CN109629303B - 一种高挺度吸管衬纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高挺度吸管衬纸及其制备方法，包括以下步骤：(1)选用纤维粗度大、细胞壁厚的漂白针、阔木浆混合打浆后，通过筛浆机筛选尺寸为长度≥0.5mm、宽度≥0.01mm的纤维浆料，加入填料、纳米纤维素、施胶剂、湿强剂及助留剂等，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成形、压榨后，控制纸页进入干燥部的干度及烘缸温度使纸页快速干燥，再由蜡质玉米淀粉复配聚乙烯醇(PVA)的二表面施胶剂进行表面施胶工序，经烘干、压光及卷取制得一种高挺度吸管衬纸。本发明制得的吸管衬纸有很高的挺度和物理强度，在二次加工成吸管时能起到结构支撑作用，各项指标均符合国家食品包装材料安全标准。

Description

一种高挺度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，具体涉及一种高挺度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，塑料餐具等快销制品逐渐被市场淘汰。2018年6月开始，星巴克、麦当劳等大型企业宣布将全面禁止使用塑料吸管，纸制材料由于其可循环可降解的优势，近年来逐渐抢占食品包装市场，前景广阔，是塑料吸管的优良替代品。
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。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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高挺度吸管衬纸及其制备方法，以克服纸张本身的柔软性，本发明制备的吸管衬纸有足够的挺度，在二次加工成吸管时能起到结构支撑作用。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高挺度吸管衬纸的制备方法，具体制备步骤为：
(1)选用纤维粗度大、细胞壁厚的漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆混合碎浆，经盘磨打浆后用压力筛浆机进行筛选，得到尺寸为长度≥0.5mm、宽度≥0.01mm的纤维浆料，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，加入纳米纤维素、阳离子淀粉及湿强剂混合均匀后泵送至抄造池，浆料经调浓除渣，加入施胶剂、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，控制纸页进前干燥部的干度，控制烘缸曲线使纸页快速干燥，再由蜡质玉米淀粉复配聚乙烯醇 (PVA)的二元表面施胶剂进行表面施胶，经后干燥部烘干、压光及卷取制得高挺度吸管衬纸；
步骤(1)中的漂白针、阔叶木浆按(3:7)～(6:4)的比例混合，打浆前浸泡时间为3～5h，打浆浓度为4.0～4.7％，打浆度为38～40°SR；
步骤(1)中的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)中的纳米纤维素为TEMPO氧化型微纤化纤维素、乙酰化改性的微纤化纤维素、酯化改性的微纤化纤维素、硅烷化改性的微纤化纤维素中的一种，用量为0.2～0.3％(对绝干纤维用量)；所述的阳离子淀粉用量为 0.3～0.5％(对绝干纤维用量)；所述的湿强剂为长链聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)，用量为0.4～0.6％(对绝干纤维用量)；
步骤(1)中的施胶剂为烷基烯酮二聚体(AKD)，用量为0.1～0.2％(对绝干纤维用量)，在一段良浆出口处连续加入；所述的多组分助留剂为聚丙烯酰胺(PAM)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)中的浆料上网浓度为0.8～1.0％，浆网速比为1.05～1.15；
步骤(2)中的纸页进干燥部的干度控制在45～50％，前干燥部烘缸曲线如附图1所示。
步骤(2)中的二元表面施胶剂为蜡质玉米淀粉按4～10％的浓度进行糊化得到淀粉糊液，PVA按1～3％的浓度溶解得到PVA分散液，将淀粉糊液与PVA分散液按质量比3～5:1搅拌混合均匀制得，上胶量为1～3g/m2；
