CN103640251A - 一种低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，包括多层瓦楞纸粘合为瓦楞纸板、瓦楞纸板烘干、瓦楞纸板干燥和瓦楞纸箱的成型这四个步骤，制备该瓦楞纸箱的原纸的克重＜100克/平方米，所述瓦楞纸箱的底部主承压面设有纤维加强结构。本发明首先是采用＜100克/平方米低克重高强度瓦楞原纸，其次是在瓦楞纸箱的底部主承压面设置纤维加强结构，这样既降低了重量，又保证了强度。

Description

一种低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺

技术领域

本发明涉及瓦楞纸板。

背景技术

瓦楞纸板（箱）虽然是公认的绿色环保包装产品，但它仍需使用大量木材资源为代价的。随着经济发展，瓦楞纸板（箱）需求越来越大，瓦楞纸箱包装朝“低克重、高强度、轻量化”方向发展已是一大趋势。瓦楞纸箱包装实现“低克重、高强度、轻量化”具有巨大的经济和社会效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种瓦楞纸箱生产工艺，实现“低克重、高强度、轻量化”。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，包括多层瓦楞纸粘合为瓦楞纸板、瓦楞纸板烘干、瓦楞纸板干燥和瓦楞纸箱的成型这四个步骤，制备该瓦楞纸箱的原纸的克重＜100克/平方米，所述瓦楞纸箱的底部主承压面设有纤维加强结构。

优选的，制备该瓦楞纸纸箱所用原纸中添加有纳米填料，所述纳米填料采用纳米TiO₂与聚烯烃类为母体的复合物，其中纳米填料各组分的重量比例为TiO₂20-50%、聚烯烃类为母体的复合物50-80%，所述纳米填料的添加量为原纸重量的2-8%。

优选的，所述原纸含水量控制在10%。

优选的，所述多层瓦楞纸粘合使用淀粉胶，该淀粉胶的制备方法为在淀粉水溶液中加入烯烃单体和超细纤维状填料，并在超声波处理下制胶，烯烃单体和超细纤维状填料加入重量百分比为3-6%，超声波的强度1--1.2W/cm²。

优选的，多层瓦楞纸粘合步骤中的施胶过程，瓦楞辊与压力辊之间的压力为0.3Mpa～0.4Mpa。

优选的，多层瓦楞纸粘合步骤中的施胶过程，涂胶区在瓦楞楞峰的1mm～1.5mm宽度以内。

优选的，多层瓦楞纸粘合步骤中的施胶过程，采用激光自动调整涂胶网纹辊与瓦楞辊之间的间隙。

优选的，所述瓦楞纸板烘干步骤中采用的烘干装置包括设于瓦楞纸板输送线下方的热辐射板，所述热辐射板上设有微孔，所述热辐射板下方设有蒸汽喷射装置。

优选的，所述瓦楞纸板干燥步骤中采用负压排气装置将纸板中过多的水份和余热带走。

优选的，所述纤维加强结构为在主承压面纵横方向上的复合聚丙烯纤维。

本发明首先是采用＜100克/平方米低克重高强度瓦楞原纸，其次是在瓦楞纸箱的底部主承压面设置纤维加强结构，这样既降低了重量，又保证了强度。

另外，本发明采用了微孔直热式干燥技术，该技术在现有的热辐射干燥技术基础上进行了创新，即在生产线的热辐射板上设置了大量微孔，通过这些微孔高速喷射出大量的过热蒸汽。过热蒸汽通过瓦楞纸板中的纸纤维毛细管虹吸作用，迅速、均匀地传递到纸板上下，对瓦楞纸板进行快速整体干燥；随后紧接着对纸板再通过强力的负压高速排气，再次通过纸纤维毛细管虹吸作用，将纸板中过多的水分和余热迅速带走，达到冷却和控制水分目的，同时将大量余热回收利用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做出具体说明。

