CN109487626A - 一种高抗水性吸管衬纸及其制备方法 - Google Patents

一种高抗水性吸管衬纸及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高抗水性吸管衬纸及其制备方法，包括以下步骤：(1)将漂白针、阔木浆混合打浆，加入填料、湿强剂、施胶剂及助留剂等，经除渣、调浓制成可上网的纤维浆料；(2)纤维浆料经长网纸机的成形、压榨后，控制烘缸曲线使施胶剂完全熟化，再由淀粉复配烷基烯酮二聚体及羧甲基纤维素的三元表面施胶剂进行表面施胶工序，再经烘干、压光及卷取制得一种高抗水性吸管衬纸。本发明制得的吸管衬纸有很好的抗水性和湿强度，制成的吸管能有效阻隔液体渗透，各项指标均符合国家食品包装材料安全标准。

Description

一种高抗水性吸管衬纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，具体涉及一种高抗水性吸管衬纸及其制备方法。
背景技术
随着经济水平和生活质量的提高，食品包装材料被大量应用于商品，这也带来了日益严重的白色污染问题。聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料制品使用废弃后难以被降解，对环境造成了严重的污染。随着国家禁塑令的展开，塑料餐具逐渐被市场淘汰，纸制材料由于其可循环可降解的优势，是塑料的优良替代品。近年来逐渐抢占食品包装市场，前景广阔。
塑料由于其良好的可塑性和热固性，一直以来都是吸管的主要制作材料。随着人们环保意识的提高，现在越来越多的商家将目光投向可降解的纸吸管。2018年6月开始，星巴克、麦当劳等全球大型企业宣布将全面禁止使用塑料吸管，改用纸质吸管及提供免吸杯盖。由于吸管需要一定的抗弯曲强度，而纸张本身具有柔软性的弱点及过厚纸张网上一次成纸的难度，因此纸吸管一般由吸管衬纸和吸管面纸多层复合压制而成。吸管衬纸为吸管的内层与液体食品直接接触，要求纸张具有良好的挺度、湿强度、抗水性且符合食品包装用纸的相关安全卫生标准，但是由于纸张本身具有亲水性，其抗水性能及湿强度是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高抗水性吸管衬纸及其制备方法，以克服纸张本身的亲水性，本发明制得的吸管衬纸有很好的抗水性和湿强度，制成的吸管能有效阻隔液体的渗透。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，具体制备步骤为：
(1)将漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆混合碎浆，经盘磨打浆后浆料泵送至成浆池，加入填料悬浮液混合均匀后泵送至和浆池，加入阳离子淀粉、湿强剂混合均匀后泵送至抄造池，浆料经调浓除渣后，加入施胶剂及多组分助留剂后进入流浆箱；
(2)浆料上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后进入前干燥部，控制烘缸曲线使施胶剂完全熟化，再由阳离子淀粉复配羧甲基纤维素(CMC)及烷基烯酮二聚体(AKD)的三元表面施胶剂进行表面施胶，进入后干燥部烘干、压光及卷取制得高抗水性吸管衬纸；
步骤(1)中漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆按(3:7)～(6:4)的绝干质量比混合，打浆前浸泡时间为4～6h，打浆质量浓度为4.0～4.7％，打浆度为35～40°SR；
步骤(1)中填料悬浮液由碳酸钙、滑石粉、高岭土、钛白粉中的一种或多种任意比混合，悬浮液浓度8～12％，加填量为10～20％；
步骤(1)中阳离子淀粉用量为0.3～0.5％(对绝干纤维用量)，所述的湿强剂为聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)，用量为0.4～0.6％(对绝干纤维用量)；
步骤(1)中施胶剂为烯基琥珀酸酐(ASA)乳液，施胶剂用量为0.2～0.4％(对绝干纤维用量)，在一段良浆出口处连续加入；ASA乳液现场乳化步骤为：将淀粉糊化后用柠檬酸调节pH为4～5，冷却至40～45℃后与ASA混合，用高剪切涡轮泵乳化制得施胶剂乳液；所用乳化淀粉为阳离子木薯淀粉，淀粉浓度为2～3％，淀粉与ASA质量比为2～4:1；
