CN108560325A - 一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法，属于包装材料制备技术领域。本发明首先通过高压爆破得到微爆破木屑，再将微爆破木屑和水混合后打浆得到混合木浆，接着将猪板油、葡萄酒和百香果混合后粉碎，再将粉碎物放入高温高湿的环境中酸败，再将酸败产物和混合木浆共同密封发酵反应，将反应产物放入模具滤水后再于高温高压条件下反应后脱模，即得高强度耐撕裂纸浆模塑材料，本发明制得的高强度耐撕裂纸浆模塑材料机械强度高，耐撕裂性能好，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法，属于包装材料制备技术领域。
背景技术
纸浆模塑包装制品是一种绿色环保、节能的新型包装材料，主要由可降解的蔗渣、废纸等制成，其能够减少森林资源的消耗，具有环保可降解、对环境污染小、物美价廉的优点，目前已广泛应用于电子通信、家具、农副产品、玩具等行业包装。
“纸浆模塑”是以纸浆为原料，用带滤网的模具，在压力、时间等条件下，使纸浆脱水、纤维成形而生产出所需产品的加工方法。纸浆模塑包装制品是由一定浓度的纸浆通过模具在负压作用下吸附成型，使得纸浆纤维均匀分布在模具表面，从而形成具有拟定几何形状与尺寸的湿纸模坯，再进一步经过脱水脱模，干燥整形而成，在纸浆模塑制品生产脱模的过程中，由于湿纸模坯尚未干燥成型，因此其结构强度较低，在脱模的过程中容易导致撕裂现象的出现，为了解决上述问题实现顺利脱模，现有纸浆模塑包装制品必须形成一端大另一端小的锥型结构，这样的产品成型后必然存在斜度，在其装箱后将会出现空虚的空间，严重影响被包装产品边角部位的保护，必须通过增大包装体积来获得相应的保护性能，不能满足现在缩减包装体积、降低包装运输成本的趋势要求。
因此，发明一种高强度、耐撕裂的纸浆模塑材料对包装材料制备技术领域具有积极的意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前纸浆模塑制品生产脱模的过程中，由于湿纸模坯干燥成型速度慢，结构强度较低，在脱模的过程中容易撕裂的问题，提供了一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将马尾松木屑和桦木屑混合后装入爆破罐中，用加压泵将爆破罐内压力增压至0.8～0.9MPa，保压处理1～2min后打开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，出料，得到微爆破木屑；
（2）将上述微爆破木屑和水混合后装入打浆机中打浆，直至打浆度为40～45°SR，得到混合木浆，备用；
（3）将猪板油、葡萄酒和百香果混合后放入粉碎机中，粉碎1～2h得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入温室中，静置酸败处理7～9天，得到酸败产物；
（4）将上述酸败产物和备用的混合木浆混合后放入陶瓷罐中，密封罐口，静置反应，反应结束后取出反应产物转入纸浆模塑成型机中的模具中滤水至含水率为70～75%， 再以10～20MPa压力下挤压成型；
（5）待上述挤压成型后，将模具移入高压反应釜中，高温高压反应5～6h后取出模具，脱模，得纸浆模塑坯料，再将纸浆模塑坯料转入平板硫化机中，热压整形3～5min，即得高强度耐撕裂纸浆模塑材料。
步骤（1）中所述的马尾松木屑和桦木屑的质量比为7：3。
步骤（2）中所述的微爆破木屑和水的质量比为2:5。
步骤（3）中所述的猪板油、葡萄酒和百香果的质量比为1:3:5，温室的温度为35～45℃、空气相对湿度为60～70%。
步骤（4）中所述的酸败产物和混合木浆的质量比为1:5，静置反应的温度为25～35℃，静置反应的时间为2～3天。
步骤（5）中所述的高温高压反应的压力为2.0～2.5MPa，高温高压反应的温度为150～160℃，热压整形的温度为120～130℃下，热压整形的压力为4～5MPa。
本发明的有益效果是：
本发明首先通过高压爆破得到微爆破木屑，再将微爆破木屑和水混合后打浆得到混合木浆，接着将猪板油、葡萄酒和百香果混合后粉碎，再将粉碎物放入高温高湿的环境中酸败，再将酸败产物和混合木浆共同密封发酵反应，将反应产物放入模具滤水后再于高温高压条件下反应后脱模，即得高强度耐撕裂纸浆模塑材料，本发明首先通过微爆破，在保持木浆纤维本身物理力学性及外观完整的条件下，在加压和瞬间释压过程中木浆纤维内部产生压力差，使得木浆纤维内部形成由内向外冲击的高压气流，在该高压气流的作用下，木浆纤维细胞壁和纹孔膜等薄弱组织被破坏，实现解纤，将解纤木浆纤维打浆，得到混合木浆，接着将动物性油脂和富含有机酸和醇类的物质混合酸败，利用高温高湿条件下，霉菌微生物快速生长，将将动物性油脂和富含有机酸和醇类的物质分解，产生大量有机羧酸类物质和大量游离性酯基以及其他活性基团，再将这些酸败产物和混合木浆共混发酵，在微生物的作用下将游离性酯基