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陳嘉陳嘉翔，教授，博士生導師，聯(lián)合國教科文組織植物資源化學國際專家委員會委員。提鍵要：介紹了OCC中蠟與蠟基熱熔膠的組成與性質(zhì)，及其造成危害的過程，明確了掛面紙板產(chǎn)生深色斑點的原因，為預(yù)防深色斑點的出現(xiàn)提供了線索。關(guān)鍵詞：蠟；蠟基熱熔物；深色斑點；OCC在很在很多情況下，用OCC作原料的紙板廠往往會發(fā)生“蠟”的問題，其表現(xiàn)為在掛面紙板表面出現(xiàn)許多深色斑點，從而使紙板成為等外品。這些深色斑點有來自涂蠟污染物的，但絕大部分不是來自蠟，而是來自合成聚合污染物。對不同污染物，處理方法也不同。因此，必須對OCC中污染物及其污染過程有清楚的認識?！?蠟蠟及蠟基熱熔膠的組成與性質(zhì)在很最早用于造紙工業(yè)的蠟，是動物蠟和植物蠟，例如：蜂蠟和巴西棕櫚蠟。在很蜂蠟：CH3（CH2）29-O-CO-（CH2）24CH3在很巴西棕櫚蠟：CH3（CH2）33-O-CO-（CH2）26CH3在很這些真正的蠟是長鏈脂肪酸和長鏈醇的酯。與此相反，廣泛用于造紙工業(yè)以制備碳紙和熱熔膠與印刷工業(yè)油墨的石蠟，是長鏈烷烴的混合物。在現(xiàn)代工業(yè)中，石蠟與天然蠟在功能方面卻具有很強的相似性。軟石蠟（熔點40～42℃）用于滲透到紙頁里，硬石蠟（熔點50～52℃）用于制蠟燭和某些滲透的目的。微晶石蠟是一般石蠟的同分異構(gòu)物，它的熔點較高（60～80℃），具有較強的韌性和更好的可塑性，其分子量與通常的石蠟相同時，其熔融態(tài)具有較高的粘度和較大的密度。在很為了改進蠟的性質(zhì)，多年來都添加合成聚合物，如玻璃狀低分子量樹脂常用來改進蠟的粘著性；高分子量樹脂或塑料，如聚乙烯和各種乙烯和丙烯的共聚物，醋酸乙烯酯，丙烯酸異丁酯或丙烯酸乙酯，常用來改進蠟的粘附性、韌性和柔性。彈性體或橡膠單獨應(yīng)用或更多地與樹脂混合應(yīng)用于改進蠟的性質(zhì)，特別是蠟封強度、抗脂性、抗張強度、低溫柔性、水蒸氣傳遞速率和粘度控制等。聚合物的加入量一般為1%～25%，聚合物的分子量一般為3.3萬～45萬，最高為160萬。用于蠟基涂料聚合物最普通的為乙烯基醋酸乙烯基共聚物（Ethylene-Vinyl Acetate,簡寫為EVA），其中軟化點高達204℃的用得最多。例如，用作紙板幕簾涂布（Curtain Coating）時，這種聚合物涂布后就可以形成一層薄膜，而最小限度地滲入到多孔的紙板中去，同時也增加了涂層的韌性。這樣，在船運和搬運時可以保持完整無損。熱熔膠粘劑（Hotmelt Agent,簡寫HMA）中蠟是較小的組分，并需要較低的粘度。基于這些高分子量EVA共聚物與石蠟和改性樹脂相結(jié)合的涂布能提供卓越的水蒸氣阻隔性、熱封性、柔軟性和平滑的表面，對包裝紙箱來說，這些性質(zhì)與良好的搬運性一起將使EVA基涂布滿足了今日包裝的要求，其他膠粘劑和塑料也可以含有少量的蠟作為流變性的改良劑。幾種熱熔膠粘劑的組成和比重列于表1[1]，供參考。表1幾幾種熱熔膠粘劑的組成和比重型    號3762373837923764應(yīng)用對象瓦楞紙板瓦楞紙板瓦楞紙板紙盒紙板組成　　　比重g/cm3EVA %HC樹脂 %PE %石蠟 %　40～5030～4010～2010～200.9550～6020～3010～201～100.9560～7030～40--0.9750～6025～355～101～50.95　2蠟OCC中的石蠟污染在很廢紙中的石蠟會在碎解時受到轉(zhuǎn)子和溫度的作用而很快碎化變成液體石蠟，能與水充分混合形成乳濁液。通常在制備蠟基熱熔膠時還加有分散劑，碎解漿中的分散劑此時也將保持石蠟乳濁液的穩(wěn)定性。