CN102517992B

CN102517992B - 包装纸板用复配表面增强剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102517992B
Application number: CN201110419725.0A
Authority: CN
Inventors: 张新昌; 郝笑梦; 冯建华; 刘洋
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Zhejiang Odysdan Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: CN102517992A

Abstract

本发明涉及一种包装纸板用复配表面增强剂的制备方法，特征是，采用以下工艺步骤：（1）称量：称取淀粉2.77~9%、羧甲基纤维素钠0.2~0.8%、合成高分子表面施胶剂0.23~1.12%、余量为水，备用；单位为质量百分数；（2）将淀粉与水混合，制得淀粉水溶液；对淀粉水溶液进行加热糊化，加热糊化后在水浴中保温；（3）向经步骤（2）处理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纤维素钠，高速搅拌；（4）将合成高分子表面施胶剂加入到步骤（3）处理后的淀粉水溶液中，搅拌均匀，即得到所述的包装纸板用复配表面增强剂。本发明的增强效果明显，以瓦楞纸板为例，施胶后其边压强度可以提高45~68%，比现有施胶剂的增强效果好，也比普通施胶剂单独使用的增强效果好。

Description

包装纸板用复配表面增强剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种包装纸板用复配表面增强剂及其制备方法，尤其是一种用于增加瓦楞纸板、蜂窝纸板和箱纸板等包装纸板机械性能的增强剂的制备方法，属于包装材料加工领域。

背景技术

目前国内包装用纸的原料大部分采用废纸或掺用废纸，由于纸浆原料品质较差，机械强度较低，为了扩大包装纸板的应用范围，降低生产成本，有必要对其进行机械性能强化，提高其机械强度，生产中表面施胶方法应用比较广泛。表面施胶是在纸页成形后，对纸或纸板的表面进行施胶的一种方法。表面施胶的操作方法简单，不但可以提高纸表面强度，还能提高纸张印刷质量，减少印刷中纸张的掉粉掉渣现象。表面施胶对提高纸张的各方面性能都具有重要作用，因此发展速度很快。

常用的表面施胶剂分为天然高分子表面施胶剂和合成高分子表面施胶剂，天然高分子表面施胶剂主要由淀粉及改性淀粉、改性纤维素、蛋白质类等构成，传统的天然表面施胶剂对纸板的增强效果有限，且表观性能不佳，容易出现印刷中的掉毛、掉粉现象，限制其使用范围；合成高分子表面施胶剂主要有苯乙烯-马来酸酐溶液聚合物（SMA）、苯乙烯-丙烯酸溶液聚合物（SAA）、水性聚氨酯胶乳（PUD）和苯乙烯-丙烯酸乳液聚合物（SAE）四类，其中，丙烯酸酯类聚合物是发展最快、应用最为广泛的产品，因其成膜性强、耐油性、耐候性较好、并且所用介质为水，符合当今绿色产品的发展要求。

专利CN101225623A公开了一种造纸用表面施胶剂配方，主要成分为苯乙烯-丙烯酸共聚物，提高纸张的表面强度。

专利CN101240517A公开了一种复合淀粉施胶剂的复合方法，将淀粉与脂肪酸混合，克服了淀粉亲水的缺点。

专利CN101302730A公开了一种表面施胶增强剂的制备方法，主要原料为正硅酸乙酯和聚乙烯醇，此表面施胶剂具有良好的成膜性能。

以上专利都侧重于提高某一种纸张性能，未将提高纸张的机械强度与表观性能结合起来，并且一般为二元施胶剂，如淀粉与CPAM或者合成表面施胶剂配合使用，由于二元施胶剂混合时溶解性差，使施胶剂的复配增强效果很有限，表观性能往往也不理想。此外，上述专利中均为提高纸张性能的施胶剂，因此，提供一种专用于提高包装纸板机械强度和表观性能的复配表面增强剂是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种包装纸板用复配表面增强剂及其制备方法，可以使包装纸板的机械性能得到明显提升，纸板表观性能亦有提高，可减少掉毛、掉粉现象；同时具有施用后干燥速度快的特点，比常用普通施胶剂快20%，可大大提高施胶效率。