步骤(1)中多组分助留剂为阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和硅溶胶，用量分别为0.05～0.08％和0.03～0.06％(对绝干纤维用量)，在高位箱连续加入；
步骤(2)中浆料上网浓度为0.8％～1.0％，浆网速比为1.05～1.15；
步骤(2)中干燥部烘缸曲线如附图1所示；
步骤(2)中三元表面施胶剂为：阳离子淀粉按4～10％浓度糊化，CMC按2～5％浓度糊化，将淀粉糊液、CMC糊液、AKD乳液混合搅拌均匀即得，阳离子淀粉:CMC:AKD的质量比为10:0.6～1:0.3～0.5，上胶量为1～3g/m2；
采用上述步骤制得的高抗水性吸管衬纸的定量为115～121g/m2，厚度为0.15～0.17mm，灰分为4～6％，正、反面吸水性≤15g/m2，纵向干抗张强度≥7.5kN/m，纵向湿抗张强度≥1.5kN/m，正面干耐破度≥360kPa，不含荧光物质，4％乙酸总迁移量≤10mg/dm2，10％乙醇总迁移量≤10mg/dm2，高锰酸钾消耗量≤40mg/kg，符合国家食品包装材料安全标准。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明在表面施胶使用淀粉复配CMC及AKD的三元表面施胶剂，保证AKD在纸张表面百分百留着，使纸张表面具有高抗水性，进一步阻隔了液体对纸张的渗透；同时控制烘缸曲线使纸张快速干燥，保证了施胶剂能完成90％以上的熟化，减少了纸页假施胶的情况，最大限度提高了纸张的抗水性。
进一步地，本发明采用熟化时间更短、施胶速度更快、pH适用范围更广的ASA乳液进行浆内施胶，有效阻隔了液体在纸页内部的扩散。
本发明所制备的高抗水性吸管衬纸的定量为115～121g/m2，厚度为0.15～0.17mm，灰分为4～6％，正、反面吸水性≤15g/m2，纵向干抗张强度≥7.5kN/m，纵向湿抗张强度≥1.5kN/m，正面干耐破度≥360kPa，不含荧光物质，4％乙酸总迁移量≤10mg/dm2，10％乙醇总迁移量≤10mg/dm2，高锰酸钾消耗量≤40mg/kg，符合国家食品包装材料安全标准。
附图说明
图1为本发明干燥部烘缸曲线。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：
一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆混合碎浆，经盘磨打浆后浆料泵送至成浆池，加入填料悬浮液混合均匀后泵送至和浆池，加入阳离子淀粉、湿强剂混合均匀后泵送至抄造池，浆料经调浓除渣后，加入施胶剂及多组分助留剂后进入流浆箱；
漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆按(3:7)～(6:4)的比例混合，打浆前浸泡时间为4～6h，打浆浓度为4.0～4.7％，打浆度为35～40°SR；
填料悬浮液由碳酸钙、滑石粉、高岭土、钛白粉中的一种或多种任意比混合，悬浮液浓度8～12％，加填量为10～20％；
阳离子淀粉用量为0.3～0.5％(对绝干纤维用量)，所述的湿强剂为聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)，用量为0.4～0.6％(对绝干纤维用量)；
施胶剂为烯基琥珀酸酐(ASA)乳液，施胶剂用量为0.2～0.4％(对绝干纤维用量)，在一段良浆出口处连续加入；ASA乳液现场乳化步骤为：将淀粉糊化后用柠檬酸调节pH为4～5，冷却至40～45℃后与ASA混合，用高剪切涡轮泵乳化制得施胶剂乳液；所用乳化淀粉为阳离子木薯淀粉，淀粉浓度为2～3％，淀粉与ASA质量比为2～4:1；
多组分助留剂为阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和硅溶胶，用量分别为0.05～0.08％和0.03～0.06％(对绝干纤维用量)，在高位箱连续加入；
步骤二，浆料上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后进入前干燥部，控制烘缸曲线使施胶剂完全熟化，再由阳离子淀粉复配羧甲基纤维素(CMC)及烷基烯酮二聚体(AKD)的三元表面施胶剂进行表面施胶，进入后干燥部烘干、压光及卷取制得高抗水性吸管衬纸；