在此石蠟乳濁液中，蠟是呈分散相，水則是連續(xù)相。冷卻后，蠟仍保持分散狀，其粒子大小經(jīng)測定大約是平均5μm。這些微細蠟粒子在抄紙時就分散在纖維層中，有些則因過濾作用而在纖維上。這些濕紙頁經(jīng)烘缸干燥時，所有蠟粒子在纖維層中熔融，液體蠟很快就在纖維層中擴展開來。對于在紙機上的蠟—纖維—空氣系統(tǒng)，蠟液具有非常低的表面張力，大約只有8.6～24.3mJ/m2;另一方面，纖維與蠟液間的分子粘著力大于蠟分子間的分子內(nèi)聚力，因此，蠟液很易潤濕纖維表面。干燥后的紙頁一旦冷卻，蠟就在纖維層間再固化。因為在整個紙頁中蠟是均勻地分布的，所以在干燥了的紙頁中石蠟并沒有明顯地暴露出來。由石蠟污染了的紙較無蠟紙是更帶白色和不透明，也無光澤。這是因為蠟的存在增加了纖維層的分界面數(shù)量，因此增加了光線的散射系數(shù)。固體石蠟是油滑的和滑溜的，即使是少量的蠟在紙頁中，也能使摩擦角（Angle of Slide）很快下降。對紙廠和加工紙廠來說，摩擦角的減少將是一個重大問題。掛面紙板外層的表面摩擦是重要的特性，它不僅對其后包裝操作有影響，而且對裝貨箱子的穩(wěn)定性也有影響。紙箱的頂層必須超過指定的最低的摩擦系數(shù)，掛面紙板的摩擦系數(shù)是決定于摩擦角的正弦（tanα）[3]。摩擦角（α）即試樣（如箱子）開始滑動的角。假如這個開始滑動的角太小，則紙箱或紙盒實用時的有效換位就很有限了。圖1是OCC中蠟含量對摩擦角的影響。圖1 OCC中蠟含量對摩擦角的影響在很從圖1可以看出：OCC中蠟含量達4%以前，摩擦角下降很快。這是因為紙漿中蠟含量增加時，纖維表面就覆蓋著蠟，摩擦角就下降。蠟含量達6%以上時，則摩擦角變化就小了。這是因為蠟含量6%時，所有纖維都覆蓋了蠟，也就是達到了最大的限度。作為掛面紙板，摩擦角需要大約25°。在25°時，蠟含量是1.8%,扣除纖維中其他的溶劑抽出物（即其他的膠粘物）0.3%～0.7%，掛面紙板中可容許的蠟含量是1.1%～1.5%。超過此標準，就會影響摩擦角的降低，不利于紙板制箱的性能。此外此外，石蠟的存在也將減弱紙頁或紙板的強度。圖2（略）是石蠟含量對強度指數(shù)的影響。在很從圖2可以看出：蠟含量在大約3%以前，強度指數(shù)下降最快，其下降幅度在25%～45%，其中抗張強度指數(shù)下降率最高，其次是耐破指數(shù)，下降最少的是撕裂指數(shù)。這是因為強度的下降是由于纖維間氫鍵結(jié)合的減少，氫鍵結(jié)合對抗張強度的影響最大?！?蠟OCC中蠟基涂料的非蠟污染在很上述蠟基涂料中一般含有60%的非蠟，它們是EVA和發(fā)粘樹脂，這些聚合物材料是用來增進涂料的韌性，這樣，在船運和搬運時才能保持不受損傷。這些聚合物本身是一種韌性的塑料，這是因為它的鏈很長，足以在晶粒層間靠鏈的折疊而使每個母體互相聯(lián)接起來，這些鏈也在晶粒層間漂移，互相聯(lián)接起來。聚合物的上述作用加上共價鍵聯(lián)接是很強的。此外，這些聚合物的一些部分是無定形的，在這部分的鏈就變得像橡膠狀，對整個聚合物給予了柔韌性。而在蠟內(nèi)僅有范德瓦耳斯力（Vander Waals Force）互相支持著這些鏈，而且蠟是100%的晶體，因此它是很脆的。在很由于幕簾涂布蠟（Curtain Wax）的韌性，所以在OCC碎解時涂層很難分散，底涂層的熔點通常在82～93℃，因此在正常碎解溫度下只軟化而不熔融，所以碎解時底涂層只碎解成小蠟片，這些蠟片很薄而且柔軟易彎曲，所以往往容易通過精選的篩縫。與階式涂布蠟（Cascade Wax）不同，通過精選篩縫的幕簾涂布蠟的蠟片在烘干的紙頁中將形成深色斑點而造成塵埃點外觀，這是因為幕簾涂布蠟中的碳氫化合物分子的低擴散而引起的。蠟中加入聚合物后，由于聚合物鏈的纏結(jié)，使得熔融蠟的熔物粘度和阻流性很快增加，聚合物分子在纖維細胞壁間的進一步擴散受到位阻（空間阻礙）。