CN107012743B - 一种由非木材类纸浆制得的包装纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由非木材类纸浆制得的包装纸及其制备方法，本发明一种由非木材类纸浆制得的包装纸，所述的包装纸的浆料由草浆和竹浆制得，其中所述包装纸的定量为30g/m2‑60g/m2，合成造纸助剂的含量为所述绝干浆的0.5％‑1.0％，保鲜制剂的喷洒或涂覆的量为30‑50mL/m2。本发明包装纸具有防水性强、物理强度高、抗菌保鲜效果好，降低了污水处理成本和处理难度，且减少能耗和环境污染。

Description

一种由非木材类纸浆制得的包装纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及纸张制造技术领域，具体涉及一种由非木材类纸浆制得的包装纸及其制备方法。
背景技术
在我国，习惯上按照用途把纸划分为：①文化(印刷、书写)用纸类；②包装用纸类；③生活用纸类；④技术用纸类；⑤其它(特种)用纸类。这里所说的“纸”，包含了纸和纸板。在上述纸类的生产量中，据我国有关部分的统计，文化(印刷)用纸占25％，包装用纸占55％，生活用纸占8.4％，技术用纸占7.5％，其它用纸占3.1％。
纸和纸板作为包装材料历来占据了主导地位，主要是因为应用性能表现在多方面，其包装性能的好坏要根据包装物以及具体的应用场合而论。另外，纸包装材料应具有如下特点：(1)重量轻、价格低，容易形成大批量生产。(2)纸和纸板适应性广，成型性好，制作灵活，品种广泛。(3)卫生、无毒、无污染。(4)具有一定的挺度和良好的机械适应性。(5)弹性好，保护性好，应用广。纸包装由于其特有的性能和特点，而被广泛用于食品、轻工、化工、医药等领域，提供销售包装和运输包装。
专利CN105297539A公布了一种高强防水包装纸的制备方法，该发明所采用的增强剂为经过高分子树脂改性的无机矿粉，加强了与纤维材料的相容性，能够有效包覆在纤维表面，起到增强效果，而防水剂的加入，加强了纤维的疏水性能，保证了防水防潮效果。专利CN105856795A公布了一种抗菌型食品包装纸的制备方法，该发明包括如下步骤：a)选备原料，b)配制中间层胶料，c)粘合处理，d)包装纸后处理。专利CN104674608A公布了一种环保包装纸的制造方法，该发明提供了一种具有较强抗水性和抗溶剂性并且表面颜色鲜艳光亮的环保包装纸的制备方法。然而，现有技术着重点单一，没有将纸张环保性、防水性、强度、抗菌综合考虑，另外，生产出的包装纸没有非常有效的保鲜作用。
目前，缺乏一种抗菌保鲜效果好的由非木材类纸浆制得的包装纸及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有抗菌保鲜效果好的由非木材类纸浆制得的包装纸及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的一种由非木材类纸浆制得的包装纸，所述的包装纸的浆料由草浆和竹浆制得，其中所述包装纸的定量为30g/m2-60g/m2，合成造纸助剂的含量为绝干浆的0.5％-1.0％，保鲜制剂的喷洒或涂覆的量为30-50mL/m2。
进一步地，所述合成造纸助剂为甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述的保鲜制剂为壳寡糖水溶液，所述壳寡糖水溶液的浓度为1％-3％，所述浆料的浓度为0.3％-0.5％，所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的含量为的含量为绝干浆0.5％-1.0％；
所述浆料由重量百分比的如下组分组成：
草浆20％-80％，
竹浆20％-80％。
进一步地，所述壳寡糖水溶液的浓度为1-5％，所述草浆为自制未漂草浆，所述竹浆为未漂竹浆，所述自制未漂浆的K值为5.5以下，叩解度为20-30°SR，湿重为2-3.5g，白度为44.5％ISO以下，pH值为7-9，基于固形物总重量的纤维素含量为90-97％；抗张指数10-80N·m/g；撕裂指数4-14mN·m2/g，耐破指数1-4kPa·m2/g，耐折度30-140次。
进一步地，所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂包括甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂阳离子组分和甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂阴离子组分，所述阳离子组分中的壳聚糖含量为1％-10％，所述阴离子组分中的壳聚糖含量为1-10％，所述阴离子组分与阳离子组分的质量比为0.16:0.64。
本发明所述的由非木材类纸浆制得的包装纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将自制草浆和竹浆在浆槽进行混合配制浆料，使浆料均匀；
(2)混匀后的浆料依次通过圆网浓缩机、浓缩后浆槽、低浓磨浆机和草浆叩后浆塔，得到打浆后的浆料；
(3)在配浆槽中先添加甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的阴离子组分，在1000-1500r/min的搅拌速度下反应20s-40s后进入纸机浆槽；