采用上述步骤制得的高挺度吸管衬纸的定量为115～121g/m2；厚度为 0.15～0.17mm；灰分为4～6％；挺度≥1.5mN·m；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：
本发明选用纤维粗度大、细胞壁厚的纤维原料，打浆后又筛选出尺寸为长度≥0.5mm、宽度≥0.01mm的纤维，使纸页本身具有高强度和高挺度；浆内添加长链聚酰胺环氧氯丙烷和纳米纤维素，增强纤维结合力，提高纸张的挺度和强度；控制纸页进前干燥部的干度及烘缸曲线，使纸页中的纤维经高温快速强干燥，增加纸页挺度；再由蜡质玉米淀粉复配聚乙烯醇(PVA)的二元表面施胶剂进行表面施胶，进一步提高纸页表面强度和纸张厚度，增加挺度。
本发明制备的高挺度吸管衬纸的定量为115～121g/m2；厚度为 0.15～0.17mm；灰分为4～6％；挺度≥1.5mN·m；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：
一种高挺度吸管衬纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，选用纤维粗度大、细胞壁厚的漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆混合碎浆，经盘磨打浆后用压力筛浆机进行筛选，得到尺寸为长度≥0.5mm、宽度≥0.01mm的纤维浆料，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，加入纳米纤维素、阳离子淀粉及湿强剂混合均匀后泵送至抄造池，浆料经调浓除渣，加入施胶剂、多组分助留剂后进入流浆箱；
漂白针、阔叶木浆按(3:7)～(6:4)的比例混合，打浆前浸泡时间为3～5h，打浆浓度为4.0～4.7％，打浆度为38～40°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％；
纳米纤维素为TEMPO氧化型微纤化纤维素、乙酰化改性的微纤化纤维素、酯化改性的微纤化纤维素、硅烷化改性的微纤化纤维素中的一种，用量为0.2～0.3％(对绝干纤维用量)；所述的阳离子淀粉用量为0.3～0.5％(对绝干纤维用量)；所述的湿强剂为长链聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)，用量为0.4～0.6％(对绝干纤维用量)；
施胶剂为烷基烯酮二聚体(AKD)，用量为0.1～0.2％(对绝干纤维用量)，在一段良浆出口处连续加入；所述的多组分助留剂为聚丙烯酰胺(PAM)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，控制纸页进前干燥部的干度，控制烘缸曲线使纸页快速干燥，再由蜡质玉米淀粉复配聚乙烯醇(PVA)的二元表面施胶剂进行表面施胶，经后干燥部烘干、压光及卷取制得高挺度吸管衬纸；
浆料上网浓度为0.8～1.0％，浆网速比为1.05～1.15；
纸页进干燥部的干度控制在45～50％，前干燥部烘缸曲线如附图1所示；
二元表面施胶剂为蜡质玉米淀粉按4～10％的浓度进行糊化得到淀粉糊液，PVA按1～3％的浓度溶解得到PVA分散液，将淀粉糊液与PVA分散液按质量比3～5:1搅拌混合均匀制得，上胶量为1～3g/m2；
采用上述步骤制得的高挺度吸管衬纸的定量为115～121g/m2；厚度为 0.15～0.17mm；灰分为4～6％；挺度≥1.5mN·m；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，选用纤维粗度大、细胞壁厚的漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆按 3:7的比例混合碎浆，打浆前浸泡时间为3h，打浆浓度为4％，打浆度为40°SR；经盘磨打浆后用压力筛浆机进行筛选，得到尺寸为长度≥0.5mm、宽度≥ 0.01mm的纤维浆料，浆料泵送至成浆池；加入碳酸钙填料悬浮液，悬浮液浓度12％，加填量为10％，混合均匀后泵送至和浆池；加入乙酰化改性的微纤化纤维素0.2％(对绝干纤维用量)，阳离子淀粉0.3％(对绝干纤维用量)，长链PAE0.4％(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，在一段良浆出口处连续加入AKD0.1％(对绝干纤维用量)，在高位箱连续加入 CPAM0.05％和硅溶胶0.06％(对绝干纤维用量)后进入流浆箱；
