前 言

　　在新的世纪，环境保护已成为涉及每个企业和个人生存发展的问题。环保新材料、新技术的不断涌现，使得绿色包装逐步成为现实的选择。如今，越来越多的人们意识到，树立环境意识，跟上国际绿色包装的潮流，是我国包装业缩短与发达国家同行业的差距，适应内外贸易发展需要的必由之路。

　　据有关资料显示，包装工业是我国国民经济中主要产业之一，近十几年得到了持续高速的发展。过去包装业那种“一等产品、二等价格、三等包装”的现象一去不复返。我国包装行业现有2.5万多家企业，年产值从1980年的72亿元增加到2000年的2200亿元，每年递增近20％，但是包装业发展的同时也消耗了大量的资源。在我国，包装行业产业化水平仍然较低，包装产品的使用和回收及处理系统不完善，管理手段匮乏，造成大量的包装废弃物损害了我们的生存环境。因此，在我国包装行业全面推广“绿色包装”势在必然。
 
　　发展“绿色包装”同时也是我国包装业在加入WTO，迎接世界经济全球化的必然选择。1987年，联合国环保署在加拿大蒙特利尔召开了首次保护臭氧层会议，56个国家和地区的代表签署了议定书，首次为包装工业与环境协调发展提出了明确要求和方向。一些国家相继颁布了关于包装和包装废弃物的有关法规，国家贸易协定书也越来越多地出现了环保条款。绿色包装已成为西方发达国家阻碍发展中国家商品进入国际市场的挡箭牌，形成“绿色贸易壁垒”。如果没有绿色标志产品，一些发达国家就拒绝进口，在价格和关税方面也可能不给予优惠。入世后，虽然我国将有一个全方位的多边贸易环境，但如果包装跟不上，将会制约外贸出口发展，使我国产品走向国际市场面临更大的困难。

　　出口商品的包装材料只有符合进口国的规定，才能被准许输入该进口国，否则进口国海关将不放行。许多国家以法规形式对进口商品的包装材料进行限制或进行强制性监督和管理。例如：美国规定进口商品包装不得用稻草，否则将被强行烧毁，新西寺农渔部规定进口商品的包装不得为干草、稻草、竹席等。为此，我国做了许多工作。一是避免使用含有毒性的材料。包装容器或标签上所使用的颜料、染料、油漆等应采用不含重金属的原料，作为接合材料的粘剂，除应不含毒性或有毒成份外，还应在分离时易于分解。此外各国政府在适应绿色消费热潮中也纷纷采取了相应措施，如欧盟为促进可再生利用和再生包装用品使用，规定从2000年起将不能复用或不能再生的包装用品排除在市场之外。

　　包装和粘合材料的关系是十分密切的。粘合技术的发展使得很多新材料和技术在包装工业中得以应用，给包装创造了条件。可以说没有粘合剂，就没有五光十色的现代商品包装。包装也是粘合材料重要的消费部门。据统计1989年，世界粘合材料的总产值约130亿美元，其中包装消费即占35亿美元，发达国家如美国1990年包装用粘合材料占消费总额的20%以上，估计其销售增长率将保持在9%左右，超过了其在建筑与汽车行业的增长速度。

　　随着中国加入WTO，我国更多的商品将走向世界，因而传统的相对落后的包装工业将面临严峻的考验，包装也将是改变国货在国际市场上物美价次的突破口之一。这势必在一定程度上刺激国内包装工业的更快速发展。

　　包装胶粘剂简介

　　粘合剂在包装工业中的主要用途包括：瓦楞纸、纸箱和纸盒的制备、成型和封合；芯轴、纸罐、纸筒的卷管粘合和封盖，瓶、罐、桶的贴标和密封，纸与纸板，聚合物膜，金属箔的复合；软包装塑料袋的层合和封口，可剥离保护膜；压敏包装和商品捆扎带等。即使是为了同种用途的粘合剂，其种类也是繁多的，鉴于篇幅的限制这里只对纸品胶粘剂作简单介绍：