按照本发明提供的技术方案，所述包装纸板用复配表面增强剂，特征是，包括以下组份，单位为质量百分数：淀粉2.77~9%、合成高分子表面施胶剂0.23~1.12%、羧甲基纤维素0.2~0.8%、余量为水。

所述羧甲基纤维素钠的取代度为0.6~1.0，25℃时的粘度为300~900Pa·s。

本发明还保护一种包装纸板用复配表面增强剂的制备方法，特征是，采用以下工艺步骤：

（1）称量：称取淀粉2.77~9%、羧甲基纤维素钠0.2~0.8%、合成高分子表面施胶剂0.23~1.12%、余量为水，备用；单位为质量百分数；

（2）将淀粉与水混合，制得淀粉水溶液；对淀粉水溶液进行加热糊化，加热糊化的温度为90~95℃，加热时间为15~20分钟，加热糊化后在90~95℃的水浴中保温3~5分钟；

（3）在50~60℃条件下，向经步骤（2）处理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纤维素钠，高速搅拌，搅拌速度为360~500转/分钟，搅拌时间为10~15分钟；

（4）将合成高分子表面施胶剂加入到步骤（3）处理后的淀粉水溶液中，搅拌均匀，搅拌速度为80~150转/分钟，搅拌时间为3~5分钟，即得到所述的包装纸板用复配表面增强剂。

所述包装纸板用复配表面增强剂的使用温度为55~85℃。

本发明现有技术相比，具有如下优点和特殊效果：

（1）本发明的复配表面增强剂增强效果十分明显，以瓦楞纸板为例，施胶后其边压强度可以提高45~68%左右，比现有施胶剂的增强效果好很多，也比普通施胶剂单独使用的增强效果好；

（2）本发明的复配表面增强剂通过CMC的分散作用，使溶液混合均匀，施胶后形成的膜光滑平整，包装纸板的表观性能很好，减少了掉毛掉粉现象，提高了适印性能；

（3）本发明的复配表面增强剂，包装纸板施胶后的干燥速度较快，比普通施胶剂快20%，可提高施胶效率；

（4）本发明的复配表面增强剂制备方法简单，成本较低，易于工业化生产；

（5）本发明的复配表面增强剂可用于瓦楞纸板、蜂窝纸板、密度板和箱纸板等包装纸板的表面处理。

附图说明

图1为未使用增强剂的纸板的扫描电镜图。

图2为使用了本发明的增强剂的纸板的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明所使用的淀粉为木薯改性淀粉，木薯淀粉可通过氧化剂氧化、高浓度的碱金属磷酸盐溶液磷酸化或羟烷基醚化等化学方法进行改性，改性后淀粉呈阴离子性，与具有阳离子性的SAE进行阴阳离子复配。

本发明所使用的合成高分子表面施胶剂由苯乙烯、丙烯酸酯共聚而成，根据不同需要加入丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸二乙基已酯、丙酸乙烯、聚丙烯腈、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基已酯、二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、醋酸乙烯中的一种或几种，采用乳液聚合，阳离子性（zeta电位）为25以上，玻璃化温度在40℃左右，可以采用市售的合成施胶剂。本发明实施例中使用的是郑州市诚志实业有限公司生产的表面施胶剂CZM-01，外观为白色乳液，固含量为30±1%，弱阴离子性，粘度≤100mPa.s，pH值为6±0.5，表面施胶剂与阴离子、非离子助剂有良好的配伍性，如PVA、氧化淀粉、染料以及荧光增白剂等；可以提高纸与纸板的表面强度，改善纸板的抗水性能，降低纸张掉毛、掉粉现象，提高纸张印刷质量，改善油墨附着力，较快调节施胶度，无需熟化期。

