陈嘉陈嘉翔，教授，博士生导师，联合国教科文组织植物资源化学国际专家委员会委员。提键要：介绍了OCC中蜡与蜡基热熔胶的组成与性质，及其造成危害的过程，明确了挂面纸板产生深色斑点的原因，为预防深色斑点的出现提供了线索。关键词：蜡；蜡基热熔物；深色斑点；OCC在很在很多情况下，用OCC作原料的纸板厂往往会发生“蜡”的问题，其表现为在挂面纸板表面出现许多深色斑点，从而使纸板成为等外品。这些深色斑点有来自涂蜡污染物的，但绝大部分不是来自蜡，而是来自合成聚合污染物。对不同污染物，处理方法也不同。因此，必须对OCC中污染物及其污染过程有清楚的认识。　1蜡蜡及蜡基热熔胶的组成与性质在很最早用于造纸工业的蜡，是动物蜡和植物蜡，例如：蜂蜡和巴西棕榈蜡。在很蜂蜡：CH3（CH2）29-O-CO-（CH2）24CH3在很巴西棕榈蜡：CH3（CH2）33-O-CO-（CH2）26CH3在很这些真正的蜡是长链脂肪酸和长链醇的酯。与此相反，广泛用于造纸工业以制备碳纸和热熔胶与印刷工业油墨的石蜡，是长链烷烃的混合物。在现代工业中，石蜡与天然蜡在功能方面却具有很强的相似性。软石蜡（熔点40～42℃）用于渗透到纸页里，硬石蜡（熔点50～52℃）用于制蜡烛和某些渗透的目的。微晶石蜡是一般石蜡的同分异构物，它的熔点较高（60～80℃），具有较强的韧性和更好的可塑性，其分子量与通常的石蜡相同时，其熔融态具有较高的粘度和较大的密度。在很为了改进蜡的性质，多年来都添加合成聚合物，如玻璃状低分子量树脂常用来改进蜡的粘着性；高分子量树脂或塑料，如聚乙烯和各种乙烯和丙烯的共聚物，醋酸乙烯酯，丙烯酸异丁酯或丙烯酸乙酯，常用来改进蜡的粘附性、韧性和柔性。弹性体或橡胶单独应用或更多地与树脂混合应用于改进蜡的性质，特别是蜡封强度、抗脂性、抗张强度、低温柔性、水蒸气传递速率和粘度控制等。聚合物的加入量一般为1%～25%，聚合物的分子量一般为3.3万～45万，最高为160万。用于蜡基涂料聚合物最普通的为乙烯基醋酸乙烯基共聚物（Ethylene-Vinyl Acetate,简写为EVA），其中软化点高达204℃的用得最多。例如，用作纸板幕帘涂布（Curtain Coating）时，这种聚合物涂布后就可以形成一层薄膜，而最小限度地渗入到多孔的纸板中去，同时也增加了涂层的韧性。这样，在船运和搬运时可以保持完整无损。热熔胶粘剂（Hotmelt Agent,简写HMA）中蜡是较小的组分，并需要较低的粘度。基于这些高分子量EVA共聚物与石蜡和改性树脂相结合的涂布能提供卓越的水蒸气阻隔性、热封性、柔软性和平滑的表面，对包装纸箱来说，这些性质与良好的搬运性一起将使EVA基涂布满足了今日包装的要求，其他胶粘剂和塑料也可以含有少量的蜡作为流变性的改良剂。几种热熔胶粘剂的组成和比重列于表1[1]，供参考。表1几几种热熔胶粘剂的组成和比重型    号3762373837923764应用对象瓦楞纸板瓦楞纸板瓦楞纸板纸盒纸板组成　　　比重g/cm3EVA %HC树脂 %PE %石蜡 %　40～5030～4010～2010～200.9550～6020～3010～201～100.9560～7030～40--0.9750～6025～355～101～50.95　2蜡OCC中的石蜡污染在很废纸中的石蜡会在碎解时受到转子和温度的作用而很快碎化变成液体石蜡，能与水充分混合形成乳浊液。