但是幕簾涂布蠟中加入的主要是EVA，它與低分子碳氫化合物（蠟）的化學結(jié)構(gòu)是相近的（與聚合物不同），因此它們是傾向于互相聚集，結(jié)果是這些化學物形成了深色斑點，造成了不良的塵埃點外觀。在很階式涂布紙板和幕簾涂布紙板是很容易看成一樣的，它們通常是在廢紙收集站清理分類并進入回收渠道。用OCC配抄的紙板產(chǎn)品的外觀質(zhì)量在近年來已不斷下降,絕大多數(shù)紙板產(chǎn)品被深色斑點弄糟了,這些深色斑點是來自微細塑料、熱熔膠碎片、細小膠粘物和其他聚合污染物的熔融物。熔點低于177℃的任何聚合污染物均能產(chǎn)生深色斑點，雖然大部分污染物是能在正常的生產(chǎn)系統(tǒng)中除去，但是許多細小污染物仍留在處理過的漿中。這些細小污染物粒子可以是從污染了的OCC中帶來的，或者是碎解過程中大片碎化產(chǎn)生的。在紙板機干燥部溫度升至177℃時，大多數(shù)聚合污染物將熔化并移動至纖維間空處，任何有這種占有熔化污染物的地方就會形成深色斑點，這將給紙板造成塵埃點。隨著OCC用量的增加，這些細小污染物又除不掉，已經(jīng)引起紙板外觀質(zhì)量的惡化?，F(xiàn)在的解決辦法是用分散聚合污染物代替除去聚合污染物的辦法來使深色斑點的影響降到最小。結(jié)果是新紙板用OCC生產(chǎn)時大部分細小污染物將回到廢紙回用系統(tǒng)。很明顯，標準的OCC二次纖維生產(chǎn)程序沒有設(shè)計根除深色斑點的問題，污染物能逃過現(xiàn)時任何的分離方法，并能在碎解以前經(jīng)受得住多次回用，這將導致深色斑點的積累。在很雖然熱熔膠（HMA）含有有影響的石蠟，但其中的聚合物組分和增粘樹脂卻控制著它的物理性能，聚合物對膠粘劑給予了巨大強度，樹脂則提供了表面濕潤和粘著性，蠟則處于增塑劑的地位，軟化膠粘劑并獲得可操作性。蠟含有少量非揮發(fā)性的與聚乙烯相容的碳氫化合物分子并能溶于聚合物中，這些溶解了的分子分離聚合物鏈和減弱分子間的力，因此使之相對移動易于形成大分子。蠟的加入降低了玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變和軟化溫度，當軟化點降低時，HMA是易受影響而在機械應(yīng)力下進行塑性流動，在紙機壓榨部，HMA污染物進行不可逆流動或蠕變，填滿毛布織物內(nèi)的空處，同時污染物壓入與纖維直接接觸，發(fā)粘的樹脂和醋酸乙烯中的極性醋酸基使這些污染物對木漿纖維基層非常膠粘，并在濕紙頁中拉出一個孔洞，使紙頁斷裂并降低壓榨部紙頁干度；在真空箱、伏輥和其他應(yīng)用機械力的地方堵塞銅網(wǎng)。在干燥部污染物雖不經(jīng)常造成紙機的運行問題，但會形成深色斑點。在生產(chǎn)棕色紙巾時，膠粘性熱熔膠會粘在壓花板上并妨礙壓花操作。參考文獻[1]Hangji Cao.Analyzing contaminants in OCC:wax or not[1]wax. 6th Research Forum on Recycling, Preprinting,Oct.1～4，2001:93～99[2]Lundgvist A,et al.Surface characterization of non-chlorine-bleached pulp fibers and calcium cabonate coatings using inverse GC.Tappi,78(5):139～148(1995)1[[3]Mc Donnell,W T.Wax: a source of low surface friction in]kraft recycled linerboard.Tappi,76(10):31～36(1993)