　　纸品粘合剂种类较多，有水玻璃、淀粉粘合剂、聚乙烯醇和聚醋酸乙烯乳液等。　　

　　（1）水玻璃又名泡花碱，是一种可溶性硅酸盐，由一种内含不同比例的碱金属和二氧化硅组成。水玻璃作为瓦楞纸板粘合剂，它的粘结强度尚可，但存在较多缺点。其一，干燥速度慢；其二，具有碱性，水玻璃中的氧化钠会吸收空气中的水分生成氢氧化钠，使箱面印刷图案剥蚀；其三，生成的氢氧化钠会引起潮解，使水玻璃失去粘性，纸板和纸箱变形；其四，纸箱的抗压强度、耐破强度都较低。一些先进国家已都不采用它作瓦楞纸板粘合剂。　　
　　（2）淀粉粘合剂是目前国内外普遍使用的一种粘合剂，它是以淀粉为原料，掺入其它辅助原料配制而成的。淀粉粘合剂粘着力强，初粘强度好，能保证瓦楞不返黄、不露楞，但也有干燥速度慢等缺点。

　　（3）聚乙烯醇（PVA）是一种白色颗粒状结晶高聚物，用它作瓦楞纸板粘合剂时，纸板平整、挺直，不吸潮，不腐蚀商品，粘结牢固，经久不变形，制成的纸箱抗压能力很强。聚乙烯醇的粘合能力比淀粉粘合剂好，但其成本较高。　
　
　　（4）聚醋酸乙烯乳液又名乳白胶或简称PVAC乳液，分为溶液型和乳液型两种，一般用于纸箱行业的为乳液型。聚醋酸乙烯乳液作为瓦楞纸板粘合剂有较多优点，如常温固化速度快、初期粘合强度高，纸板强度高，贮存期长等。其缺点是耐水性和耐热性还不够理想，冬季低温下有可能结冻而影响使用，成本也较高。另外，聚醋酸乙烯乳液可代替镀锌扁铁丝，胶粘封合纸箱。

　　纸类包装使用的粘合剂，以天然淀粉胶为主。淀粉粘合剂作为通用型粘合剂，无论在原料来源，制造工艺、成本、环境卫生以及使用方面都有其独特的优势。同泡花碱（ 又名水玻璃）相比，淀粉粘合剂以它粘结强度高、纸板挺度大、不吸潮变软、无腐蚀、无污染、使用成本低等优点，正被越来越多的纸箱生产企业所采用。国外在50年代初期即以淀粉胶代替了泡花碱，用于纸箱和纸板的制造，我国也明令禁止用水玻璃制备纸箱纸盒。有部分至今仍在使用泡花碱(硅酸钠)的纸箱生产企业也并非不想淘汰泡花碱，而是对淀粉粘合剂的制配过程难于掌握。据笔者了解，很多纸箱厂曾经使用过淀粉粘合剂，有些甚至不惜花费几千甚至上万元购买过淀粉粘合剂的制配技术，制配的淀粉粘合剂出现质量不稳定，难于掌握的现象，其制成的淀粉胶含水量高达80%以上，干燥慢。同时粘合剂中的水份在干燥过程中向纸内渗透，使初粘力下降，延长了生产周期，若不能及时干燥，就会引起跑边、蹋楞、分切连刀等现象,最终还是未能使用，这些现象都使其应用受到限制。仍在使用国家明令禁止但不得不使用的泡花碱。

　　粘合剂在纸箱生产工艺中起着重要作用。如何选用粘合剂对纸箱进行粘合，以达到提高纸箱品质之目的，已成为当今纸箱生产行业的热门话题。随着科学技术的不断进步，很多大的纸箱生产企业都拥有较先进的纸板生产线，而绝大多数中小企业仍沿袭于传统的单面机甚至单机生产瓦楞纸板，他们使用的粘合剂大多数仍为硅酸钠（水玻璃）。对这些生产企业来讲，正确选用淀粉粘合剂更为显得重要。

　　胶粘剂在我国真正开始有规模怀的生产，是从1958年开始的，进入80年代，胶粘剂发展出现了高潮。目前，我国胶粘剂生产企业已达1500多家，品种超过3000种，已成为我国化工领域中发展最快的重点行业之一。世界发达国家的合成胶粘剂工业已进入了高度发达阶段，90年代平均增长率为3%左右，我国平均增长为19.5%。1998年全球合成胶粘剂销售额约250亿美元，其中美国约占全球销售额的35%，西欧占25%，日本占15%，我国仅占7%。全球合成胶粘剂消费结构为包装行业占35%，建筑业占25%，木材加工业占20%，汽车运输业占10%，其它占10%。