浆料上网浓度为0.8％～1.0％，浆网速比为1.05～1.15；
干燥部烘缸曲线如附图1所示；
三元表面施胶剂为：阳离子淀粉按4～10％浓度糊化，CMC按2～5％浓度糊化，将淀粉糊液、CMC糊液、AKD乳液混合搅拌均匀即得，阳离子淀粉:CMC:AKD的质量比为10:0.6～1:0.3～0.5，上胶量为1～3g/m2；
本发明所制备的高抗水性吸管衬纸的定量为115～121g/m2，厚度为0.15～0.17mm，灰分为4～6％，正、反面吸水性≤15g/m2，纵向干抗张强度≥7.5kN/m，纵向湿抗张强度≥1.5kN/m，正面干耐破度≥360kPa，不含荧光物质，4％乙酸总迁移量≤10mg/dm2，10％乙醇总迁移量≤10mg/dm2，高锰酸钾消耗量≤40mg/kg，符合国家食品包装材料安全标准。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1
步骤一，将漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆按3:7的比例混合碎浆后经盘磨打浆，打浆前浸泡时间为4h，打浆浓度为4.0％，打浆度为35°SR，打好后浆料泵送至成浆池；加入碳酸钙填料悬浮液，悬浮液浓度8％，加填量为15％，混合均匀后泵送至和浆池；加入阳离子淀粉0.3％(对绝干纤维用量)、聚酰胺环氧氯丙烷0.4％(对绝干纤维用量)，混合均匀后泵送至抄造池；浆料经调浓除渣后，在一段良浆出口处连续添加烯基琥珀酸酐(ASA)乳液，用量为0.4％(对绝干纤维用量)，；ASA乳液现场乳化步骤为将淀粉糊化后用柠檬酸调节pH为4，冷却至40℃后与ASA混合，用高剪切涡轮泵乳化制得施胶剂乳液，所用乳化淀粉为阳离子木薯淀粉，淀粉浓度为3％，淀粉与ASA质量比为3:1；在高位箱连续添加聚丙烯酰胺0.07％和硅溶胶0.03％(对绝干纤维用量)；浆料进入流浆箱；
步骤二，浆料以上网浓度1.0％，浆网速比1.12上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后，进入前干燥部干燥；再由阳离子淀粉复配CMC及AKD的三元表面施胶剂进行表面施胶，上胶量为3g/m2；表面施胶剂由阳离子淀粉、CMC、AKD按质量比10:0.8:0.3搅拌混合均匀制得，其中阳离子淀粉按6％浓度糊化，CMC按2％浓度糊化；进入后干燥部烘干、压光及卷取制得高抗水性吸管衬纸；
采用上述方法制得的高抗水性吸管衬纸的定量为118g/m2；厚度为0.163mm；灰分为5.3％；正、反面吸水性≤15g/m2；纵向干抗张强度≥7.5kN/m；纵向湿抗张强度≥1.5kN/m；正面干耐破度≥360kPa；不含荧光物质；4％乙酸总迁移量≤10mg/dm2；10％乙醇总迁移量≤10mg/dm2；高锰酸钾消耗量≤40mg/kg；符合国家食品包装材料安全标准。
实施例2
步骤一，将漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆按4:6的比例混合碎浆后经盘磨打浆，打浆前浸泡时间为5h，打浆浓度为4.5％，打浆度为38°SR，打好后浆料泵送至成浆池；加入高岭土与钛白粉3:1填料悬浮液，悬浮液浓度8％，加填量为18％，混合均匀后泵送至和浆池；加入阳离子淀粉0.5％(对绝干纤维用量)、聚酰胺环氧氯丙烷0.5％(对绝干纤维用量)，混合均匀后泵送至抄造池；浆料经调浓除渣后，在一段良浆出口处连续添加烯基琥珀酸酐(ASA)乳液，用量为0.2％(对绝干纤维用量)，；ASA乳液现场乳化步骤为将淀粉糊化后用柠檬酸调节pH为4.5，冷却至43℃后与ASA混合，用高剪切涡轮泵乳化制得施胶剂乳液，所用乳化淀粉为阳离子木薯淀粉，淀粉浓度为3％，淀粉与ASA质量比为2:1；在高位箱连续添加聚丙烯酰胺0.05％和硅溶胶0.06％(对绝干纤维用量)；浆料进入流浆箱；
步骤二，浆料上网浓度为0.8％，浆网速比为1.05上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后，进入前干燥部干燥；再由阳离子淀粉复配烷基烯酮二聚体及羧甲基纤维素的三元表面施胶剂进行表面施胶，上胶量为2g/m2；阳离子淀粉、CMC、AKD按质量比10:0.6:0.4，其中阳离子淀粉按4％浓度糊化，CMC按3％浓度糊化；进入后干燥部烘干、压光及卷取制得高抗水性吸管衬纸；