(4)接着向步骤(3)纸机浆槽的浆料中添加甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的阳离子组分，在500-1000r/min的搅拌速度下反应50s-80s后进入高位箱；
(5)将步骤(4)所得浆料在纸机上依次经冲浆泵、网部、毯部压榨部和第一干燥部，制得成型纸张；
(6)将步骤(5)所得成型纸张送入涂布机，保鲜制剂涂布量控制在30-50mL/m2，同时利用风压在7-12kPa下将多余的保鲜制剂吹出，形成涂层；
(7)将步骤(5)所得涂层纸送入第二干燥部、卷纸机和高速分切机后加工，制得由非木材类纸浆制得的包装纸。
进一步地，在步骤(2)中，打浆，在低浓磨浆机中进行打浆，磨浆转速为10000-20000r/min，打浆浓度为10％以下；打浆结束后，所得浆料的打浆度为20-40°SR，湿重为7-10g，保水值为110-150％；
在步骤(3)中，制备阴离子组分：
将洗净后的甲壳素用30％-60％的氢氧化钠溶液在120-140℃处理2-3h，水洗至中性后溶解于浓度为1-10％的乙酸溶液中，调节pH值至9-10，每升液体加1-100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40-50℃，加入丙烯酰胺、阴离子单体进行接枝聚合，反应时间为2-3h，调整pH值至6-10，得到阴离子组分；
在步骤(4)中，制备阳离子组分：
将洗净后的甲壳素用30-60％的氢氧化钠溶液在120-140℃处理2-3h，水洗至中性后溶解于浓度为1-10％的乙酸溶液中，调节pH值至9-10，每升液体加1-100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40-50℃，加入丙烯酰胺、阳离子单体进行接枝聚合，反应时间为2-3h，调整pH值至6-10，得到阳离子组分；
在步骤(5)和步骤(7)中，所述干燥部的烘房温度为110-130℃，所述干燥部包括第一干燥部和第二干燥部，所述第一干燥部的成纸水分低于8.1wt％，所述第二干燥部的成纸水分低于6wt％；所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.1-1.0％，网部为50-200目；
在步骤(6)中，所述保鲜制剂为壳寡糖水溶液，所述壳寡糖水溶液的浓度为1％-3％；所述涂布机为刷式涂布机、气刀涂布机、刮刀式涂布机、辊式涂布机、喷雾涂布机、帘式涂布机或狭缝式涂布机中的任意一种。
进一步地，在步骤(3)中，还包括加入无机填料；所述阴离子单体为含有腈基、羰基强吸电基的烯烃类化合物；所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母粉、高岭土、硫酸钡或硅铝粉中的至少一种；
在步骤(4)中，所述阳离子单体为含有1，1-二烷基、烷氧基的烯烃类化合物；在步骤(3)和步骤(4)中，所述还原剂为Na2SO3、FeSO4、H2O2或HCl中的任意一种；
在步骤(5)中，所述纸机的速率为200-400m/min；
所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.3％-0.5％，网部为50-150目；
在步骤(6)中，所述壳寡糖水溶液的浓度为1-5％；所述涂布机为气刀涂布机。
更进一步地，在步骤(3)中，所述阴离子单体为丙烯腈、阴离子聚丙烯酰胺或阴离子淀粉中的任意一种，所述的无机填料为滑石粉；在步骤(4)中，所述阳离子单体为异丁烯、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉中的任意一种；在步骤(5)中，所述纸机的速率为250-350m/min；所述浆料从高位箱流入网部时的网部为80-150目。
本发明的甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，包括如下步骤：
(1)制备阴离子组分：将洗净后的甲壳素用30-60％的氢氧化钠溶液在120-140℃处理2-3h，水洗至中性后溶解于浓度为1-10％的乙酸溶液中，调节pH值至9-10，每升液体加1-100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40-50℃，加入丙烯酰胺、阴离子单体进行接枝聚合，反应时间为2-3h，调整pH值至6-10，得到阴离子组分；
(2)制备阳离子组分：将洗净后的甲壳素用30％-60％的氢氧化钠溶液在120-140℃处理2-3h，水洗至中性后溶解于浓度为1-10％的乙酸溶液中，调节pH值至9-10，每升液体加1-100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40-50℃，加入丙烯酰胺、阳离子单体进行接枝聚合，反应时间为2-3h，调整pH值至6-10，得到阳离子组分；
(3)由上述步骤(1)和步骤(2)，制得甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂。
