CN103696319B - 一种表面化学强化的纸栈板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面化学强化的纸栈板及其制备方法。本发明以常规的纸栈板作为基材,进行纸板表面化学强化处理,经涂覆工艺、干燥工艺在纸栈板表面形成保护膜，使产品韧性和强度增加，并具有疏水防潮等优点。

Description

一种表面化学强化的纸栈板及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种表面化学强化的纸栈板及其制备方法。

背景技术

纸栈板主要有蜂窝纸板和瓦楞纸板两种构造，其均以纸为基材，用现代化的机电合一的设备生产出的一种蜂窝状或瓦楞状的新型材料，具有质轻、环保、刚度好等优点，并有良好的缓冲、隔振、保温、隔热、隔音等性能，其生产成本低，适用性广，广泛应用于包装、储运、建筑业、车船制造业及家具等，可以代替木材、泥土砖、发泡塑料等，对保护生态环境具有重大意义。

但是，纸栈板的主要成分为纸板，其存在一定的缺陷和局限性，因为纸板机械承受强度有限，容易破损，加上纸板组分纤维素易从周围环境中吸收水分，尤其是在高湿度条件下或者与含水量高的食品材料（如新鲜的果蔬产品）接触时，纸板极易吸收水分，它的物理和机械强度均会大大下降，从而导致在贮藏和流通过程中纸栈板的溃缩及破损。目前主要通过改进纸栈板中纸板制备的化学组分，或对纸栈板进行表面处理来改善产品的各方面性能。对纸栈板进行表面处理简单易操作，在工业推广上具有一定优势，然而已有的表面处理剂的组方繁多，制备工艺复杂，且主要的配方成分不易回收处理，对产品的性能增强有一定局限性，对产品回收也有一定弊端。

发明内容

本发明旨在解决现有技术存在的上述不足，目的是提供一种表面化学强化的纸栈板，其以常规纸栈板为基材，对纸栈板进行表面化学强化处理，使产品韧性和强度增加，并具有疏水防潮等优点。

本发明的另一目的是提供该表面化学强化的纸栈板的制备方法。

实现上述目的的技术方案是：

用于纸栈板的表面化学强化剂，由下述重量配比的原料组成：聚乳酸12-20份、二氯甲烷120-200份、甲基丙烯酸甲酯15-30份、丙烯酸丁酯25-40份、羧甲基纤维素钠5-10份、丙烯酸3-5份、滑石粉2-4份、炭黑1-3份、水480-800份；

聚乳酸溶液的制备：将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，即得聚乳酸溶液备用；

表面化学强化剂的制备：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羧甲基纤维素钠、丙烯酸按配比加入反应釜内，加水，在搅拌状态下加入聚乳酸溶液、滑石粉、炭黑，升温至80-95℃，并保温20-30min，搅拌速度为300-400r/min，即得表面化学强化剂；

涂覆工艺：用涂布辊将上述表面化学强化剂均匀涂覆于表面洁净的常规纸栈板表面，涂覆厚度控制在400-600μm；

干燥工艺：将经涂覆后的纸栈板置于真空干燥箱中干燥15-30min，干燥温度为85-95℃，即可。

聚乳酸（Polylactic aci,简称 PLA）是以玉米、木薯等农作物为原料，经微生物发酵、提取制得乳酸，再经精制、脱水低聚、高温裂解、聚合而成的一种脂肪族聚酯高分子材料。这种材料有许多特殊的性能，在包装领域的应用日趋广泛。

甲基丙烯酸甲酯是聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）单体，也与其他乙烯基单体共聚得到不同性质的产品。用于制造有机玻璃、涂料、润滑油添加剂、塑料、涂料、粘合剂、树脂、木材浸润剂、电机线圈浸透剂、离子交换树脂、纸张上光剂、纺织印染助剂、皮革处理剂、印染助剂和绝缘灌注材料等。

