纸品粘合原理、粘合剂选择及纸品粘合要点

纸和纸制品是人们生活和生产活动中经常接触到的包装材料。纸和纸制品在包装工业中应用时，大都会遇到粘合或复合的技术问题，纸类材料的粘接是包装工业中的关键技术之一。

一、纸的表面特性与粘接

1、纸的多孔性大多数纸的表面具有多孔性，为此，胶粘剂可通过纸表面的毛细孔而渗透到纸的内部。这种投锚作用(机械作用)能形成很强的物理粘接力；同时，也增强了纸的纤维分子间的作用力和提高纸的强度。如果纸经过某种特殊处理，就可能失去其原有的多孔性，例如，经过三聚氰胺或尿素树脂处理制得的耐水纸，导致粘接困难。表面微孔较少的描图纸和半透明纸均较难粘接。对于某些经过特殊处理而缺乏多孔性的纸，在要求高粘接性能的情况下，可考虑用烷基钛酸酯(如钛酸丁酯等)进行表面预处理。结果可大大提高粘接强度。

2、纸与粘合剂的渗透

由于纸的多孔性结构呈开孔结构状态，在粘接施工时，粘合剂很容易由于渗透作用而透过纸张，导致粘接不良和其他麻烦问题(胶粘剂污染纸的背面等)。对于疏松的纸质材料，在使用粘合剂粘接时，粘合剂的溶剂(如浆糊中的水)比粘合剂的溶质(如浆糊中的淀粉)透过得更快，为此，在纸内出现了浓度不一的溶质扩散层(即出现浓度梯度)，这种情况不利于纸的粘接。应用水基粘合剂粘接时，纸的含水量越高，透底现象越严重。防止粘合剂透底的有效方法是在粘合剂的配方中添加增稠剂。如使用乳液型粘合剂时，可在胶乳中加入多价金属盐(如硫酸铝)或阳离子型和非离子型活性剂的混合物；也可以采用预涂底胶的办法解决。

3、纸表面的反应活性

天然纤维纸的大分子结构中含有大量的羟基，而这些羟基具有醇类羟基的特性，有可能与胶粘剂，涂层或颜料中的表面羟基，羟甲基，异氰酸基及缩丁醛基等发生化学反应，并形成主价键结合。这种性质有利于纸的粘接与染色等。

二、粘合剂的选择原则

植物纤维素制得的纸具有很强的吸水性，当选用水基粘合剂(包括水溶液型及水乳液性型)粘接此类纸时，会因纤维素被水膨润而导致起皱问题。为此，应尽量使用水分含量较低的粘合剂品种。当然，有些低水含量的粘合剂由于粘度大而存在难于涂布的困难。解决这一问题的方法是在水基粘合剂中加入保水性强的添加剂，例如，羟乙基纤维素等纤维素的衍生物和藻朊酸钠之类的高分子物质。保水性物质的加入也有助于避免粘合剂的透底问题。如果选用非水溶剂(有机溶剂)型的粘合剂或选用热熔胶及无溶剂型粘合剂，则不必担心纸的起皱问题。植物纤维类的纸之间的粘接是比较容易的，一般用价格低廉而操作方便的水基粘合剂即可，例如，淀粉，骨胶，酪朊及聚乙烯醇水溶液或聚醋酸乙烯，丁苯橡胶，丁腈橡胶及氯丁橡胶的乳液等。也可以采用EVA类热熔胶或聚醋酸乙烯的溶剂型的粘合剂，进行快速粘接或处理纸表面。涂于邮票背面的再湿活化型粘合剂，其主要组成通常是聚乙烯醇的部分皂化物。信封封口的预涂压敏胶一般为丙烯酸酯共聚物类压敏胶，而纸袋用的压敏粘合剂通常采用天然或合成橡胶的溶液。涂于纸上的接触型粘合剂，其主要成分为氯丁橡胶。纸和其他材料的粘接比较复杂，需根据各种材料的表面特性选用合适的粘合剂。植物纤维纸和亲水性玻璃纸、石材、水泥及木材等之间的粘接可选用淀粉和聚乙烯醇等的水溶液。纸和聚氯乙烯、天然橡胶、合成橡胶、聚苯乙烯、发泡聚合物材料、合成纸、玻璃及金属等的粘接，可选用醋酸乙烯与丙烯酸酯的共聚物，醋酸乙烯与氯乙烯的共聚物，乙烯-醋酸乙烯共聚物，聚丙烯酸酯，合成橡胶，天然橡胶，再生橡胶等的乳液或溶剂型的粘合剂。非天然纤维纸或经表面涂塑处理的天然纤维加工纸的粘接是比较困难的。此时可根据纸张的不同种类选用适当的硅烷偶联剂(如乙烯基三乙氧基硅烷和7-氨丙基三乙氧基硅烷等)、有机硅过氧化物(如乙烯基三叔丁基过氧化硅烷等)和烷基钛酸酯(如钛酸丁酯和钛酸异丙酯等)对纸表面进行预处理。酸碱作用原理可作为胶粘剂选择的重要依据。如果纸或其他被粘物是酸性的，必需选用碱性胶粘剂，反之亦然。例如，聚氯乙烯、聚丙烯腈、丁腈橡胶及硝化纤维等都属于酸性材料，纤维素也属于酸性材料，而聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯、醇酸树脂和聚酯等属于碱性材料。纸张和碱性材料的粘接宜采用酸性的聚合物粘合剂，如氯乙烯的共聚物等。纸和酸性材料的粘接宜采用碱性的聚合物粘合剂，如醋酸乙烯，丙烯酸酯的聚合物或共聚物等。一般纸的杨氏模量为(10～104)MPa。与大部分高分子材料的转化温度区域(由玻璃态至高弹态的转化温度区域)的杨氏模量相当。如将高弹态(橡胶态)的粘合剂涂于纸表面，则其表面会产生凸起现象；如选用玻璃态粘合剂时，其表面会产生凹陷现象。