进一步地，甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，在步骤(1)中，所述阴离子组分中的壳聚糖含量为1-10％，所述的壳聚糖为甲壳素脱乙酰基的衍生物；所述壳聚糖的分子量为1到10万；在步骤(2)中，所述阳离子组分中的壳聚糖含量为1％-10％，在步骤(3)中，所述阴离子组分与阳离子组分的质量比为0.16:0.5-0.8。
有益效果：本发明包装纸具有防水性强、物理强度高、抗菌保鲜效果好，降低了污水处理成本和处理难度，且减少能耗和环境污染。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)麦草纤维(草浆)的平均长度较短，成纸的撕裂指数和耐折度均很低；竹浆纤维(竹浆)的平均长度较长，成纸的撕裂指数和耐折度均较高。将未漂草浆和未漂竹浆按一定比例混合均匀后进行打浆，使得竹浆纤维在经过打浆之后更均匀的分丝帚化，分离出微细纤维，且纸浆未经漂白处理，提高了成纸的强度和滤水性能。使未漂草浆和未漂竹浆混合均匀后进行打浆，将合成造纸助剂添加进去，最后成纸表面进行保鲜涂层。
(2)合成造纸助剂对浆料细小纤维和填料的留着机理主要包括：凝结、絮凝和附聚。由于采用先加阴离子型组分后加阳离子组分的方式更容易与浆料纤维形成网状絮凝体结构，使其具有更好的助留效果。有机高分子助留剂加入浆料中，会在浆料组分表面经历一系列动态变化过程：吸附、重构、扩散及转移、分子链断裂等。
(3)壳寡糖作为一种生物源涂膜剂(保鲜制剂)，将其涂布在成纸表面，可调节芒果、柑橘、莴笋等果蔬产品采后生理活动、抑制病原微生物生长、诱导果蔬抗病性，对果蔬产品的采后保鲜有良好的促进作用。
(4)保鲜制剂是壳寡糖水溶液，其特点纯天然、无辐射、无污染、无添加等特点。
具体实施方式
通过以下实施例进一步详细说明本发明，但应注意本发明的范围并不受这些实施例的任何限制。
实施例1
所述的丙烯酰胺、甲壳素、氢氧化钠、乙酸、过硫酸钾、还原剂、壳寡糖均为市售工业品。
本发明的一种由非木材类纸浆制得的包装纸，所述的包装纸的浆料由草浆和竹浆制得，其中所述包装纸的定量为30g/m2，合成造纸助剂的含量为绝干浆的0.5％，保鲜制剂的喷洒或涂覆的量为40mL/m2。
所述合成造纸助剂为甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述的保鲜制剂为壳寡糖水溶液，所述壳寡糖水溶液的浓度为1％，其特点纯天然、无辐射、无污染、无添加等特点。所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的含量为的含量为绝干浆0.5％。
所述浆料的浓度为0.3％，所述的合成造纸助剂是一种集助留、助滤、增强于一体的新型多功能造纸助剂。
所述浆料由重量百分比的如下组分组成：
草浆20％，
竹浆80％。
所述草浆为自制未漂草浆，所述竹浆为未漂竹浆，所述自制未漂浆的K值为5.5以下，叩解度为20°SR，湿重为3.5g，白度为44.5％ISO以下，pH值为7，基于固形物总重量的纤维素含量为90％；
本发明涉及的未漂草浆和未漂竹浆为申请人于2016年3月25日提交的申请号为CN201610179306.7，名称为“非木材类纸浆”的中国专利申请中公开的纸浆。
所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂包括甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂阳离子组分和甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂阴离子组分，所述阳离子组分中的壳聚糖含量为1％，所述阴离子组分中的壳聚糖含量为7％，所述阴离子组分与阳离子组分的质量比为0.16:0.64。
本发明所述的由非木材类纸浆制得的包装纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将自制草浆和竹浆在浆槽进行混合配制浆料，使浆料均匀；本发明涉及的浆料的制浆方法为申请人于2016年3月25日提交的申请号为CN201610176481.0、名称为“制浆方法”的中国专利申请中公开的方法，其特征是利用三素(半纤维素、纤维素、木质素)分离技术得到的纤维素产品进行制浆。
(2)混匀后的浆料依次通过圆网浓缩机、浓缩后浆槽、低浓磨浆机和草浆叩后浆塔，得到打浆后的浆料；打浆，在低浓磨浆机中进行打浆，磨浆转速为10000r/min，打浆浓度为10％以下；打浆结束后，所得浆料的打浆度为40°SR，湿重为7g，保水值为150％；
(3)在配浆槽中先添加甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的阴离子组分，在1400r/min的搅拌速度下反应30s后进入纸机浆槽；
制备阴离子组分：
将洗净后的甲壳素用50％的氢氧化钠溶液在120℃处理3h，水洗至中性后溶解于浓度为1-10％的乙酸溶液中，调节pH值至6，每升液体加80g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至50℃，加入丙烯酰胺、阴离子单体进行接枝聚合，反应时间为3h，调整pH值至6，得到阴离子组分；
所述阴离子单体为含有腈基的烯烃类化合物；所述的无机填料为滑石粉；