采用上述方法制得的高抗水性吸管衬纸的定量为116g/m2；厚度为0.158mm；灰分为5.0％；正、反面吸水性≤15g/m2；纵向干抗张强度≥7.5kN/m；纵向湿抗张强度≥1.5kN/m；正面干耐破度≥360kPa；不含荧光物质；4％乙酸总迁移量≤10mg/dm2；10％乙醇总迁移量≤10mg/dm2；高锰酸钾消耗量≤40mg/kg；符合国家食品包装材料安全标准。
实施例3
步骤一，将漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆按6:4的比例混合碎浆后经盘磨打浆，打浆前浸泡时间为6h，打浆浓度为4.7％，打浆度为40°SR，打好后浆料泵送至成浆池；加入滑石粉填料悬浮液，悬浮液浓度10％，加填量为20％，混合均匀后泵送至和浆池；加入阳离子淀粉0.5％(对绝干纤维用量)、聚酰胺环氧氯丙烷0.5％(对绝干纤维用量)，混合均匀后泵送至抄造池；浆料经调浓除渣后，在一段良浆出口处连续添加烯基琥珀酸酐(ASA)乳液，用量为0.4％(对绝干纤维用量)，；ASA乳液现场乳化步骤为将淀粉糊化后用柠檬酸调节pH为5，冷却至45℃后与ASA混合，用高剪切涡轮泵乳化制得施胶剂乳液，所用乳化淀粉为阳离子木薯淀粉，淀粉浓度为3％，淀粉与ASA质量比为4:1；在高位箱连续添加聚丙烯酰胺0.08％和硅溶胶0.04％(对绝干纤维用量)；浆料进入流浆箱；
步骤二，浆料上网浓度为0.9％，浆网速比为1.15上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后，进入前干燥部干燥，再由阳离子淀粉复配CMC及AKD的三元表面施胶剂进行表面施胶，上胶量为1g/m2；表面施胶剂由阳离子淀粉、CMC、AKD按质量比10:0.7:0.3搅拌混合均匀制得，其中阳离子淀粉按10％浓度糊化，CMC按5％浓度糊化；进入后干燥部烘干、压光及卷取制得高抗水性吸管衬纸；
采用上述方法制得的高抗水性吸管衬纸的定量为120g/m2；厚度为0.171mm；灰分为5.7％；正、反面吸水性≤15g/m2；纵向干抗张强度≥7.5kN/m；纵向湿抗张强度≥1.5kN/m；正面干耐破度≥360kPa，不含荧光物质，4％乙酸总迁移量≤10mg/dm2、10％乙醇总迁移量≤10mg/dm2，高锰酸钾消耗量≤40mg/kg，符合国家食品包装材料安全标准。
实施例4
步骤一，将漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆按5:5的比例混合碎浆后经盘磨打浆，打浆前浸泡时间为5h，打浆浓度为4.5％，打浆度为39°SR，打好后浆料泵送至成浆池；加入碳酸钙与高岭土比例1:1的填料悬浮液，悬浮液浓度12％，加填量为18％，混合均匀后泵送至和浆池；加入阳离子淀粉0.5％(对绝干纤维用量)、聚酰胺环氧氯丙烷0.6％(对绝干纤维用量)，混合均匀后泵送至抄造池；浆料经调浓除渣后，在一段良浆出口处连续添加烯基琥珀酸酐(ASA)乳液，用量为0.3％(对绝干纤维用量)，；ASA乳液现场乳化步骤为将淀粉糊化后用柠檬酸调节pH为4.5，冷却至43℃后与ASA混合，用高剪切涡轮泵乳化制得施胶剂乳液，所用乳化淀粉为阳离子木薯淀粉，淀粉浓度为2％，淀粉与ASA质量比为3:1；在高位箱连续添加聚丙烯酰胺0.07％和硅溶胶0.06％(对绝干纤维用量)；浆料进入流浆箱；
步骤二，浆料上网浓度为1.0％，浆网速比为1.10上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后，进入前干燥部干燥，再由阳离子淀粉复配CMC及AKD的三元表面施胶剂进行表面施胶，上胶量为2g/m2；表面施胶剂由阳离子淀粉、CMC、AKD按质量比10:0.9:0.5搅拌混合均匀制得，其中阳离子淀粉按6％浓度糊化，CMC按5％浓度糊化；进入后干燥部烘干、压光及卷取制得高抗水性吸管衬纸；
采用上述方法制得的高抗水性吸管衬纸的定量为119g/m2；厚度为0.167mm；灰分为5.1％；正、反面吸水性≤15g/m2；纵向干抗张强度≥7.5kN/m；纵向湿抗张强度≥1.5kN/m；正面干耐破度≥360kPa，不含荧光物质，4％乙酸总迁移量≤10mg/dm2、10％乙醇总迁移量≤10mg/dm2，高锰酸钾消耗量≤40mg/kg，符合国家食品包装材料安全标准。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神范围。