丙烯酸丁酯广泛用作涂料、胶粘剂、腈纶纤维改性、塑料改性、纤维及织物加工、纸张处理剂、皮革加工以及丙烯酸类橡胶等许多方面。

羧甲基纤维素钠，在食品工业中用作增稠剂，医药工业中用作药物载体，日用化学工业中用作黏结剂、抗再沉凝剂。印染工业中用作上浆剂和印花糊料的保护胶体等。

本发明以常规的纸栈板作为基材,进行纸板表面化学强化处理, 表面化学强化剂组分中的聚乳酸，除了有可降解塑料的基本特性以外，抗拉强度、延展度、光泽性、透明度均优良，辅以其他原料，可增强纸栈板的韧性和强度，同时可增强纸栈板的防水防潮性，增加产品稳定性。

具体实施例

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，以助于理解本发明的内容。

实施例1：

用于纸栈板的表面化学强化剂，由下述重量配比的原料组成：聚乳酸16份、二氯甲烷160份、甲基丙烯酸甲酯18份、丙烯酸丁酯32份、羧甲基纤维素钠7份、丙烯酸4份、滑石粉3份、炭黑2份、水605份；

聚乳酸溶液的制备：将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，即得聚乳酸溶液备用；

表面化学强化剂的制备：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羧甲基纤维素钠、丙烯酸按配比加入反应釜内，加水，在搅拌状态下加入聚乳酸溶液、滑石粉、炭黑，升温至86℃，并保温25min，搅拌速度为350r/min，即得表面化学强化剂；

涂覆工艺：用涂布辊将上述表面化学强化剂均匀涂覆于表面洁净的常规纸栈板表面，涂覆厚度控制在500μm；

干燥工艺：将经涂覆后的纸栈板置于真空干燥箱中干燥22min，干燥温度为90℃，即可。

实施例2:

用于纸栈板的表面化学强化剂，由下述重量配比的原料组成：聚乳酸12份、二氯甲烷120份、甲基丙烯酸甲酯15份、丙烯酸丁酯25份、羧甲基纤维素钠5份、丙烯酸3份、滑石粉2份、炭黑1份、水480份

聚乳酸溶液的制备：将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，即得聚乳酸溶液备用；

表面化学强化剂的制备：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羧甲基纤维素钠、丙烯酸按配比加入反应釜内，加水，在搅拌状态下加入聚乳酸溶液、滑石粉、炭黑，升温至80℃，并保温20min，搅拌速度为300r/min，即得表面化学强化剂；

涂覆工艺：用涂布辊将上述表面化学强化剂均匀涂覆于表面洁净的常规纸栈板表面，涂覆厚度控制在400μm；

干燥工艺：将经涂覆后的纸栈板置于真空干燥箱中干燥15min，干燥温度为85℃，即可。

实施例3：

用于纸栈板的表面化学强化剂，由下述重量配比的原料组成：聚乳酸20份、二氯甲烷200份、甲基丙烯酸甲酯30份、丙烯酸丁酯40份、羧甲基纤维素钠10份、丙烯酸5份、滑石粉4份、炭黑3份、水800份；

聚乳酸溶液的制备：将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，即得聚乳酸溶液备用；

表面化学强化剂的制备：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羧甲基纤维素钠、丙烯酸按配比加入反应釜内，加水，在搅拌状态下加入聚乳酸溶液、滑石粉、炭黑，升温至95℃，并保温30min，搅拌速度为400r/min，即得表面化学强化剂；

涂覆工艺：用涂布辊将上述表面化学强化剂均匀涂覆于表面洁净的常规纸栈板表面，涂覆厚度控制在600μm；

干燥工艺：将经涂覆后的纸栈板置于真空干燥箱中干燥15-30min，干燥温度为95℃，即可。

实施例4：

用于纸栈板的表面化学强化剂，由下述重量配比的原料组成：聚乳酸10份、二氯甲烷100份、甲基丙烯酸甲酯13份、丙烯酸丁酯22份、羧甲基纤维素钠4份、丙烯酸2份、滑石粉2份、炭黑1份、水385份；

聚乳酸溶液的制备：将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，即得聚乳酸溶液备用；

表面化学强化剂的制备：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羧甲基纤维素钠、丙烯酸按配比加入反应釜内，加水，在搅拌状态下加入聚乳酸溶液、滑石粉、炭黑，升温至75℃，并保温18min，搅拌速度为280r/min，即得表面化学强化剂；