(4)接着向步骤(3)纸机浆槽的浆料中添加甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的阳离子组分，在750r/min的搅拌速度下反应60s后进入高位箱；
制备阳离子组分：
将洗净后的甲壳素用30％的氢氧化钠溶液在120℃处理2h，水洗至中性后溶解于浓度为1％的乙酸溶液中，调节pH值至6，每升液体加80g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至50℃，加入丙烯酰胺、阳离子单体进行接枝聚合，反应时间为2h，调整pH值至6，得到阳离子组分；
所述的甲壳素又名甲壳质、几丁质，是一种生物大分子有机物，与纤维素具有非常相似的化学结构，在自然界中是许多低等动物和植物的重要组成部分，数量仅次于纤维素，是地球上第二大可再生资源。
所述阳离子单体为含有1，1-二烷基的烯烃类化合物；在步骤(3)和步骤(4)中，所述还原剂为Na2SO3；
(5)将步骤(4)所得浆料在纸机上依次经冲浆泵、网部、毯部压榨部和第一干燥部，制得成型纸张；所述纸机的速率为200m/min；
所述干燥部的烘房温度为110℃，所述第一干燥部的成纸水分低于8.1wt％，所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.9％，网部为80目；
(6)将步骤(5)所得成型纸张送入涂布机，保鲜制剂涂布量控制在50mL/m2，同时利用风压在7kPa下将多余的保鲜制剂吹出，形成涂层；
所述保鲜制剂为壳寡糖水溶液，所述壳寡糖水溶液的浓度为1％；所述涂布机为刷式涂布机。
(7)将步骤(5)所得涂层纸送入第二干燥部、卷纸机和高速分切机后加工，所述第二干燥部的成纸水分低于6wt％；制得由非木材类纸浆制得的包装纸。
本发明所述的甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，包括如下步骤：
(1)制备阴离子组分：将洗净后的甲壳素用30％的氢氧化钠溶液在120℃处理2h，水洗至中性后溶解于浓度为1％的乙酸溶液中，调节pH值至6，每升液体加80g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40℃，加入丙烯酰胺、阴离子单体进行接枝聚合，反应时间为3h，调整pH值至6，得到阴离子组分；所述阴离子组分中的壳聚糖含量为10％，所述的壳聚糖为甲壳素脱乙酰基的衍生物；所述壳聚糖的分子量为1万；
(2)制备阳离子组分：将洗净后的甲壳素用50％的氢氧化钠溶液在130℃处理3h，水洗至中性后溶解于浓度为8％的乙酸溶液中，调节pH值至6，每升液体加80g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至50℃，加入丙烯酰胺、阳离子单体进行接枝聚合，反应时间为2h，调整pH值至6，得到阳离子组分；所述阳离子组分中的壳聚糖含量为1％；
(3)由上述步骤(1)和步骤(2)，制得甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂。所述阴离子组分与阳离子组分的质量比为0.16:0.5。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：
本发明的一种由非木材类纸浆制得的包装纸，所述的包装纸的浆料由草浆和竹浆制得，其中所述包装纸的定量为60g/m2，合成造纸助剂的含量为绝干浆的1.0％，保鲜制剂的喷洒或涂覆的量为30mL/m2。
所述合成造纸助剂为甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述的保鲜制剂为壳寡糖水溶液，所述壳寡糖水溶液的浓度为3％。
所述浆料的浓度为0.5％。
所述浆料由重量百分比的如下组分组成：
草浆80％，
竹浆20％。
所述草浆为自制未漂草浆，所述竹浆为未漂竹浆，所述自制未漂浆的K值为5.5以下，叩解度为30°SR，湿重为2g，白度为44.5％ISO以下，pH值为9，基于固形物总重量的纤维素含量为93％；
所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂包括甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂阳离子组分和甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂阴离子组分，所述阳离子组分中的壳聚糖含量为8％，所述阴离子组分中的壳聚糖含量为1％。
本发明所述的由非木材类纸浆制得的包装纸的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(2)中，混匀后的浆料依次通过圆网浓缩机、浓缩后浆槽、低浓磨浆机和草浆叩后浆塔，得到打浆后的浆料；打浆，在低浓磨浆机中进行打浆，磨浆转速为20000r/min，打浆浓度为10％以下；打浆结束后，所得浆料的打浆度为20°SR，湿重为10g，保水值为110％；
在步骤(3)中，制备阴离子组分：
所述的甲壳素又名甲壳质、几丁质，是一种生物大分子有机物，与纤维素具有非常相似的化学结构，在自然界中是许多低等动物和植物的重要组成部分，数量仅次于纤维素，是地球上第二大可再生资源。