步骤二，浆料以上网浓度为0.8％，浆网速比为1.05上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后，控制纸页进前干燥部的干度为45％，控制烘缸曲线使纸页快速干燥，再由蜡质玉米淀粉复配PVA的二元表面施胶剂进行表面施胶，上胶量为3g/m2，其中蜡质玉米淀粉按6％的浓度进行糊化得到淀粉糊液， PVA按2％的浓度溶解得到PVA分散液，将淀粉糊液与PVA分散液按质量比 3:1搅拌混合均匀制得；经后干燥部烘干、压光及卷取制得高挺度吸管衬纸；
采用上述方法制得的高挺度吸管衬纸的定量为116g/m2；厚度为 0.158mm；灰分为5.5％；挺度≥1.5mN·m；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，选用纤维粗度大、细胞壁厚的漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆按 4:6的比例混合碎浆，打浆前浸泡时间为4h，打浆浓度为4.5％，打浆度为 39°SR；经盘磨打浆后用压力筛浆机进行筛选，得到尺寸为长度≥0.5mm、宽度≥0.01mm的纤维浆料，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14％，混合均匀后泵送至和浆池；加入酯化改性的微纤化纤维素0.3％(对绝干纤维用量)，阳离子淀粉0.5％(对绝干纤维用量)，长链PAE0.5％(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，在一段良浆出口处连续加入AKD0.2％(对绝干纤维用量)，在高位箱连续加入CPAM0.06％和硅溶胶0.05％(对绝干纤维用量)后进入流浆箱；
步骤二，浆料以上网浓度为0.9％，浆网速比为1.08上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后，控制纸页进前干燥部的干度为48％，控制烘缸曲线使纸页快速干燥，再由蜡质玉米淀粉复配PVA的二元表面施胶剂进行表面施胶，上胶量为2g/m2，其中蜡质玉米淀粉按5％的浓度进行糊化得到淀粉糊液， PVA按1％的浓度溶解得到PVA分散液，将淀粉糊液与PVA分散液按质量比 4:1搅拌混合均匀制得；经后干燥部烘干、压光及卷取制得高挺度吸管衬纸；
采用上述方法制得的高挺度吸管衬纸的定量为118g/m2；厚度为 0.161mm；灰分为5.3％；挺度≥1.5mN·m；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。
本实施例中填料悬浮液还可以为碳酸钙、滑石粉、高岭土和钛白粉中的多种任意比混合。
实施例3
步骤一，选用纤维粗度大、细胞壁厚的漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆按 5:5的比例混合碎浆，打浆前浸泡时间为3.5h，打浆浓度为4.7％，打浆度为 39°SR；经盘磨打浆后用压力筛浆机进行筛选，得到尺寸为长度≥0.5mm、宽度≥0.01mm的纤维浆料，浆料泵送至成浆池；加入高岭土填料悬浮液，悬浮液浓度9％，加填量为20％，混合均匀后泵送至和浆池；加入TEMPO氧化型微纤化纤维素0.2％(对绝干纤维用量)，阳离子淀粉0.4％(对绝干纤维用量)，长链PAE0.4％(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，在一段良浆出口处连续加入AKD0.1％(对绝干纤维用量)，在高位箱连续加入CPAM0.07％和硅溶胶0.06％(对绝干纤维用量)后进入流浆箱；
步骤二，浆料以上网浓度为1.0％，浆网速比为1.10上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后，控制纸页进前干燥部的干度为46％，控制烘缸曲线使纸页快速干燥，再由蜡质玉米淀粉复配PVA的二元表面施胶剂进行表面施胶，上胶量为3g/m2，其中蜡质玉米淀粉按8％的浓度进行糊化得到淀粉糊液， PVA按1％的浓度溶解得到PVA分散液，将淀粉糊液与PVA分散液按质量比 4:1搅拌混合均匀制得；经后干燥部烘干、压光及卷取制得高挺度吸管衬纸；
