降趨勢，而且在用量為1.2%時的值基本與進口環(huán)壓增強劑在1%用量時的值持平。所以，我們可以用增大自制環(huán)壓增強劑的用量這一措施來達到進口環(huán)壓增強劑的效果。

3 結(jié)論

緊度，抗張指數(shù)隨著打漿度的增大而增大，而挺度和環(huán)壓指數(shù)則先增大后減小，在36°SR時達到最大值，綜合考慮，36°SR為最佳打漿度。

隨著乳液添加量的增加，瓦楞原紙的緊度、挺度、抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)都先增大，添加量在1.0%～1.2%（對絕干漿）左右時，增強效果最好，自制環(huán)壓增強劑在添加量為1.2%時緊度、挺度、抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)可分別比空白樣提高26.09%、34.66%、19.06%和41.52%。

隨著用量的增加，進口環(huán)壓增強劑的抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)在用量超過1.0%時出現(xiàn)下降現(xiàn)象；而自制環(huán)壓增強劑僅抗張指數(shù)出現(xiàn)下降趨勢，緊度、挺度和環(huán)壓指數(shù)在用量達到1.2%以后才出現(xiàn)下降趨勢，而且在用量為1.2%時的值基本與進口環(huán)壓增強劑在1.0%用量時的值持平。

［1］張銳.瓦楞紙生產(chǎn)中化學(xué)品的應(yīng)用［J］.造紙化學(xué)品，1996，8（2）：16-22.

［2］平清偉，梅寶東，張然.聚酰胺環(huán)氧氯丙烷的改性及其應(yīng)用［J］.紙和造紙，2003，22（Z1）：37-38.

［3］趙懷禮.聚脲改性聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷涂布抗水劑的研究［J］.西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002，20（3）：56-60.

［4］唐杰斌，趙傳山.PAE-苯乙烯接枝共聚物乳液的穩(wěn)定性及增強效果探討［J］.紙和造紙，2008，27（11）：6.

［5］Noda Isao.Polycationic latex precursors having polymerizable unsaturated substituted groups：US，5122577［P］.1992-06-16.

App lication of Ring Crush Strengthening Agent in Corrugated Medium

ZHU Qing，ZHAO Chuan-shan，TANG Jie-bin，PANG Jin-jiang
（Key Lab of Paper Science and Technology ofMinistry of Education，Shandong Institute of Light Industry，Ji’nan 250353，China）

A ring crush strengthening agent，which was synthesized in laboratory，was applied in the corrugated medium and compared with imported one.The effects of beating degree and added amount of the strengthening agent on tightness，stiffness，tensile index were investigated.The results showed that the optimal beating degree of paper furnish was 36°SR.The tightness，stiffness，tensile index and ring crush index were increased by 26.09%，34.66%，19.06%and 41.52%，respectively when the dosage of the strengthening agent was 1.2%based on oven dry pulp.

PAE；corrugatingmedium；ring crush strengthening agent

book=4,ebook=115

TS764.5

A 文獻標識碼：1007-2225（2010）02-0025-03

朱青女士（1988-），制漿造紙專業(yè)在讀研究生；研究方向：造紙化學(xué)品與功能紙；E-mail: zhuqing0410@163.com。

2009-11-26（修回）

本文文獻格式：朱青，趙傳山，唐杰斌，等.環(huán)壓增強劑在瓦楞原紙中的應(yīng)用[J].造紙化學(xué)品，2010，22（2）：25-27.