将洗净后的甲壳素用30％的氢氧化钠溶液在130℃处理2h，水洗至中性后溶解于浓度为10％的乙酸溶液中，调节pH值至9，每升液体加1g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40℃，加入丙烯酰胺、阴离子单体进行接枝聚合，反应时间为2h，调整pH值至9，得到阴离子组分；在1000r/min的搅拌速度下反应40s后进入纸机浆槽；
所述阴离子单体为含有羰基强吸电基的烯烃类化合物；所述的无机填料为碳酸钙；
在步骤(4)中，接着向步骤(3)纸机浆槽的浆料中添加甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的阳离子组分，制备阳离子组分：在1000r/min的搅拌速度下反应50s后进入高位箱；
将洗净后的甲壳素用30％的氢氧化钠溶液在140℃处理3h，水洗至中性后溶解于浓度为10％的乙酸溶液中，调节pH值至9，每升液体加1g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40℃，加入丙烯酰胺、阳离子单体进行接枝聚合，反应时间为3h，调整pH值至9，得到阳离子组分；
所述阳离子单体为含有烷氧基的烯烃类化合物；在步骤(3)和步骤(4)中，所述还原剂为FeSO4；
在步骤(5)中，将步骤(4)所得浆料在纸机上依次经冲浆泵、网部、毯部压榨部和第一干燥部，制得成型纸张；所述纸机的速率为400m/min；
所述干燥部的烘房温度为120℃，所述第一干燥部的成纸水分低于8.1wt％，所述第二干燥部的成纸水分低于6wt％；所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.1％，网部为150目；
在步骤(6)中，将步骤(5)所得成型纸张送入涂布机，保鲜制剂涂布量控制在30mL/m2，同时利用风压在12kPa下将多余的保鲜制剂吹出，形成涂层；
所述保鲜制剂为壳寡糖水溶液，所述壳寡糖水溶液的浓度为3％；所述涂布机为气刀涂布机。
在步骤(7)中，将步骤(5)所得涂层纸送入第二干燥部、卷纸机和高速分切机后加工，制得由非木材类纸浆制得的包装纸。
本发明所述的甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，包括如下步骤：在步骤(1)中，制备阴离子组分：将洗净后的甲壳素用50％的氢氧化钠溶液在140℃处理3h，水洗至中性后溶解于浓度为10％的乙酸溶液中，调节pH值至9，每升液体加1g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至45℃，加入丙烯酰胺、阴离子单体进行接枝聚合，反应时间为2h，调整pH值至8，得到阴离子组分；所述阴离子组分中的壳聚糖含量为1％，所述的壳聚糖为甲壳素脱乙酰基的衍生物；所述壳聚糖的分子量为8万；
在步骤(2)中，制备阳离子组分：将洗净后的甲壳素用60％的氢氧化钠溶液在120℃处理2h，水洗至中性后溶解于浓度为1％的乙酸溶液中，调节pH值至8，每升液体加1g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40℃，加入丙烯酰胺、阳离子单体进行接枝聚合，反应时间为3h，调整pH值至8，得到阳离子组分；所述阳离子组分中的壳聚糖含量为7％。
在步骤(3)中，所述阴离子组分与阳离子组分的质量比为0.16:0.8。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：
本发明的一种由非木材类纸浆制得的包装纸，所述的包装纸的浆料由草浆和竹浆制得，其中所述包装纸的定量为50g/m2，合成造纸助剂的含量为绝干浆的0.8％，保鲜制剂的喷洒或涂覆的量为50mL/m2。
所述合成造纸助剂为甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述的保鲜制剂为壳寡糖水溶液，所述壳寡糖水溶液的浓度为5％。
所述浆料由重量百分比的如下组分组成：
草浆50％，
竹浆50％。
所述草浆为自制未漂草浆，所述竹浆为未漂竹浆，所述自制未漂浆的K值为5.5以下，叩解度为25°SR，湿重为3.2g，白度为44.5％ISO以下，pH值为8，基于固形物总重量的纤维素含量为97％；
所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂包括甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂阳离子组分和甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂阴离子组分，所述阳离子组分中的壳聚糖含量为10％，所述阴离子组分中的壳聚糖含量为10％。
本发明所述的由非木材类纸浆制得的包装纸的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中，将自制草浆和竹浆在浆槽进行混合配制浆料，使浆料均匀；
在步骤(2)中，混匀后的浆料依次通过圆网浓缩机、浓缩后浆槽、低浓磨浆机和草浆叩后浆塔，得到打浆后的浆料；打浆，在低浓磨浆机中进行打浆，磨浆转速为17000r/min，打浆浓度为10％以下；打浆结束后，所得浆料的打浆度为30°SR，湿重为8g，保水值为130％；
在步骤(3)中，制备阴离子组分：