以及其他活性基团引入到木浆中，同时也向木浆中引入了醇类和有机羧酸，其中游离性酯基以及其他活性基团的引入使得最终制得的纸浆模塑材料中活性基团数量增多，这些活性基团的引入可以作为锚固桥梁的作用，和混合木浆纤维表面的羟基发生化学键合力，化学键合力的产生使得纸浆模塑材料内聚力增强，从而提高了其本身结构强度，耐撕裂性提高，而酯基的引入使得纸浆模塑材料防水性提高，在醇类物质的高挥发性作用下，纸浆模塑材料干燥速度变快，也能提高材料的结构强度，另一方面，酸败产物中的有机羧酸类物质添加到木浆中后，在高温高压的作用下使木浆中的纤维吸收热能，其分子链发生较强的活动，在一个较窄的温度范围内，分子间的联接破裂，分子间相互位移加剧，聚合物特性有所变化，无定型纤维从玻璃态转变为塑化态，之后在水热作用以及有机羧酸的作用下进一步水解，水解作用可促使平行的、后继的，甚至交叉的化学作用的发生，并可促使更多糠醛产生，而产生的糠醛会在后续作用下发生缩合或缩聚（树脂化），最终得到树脂化的木浆模塑材料，树脂化的过程中，纤维之间的糠醛发生缩合缩聚，从而将相邻纤维锚固结合，形成牢固的交联网状结构，使得木浆模塑材料的内聚力得到提高，力学强度也得到极大提高，耐撕裂性增强，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按质量比为7：3将马尾松木屑和桦木屑混合后装入爆破罐中，用加压泵将爆破罐内压力增压至0.8～0.9MPa，保压处理1～2min后打开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，出料，得到微爆破木屑；将微爆破木屑和水按质量比为2:5混合后装入打浆机中打浆，直至打浆度为40～45°SR，得到混合木浆，备用；按质量比为1:3:5将猪板油、葡萄酒和百香果混合后放入粉碎机中，粉碎1～2h得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入温度为35～45℃、空气相对湿度为60～70%的温室中，静置酸败处理7～9天，得到酸败产物；将酸败产物和备用的混合木浆按质量比为1:5混合后放入陶瓷罐中，密封罐口，在25～35℃下静置反应2～3天，反应结束后取出反应产物转入纸浆模塑成型机中的模具中滤水至含水率为70～75%， 再以10～20MPa压力下挤压成型；待挤压成型后，将模具移入高压反应釜中，升高反应釜内压力至2.0～2.5MPa，并加热升温至150～160℃，高温高压反应5～6h后取出模具，脱模，得纸浆模塑坯料，再将纸浆模塑坯料转入平板硫化机中，在120～130℃下，以4～5MPa的压力热压整形3～5min，即得高强度耐撕裂纸浆模塑材料。
按质量比为7：3将马尾松木屑和桦木屑混合后装入爆破罐中，用加压泵将爆破罐内压力增压至0.8MPa，保压处理1min后打开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，出料，得到微爆破木屑；将微爆破木屑和水按质量比为2:5混合后装入打浆机中打浆，直至打浆度为40°SR，得到混合木浆，备用；按质量比为1:3:5将猪板油、葡萄酒和百香果混合后放入粉碎机中，粉碎1h得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入温度为35℃、空气相对湿度为60%的温室中，静置酸败处理7天，得到酸败产物；将酸败产物和备用的混合木浆按质量比为1:5混合后放入陶瓷罐中，密封罐口，在25℃下静置反应2天，反应结束后取出反应产物转入纸浆模塑成型机中的模具中滤水至含水率为70%， 再以10MPa压力下挤压成型；待挤压成型后，将模具移入高压反应釜中，升高反应釜内压力至2.0MPa，并加热升温至150℃，高温高压反应5h后取出模具，脱模，得纸浆模塑坯料，再将纸浆模塑坯料转入平板硫化机中，在120℃下，以4MPa的压力热压整形3min，即得高强度耐撕裂纸浆模塑材料。
按质量比为7：3将马尾松木屑和桦木屑混合后装入爆破罐中，用加压泵将爆破罐内压力增压至0.8MPa，保压处理1min后打开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，出料，得到微爆破木屑；将微爆破木屑和水按质量比为2:5混合后装入打浆机中打浆，直至打浆度为43°SR，得到混合木浆，备用；按质量比为1:3:5将猪板油、葡萄酒和百香果混合后放入粉碎机中，粉碎2h得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入温度为40℃、空气相对湿度为65%的温室中，静置酸败处理8天，得到酸败产物；将酸败产物和备用的混合木浆按质量比为1:5混合后放入陶瓷罐中，密封罐口，在30℃下静置反应2天，反应结束后取出反应产物转入纸浆模塑成型机中的模具中滤水至含水率为73%， 再以15MPa压力下挤压成型；待挤压成型后，将模具移入高压反应釜中，升高反应釜内压力至2.3MPa，并加热升温至155℃，高温高压反应6h后取出模具，脱模，得纸浆模塑坯料，再将纸浆模塑坯料转入平板硫化机中，在125℃下，以5MPa的压力热压整形4min，即得高强度耐撕裂纸浆模塑材料。