本发明所使用的羧甲基纤维素钠的取代度为0.6~1.0，25℃时的粘度为300~900Pa·s。

实施例一：一种包装纸板用复配表面增强剂的制备方法，采用以下工艺步骤：

（1）称量：称取淀粉2.77%、羧甲基纤维素钠0.2%、合成高分子表面施胶剂0.23%、余量为水，备用；单位为质量百分数；

（2）将淀粉与水混合，制得淀粉水溶液；对淀粉水溶液进行加热糊化，加热糊化的温度为90℃，加热时间为20分钟，加热糊化后在90℃的水浴中保温5分钟；

（3）在50℃条件下，向经步骤（2）处理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纤维素钠，高速搅拌，搅拌速度为360转/分钟，搅拌时间为15分钟；

（4）将合成高分子表面施胶剂加入到步骤（3）处理后的淀粉水溶液中，搅拌均匀，搅拌速度为80转/分钟，搅拌时间为5分钟，即得到所述的包装纸板用复配表面增强剂。

将实施例一得到的包装纸板用复配表面增强剂在85℃下直接施胶于A楞瓦楞纸板上，纸板面纸、芯纸定量分别为175g/㎡、120g/㎡，未施胶的空白试样边压强度为3267.32 N/m，施胶后纸板的边压强度为5460.02N/m，提高了67.11%，如图1和图2所示，涂覆后纸板的表观性能很好，成膜性很强，使纸板纤维间的结合很好。

实施例二：一种包装纸板用复配表面增强剂的制备方法，采用以下工艺步骤：

（1）称量：称取淀粉9%、羧甲基纤维素钠0.8%、合成高分子表面施胶剂1.12%、余量为水，备用；单位为质量百分数；

（2）将淀粉与水混合，制得淀粉水溶液；对淀粉水溶液进行加热糊化，加热糊化的温度为95℃，加热时间为15分钟，加热糊化后在95℃的水浴中保温3分钟；

（3）在60℃条件下，向经步骤（2）处理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纤维素钠，高速搅拌，搅拌速度为500转/分钟，搅拌时间为10分钟；

（4）将合成高分子表面施胶剂加入到步骤（3）处理后的淀粉水溶液中，搅拌均匀，搅拌速度为150转/分钟，搅拌时间为3分钟，即得到所述的包装纸板用复配表面增强剂。

将实施例二得到的包装纸板用复配表面增强施胶剂在55℃直接施胶于A楞瓦楞纸板上，纸板面纸、芯纸定量分别为175g/㎡、120g/㎡，未施胶的空白试样边压强度为3267.32 N/m，施胶后纸板的边压强度为4863.74N/m，提高了48.86%。

实施例三：一种包装纸板用复配表面增强剂的制备方法，采用以下工艺步骤：

（1）称量：称取淀粉5%、羧甲基纤维素钠0.5%、合成高分子表面施胶剂1%、余量为水，备用；单位为质量百分数；

（2）将淀粉与水混合，制得淀粉水溶液；对淀粉水溶液进行加热糊化，加热糊化的温度为92℃，加热时间为16分钟，加热糊化后在92℃的水浴中保温4分钟；

（3）在55℃条件下，向经步骤（2）处理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纤维素钠，高速搅拌，搅拌速度为400转/分钟，搅拌时间为12分钟；

（4）将合成高分子表面施胶剂加入到步骤（3）处理后的淀粉水溶液中，搅拌均匀，搅拌速度为100转/分钟，搅拌时间为4分钟，即得到所述的包装纸板用复配表面增强剂。所述包装纸板用复配表面增强剂的使用温度为55~85℃。

本发明得到的包装纸板用复配表面增强剂可以在瓦楞纸板、蜂窝纸板、密度板和箱纸板等包装纸板上进行涂覆处理。

Claims

1.一种包装纸板用复配表面增强剂的制备方法，其特征是，采用以下工艺步骤：

2.如权利要求1所述的包装纸板用复配表面增强剂的制备方法，其特征是：所述包装纸板用复配表面增强剂的使用温度为55~85℃。

3.如权利要求1所述的包装纸板用复配表面增强剂的制备方法，其特征是：所述羧甲基纤维素钠的取代度为0.6~1.0，25℃时的粘度为300~900Pa·s。