通常在制备蜡基热熔胶时还加有分散剂，碎解浆中的分散剂此时也将保持石蜡乳浊液的稳定性。在此石蜡乳浊液中，蜡是呈分散相，水则是连续相。冷却后，蜡仍保持分散状，其粒子大小经测定大约是平均5μm。这些微细蜡粒子在抄纸时就分散在纤维层中，有些则因过滤作用而在纤维上。这些湿纸页经烘缸干燥时，所有蜡粒子在纤维层中熔融，液体蜡很快就在纤维层中扩展开来。对于在纸机上的蜡—纤维—空气系统，蜡液具有非常低的表面张力，大约只有8.6～24.3mJ/m2;另一方面，纤维与蜡液间的分子粘着力大于蜡分子间的分子内聚力，因此，蜡液很易润湿纤维表面。干燥后的纸页一旦冷却，蜡就在纤维层间再固化。因为在整个纸页中蜡是均匀地分布的，所以在干燥了的纸页中石蜡并没有明显地暴露出来。由石蜡污染了的纸较无蜡纸是更带白色和不透明，也无光泽。这是因为蜡的存在增加了纤维层的分界面数量，因此增加了光线的散射系数。固体石蜡是油滑的和滑溜的，即使是少量的蜡在纸页中，也能使摩擦角（Angle of Slide）很快下降。对纸厂和加工纸厂来说，摩擦角的减少将是一个重大问题。挂面纸板外层的表面摩擦是重要的特性，它不仅对其后包装操作有影响，而且对装货箱子的稳定性也有影响。纸箱的顶层必须超过指定的最低的摩擦系数，挂面纸板的摩擦系数是决定于摩擦角的正弦（tanα）[3]。摩擦角（α）即试样（如箱子）开始滑动的角。假如这个开始滑动的角太小，则纸箱或纸盒实用时的有效换位就很有限了。图1是OCC中蜡含量对摩擦角的影响。图1 OCC中蜡含量对摩擦角的影响在很从图1可以看出：OCC中蜡含量达4%以前，摩擦角下降很快。这是因为纸浆中蜡含量增加时，纤维表面就覆盖着蜡，摩擦角就下降。蜡含量达6%以上时，则摩擦角变化就小了。这是因为蜡含量6%时，所有纤维都覆盖了蜡，也就是达到了最大的限度。作为挂面纸板，摩擦角需要大约25°。在25°时，蜡含量是1.8%,扣除纤维中其他的溶剂抽出物（即其他的胶粘物）0.3%～0.7%，挂面纸板中可容许的蜡含量是1.1%～1.5%。超过此标准，就会影响摩擦角的降低，不利于纸板制箱的性能。此外此外，石蜡的存在也将减弱纸页或纸板的强度。图2（略）是石蜡含量对强度指数的影响。在很从图2可以看出：蜡含量在大约3%以前，强度指数下降最快，其下降幅度在25%～45%，其中抗张强度指数下降率最高，其次是耐破指数，下降最少的是撕裂指数。这是因为强度的下降是由于纤维间氢键结合的减少，氢键结合对抗张强度的影响最大。　3蜡OCC中蜡基涂料的非蜡污染在很上述蜡基涂料中一般含有60%的非蜡，它们是EVA和发粘树脂，这些聚合物材料是用来增进涂料的韧性，这样，在船运和搬运时才能保持不受损伤。这些聚合物本身是一种韧性的塑料，这是因为它的链很长，足以在晶粒层间靠链的折叠而使每个母体互相联接起来，这些链也在晶粒层间漂移，互相联接起来。聚合物的上述作用加上共价键联接是很强的。此外，这些聚合物的一些部分是无定形的，在这部分的链就变得像橡胶状，对整个聚合物给予了柔韧性。而在蜡内仅有范德瓦耳斯力（Vander Waals Force）互相支持着这些链，而且蜡是100%的晶体，因此它是很脆的。