所述的甲壳素又名甲壳质、几丁质，是一种生物大分子有机物，与纤维素具有非常相似的化学结构，在自然界中是许多低等动物和植物的重要组成部分，数量仅次于纤维素，是地球上第二大可再生资源。
将洗净后的甲壳素用60％的氢氧化钠溶液在140℃处理2.5h，水洗至中性后溶解于浓度为1％的乙酸溶液中，调节pH值至10，每升液体加100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至45℃，加入丙烯酰胺、阴离子单体进行接枝聚合，反应时间为2.5h，调整pH值至10，得到阴离子组分；在1500r/min的搅拌速度下反应20s后进入纸机浆槽；
所述的无机填料为硅灰石；
在步骤(4)中，接着向步骤(3)纸机浆槽的浆料中添加甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的阳离子组分，在750r/min的搅拌速度下反应60s后进入高位箱；
制备阳离子组分：
将洗净后的甲壳素用60％的氢氧化钠溶液在130℃处理2.3h，水洗至中性后溶解于浓度为7％的乙酸溶液中，调节pH值至10，每升液体加100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至45℃，加入丙烯酰胺、阳离子单体进行接枝聚合，反应时间为2.5h，调整pH值至10，得到阳离子组分；在500r/min的搅拌速度下反应80s后进入高位箱；
所述阳离子单体为含有1，1-二烷基、烷氧基的烯烃类化合物；在步骤(3)和步骤(4)中，所述还原剂为H2O2；
在步骤(5)中，将步骤(4)所得浆料在纸机上依次经冲浆泵、网部、毯部压榨部和第一干燥部，制得成型纸张；所述纸机的速率为300m/min；
所述干燥部的烘房温度为130℃，所述第一干燥部的成纸水分低于8.1wt％，所述第二干燥部的成纸水分低于6wt％；所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为1.0％，网部为100目；
在步骤(6)中，将步骤(5)所得成型纸张送入涂布机，保鲜制剂涂布量控制在40mL/m2，同时利用风压在9kPa下将多余的保鲜制剂吹出，形成涂层；
所述保鲜制剂为壳寡糖水溶液，所述壳寡糖水溶液的浓度为5％；
在步骤(7)中，将步骤(5)所得涂层纸送入第二干燥部、卷纸机和高速分切机后加工，制得由非木材类纸浆制得的包装纸。
本发明所述的甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，包括如下步骤：
在步骤(1)中，制备阴离子组分：将洗净后的甲壳素用50％的氢氧化钠溶液在130℃处理2.3h，水洗至中性后溶解于浓度为8％的乙酸溶液中，调节pH值至10，每升液体加100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至50℃，加入丙烯酰胺、阴离子单体进行接枝聚合，反应时间为2.5h，调整pH值至10，得到阴离子组分；所述阴离子组分中的壳聚糖含量为8％，所述的壳聚糖为甲壳素脱乙酰基的衍生物；所述壳聚糖的分子量为10万；
在步骤(2)中，制备阳离子组分：将洗净后的甲壳素用30％的氢氧化钠溶液在140℃处理2.5h，水洗至中性后溶解于浓度为10％的乙酸溶液中，调节pH值至10，每升液体加100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至46℃，加入丙烯酰胺、阳离子单体进行接枝聚合，反应时间为2.5h，调整pH值至10，得到阳离子组分；所述阳离子组分中的壳聚糖含量为10％。
在步骤(3)中，所述阴离子组分与阳离子组分的质量比为0.16:0.6。
实施例4
实施例4与实施例1的区别：
本发明所述的由非木材类纸浆制得的包装纸的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(3)中，所述阴离子单体为丙烯腈，所述的无机填料为云母粉；
在步骤(4)中，所述阳离子单体为异丁烯。在步骤(3)和步骤(4)中，所述还原剂为HCl；
在步骤(6)中，所述涂布机为刮刀式涂布机。
实施例5
实施例5与实施例1的区别：
本发明所述的由非木材类纸浆制得的包装纸的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(3)中，所述阴离子单体为阴离子聚丙烯酰胺，所述的无机填料为高岭土；在步骤(4)中，所述阳离子单体为阳离子聚丙烯酰胺。
在步骤(6)中，所述涂布机为辊式涂布机。
实施例6
实施例6与实施例1的区别：
本发明所述的由非木材类纸浆制得的包装纸的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(3)中，所述阴离子单体为阴离子淀粉，所述的无机填料为硅铝粉；
在步骤(4)中，所述阳离子单体为阳离子淀粉。
在步骤(6)中，所述涂布机为喷雾涂布机。
实施例7
实施例7与实施例1的区别：
在步骤(6)中，所述涂布机为帘式涂布机。
实施例8
实施例8与实施例1的区别：
在步骤(6)中，所述涂布机为狭缝式涂布机。
对比例1
除了步骤6中不使用保鲜制剂涂布之外，与实施例2制备过程相同，得到比较用包装纸。
对比例2