Claims (10)

1.一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆混合碎浆，经打浆后浆料泵送至成浆池；加入填料悬浮液混合均匀后泵送至和浆池；加入阳离子淀粉及湿强剂混合均匀后泵送至抄造池；抄造池浆料经调浓除渣后，加入施胶剂及多组分助留剂后进入流浆箱；
步骤二：浆料上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后进入前干燥部多烘缸组，控制烘缸曲线使施胶剂熟化；再由阳离子淀粉复配羧甲基纤维素及烷基烯酮二聚体的三元表面施胶剂进行表面施胶；然后进入后干燥部烘干、压光制得高抗水性吸管衬纸。
2.根据权利要求1所述的一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，其特征在于，步骤一所述的漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆按(3:7)～(6:4)的绝干质量比混合，打浆前浸泡时间为4～6h，打浆浓度为4.0～4.7％，打浆度为35～40°SR。
3.根据权利要求1所述的一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，其特征在于，步骤一所述的填料悬浮液中填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土和钛白粉中的一种或多种任意比混合，且悬浮液浓度8～12％，加填量为10～20％。
4.根据权利要求1所述的一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，其特征在于，步骤一所述的阳离子淀粉用量为绝干纤维质量的0.3～0.5％。
5.根据权利要求1所述的一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，其特征在于，所述的湿强剂为聚酰胺环氧氯丙烷，用量为绝干纤维质量的0.4～0.6％。
6.根据权利要求1所述的一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，其特征在于，步骤一所述的施胶剂为烯基琥珀酸酐乳液，施胶剂用量为绝干纤维质量的0.2～0.4％；且烯基琥珀酸酐乳液现场乳化步骤为：将淀粉糊化后用柠檬酸调节pH为4～5，冷却至40～45℃后与烯基琥珀酸酐混合，然后乳化制得烯基琥珀酸酐乳液；所用淀粉为阳离子木薯淀粉，且淀粉糊化后质量浓度为2～3％，淀粉与烯基琥珀酸酐质量比为(2～4):1。
7.根据权利要求1所述的一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，其特征在于，步骤一所述的多组分助留剂为阳离子聚丙烯酰胺和硅溶胶，阳离子聚丙烯酰胺和硅溶胶用量分别为绝干纤维质量的0.05～0.08％和0.03～0.06％。
8.根据权利要求1所述的一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，其特征在于，步骤二中浆料上网质量浓度为0.8％～1.0％，浆网速比为1.05～1.15。
9.根据权利要求1所述的一种高抗水性吸管衬纸的制备方法，其特征在于，步骤二所述的三元表面施胶剂为阳离子淀粉糊液、CMC糊液和AKD乳液的混合物，其中阳离子淀粉按4～10％质量浓度糊化，CMC按2～5％质量浓度糊化，且阳离子淀粉:CMC:AKD的质量比为10:(0.6～1):(0.3～0.5)，上胶量为1～3g/m2。
10.一种高抗水性吸管衬纸，采用权利要求1-9任一项所述的一种高抗水性吸管衬纸的制备方法制备得到，其特征在于，高抗水性吸管衬纸的定量为115～121g/m2，厚度为0.15～0.17mm，灰分为4～6％，正、反吸水性≤15g/m2，纵向干抗张强度≥7.5kN/m，纵向湿抗张强度≥1.5kN/m，正面干耐破度≥360kPa，不含荧光物质，4％乙酸总迁移量≤10mg/dm2，10％乙醇总迁移量≤10mg/dm2，高锰酸钾消耗量≤40mg/kg。
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