一种低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，包括多层瓦楞纸粘合为瓦楞纸板、瓦楞纸板烘干、瓦楞纸板干燥和瓦楞纸箱的成型这四个步骤，制备该瓦楞纸箱的原纸的克重＜100克/平方米，所述瓦楞纸箱的底部主承压面设有纤维加强结构。制备该瓦楞纸纸箱所用原纸中添加有纳米填料，所述纳米填料采用纳米TiO₂与聚烯烃类为母体的复合物，其中纳米填料各组分的重量比例为TiO₂20-50%、聚烯烃类为母体的复合物50-80%，所述纳米填料的添加量为原纸重量的2-8%。所述原纸含水量控制在10%。所述多层瓦楞纸粘合使用淀粉胶，该淀粉胶的制备方法为在淀粉水溶液中加入烯烃单体和超细纤维状填料，并在超声波处理下制胶，烯烃单体和超细纤维状填料加入重量百分比为3-6%，超声波的强度1--1.2W/cm²。多层瓦楞纸粘合步骤中的施胶过程，瓦楞辊与压力辊之间的压力为0.3Mpa～0.4Mpa。多层瓦楞纸粘合步骤中的施胶过程，涂胶区在瓦楞楞峰的1mm～1.5mm宽度以内。多层瓦楞纸粘合步骤中的施胶过程，采用激光自动调整涂胶网纹辊与瓦楞辊之间的间隙。所述瓦楞纸板烘干步骤中采用的烘干装置包括设于瓦楞纸板输送线下方的热辐射板，所述热辐射板上设有微孔，所述热辐射板下方设有蒸汽喷射装置。所述瓦楞纸板干燥步骤中采用负压排气装置将纸板中过多的水份和余热带走。所述纤维加强结构为在主承压面纵横方向上的复合聚丙烯纤维。

瓦楞纸箱由瓦楞纸板构成，瓦楞纸板又由瓦楞原纸构成。一般来说由较重的瓦楞原纸、层数较多的瓦楞纸板构成的瓦楞纸箱强度较高，符合使用要求；相反，较轻的瓦楞原纸、层数较少的瓦楞纸板构成的瓦楞纸箱强度较低，不太符合使用要求。由此可见，瓦楞纸箱原纸克重、层数与强度之间构成了矛盾关系，所以一般使用的瓦楞纸箱由120－150克/平方米瓦楞原纸、三层－五层构成，以五层为主。但这不符合所提倡的低克重、高强度、轻化量精神。要使瓦楞纸箱做到低克重、高强度、轻量化，符合使用要求，关键要合理解决好瓦楞纸箱原纸克重、层数与强度之间的矛盾关系。解决该矛盾关系主要关键技术是瓦楞原纸和瓦楞纸板质量、成箱技术和结构。

●瓦楞原纸质量：

应选择高质量的瓦楞原纸，即要求纤维结合强度好，纸面平整，有较好的紧度和挺度，要求有一定的弹性，以保证制成的纸箱具有防震和耐压能力。此外对水分指标要加以控制，水分过小，纸脆，瓦楞加工时会发生破裂；水分过大，纸软，会给加工成型带来困难。一般纸的含水量应控制在10%左右为宜。

●瓦楞纸板质量：

在当今瓦楞纸箱包装朝“低克重、高强度、轻量化”方向发展的趋势下，对瓦楞纸板的质量提出了更高要求。如何提高瓦楞纸板的质量?对相同瓦楞原纸来说，采用先进的胶粘剂和施胶技术是关键。

●成箱技术和结构：

成箱技术和结构与瓦楞纸箱强度有密切关系，尤其与纸箱抗压强度、堆码强度、抗压强度有较大关系。为了使瓦楞纸箱做到低克重、高强度、轻量化，符合使用要求，必须有先进的成箱技术，科学合理的箱体结构。

本发明针对低克重、高强度、轻量化瓦楞纸箱的关键技术作了下列三方面技术创新：

（1）低克重高强度瓦楞原纸技术创新

高质量的瓦楞原纸是实现瓦楞纸箱低克重、高强度、轻量化关键。现行的瓦楞原纸基本上由废纸按传统的造纸技术再生而成，纸纤维短，结合力弱，所以造成强度差，紧度和挺度低，纸面不平整，无法制造出低克重高强度的瓦楞原纸，进而也无法做到瓦楞纸箱低克重、高强度、轻量化。为此，本发明与瓦楞原纸供应商联合进行了低克重高强度瓦楞原纸研究开发，实现了聚合物基无机纳米填料-纸纤维结合技术创新，使瓦楞原纸达到低克重高强度。