采用上述方法制得的高挺度吸管衬纸的定量为119g/m2；厚度为 0.165mm；灰分为5.0％；挺度≥1.5mN·m；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，选用纤维粗度大、细胞壁厚的漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆按 6:4的比例混合碎浆，打浆前浸泡时间为5h，打浆浓度为4.6％，打浆度为38°SR；经盘磨打浆后用压力筛浆机进行筛选，得到尺寸为长度≥0.5mm、宽度≥0.01mm的纤维浆料，浆料泵送至成浆池；加入钛白粉填料悬浮液，悬浮液浓度8％，加填量为10％，混合均匀后泵送至和浆池；加入硅烷化改性的微纤化纤维素0.2％(对绝干纤维用量)，阳离子淀粉0.5％(对绝干纤维用量)，长链PAE0.5％(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，在一段良浆出口处连续加入AKD0.2％(对绝干纤维用量)，在高位箱连续加入CPAM0.08％和硅溶胶0.05％(对绝干纤维用量)后进入流浆箱；
步骤二，浆料以上网浓度为1.0％，浆网速比为1.12上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后，控制纸页进前干燥部的干度为50％，控制烘缸曲线使纸页快速干燥，再由蜡质玉米淀粉复配PVA的二元表面施胶剂进行表面施胶，上胶量为3g/m2，其中蜡质玉米淀粉按10％的浓度进行糊化得到淀粉糊液，PVA按3％的浓度溶解得到PVA分散液，将淀粉糊液与PVA分散液按质量比5:1搅拌混合均匀制得；经后干燥部烘干、压光及卷取制得高挺度吸管衬纸；
采用上述方法制得的高挺度吸管衬纸的定量为120g/m2；厚度为 0.169mm；灰分为4.7％；挺度≥1.5mN·m；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 (5)

1.一种高挺度吸管衬纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：取漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆混合碎浆，经打浆后进行筛选，得到尺寸为长度≥0.5mm、宽度≥0.01mm的纤维浆料，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，加入纳米纤维素、阳离子淀粉及湿强剂混合均匀后泵送至抄造池，抄造池中浆料经调浓除渣，加入施胶剂和多组分助留剂后进入流浆箱；
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3～5h，打浆浓度为4.0～4.7％，打浆度为38～40°SR；
所述的纳米纤维素为TEMPO氧化型微纤化纤维素、乙酰化改性的微纤化纤维素、酯化改性的微纤化纤维素和硅烷化改性的微纤化纤维素中的一种，用量为绝干纤维质量的0.2～0.3％；
所述的阳离子淀粉用量为绝干纤维质量的0.3～0.5％；
所述的湿强剂为长链聚酰胺环氧氯丙烷，用量为绝干纤维质量的0.4～0.6％
步骤二：浆料上机后，经长网纸机脱水成形、压榨后，控制纸页进前干燥部的干度，并控制烘缸曲线使纸页干燥，再由蜡质玉米淀粉复配聚乙烯醇的二元表面施胶剂进行表面施胶，然后经后干燥部烘干、压光制得高挺度吸管衬纸；控制纸页进前干燥部的干度为45～50％；
所述的二元表面施胶剂制备过程为：将蜡质玉米淀粉按4～10％的质量浓度进行糊化得到淀粉糊液，聚乙烯醇按1～3％的浓度溶解得到聚乙烯醇分散液，将淀粉糊液与聚乙烯醇分散液按质量比(3～5):1搅拌混合均匀即得二元表面施胶剂，且上胶量为1～3g/m2；
所制备的高挺度吸管衬纸的定量为115～121g/m2；厚度为0.15～0.17mm；灰分为4～6％；挺度≥1.5mN·m；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。
2.根据权利要求1所述的一种高挺度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，填料悬浮液质量浓度8～12％，加填量为10～20％。
3.根据权利要求1所述的一种高挺度吸管衬纸的制备方法，其特征在于，步骤一所述的施胶剂为烷基烯酮二聚体，用量为绝干纤维质量的0.1～0.2％，在一段良浆出口处连续加入。
4.根据权利要求1所述的一种高挺度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％，在高位箱连续加入。
5.根据权利要求1所述的一种高挺度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。
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