第7节
抗油脂沾染的纸箱

瓦楞纸箱是目前应用最广泛的包装容器之一。据报道，全球瓦楞纸箱需求量正以每年4.2%的速度递增。然而作为纸质包装材料，瓦楞纸箱本身的憎液性能较差，已有大量研究表明，水分对其力学性能的影响非常显著。

在日常生产和生活中，除要经常包装含水量较多的物质外，也经常会包装很多含油物质，比如汉堡、比萨等快餐食品，涂有防锈油、润滑油的机械零部件等。

当使用普通瓦楞纸箱来包装这些含油物质时，油脂会渗透到纸板内部，最终在纸板外表面形成糟糕的油斑。目前油脂沾染对瓦楞纸板、纸箱力学性能影响的研究甚少。

本节基于实验研究油脂沾染量及沾染时间，对瓦楞纸板的黏合强度、边压强度及耐破强度的影响，以期为瓦楞纸箱在防油包装领域的应用提供参考。

1．实验

（1）材料

材料：葵花籽油，脂肪质量分数≥99%，中粮食品营销有限公司；3层C楞瓦楞纸板，配纸为200+120+200（g/m ² ），皆优等品。

（2）仪器与设备

仪器与设备：GT–6011型微电脑环压试验机、GT–7013AD型电子破裂强度试验机，台湾高铁科技股份有限公司；KTHA–015TBS型恒温恒湿箱，庆声科技股份有限公司；移液器，大龙兴创实验仪器有限公司。

（3）方法

①试样的制备

取样按照GB/T 450—2008进行。试样采取完成后，使用定量移液器在试样表面上滴一定量的油脂，然后迅速采用手工涂布的方式将油脂均匀覆盖在瓦楞纸板表面。通过改变涂布量（120g/m ² 、360g/m ² 、600g/m ² 、840g/m ² 、1080g/m ² ）及样品放置时间（1～7d），来分别研究油脂沾染量及沾染时间对瓦楞纸板黏合强度、边压强度及耐破强度的影响。

由于纸板含水率的差异，会给测试结果带来严重误差，故在实验前，将纸板放置在温度为23℃、相对湿度为50%的恒温恒湿箱中预处理24h。同时严格保证实验环境条件。

②测试标准方法

依据GB/T 6548—2011测定黏合强度，依据GB/T 6546—1998测定边压强度，依据GB/T 6545—1998测定耐破强度。

2．结果与分析

（1）油脂沾染量对瓦楞纸板力学性能的影响

在瓦楞纸板样品的表面分别涂布120g/m ² 、360g/m ² 、600g/m ² 、840g/m ² 、1080g/m ² 的油脂后，放置在标准大气环境下。由于纸张表面分布着产生毛细管现象的无数空隙，所以油脂会借助毛细管张力通过纸张中的孔隙发生扩散。两天后油脂已经完全渗透到瓦楞纸板的另外一个表面，见图2-7-1。

由图2-7-1可以看出，随着油脂涂布量的增大，油脂渗透到瓦楞纸板另外一个表面的油脂增多。其中涂布量为600g/m ² 时油脂已完全浸透整个实验样品，当涂布量为1080g/m ² 时，有多余的油脂渗出，说明此时瓦楞纸板的含油量已经饱和。

将不同油脂涂布量下的实验样品，进行相关力学性能测试，测试结果见图2-7-2。

由图2-7-2可知，油脂的沾染对瓦楞纸板的各项物理技术指标产生了削弱作用，瓦楞纸板的黏合强度、边压强度及耐破强度均随着油脂沾染量的增加而下降，且下降幅度分别为7.7%、3.5%及8.7%。

对于瓦楞纸板而言，它依靠淀粉黏合剂将箱板纸和瓦楞芯纸黏合在一起构成了一个整体。常温下，油脂与淀粉黏合剂之间不会发生化学反应，而油脂的沾染，导致瓦楞纸板黏合强度下降，主要是因为破坏了黏合剂的凝聚黏合与表面黏合作用，由淀粉黏合剂中含有大量羟基可以推断，油脂主要是破坏了氢键力的作用。情况严重时，瓦楞纸板各层原纸会分离，最终失去纸箱的基本功能。

由图2-7-2（a）可以看出，涂布量在0～600g/m ² 时，黏合强度下降幅度较大，而当涂布量大于600g/m ² 后，黏合强度下降幅度较小。这是由于在涂布量为600g/m ² 时，油脂已经完全浸透整个实验样品，所以当涂布量再增加时，对黏合强度的影响相对较小。

由图2-7-2（b）可以看出，瓦楞纸板的边压强度在涂布量为120g/m ² 时下降幅度较大，之后下降幅度较小。这是因为瓦楞纸板的边压强度较大程度上取决于瓦楞芯纸的横向环压强度，当涂布量为120g/m ² 时，油脂已浸透瓦楞芯纸，所以当在此基础上增加涂布量时，油脂对瓦楞纸板的边压强度影响相对较小。油脂对瓦楞纸板边压强度的削弱，主要是因为油脂在渗透的过程中，对纸张产生了一定的润涨作用，导致纸张纤维间距变大，内聚力下降。

瓦楞纸板的耐破强度近似于面纸和里纸的耐破强度之和。由图2-7-1和图2-7-2（c）可以看出，由于随着油脂涂布量的增大，油脂逐渐浸透面纸和里纸，瓦楞纸板的耐破强度也随之下降。

（2）油脂沾染时间对瓦楞纸板力学性能的影响

在瓦楞纸板样品表面涂布600g/m ² 的油脂后，将其放置在标准大气环境下，实验分7天进行，数据见表2-7-1。

结果表明：

（1）瓦楞纸板黏合强度在0～4天内随着时间的增加而下降，第4天后基本保持稳定不变，并且黏合强度下降了14.8%。

（2）瓦楞纸板边压强度在第1天内下降2.6%，之后基本保持稳定不变。

（3）瓦楞纸板耐破强度在0～3天内随着时间的增加逐渐下降，第3天后逐渐保持相对稳定，下降约6.1%。

（4）实验说明随着油脂沾染时间的增加，油脂对瓦楞纸板黏合强度的影响较大，但影响较缓慢；对边压强度及耐破强度的影响相对较小，但影响较迅速。

3．结语

研究表明，油脂的沾染会对纸板的力学性能造成影响。当纸板沾染一定量的油脂后，随着时间的增加，纸板黏合强度、边压强度及耐破强度均会先下降后趋于稳定，其中黏合强度下降最明显。

油脂沾染量的增加也会导致瓦楞纸板黏合强度、边压强度及耐破强度的下降。油脂的沾染不仅会影响瓦楞纸箱的美观，油斑上极易粘染灰尘，也会削弱它的强度。

所以在使用瓦楞纸箱来包装含油物质时，有必要采取一定的措施来阻止油脂渗透到纸板的内部。另外，提高淀粉黏合剂的耐油性能也是降低油脂对瓦楞纸箱力学性能影响的一个有效途径。

本技术项目的研究，在快餐纸盒（含油食品）和工业包装箱（机电零部件）的应用领域中有现实意义。 TxCb/0UY2qXZPLqfSbPSXlRi+p+Enh8M1f1dLKutXSoZOCtTRNEQbVmCRX2l4CO7