　　从胶粘剂应用结构可以看出，包装行业是胶粘剂应用的最大行业，它广泛分布于纸制品、印制装潢、塑料等包装行业的各个领域，同时随着胶粘剂行业的发展，也提高了包装产品的质量和档次，促进了包装行业的发展。

　　那么如何才能制作合格的纸品胶粘剂，就需要对胶粘剂的性质．粘接原理、及使用对象的相关知识有比较深入的了解。

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　　纸品纸箱的相关指标

　　一.常用原纸

　　（一）牛皮纸

　　牛皮纸是用途广泛的包装用纸，主要用来制造各类纸板的挂面和挂里。高定量的牛皮纸还被用作瓦楞纸板的面纸和里纸。

　　按浆料配比不同，牛皮纸分一号与二号，一号牛皮纸的原料为100%的本色针叶木硫酸盐木浆，二号牛皮纸以本色硫酸盐木浆为主，掺入部分硫酸盐竹浆和棉杆皮浆。本色硫酸盐木浆纤维强度很高，呈黄褐色，很难漂白。

　　牛皮纸要求有较大的施胶度，抗水性很强。牛皮纸有很高的物理强度，耐折度可达300次以上，耐破度可达400 Kpa，抗张强度可达600~800Kpa，它还具有柔软、结实、富有弹性等特点。

　　（二）箱板纸

　　箱板纸即用于做瓦楞纸板的面纸或里纸，要求表面平滑，外观良好，而且在耐折度、耐破度、耐水性等方面有较高要求。目前箱板纸分四个等级：（1）特号箱板纸（牛皮箱板纸），用50%以上化学木浆、竹浆等长纤维挂面，50%以下的废麻、废纸、褐色磨木浆、半化学浆作底层。国外有的采用全部硫酸盐针叶木浆或掺少量废纸浆生产，各项强度指标都较高。（2）一号箱板纸（强韧箱板纸），用30%以上的长纤维浆与其它废纸浆、化学草浆、褐色磨木浆、半化学浆等制成。（3）二号箱板纸，即普通箱板纸，是用化学草浆、褐色磨木浆、半化学浆制成。（4）三号箱板纸（轻载箱板纸），是用化学草浆或半化学浆制成。

　　四种等级的箱板纸各种性能指标有档次之分，特号箱板纸强度最高，适宜制造精细、贵重和冷藏物品包装用出口瓦楞纸板。

　　（三）瓦楞原纸

　　瓦楞原纸主要用作瓦楞纸板的瓦楞芯纸，在生产过程中被压制定型为瓦楞状波纹，要求有较好的抗张强度、环压强度。瓦楞原纸按原料不同分为半化学木浆瓦楞原纸、草浆瓦楞原纸和废纸浆瓦楞原纸三种。瓦楞原纸按性能指标不同也可分为几个等级，适用于生产不同要求的瓦楞纸板。

　　（四）草板纸（又称黄板纸）

　　草板纸以稻草、麦草为主要原料，高梁秸、玉米秸、蔗渣等亦被广泛使用，草板纸纤维比较粗糙而且松驰，由于木素含量高，纸质挺硬，有较高的挺度和硬度，但脆性大，耐折和韧性低，不能反复折叠，草板纸用途广泛，我国70%用于制作各种纸盒，还用于制造各种衬垫材料。

　　（五）白板纸

　　白板纸是比较高级的包装用纸。这种纸一般是多层结构，分白底白板纸和灰度白板纸两种。制造白板纸的浆料配比各国不尽相同。面层一般都采用漂白化学木浆，至于底层，北欧各国使用化学木浆及磨木浆，日本使用精选废纸浆，我国使用苇根、废纸浆或磨木浆。夹心层北欧各国一般也用化学木浆及磨木浆，日本用废纸浆。我国用苇浆、废纸浆或磨木浆。

　　白板纸的挺度很大程度上取决于纸板面层和底层的强度。据研究表明，面层和底层承担的挺度，占纸板总挺度的72.7%，因此为了降低成本，常采用强度较高的浆作面、里层，而夹层使用质量较差的浆。