在很由于幕帘涂布蜡（Curtain Wax）的韧性，所以在OCC碎解时涂层很难分散，底涂层的熔点通常在82～93℃，因此在正常碎解温度下只软化而不熔融，所以碎解时底涂层只碎解成小蜡片，这些蜡片很薄而且柔软易弯曲，所以往往容易通过精选的筛缝。与阶式涂布蜡（Cascade Wax）不同，通过精选筛缝的幕帘涂布蜡的蜡片在烘干的纸页中将形成深色斑点而造成尘埃点外观，这是因为幕帘涂布蜡中的碳氢化合物分子的低扩散而引起的。蜡中加入聚合物后，由于聚合物链的缠结，使得熔融蜡的熔物粘度和阻流性很快增加，聚合物分子在纤维细胞壁间的进一步扩散受到位阻（空间阻碍）。但是幕帘涂布蜡中加入的主要是EVA，它与低分子碳氢化合物（蜡）的化学结构是相近的（与聚合物不同），因此它们是倾向于互相聚集，结果是这些化学物形成了深色斑点，造成了不良的尘埃点外观。在很阶式涂布纸板和幕帘涂布纸板是很容易看成一样的，它们通常是在废纸收集站清理分类并进入回收渠道。用OCC配抄的纸板产品的外观质量在近年来已不断下降,绝大多数纸板产品被深色斑点弄糟了,这些深色斑点是来自微细塑料、热熔胶碎片、细小胶粘物和其他聚合污染物的熔融物。熔点低于177℃的任何聚合污染物均能产生深色斑点，虽然大部分污染物是能在正常的生产系统中除去，但是许多细小污染物仍留在处理过的浆中。这些细小污染物粒子可以是从污染了的OCC中带来的，或者是碎解过程中大片碎化产生的。在纸板机干燥部温度升至177℃时，大多数聚合污染物将熔化并移动至纤维间空处，任何有这种占有熔化污染物的地方就会形成深色斑点，这将给纸板造成尘埃点。随着OCC用量的增加，这些细小污染物又除不掉，已经引起纸板外观质量的恶化。现在的解决办法是用分散聚合污染物代替除去聚合污染物的办法来使深色斑点的影响降到最小。结果是新纸板用OCC生产时大部分细小污染物将回到废纸回用系统。很明显，标准的OCC二次纤维生产程序没有设计根除深色斑点的问题，污染物能逃过现时任何的分离方法，并能在碎解以前经受得住多次回用，这将导致深色斑点的积累。在很虽然热熔胶（HMA）含有有影响的石蜡，但其中的聚合物组分和增粘树脂却控制着它的物理性能，聚合物对胶粘剂给予了巨大强度，树脂则提供了表面湿润和粘着性，蜡则处于增塑剂的地位，软化胶粘剂并获得可操作性。蜡含有少量非挥发性的与聚乙烯相容的碳氢化合物分子并能溶于聚合物中，这些溶解了的分子分离聚合物链和减弱分子间的力，因此使之相对移动易于形成大分子。蜡的加入降低了玻璃态转变和软化温度，当软化点降低时，HMA是易受影响而在机械应力下进行塑性流动，在纸机压榨部，HMA污染物进行不可逆流动或蠕变，填满毛布织物内的空处，同时污染物压入与纤维直接接触，发粘的树脂和醋酸乙烯中的极性醋酸基使这些污染物对木浆纤维基层非常胶粘，并在湿纸页中拉出一个孔洞，使纸页断裂并降低压榨部纸页干度；在真空箱、伏辊和其他应用机械力的地方堵塞铜网。在干燥部污染物虽不经常造成纸机的运行问题，但会形成深色斑点。在生产棕色纸巾时，胶粘性热熔胶会粘在压花板上并妨碍压花操作。参考文献[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)