按质量比为7：3将马尾松木屑和桦木屑混合后装入爆破罐中，用加压泵将爆破罐内压力增压至0.9MPa，保压处理2min后打开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，出料，得到微爆破木屑；将微爆破木屑和水按质量比为2:5混合后装入打浆机中打浆，直至打浆度为45°SR，得到混合木浆，备用；按质量比为1:3:5将猪板油、葡萄酒和百香果混合后放入粉碎机中，粉碎2h得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入温度为45℃、空气相对湿度为70%的温室中，静置酸败处理9天，得到酸败产物；将酸败产物和备用的混合木浆按质量比为1:5混合后放入陶瓷罐中，密封罐口，在35℃下静置反应3天，反应结束后取出反应产物转入纸浆模塑成型机中的模具中滤水至含水率为75%， 再以20MPa压力下挤压成型；待挤压成型后，将模具移入高压反应釜中，升高反应釜内压力至2.5MPa，并加热升温至160℃，高温高压反应6h后取出模具，脱模，得纸浆模塑坯料，再将纸浆模塑坯料转入平板硫化机中，在130℃下，以5MPa的压力热压整形5min，即得高强度耐撕裂纸浆模塑材料。
对照例以常州市某公司生产的纸浆模塑材料作为对照例
对本发明制得的纸浆模塑材料和对照例中的纸浆模塑材料进行性能检测，检测结果如表1所示：
表1 性能检测结果
| 检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对照例 |
| 抗张强度（MPa） | 18 | 18 | 19 | 13 |
| 伸长率（%） | 25 | 25 | 26 | 18 |
| 撕裂指数（mN·m2/g） | 9.8 | 9.9 | 10.0 | 6.5 |
| 耐破指数（kPa·m2/g） | 20.2 | 20.5 | 21.0 | 13.5 |
根据上述检测数据可以看出，本发明制得的高强度耐撕裂纸浆模塑材料机械强度高，耐撕裂性能好，具有广阔的应用前景。
Claims (6)
1.一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将马尾松木屑和桦木屑混合后装入爆破罐中，用加压泵将爆破罐内压力增压至0.8～0.9MPa，保压处理1～2min后打开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，出料，得到微爆破木屑；
（2）将上述微爆破木屑和水混合后装入打浆机中打浆，直至打浆度为40～45°SR，得到混合木浆，备用；
（3）将猪板油、葡萄酒和百香果混合后放入粉碎机中，粉碎1～2h得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入温室中，静置酸败处理7～9天，得到酸败产物；
（4）将上述酸败产物和备用的混合木浆混合后放入陶瓷罐中，密封罐口，静置反应，反应结束后取出反应产物转入纸浆模塑成型机中的模具中滤水至含水率为70～75%， 再以10～20MPa压力下挤压成型；
（5）待上述挤压成型后，将模具移入高压反应釜中，高温高压反应5～6h后取出模具，脱模，得纸浆模塑坯料，再将纸浆模塑坯料转入平板硫化机中，热压整形3～5min，即得高强度耐撕裂纸浆模塑材料。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的马尾松木屑和桦木屑的质量比为7：3。
3.根据权利要求1所述的一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的微爆破木屑和水的质量比为2:5。
4.根据权利要求1所述的一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的猪板油、葡萄酒和百香果的质量比为1:3:5，温室的温度为35～45℃、空气相对湿度为60～70%。
5.根据权利要求1所述的一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的酸败产物和混合木浆的质量比为1:5，静置反应的温度为25～35℃，静置反应的时间为2～3天。
6.根据权利要求1所述的一种高强度耐撕裂纸浆模塑材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的高温高压反应的压力为2.0～2.5MPa，高温高压反应的温度为150～160℃，热压整形的温度为120～130℃下，热压整形的压力为4～5MPa。
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