　　二. 原纸的物理性能

　　（一）紧度
　　紧度是指单位体积纸的质量，也叫密度，紧度将定量和厚度紧密地联系在一起，正因如此，在纸和纸板的物理特性中，它是一项最基本的特性。紧度是指纸质结实与松弛的程度。紧度大的纸或纸板对粘合剂向纸间的扩散与渗透起着阻碍作用，这不利于粘合，所以紧度越大对粘合剂的要求也越高，通过改变粘合剂的配方以适应生产的需要。

　　（二）纸的水份
　　通常的是指，在100－105 0C的温度条件下烘干至重量不变（恒重）时所减少的重量与试样干燥前重量之比，以百分率表示。

　　与纸板都是由天然植物纤维抄造而成的，植物纤维是由纤维素组成的。纤维素的基本特性是亲水性。因此，一般的纸与纸板也都具有不同程度的亲水性。故而其含水量随周围环境－即空气相对湿度的变化而变化，并最后与之达到平衡。由于纸张定量、原料、施胶及填料的不同，其含水量是不一致的，如相对湿度65％时，白板纸的平衡含水为6.8-8.5%。各种纸与纸板都有含水标准，我国纸与纸板标准水份指标一般均为在相对湿度65%的标准湿度下的平衡水份，再加上允许波动范围。如一般纸张标准含水率为7±2%即表明这些产品在65%湿度下的平衡水份为7%左右。纸箱为14±4％。

　　纸张的亲水性不仅导致了纸张本身水份含量的变化，也直接影响着瓦楞纸板的粘合性能、伸缩性和干燥速度。当粘合剂含水量较高时，其被粘合的纸张含水量较低，两者接触即被粘牢；当粘合剂中水份较少而纸张又过于干燥时，两者接触，纸张的毛细管作用是得不到足够的吸附量，此时裱制的瓦楞纸板是不会粘牢的。当粘合剂中水份含量较低，而纸张含水量较高时，两者亦可粘牢。如果两者含水量都较高，此时被粘物不能把粘合剂中的大量水分全部吸附，多余的水分处于游离状态，并沿着纸张纤维方向扩散，将造成瓦楞纸板大面积开胶脱层，如果轧制的瓦楞与原纸纤维方向垂直，则还会出现跑楞现象。

　　纸张的含水量不仅影响粘合，而且还会导致纸本身各种物理性能的变化，经测试，当纸张含水量由30%提高到85%时，其耐折度提高10倍左右，而抗张。

　　三.瓦楞纸板的种类

　　瓦楞纸板的结构设计是很科学的，其瓦楞的波纹就如一个个连接的小小拱形门，相互排列成一排，相互支撑，形成三角结构体，强而有力，而且平面上也能承受一定压力，富有弹性，缓冲力强，能起到防震和保护商品的作用。

　　瓦楞形状依圆弧半径不同一般分为U形、V形和UV形三种。U型的顶峰圆弧半径较大，呈圆弧形；V型的波峰半径较小，且尖；UV型介于两者之间。据试验表明，V形楞在受压初期歪斜度较小，但超过最高点，便迅速地破坏，而U形楞吸收的能量较高，当压力消除后，仍能恢复原状，富有弹性，但耐压强度不高。另外V形楞节省瓦楞纸，粘合剂耗量较少，但加工时易出现高低楞，瓦楞辊磨损较快。UV形楞是结合U形和V形的特点，目前得到广泛的采用。

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　　四.瓦楞纸板的性能

　　瓦楞纸板的性能检验项目包括边压强度、耐破强度、戳穿强度、粘合强度等。做性能试验同样要求要先进行预处理，预处理方法是在温度23℃±2℃，相对湿度50%±5%环境中预处理24小时，并要求在此条件下进行试验。

（一）边压强度

　　一定宽度的试样，在单位长度上所能承受的压力叫边压强度，单位为N/M。国家标准所指的边压强度是指垂直边压强度，即瓦楞纸板承受平行于瓦楞方向压力的能力。运输、储运过程中纸箱要求有一定抗压力，纸箱抗压强度与瓦楞纸板边压强度密切有关，边压强度的试样尺寸为25（±0.5）×100（±0.5）mm，瓦楞方向为短边。

　　边压强度测试原理是将试样放于测试仪器（通常用电子压缩仪）的上下两压板中间，使瓦楞方向垂直于压板上，压板受机械传动系统控制，以一定匀速向下移动接近试样，使试样承受匀速增加的负荷，当负荷达到一定值时，试样被压溃，此时的值为试样的边压强度。