本发明聚合物基无机纳米填料采用纳米TiO₂与聚烯烃类复合物。在造纸湿部生产流程中加入该纳米填料，在强烈的机械混合下，因该纳米填料粒子上的表面原子围缺少近邻配位的原子以及高的表面能，使其具有很高的活性，极不稳定，容易与其他原子结合；而且，表面原子的活性也会引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化，从而给纳米粒子以低密度、低流动速率、高吸气性、高混合等特性。在纳米填料表面与界向效应下，使纳米填料在纸纤维周围形成细小的絮聚组分，改善浆料组织结构，加强纸纤维间的紧密连接，增加纤维间的拉力，并填平纤维间凹凸不平缺陷，通过抄纸过程，获得有较强的紧度，表面平整光滑，匀度较佳的瓦楞原纸。同有由于该纳米填料加入，降低了纸纤维的流失，改善了纸机运行状况，提高了生产速度，降低了瓦楞原纸生产成本。

采用聚烯烃复合TiO₂纳米填料技术造纸，这是瓦楞原纸造纸技术上一大创新，也正由于这一创新技术应用，成功地制造出＜100克/平方米低克重高强度瓦楞原纸，确保了本发明新产品实施获得成功。

（2）胶粘剂和施胶技术创新：

瓦楞纸板是由瓦楞原纸粘合而成，粘合是生产高质量瓦楞纸板关键技术，而胶粘剂和施胶技术又是高质量瓦楞原纸粘合重中之重。

●胶粘剂技术创新：

瓦楞纸板生产常用胶粘剂是淀粉胶。由于淀粉分子结构本身具有很强的内聚力，颗粒较小，水分子不易渗入，须经糊化膨胀到一定之程度，才会产生粘性，因此高质胶粘剂需经改性。本发明采用了淀粉-聚合物-超细填料三元增强改性技术。首先选用了粘结性好的淀粉，在淀粉水溶液中加入烯烃单体和超细纤维状填料，并在超声波处理下制胶。由于淀粉颗粒受到超声波作用，在不同方向高速振动和机械剪切作用下产生一定程度的降解，破坏了淀粉的颗粒结构和晶体结构，使体系的粘度增加，形成网状淀粉-高聚物分子链，提高粘接强度和稳定性；同时，淀粉胶中的超细纤维状填料有效地分布到纸表面的毛细孔隙内，提高纸板的抗冲击强度。另外，本发明在制胶过程中对影响胶粘剂质量的各参数进行了数字化匹配，并实施了制胶全自动参数控制，确保高质胶粘剂制取。

●施胶技术创新：

施胶技术对瓦楞纸板质量影响很大，其中涂胶辊的调整与涂胶量、压力、温度是施胶过程中主要影响因素。

①激光自动调整涂胶网纹辊与瓦楞辊之间的间隙。

涂胶网纹辊与瓦楞辊之间的间隙太大会使涂胶不良而造成局部起泡和粘合不良，间隙太小会使两辊摩擦而损坏涂胶网纹辊，造成无法补救的后果而不能正常生产。因此在调整二者间隙十分重要。本发明采用了激光自动调整涂胶网纹辊与瓦楞辊之间的间隙，使其除两头必须一致外，更能控制好两辊之间的合适间隙。

②通过涂胶量与粘合牢度定量关系测定，自动控制涂胶量。

由于担心降低涂胶量会造成粘台不良而盲目地增加涂胶量，这种方法或许能够提高粘合牢度，但许多不应有的质量弊端就凸现出来，如表面搓衣板、鸡皮状、透楞、纸板偏软、强度较差、厚度较薄等诸多弊端，产生的后果就是高成本低质量。因此控制好涂胶量对提高瓦楞纸板质量和强度作用很大。本发明通过涂胶量与粘合牢度定量关系测定，实现涂胶量精确自动控制，避免了涂胶量忽多忽少。同时，严格控制涂胶区在瓦楞楞峰的1mm～1.5mm宽度以内。

③视瓦楞原纸质量设置压力警报。

瓦楞纸板的整个生产过程与压力密不可分，压制瓦楞需要压力，纸与纸之间的粘合也需要压力的配合才能完成。所以，合适的压力是制造优质瓦楞纸板的重要保证。

通过本发明研发，我们认为瓦楞辊与压力辊之间的压力应该视原纸的质量而灵活控制，等级好的原纸松紧度较为紧密，涂胶后胶粘剂较难渗透到纸的纤维中去，所以压力应大些；而低等级原纸的强度较差，若压力过大会损伤纸的纤维甚至将纸压破。根据本发明实际使用的低克重高强度瓦楞原纸，我们设置了0.3Mpa～0.4Mpa之间的压力警报系统，低于0.3Mpa和高于0.4Mpa会及时报警，并自动调整到0.3Mpa～0.4Mpa。