除了使用商购小麦秸秆制得的纸浆作为原料(河南兴泰纸业有限公司)，并且使用次氯酸对纸浆进行漂白处理之外，以与上述实施例2相同的方式进行造纸，得到比较用包装纸。
对比例3
使用市场上购买的以木质材料制备的包装用白色淋膜纸作为对比例3。
纸张评价
(1)防水性评价
采用浸水法测包装纸防水性能，将实施例2、对比例1-3包装纸切成100mm*100mm的方形试样各3张，重复试验3次，放在一个预先称重的洁净容器中，在天平上进行称量。将试样从容器中取出，竖直插入装有蒸馏水的试剂槽内。试样的上边缘应在水25mm±mm处，并应避免试样与槽底相接触(可用小夹子夹住，但夹口应在距试样边缘5mm以内)。浸水时间可按以下条件进行确定：①低抗水性：5min±15s；②中抗水性：30min±60s；③高抗水性：24h±15min。当试样在蒸馏水中浸泡到规定时间后，用镊子垂直夹持试样的一个角，将试样从蒸馏水中取出。夹持试样2min，使蒸馏水滴下。将试样放回原来的容器中，并在天平上称量，准确至0.01g。如果继续浸水，试样质量不再增加，试样即达到了饱和。最后就可以计算出瓦楞纸板的吸水性，每种包装纸评价结果取三次平均值，如下表1所示。
(2)抗菌保鲜评价
每种包装纸各取3张500mm*500mm大小，以香蕉作为供试对象，选择无伤绿熟、大小一致12根香蕉。随机分为4组，每组重复试验3次，使用实施例2、对比例1-3包装纸处理，置于4℃，75％-85％RH冷库中贮藏。1周后测试生理生化指标，观察破损及腐败情况，每种包装纸评价结果取三次平均值，如下表1所示。
(3)物理强度评价
实验仪器：
①抗张强度测定仪，SE-062型，瑞典L&W公司；
②撕裂度测定仪，SLD-1000型，瑞典L&W公司；
③耐破度测定仪，DCP－NPY5600型，四川长江造纸仪器厂；
④耐折度测定仪，TST-PM218A型，德国。
检测前将纸页置于恒温(23±1℃)、恒湿(50±1％)实验室中24h。分别按照GB/T12914-2008、GB/T455-2002、GB/T454-2002、GB/T457-2008测定纸张的抗张强度、撕裂度、耐破度和耐折度，重复3次。每种包装纸评价结果取三次平均值，如下表1所示。
Figure GDA0002256091960000151
从表1的数据对比来看，通过本发明的方法制备的包装纸在物理强度性能方面与市售木质原料制备的包装纸相当。在防水性和抗菌保鲜方面，本发明的包装纸要明显优于木质原料和小麦秸秆原料制得的包装纸。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种由非木材类纸浆制得的包装纸，其特征在于：所述的包装纸的浆料由自制未漂草浆和未漂竹浆制得，其中所述包装纸的定量为30g/m2-60g/m2，合成造纸助剂的含量为绝干浆的0.5％-1.0％，保鲜制剂的喷洒或涂覆的量为30-50mL/m2；所述合成造纸助剂为甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述的保鲜制剂为壳寡糖水溶液，所述壳寡糖水溶液的浓度为1％-3％，所述浆料的浓度为0.3％-0.5％，所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的含量为绝干浆的0.5％-1.0％；
所述浆料由重量百分比的如下组分组成：
草浆20％-80％，
竹浆20％-80％；
所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂包括甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂阳离子组分和甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂阴离子组分，所述阳离子组分中的壳聚糖含量为1％
-10％，所述阴离子组分中的壳聚糖含量为1-10％，所述阴离子组分与阳离子组分的质量比为0.16:0.64；
制备方法包括如下步骤：
(1)将自制草浆和竹浆在浆槽进行混合配制浆料，使浆料均匀；
(2)混匀后的浆料依次通过圆网浓缩机、浓缩后浆槽、低浓磨浆机和草浆叩后浆塔，得到打浆后的浆料；
(3)在配浆槽中先添加甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的阴离子组分，在1000-1500r/min的搅拌速度下反应20s-40s后进入纸机浆槽；
(4)接着向步骤(3)纸机浆槽的浆料中添加甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的阳离子组分，在500-1000r/min的搅拌速度下反应50s-80s后进入高位箱；
(5)将步骤(4)所得浆料在纸机上依次经冲浆泵、网部、毯部压榨部和第一干燥部，制得成型纸张；
(6)将步骤(5)所得成型纸张送入涂布机，保鲜制剂涂布量控制在30-50mL/m2，同时利用风压在7-12kPa下将多余的保鲜制剂吹出，形成涂层；
(7)将步骤(5)所得涂层纸送入第二干燥部、卷纸机和高速分切机后加工，制得由非木材类纸浆制得的包装纸；在步骤(3)中，制备阴离子组分：