涂覆工艺：用涂布辊将上述表面化学强化剂均匀涂覆于表面洁净的常规纸栈板表面，涂覆厚度控制在380μm；

干燥工艺：将经涂覆后的纸栈板置于真空干燥箱中干燥15-30min，干燥温度为80℃，即可。

实施例5：

用于纸栈板的表面化学强化剂，由下述重量配比的原料组成：聚乳酸22份、二氯甲烷220份、甲基丙烯酸甲酯32份、丙烯酸丁酯44份、羧甲基纤维素钠12份、丙烯酸8份、滑石粉5份、炭黑3份、水865份；

聚乳酸溶液的制备：将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，即得聚乳酸溶液备用；

表面化学强化剂的制备：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羧甲基纤维素钠、丙烯酸按配比加入反应釜内，加水，在搅拌状态下加入聚乳酸溶液、滑石粉、炭黑，升温至96℃，并保温40min，搅拌速度为420r/min，即得表面化学强化剂；

涂覆工艺：用涂布辊将上述表面化学强化剂均匀涂覆于表面洁净的常规纸栈板表面，涂覆厚度控制在620μm；

干燥工艺：将经涂覆后的纸栈板置于真空干燥箱中干燥35min，干燥温度为97℃，即可。

对比例1：

用于纸栈板的表面化学强化剂，由下述重量配比的原料组成：甲基丙烯酸甲酯18份、丙烯酸丁酯32份、羧甲基纤维素钠7份、丙烯酸4份、滑石粉3份、炭黑2份、水240份；

表面化学强化剂的制备：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羧甲基纤维素钠、丙烯酸按配比加入反应釜内，加水，在搅拌状态下加入滑石粉、炭黑，升温至86℃，并保温25min，搅拌速度为350r/min，即得表面化学强化剂；

涂覆工艺：用涂布辊将上述表面化学强化剂均匀涂覆于表面洁净的常规纸栈板表面，涂覆厚度控制在500μm；

干燥工艺：将经涂覆后的纸栈板置于真空干燥箱中干燥22min，干燥温度为90℃，即可。

对比例2：

用于纸栈板的表面化学强化剂，由下述重量配比的原料组成：聚苯乙烯15份、聚乳酸16份、二氯甲烷160份、甲基丙烯酸甲酯18份、丙烯酸丁酯32份、羧甲基纤维素钠7份、丙烯酸4份、滑石粉3份、炭黑2份、水625份；

聚乳酸溶液的制备：将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，即得聚乳酸溶液备用；

表面化学强化剂的制备：将聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羧甲基纤维素钠、丙烯酸按配比加入反应釜内，加水，在搅拌状态下加入聚乳酸溶液、滑石粉、炭黑，升温至86℃，并保温25min，搅拌速度为350r/min，即得表面化学强化剂；

涂覆工艺：用涂布辊将上述表面化学强化剂均匀涂覆于表面洁净的常规纸栈板表面，涂覆厚度控制在500μm；

干燥工艺：将经涂覆后的纸栈板置于真空干燥箱中干燥22min，干燥温度为90℃，即可。

试验例

1、戳穿强度测试

用符合标准规定的戳穿头将实施例1-5制备的产品和对照组（对照组为未进行表面强化处理的纸栈板）穿透,所消耗的能量即为纸板的戳穿强度,可以综合评价纸板的强度,因此测量纸栈板经表面化学强化剂处理后,戳穿强度的变化。测试过程如下：将试样放入恒温恒湿箱中进行预处理,在温度为 23±1℃、相对湿度为 50±2%的标准大气压条件环境下放置 24h；使用戳穿强度仪测试样的戳穿强度,测试结果见下表：

表1 戳穿强度比较

测试组	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1	对比例2	对照组
									戳穿强度（J）	5.74	5.71	5.70	5.21	5.23	5.14	5.29	4.95

由上表可知：实施例组相较对照组，戳穿强度均有显著提高，实施例1-3戳穿强度相差不大，实施例4-5戳穿强度不如实施例1-3，可见对纸栈板进行表面强化处理，可提高产品戳穿强度，且戳穿强度增强的幅度和各表面强化剂组分及配比相关。