　　影响瓦楞纸板边压强度的原因归纳有以下几点：

　原纸的环压强度、纸板含水率、粘合质量、瓦楞成形状况、瓦楞高度、试样形状误差和尺寸精度及切口情况。

（二）粘合强度

　　纸板粘合强度又称剥离强度，测试值是指一定长度瓦楞纸板的面、里纸与瓦楞原纸粘合的牢度，其测试原理是用两排金属针杆插入楞纸和面纸之间，然后对有试样的针形附件施加压力，使其相对运动，直至被分离为止。试验仪器也是采用电子压缩仪。

　　影响粘合强度的因素有：粘合剂问题、纸板含水率、施胶量、与纸有关的一些指标。（如施胶度、光洁度、表面吸水及吸水速度、伸缩率、紧度等）瓦楞纸板粘合强度固然重要，但粘结强未必一定质量好，因为过量的粘合强度往往用的粘合剂过多，施胶大，瓦楞含水率高，影响瓦楞纸形状，也会降低纸箱的抗压强度。

（三）耐破度

　　瓦楞纸板在一定的实验条件下，在瓦楞纸板一定的单位面积上加压，使瓦楞纸板伸长到某个限度发生破裂，这时的压力，就是瓦楞纸板耐破强度，它表达了瓦楞纸板耐外压的能力。

　　耐破强度决定于所使用的原纸的耐破强度，一般是面、里、芯的耐破强度之和。

　　测试瓦楞纸板耐破强度的仪器与测试纸板的相同。

　　耐破强度的测量结果受加压速度的影响，此外夹紧试样压力的大小，液压系统中是否有气泡，小孔边缘的锋利程度，胶膜的性质等对测量结果的影响也很大。

（四）戳穿强度

　　瓦楞纸板戳穿强度是指在一定的实验条件下，用特定形状的角锥穿过纸板所需的功（即包括穿刺、拉伸、撕裂、弯折成孔所需的能量）。由于瓦楞纸箱在日常使用中，常常被尖硬的物体突然撞击而损坏。为了模拟试样的这种破坏，人们就设计了许多种试验仪器，目前常用的是比奈式戳穿强度试验仪，在测试中，使用一个正三角形，棱边长为60mm，高为25±0.7mm的三角锥体，由摆锤带动正三角锥体，冲破瓦楞纸板时所失去的能量，就相当于三角锥体三条棱边撕裂瓦楞纸板的抵抗力，摆锤最初抬高的角度与冲破纸板后挥起角度的差值，就与摆所失去的量相当。

　　戳穿强度与耐破度的区别在于耐破度是均匀地施加压力而把试样打破，从物理意义上讲是静态强度，而戳穿强度是突然施加一个撞击力于瓦楞纸板，把其戳穿，属于动态强度。

　　戳穿强度明显地随着瓦楞压扁程度而降低。

（五）厚度

　　厚度是指一定单位面积的压力下，瓦楞纸板两个表面的垂直距离。厚度是瓦楞纸板最基本特性之一。厚度直接影响瓦楞纸板的边压、戳穿、抗压等各种强度性能。

　　厚度测试一般用接触测量法，因为瓦楞纸箱的基本材料是纸板构成的，而纸是一种结构疏松有一定的压缩性物质，而且它的表面高低不平，各处厚薄不均，测量时需施加一定压力，并在一定面积下测量其厚度。厚度的测量面积为10±0.2cm2，测量压力为20±0.5kPa。这与纸张测厚仪不同。

（六）含水率

　　 瓦楞纸板含水率直接影响到其各项性能指标。含水率增高，边压强度、耐破强度等都明显下降。含水率测定法有快速水分测定法和烘箱测定法。前者是用快速水分仪在每个样箱不同部位测量4个点，最后求其5个样箱的平均值。使用快速水分测定仪时，仪器应事先进行校正。烘箱测定法是从每一个样箱的不同部位，称取约50g试样（精确到_0.001g），撕成小薄片置于已知质量的称量瓶（或铝盒）中，在100~105℃的烘箱中，烘干至恒重，每次称量应准确到0.001g。

　　检验规程规定出口商品用瓦楞纸箱的含水率范围在8%~16%。