将洗净后的甲壳素用30％-60％的氢氧化钠溶液在120-140℃处理2-3h，水洗至中性后溶解于浓度为1-10％的乙酸溶液中，调节pH值至9-10，每升液体加1-100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40-50℃，加入丙烯酰胺、阴离子单体进行接枝聚合，反应时间为2-3h，调整pH值至6-10，得到阴离子组分；
在步骤(4)中，制备阳离子组分：
将洗净后的甲壳素用30-60％的氢氧化钠溶液在120-140℃处理2-3h，水洗至中性后溶解于浓度为1-10％的乙酸溶液中，调节pH值至9-10，每升液体加1-100g的K2S2O8 和还原剂，搅拌升温至40-50℃，加入丙烯酰胺、阳离子单体进行接枝聚合，反应时间为2-3h，调整pH值至6-10，得到阳离子组分。
2.根据权利要求1所述的由非木材类纸浆制得的包装纸，其特征在于：所述壳寡糖水溶液的浓度为1-5％，所述自制未漂浆的K值为5.5以下，叩解度为20-30°SR，湿重为2-3.5g，白度为44.5％ISO以下，pH值为7-9，基于固形物总重量的纤维素含量为90-97％；抗张指数10-80N·m/g；撕裂指数4-14mN·m2/g，耐破指数1-4kPa·m2/g，耐折度30-140次。
3.根据权利要求1所述的由非木材类纸浆制得的包装纸，其特征在于：在步骤(2)中，打浆，在低浓磨浆机中进行打浆，磨浆转速为10000-20000r/min，打浆浓度为10％以下；打浆结束后，所得浆料的打浆度为20-40°SR，湿重为7-10g，保水值为110-150％；
在步骤(5)和步骤(7)中，所述干燥部的烘房温度为110-130℃，所述干燥部包括第一干燥部和第二干燥部，所述第一干燥部的成纸水分低于8.1wt％，所述第二干燥部的成纸水分低于6wt％；所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.1-1.0％，网部为50-200目；
在步骤(6)中，所述保鲜制剂为壳寡糖水溶液，所述壳寡糖水溶液的浓度为1％-3％；所述涂布机为刷式涂布机、气刀涂布机、刮刀式涂布机、辊式涂布机、喷雾涂布机、帘式涂布机或狭缝式涂布机中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的由非木材类纸浆制得的包装纸，其特征在于：在步骤(3)中，还包括加入无机填料；所述阴离子单体为含有腈基、羰基强吸电基的烯烃类化合物；所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母粉、高岭土、硫酸钡或硅铝粉中的至少一种；
在步骤(4)中，所述阳离子单体为含有1，1-二烷基、烷氧基的烯烃类化合物；在步骤(3)和步骤(4)中，所述还原剂为Na2SO3、FeSO4、H2O2或HCl中的任意一种；
在步骤(5)中，所述纸机的速率为200-400m/min；
所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.3％-0.5％，网部为50-150目；
在步骤(6)中，所述壳寡糖水溶液的浓度为1-5％；所述涂布机为气刀涂布机。
5.根据权利要求4所述的由非木材类纸浆制得的包装纸，其特征在于：在步骤(3)中，所述阴离子单体为丙烯腈、阴离子聚丙烯酰胺或阴离子淀粉中的任意一种，所述的无机填料为滑石粉；在步骤(4)中，所述阳离子单体为异丁烯、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉中的任意一种；在步骤(5)中，所述纸机的速率为250-350m/min；所述浆料从高位箱流入网部时的网部为80-150目。
6.权利要求1-2任一项所述的由非木材类纸浆制得的包装纸，其特征在于，甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂制备方法包括如下步骤：
(1)制备阴离子组分：将洗净后的甲壳素用30-60％的氢氧化钠溶液在120-140℃处理2-3h，水洗至中性后溶解于浓度为1-10％的乙酸溶液中，调节pH值至9-10，每升液体加1-100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40-50℃，加入丙烯酰胺、阴离子单体进行接枝聚合，反应时间为2-3h，调整pH值至6-10，得到阴离子组分；
(2)制备阳离子组分：将洗净后的甲壳素用30％-60％的氢氧化钠溶液在120-140℃处理2-3h，水洗至中性后溶解于浓度为1-10％的乙酸溶液中，调节pH值至9-10，每升液体加1-100g的K2S2O8和还原剂，搅拌升温至40-50℃，加入丙烯酰胺、阳离子单体进行接枝聚合，反应时间为2-3h，调整pH值至6-10，得到阳离子组分；
(3)由上述步骤(1)和步骤(2)，制得甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂。
7.根据权利要求6所述的由非木材类纸浆制得的包装纸，其特征在于：在步骤(1)中，所述阴离子组分中的壳聚糖含量为1-10％，所述的壳聚糖为甲壳素脱乙酰基的衍生物；所述壳聚糖的分子量为1到10万；在步骤(2)中，所述阳离子组分中的壳聚糖含量为1％-10％，在步骤(3)中，所述阴离子组分与阳离子组分的质量比为0.16:0.5-0.8。
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