瓦楞纸箱涂布抗磨损新工艺研究

高昊宇+张惠忠+刘琳琳

瓦楞纸箱对包装物有良好的保护功能，纸箱的规格与尺寸易变更，能适应各种类型的装潢印刷，封箱、捆扎方便，运输费用低，易于实现包装与运输的机械化及自动化，且废箱可回收利用，节能环保。然而瓦楞纸箱的强度有局限性，运输中易被坚硬内装产品磨损甚至磨破，从而丧失保护产品的功能，目前均采用给纸箱内置发泡塑料的方法解决，这不符合环保要求。本文介绍了一项利用涂布工艺实现瓦楞纸箱抗磨损功能的新技术。

瓦楞纸箱磨损原因及危害

生产生活中的许多产品都具有体积大、质量重、棱角坚硬、结构不规则的特点，例如音响、微波炉、空调、炉灶等家电以及某些机械产品。这些产品在运输过程中不可避免的会与粗糙瓦楞纸箱表面接触且产生相对运动，任何两个接触表面相对运动都会产生摩擦，因此纸箱和产品会产生摩擦效应。若运输过程中振动较大，则由于机械作用，包装物会使纸箱发生材料脱落、破洞等磨损现象，最终使纸箱丧失保护产品的功能，继而导致产品损坏，因此用来包装此类产品的材料必须具备良好的抗磨损性能。

解决纸箱磨损问题的措施

1.填充缓冲衬垫

包装厂在纸箱的上下两层及4个棱边均放置厚厚的塑料缓冲材料，如可发性聚乙烯泡沫塑料（EPE）、可发性聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）等，以避免产品和瓦楞纸箱接触。

然而，塑料泡沫及其添加剂均属于高分子材料，化学性质稳定，一般不能自行降解，容易形成永久性垃圾。个别发泡塑料虽可降解，但降解成本高、耗时长，且多数消费者并无集中处理此类塑料的概念，依旧会习惯性随手丢弃，造成白色污染。废弃塑料所产生的污染是社会可持续发展的一大公害，特别是一次性塑料包装材料的废弃物量大、分散、脏乱、很难收集。其中一部分随生活垃圾进入处理系统，而另一部分被随意丢弃，散落在地面，污染城市市容，破坏生态环境。

2.填充纸质材料

使用瓦楞纸板、蜂窝纸板等纸质材料，做成形状各异的折叠式缓冲结构，它虽然解决了对环境的污染问题，但这些结构设计工作量大，生产成本高，仓储体积大。

3.更换新的瓦楞纸箱

顾客购物时都会选择包装完好的产品，若产品到达经销商手中时纸箱破损，将会增加销售难度，因此往往有人会在运输中途或零售前更换新包装，这样会导致包装及运输成本增加。

涂布抗磨损瓦楞纸箱

瓦楞纸箱涂布工艺是近年来在发达国家兴起的一项新技术，该工艺是通过对瓦楞纸箱涂布涂料的方式实现纸箱防水、防潮、防霉、防腐、防静电、防划伤等功能。本文介绍的抗磨损纸箱内部不放置任何塑料缓冲材料，而是通过涂布抗磨损涂料来抵抗特种产品对纸箱造成的磨损破坏。

涂布抗磨损瓦楞纸箱的纸板结构如图1所示。抗磨损瓦楞纸板大体由3部分组成：面纸层、瓦楞纸层、耐磨里纸层（由里纸层与涂料层组成）。面纸层为一定克重的牛皮纸、箱板纸、美卡等。瓦楞纸层由瓦楞芯纸经瓦楞辊压制而成。耐磨里纸层是在箱板纸（或其他纸基材料）的表面涂布了抗磨损涂料，达到抗磨损效果。其生产流程如图4所示：抗磨损瓦楞纸板的质量标准有很多指标，比如纸板的边压强度、耐破度、黏合强度、戳穿强度以及纸板耐磨性等，其中纸板耐磨性尤为重要。

耐磨里纸即为抗磨损瓦楞纸板的内表层，通常由箱板纸经特种涂料涂布而成。抗磨损瓦楞纸箱的耐摩擦磨损性能主要取决于耐磨里纸。而里纸之所以具有耐磨性能，是由于表面和纤维浅表层附有抗磨损涂料，该涂料能增强纸箱抗磨损功效的原因主要是：

第一，该涂料的主要抗磨损成分为石蜡和烃蜡，液体石蜡热稳定性较好，用量较多时制品易发黏，因此给瓦楞里纸涂布一定量涂料可使得纸箱内表面黏性增大，进而阻尼增大，即：包装件振动时，产品接触纸箱内表面，振动能量会耗散在纸张内表面阻力中，从而减弱振动对纸箱造成的破损。

第二，瓦楞里纸表面粗糙多孔，内装产品与纸箱接触发生相对运动时，由于纸箱内表面粗糙，因此滑动摩擦力大，纸箱易被坚硬有棱角的产品摩擦甚至磨损。涂布涂料后，纸张表面形成了连续平滑的薄膜，且液体石蜡作为涂料的主要成分，本身具有良好的润滑效果。此时，纸张表面由粗糙多孔变为光滑连续，摩擦系数大大降低，进而滑动摩擦力减小，纸箱则具有了一定抵抗产品磨损的效果。

此外，涂布技术主要有刷式涂布、刮刀涂布、气刀涂布、薄膜压榨涂布、喷雾涂布、帘式涂布和辊式涂布等。各种涂布技术及其主要特点见表1。本文中耐磨里纸采用辊式涂布方式，所用机器为达成集团在美国引进的MRC-1000型大型精密涂布设备。涂布机的涂布原理是，将整卷原纸表面定量涂布抗磨损涂料，经过几组调压滚轮挤压，同时用160℃～170℃高温瞬时烘干，涂料中水分蒸发的同时，有效成分被纸张表面吸收，在纸张的浅表层形成了新的物质层，如图5所示。该型涂布机涂布方式较之于其他方式的优势在于，其涂布过程采用高温高压，此时涂料中的有效成分不仅仅覆盖在纸基材料的表面，也存在于纤维浅表层。这样一来，即便运输过程中产品和纸箱碰撞刮掉内表面的抗磨损涂层，但内表面纸张纤维浅表层已经被涂料充满填平，因此能有效抗磨损。

市场现状及发展预测

这款新产品可用客户群主要有：冰箱、空调、音响、微波炉等质量重、坚硬有棱角的家电产品，另外可用于不方便使用缓冲衬垫的大型机械零部件包装等。

“抗磨损涂布瓦楞纸箱”是一项全新的高科技产品，目前国内并无企业生产此种功能性纸箱，也无高校针对该方面进行研究。

通过涂布达到纸箱抗磨损效果的方式，能够避免采用可发行泡沫塑料衬垫达到这一效果所产生的白色污染。该新型抗磨损纸箱属于绿色产品，不含重金属等污染环境的物质，废箱可回收利用，符合当代社会低碳环保的理念及产品出口欧美市场的要求。因此，该新型产品具有光明的发展前景。

作者单位：西安理工大学印刷包装与数字媒体学院、达成包装制品（苏州）有限公司