2、平压强度测试

在商品的流通与储运过程中,纸栈板往往需要承受很高的平压强度。平压强度，即承受垂直于瓦楞方向压力的能力,由于其强度主要体现在纸箱承载性能的能力,因此平压强度是纸栈板物理性能的重要指标之一。测试方法：使用边压取样机将实施例1-5制备的产品和未经表面化学强化处理的纸栈板制成尺寸为25mm*100mm 的试样；将试样在标准大气压条件环境的恒温恒湿箱中预处理24h,温度为 23±1℃、相对湿度为 50±2%；采用环压试验机测得样品平压强度，结果见下表：

表2 平压强度比较

测试组	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1	对比例2	对照组
									平压强度（Kpa）	72.08	71.95	71.97	62.34	62.41	57.83	68.16	55.69

结论：本发明以常规的纸栈板作为基材,进行纸板表面化学强化处理，在纸板表面形成一层具有增强作用的膜,相较对照组，可有效增强纸栈板的抗压能力。由上表可知实施例1-3优于实施例4-5，更优于对比例1-2和对照组，其中实施例1效果最优，可见实施例1的配方、配比及工艺组合最佳。

3、水分吸附率测定

水分吸附率是纸栈板疏水防潮性能的基本指标之一，它表明了纸栈板与水接触后吸收多少的水分。将实施例1-5制备的产品、未表面化学强化处理的纸栈板预制成大小为7*7cm的试样，在温度20±2℃环境中，喷洒5ml水于纸板表面，2min后，用纸巾搽干净纸板表面多余的水分，将纸板裁切成大小为2.54*2.54cm的试样，由下式计算纸板的水分吸附率：水分吸附率=（纸板吸收水分后的质量-纸板吸收水分前的质量）/试样的面积，结果见下表：

表3 水分吸附率比较

测试组	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1	对比例2	对照组
										12.58	12.60	12.63	23.74	22.92	46.47	38.23	102.86

结论：比较水分吸附率，对照组是实施例组的8倍左右，而实施例4-5也是实施例1的两倍左右，而对比例1-2吸附率明显高于实施例1-5组，其与实施例组的差异在于表面化学强化剂组方不同，可见对纸栈板进行表面化学强化处理后，纸栈板疏水防潮性提高显著，且提高幅度和配方、配比和工艺相关。

Claims (2)

1.一种表面化学强化的纸栈板,其特征在于：用于纸栈板的表面化学强化剂，由下述重量配比的原料组成：聚乳酸12-20份、二氯甲烷120-200份、甲基丙烯酸甲酯15-30份、丙烯酸丁酯25-40份、羧甲基纤维素钠5-10份、丙烯酸3-5份、滑石粉2-4份、炭黑1-3份、水480-800份；

制备方法为：

聚乳酸溶液的制备：将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，即得聚乳酸溶液备用；

表面化学强化剂的制备：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羧甲基纤维素钠、丙烯酸按配比加入反应釜内，加水，在搅拌状态下加入聚乳酸溶液、滑石粉、炭黑，升温至80-95℃，并保温20-30min，搅拌速度为300-400r/min，即得表面化学强化剂；

涂覆工艺：用涂布辊将上述表面化学强化剂均匀涂覆于表面洁净的常规纸栈板表面，涂覆厚度控制在400-600μm；

干燥工艺：将经涂覆后的纸栈板置于真空干燥箱中干燥15-30min，干燥温度为85-95℃，即可。

2.如权利要求1所述的一种表面化学强化的纸栈板,其特征在于：用于纸栈板的表面化学强化剂，由下述重量配比的原料组成：聚乳酸16份、二氯甲烷160份、甲基丙烯酸甲酯18份、丙烯酸丁酯32份、羧甲基纤维素钠7份、丙烯酸4份、滑石粉3份、炭黑2份、水605份；

制备方法为：

聚乳酸溶液的制备：将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，即得聚乳酸溶液备用；

表面化学强化剂的制备：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羧甲基纤维素钠、丙烯酸按配比加入反应釜内，加水，在搅拌状态下加入聚乳酸溶液、滑石粉、炭黑，升温至86℃，并保温25min，搅拌速度为350r/min，即得表面化学强化剂；

涂覆工艺：用涂布辊将上述表面化学强化剂均匀涂覆于表面洁净的常规纸栈板表面，涂覆厚度控制在500μm；

干燥工艺：将经涂覆后的纸栈板置于真空干燥箱中干燥22min，干燥温度为90℃，即可。