三、典型的纸粘合制品

1）瓦楞纸及瓦楞箱

这是应用粘合技术最多的纸制品之一。制造瓦楞纸板用的粘合剂主要是玉米或木薯淀粉浆。其特点是价格便宜，粘性好，在水中不溶解。制瓦楞纸板时，通常把浆料涂敷到经过预热的瓦楞纸芯子上，由于热量作用，生玉米(木薯)淀粉急剧膨胀并糊化，在短时间内固化。为降低糊化温度，使糊化速度加快，一般需加入一定量的氢氧化钠。为使瓦楞纸板耐水，可使用耐水性配方。例如在玉米淀粉浆中掺混合成橡胶或合成树脂胶乳等。也可以用乳液型的合成粘合剂代替淀粉浆料。制造瓦楞纸箱过程中，一般采用聚醋酸乙烯或乙烯一醋酸乙烯共聚物的胶乳作为粘合剂。这类粘合剂具有高浓度，中等粘度(浓度约50％，粘度1Pa·S)凝固化快速等特点。

2）纸管、纸筒、纸罐

制造纸管多使用聚醋酸乙烯乳液作为粘合剂。制成的纸管用作纸及纺布的卷芯时，由于卷取时产生张力夹紧作用，因而会慢慢产生蠕变并导致纸管破裂。为避免此情况出现，可在粘合剂中添加一定量的蜜胺树脂加固。使用硅酸钠为粘合剂制的纸管刚性较好。制造盛放液体的纸罐时，往往使用热熔性胶粘剂，并在其内表面贴上铝箔、塑料薄膜、防油纸等。要求耐酸性的纸罐需要内贴铅箔。

3）普通纸板箱

制箱时，首先施行印刷、切角、压痕三道工序，先制成硬纸板箱坯，然后贴合成箱。在涂敷胶浆的部位不宜使用聚醋酸乙烯乳液，而是采用乙烯-醋酸乙烯共聚物的乳液或聚丙烯酸酯类胶乳较为合适。在粘接困难时，也可以采用热熔性粘合剂。

4）纸杯

制造时，在纸杯机上用乙烯一醋酸乙烯共聚物胶液(乳液)将杯用纸胶接而成。然后把杯体浸入熔融状态的蜡中作防水处理。

5）外包装

将单独包装或内包装的商品成组装入瓦楞纸箱等外包装箱体时，可采用聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物胶乳，硅酸钠溶液及热熔胶等进行粘接。从喷嘴里喷射热熔胶的方法适用于非接触涂敷的瓦楞纸箱体。（来源：包装地带）