④微孔直热式干燥技术。

瓦楞纸板干燥是十分重要的生产工艺，通过干燥控制纸板水分、强化粘合牢度、完成纸板成形。现有瓦楞纸板生产一般是通过热辐射作用加以干燥。本发明采用了微孔直热式干燥技术创新。该技术在现有的热辐射干燥技术基础上进行了创新，即在生产线的热辐射板上设置了大量微孔，通过这些微孔高速喷射出大量的过热蒸气。过热蒸气通过瓦楞纸板中的纸纤维毛细管虹吸作用，迅速、均匀地传递到纸板上下，对瓦楞纸板进行快速整体干燥；随后紧接着对纸板再通过强力的负压高速排气，再次通过纸纤维毛细管虹吸作用，将纸板中过多的水份和余热迅速带走，达到冷却和控制水分目的，同时将大量余热回收利用。采用该创新干燥技术生产瓦楞纸板，具有粘合牢度强、产品质量高、节能等特点。

（3）局部复合及纤维加强创新技术的应用。

一般瓦楞纸箱有六个面，而传统的瓦楞纸箱六个面均为相同层数和厚度的瓦楞纸板构成。本发明产品通过对瓦楞纸箱在包装使用过程中各面受力的分析，发现各面的受力各不相同，对受力小的面增加克重和层数就是一种功能浪费。本发明由于采用低克重原纸，会造成的强度损失，通过瓦楞纸箱各面受力分析，达到结构设计创新，即针对各面受力要求，合理地设计出瓦楞纸箱各面的构成，在确保强度的基础，以达到轻量化目的。本发明在结构创新设计中，采取了局部复合及纤维加强创新技术加以弥补。即对瓦楞纸箱主承压面进行复合后，再进行纤维加强。具体工艺路线是，先将卷纸按纸箱规格分切，用粘合剂各层复合后烘干进入瓦楞纸板生产线进行局部复合，然后再进行纤维加强。

2.6主要技术指标：

1、瓦楞原纸克重：＜100克/平方米；

2、耐破强度：≥1500Kpa；

3、戳穿强度：≥30J；

4、边压强度：≥7500N/m；

5、空箱承压强度：≥5000N。

Claims (10)

1.一种低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，包括多层瓦楞纸粘合为瓦楞纸板、瓦楞纸板烘干、瓦楞纸板干燥和瓦楞纸箱的成型这四个步骤，其特征在于：制备该瓦楞纸箱的原纸的克重＜100克/平方米，所述瓦楞纸箱的底部主承压面设有纤维加强结构。

2.根据权利要求1所述的低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，其特征在于：制备该瓦楞纸纸箱所用原纸中添加有纳米填料，所述纳米填料采用纳米TiO₂与聚烯烃类为母体的复合物，其中纳米填料各组分的重量比例为TiO₂20-50%、聚烯烃类为母体的复合物50-80%，所述纳米填料的添加量为原纸重量的2-8%。

3.根据权利要求2所述的低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，其特征在于：所述原纸含水量控制在10%。

4.根据权利要求1所述的低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，其特征在于：所述多层瓦楞纸粘合使用淀粉胶，该淀粉胶的制备方法为在淀粉水溶液中加入烯烃单体和超细纤维状填料，并在超声波处理下制胶，烯烃单体和超细纤维状填料加入重量百分比为3-6%，超声波的强度1--1.2W/cm²。

5.根据权利要求1所述的低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，其特征在于：多层瓦楞纸粘合步骤中的施胶过程，瓦楞辊与压力辊之间的压力为0.3Mpa～0.4Mpa。

6.根据权利要求5所述的低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，其特征在于：多层瓦楞纸粘合步骤中的施胶过程，涂胶区在瓦楞楞峰的1mm～1.5mm宽度以内。

7.根据权利要求6所述的低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，其特征在于：多层瓦楞纸粘合步骤中的施胶过程，采用激光自动调整涂胶网纹辊与瓦楞辊之间的间隙。

8.根据权利要求1所述的低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，其特征在于：所述瓦楞纸板烘干步骤中采用的烘干装置包括设于瓦楞纸板输送线下方的热辐射板，所述热辐射板上设有微孔，所述热辐射板下方设有蒸汽喷射装置。

9.根据权利要求8所述的低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，其特征在于：所述瓦楞纸板干燥步骤中采用负压排气装置将纸板中过多的水份和余热带走。

10.根据权利要求1所述的低克重加强型轻量化瓦楞纸箱生产工艺，其特征在于：所述纤维加强结构为在主承压面纵横方向上的复合聚丙烯纤维。