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在治理「白色污染」的進程中,用於工業品紙漿成型包裝的紙漿模塑製品發展很快。據1997年統計,我國用於工業品包裝的紙製品僅佔包裝用品總量的1%左右,而西方發達國家則約佔其總量的15%。

  我國在工業品外包裝以紙代木,內襯包裝以紙代塑方面都有了長足的發展。紙包裝製品種類主要有以再生牛皮紙為基材,用現代化機電合一設備生產的蜂窩紙板托盤系列、蜂窩紙板包裝箱系列,用來代替木板托盤和木板包裝箱;以箱板紙的邊角料、廢舊報紙等為原料,用紙漿模塑成型機生產的紙模內襯製品,以代替發泡塑料製品。但是,這些紙制包裝製品,特別是紙模內襯包裝製品與塑料發泡包裝製品相比,其弱點是強度較差,在海運和潮濕的環境中,紙模製品容易吸潮,強度降低,因此必須解決紙包裝製品的增強和防水防潮問題。

  影響紙模包裝製品強度的主要因素有四個:

  ①纖維本身強度;

  ②纖維與纖維之間結合強度;

  ③纖維結合的表面積;

  5結合鍵的分佈。

  針對以上四個因素,解決的辦法有:

  一、在制漿工藝中,採用中濃長纖維粘狀打漿方式。中濃打漿是指打漿濃度在4—6%的條件下,在中濃打漿設備中進行的一種打漿方式,長纖維粘狀打漿方式是要求對纖維儘可能避免切斷,使纖維保持一定的長度,並進行高度分絲帚化,具有良好的潤脹水化的一種打漿方式。這種打漿方式的優點是:

  ①纖維切斷較少,扭曲變形多,成品強度好;

  ②在紙製品強度相同時,成漿打漿度和保水值低,脫水性能較好;

  ③打漿時間縮短,能耗降低,提高了設備性能,降低了產品成本。中濃打漿由於減少濃縮與稀釋的幅度,從而電能可以節約20—30kw ht絕干漿。

  二、碎漿之後進行疏解。目前多數廠家只有打漿工藝而沒有制漿疏解工藝,這就使成品纖維缺乏增加強度部分的條件。雖然紙料經過疏解機的時間只有幾秒鐘,但經水力碎漿機粉碎的碎漿經過疏解機的切斷、分絲、細纖維化,既可使紙製品布漿均勻,又可增加成品的強度。

  三、添加增強劑以增加製品的強度;添加防水劑以增加製品的防水、防潮性能。

  紙品的化學助劑增強方法有兩種,一種是內用增強劑,另一種為表面用增強劑。植草磚內用增強劑又有干增強劑和濕增強劑之分。

  用以增加紙漿模塑工業品包裝製品的增強劑一般使用干增強劑。干增強劑是用以增進纖維之間的結合,以提高紙製品的物理強度而又不影響其濕強度的精細化學品。這類化學品具有一定分子量的活性基團,由於其本身的膠體分子的結合強度可與纖維素的羥基形成氫鍵結合,可以達到紙角紙製品增強的要求。

  常用的干增強劑品種有:陽離子澱粉、陰離子澱粉、兩性澱粉、多元性澱粉以及離子型聚丙烯酰胺等。

  陽離子澱粉和多元性澱粉(包括兩性澱粉)既是很好的助留助濾劑,也是很好的干增強劑。它的增強原理主要是通過澱粉中的陽離子基團與纖維表面陰電荷間的靜電吸引力而附著在纖維表面並與纖維通過氫鍵的架橋吸附,使帚化了的纖維之間形成網絡膠聯的整體,從而達到提高紙製品強度的目的。

  應用澱粉作增強劑,用量一般為干漿材料的1~2%,未經糊化處理的澱粉不能直接加入漿池,澱粉必須經過糊化處理,加工成澱粉糊液(沒有糊化條件的可購買糊精)後才能使用。糊化的方法是:

  ①在糊化罐內先加入一定體積且硬度較低的軟L型護角水或潔淨的冷水,開動攪拌器(攪拌速度為60—100轉分),然後慢慢地加入澱粉,使澱粉充分分散。一般糊化濃度為5%,然後通汽直接加熱,但汽壓不可開得過高,防止高溫蒸汽對澱粉產生降解作用。若能用間接通汽加熱更好。在繼續攪拌下,升溫至90—95℃,使其成為糊化液,並在此溫度下保溫20分鐘左右。這一步驟很關鍵,還應注意糊化不完全的澱粉,因澱粉粒子未充分散開會影響使用效果。但保溫時間也不宜過長,溫度不能過包裝材料高,以防高溫長時間作用下澱粉降解。

  ②糊化處理後的澱粉糊液要及時進行稀釋(濃度為1~2%),稀釋後的澱粉糊液最好及時用完,若需存放一段時間,則須在65℃左右溫度條件下保溫,否則澱粉糊液容易老化,出現分層現像而影響使用效果。

  ③糊化處理後的澱粉糊液不要再持續攪拌,特別防止高速攪拌,以防糊液分子鏈被剪切破壞。

  5糊化並稀釋後的糊液,即可在成漿池加入。

  四、為了增加紙模工業包裝製品的強度和防水防潮問題,在添加澱粉糊液之後再加添一種紙板耐水增強劑,加入量為澱粉乾重的5%(直接加入澱粉糊攪拌均勻亦可)。經過這種加工工藝處理的蜂窩紙板基材和紙漿模塑製品,具有耐水、抗濕、更平順、堅挺、抗壓、耐衝擊等優點。