CN110281593A - 一种瓦楞纸填充物及其制备方法和瓦楞纸 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种瓦楞纸填充物及其制备方法和瓦楞纸，填充物设于瓦楞纸的芯层内，瓦楞纸具有呈波浪形结构的芯层，本方案通过巧妙利用醇凝胶的多孔隙结构和疏水特性，将膨润土结合进醇凝胶中以形成凝胶包芯结构，将其填充在瓦楞纸的波浪结构中，使得制得的瓦楞纸能够在潮湿环境下放置时，凝胶中的膨润土会通过凝胶的孔隙进行吸取部分水汽，令瓦楞纸保持一定干燥而不会导致结构强度直接下降而造成瓦楞纸表面产生损伤痕迹，另外，膨润土在吸水后，会发生体积膨胀，而凝胶又具备一定的弹性，因此，膨胀后的填充物能够起到结构增强填料的效果，本方案不仅实施便利，而且能够提高瓦楞纸包装物的应用范围和提高其包装可靠性，降低运输损失和储运风险。

Description

一种瓦楞纸填充物及其制备方法和瓦楞纸
技术领域
本发明涉及瓦楞纸生产技术领域，尤其是一种瓦楞纸填充物及其制备方法和瓦楞纸。
背景技术
瓦楞纸作为包装箱和包装盒的主要材料，其不仅应用广泛，而且具有较长的应用历史，然而传统的瓦楞纸仅是依靠其芯层结构的波浪形或其他形态的结构进行保持瓦楞纸箱的结构强度，由于瓦楞纸本身的湿强较低和容易受潮腐蚀问题导致其难以在雨季或湿度变化较大的天气下保持良好的结构稳定性和瓦楞纸箱的结构完整性，尤其是在包装有重物(如书本、设备等)，而比较常用的瓦楞纸防潮方案是在其表面设置一层薄膜层，例如瓦楞纸水果箱，这种方式虽然能够起到一定效果，但是也使得纸箱的透气型大大降低，因此，有必要就瓦楞纸的结构设计和整体方案进行研究革新，使其能够进一步适应于当前的需要。
发明内容
针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种结构强度高、防潮效果好和能够在潮湿环境下抑制瓦楞纸的结构强度下降的瓦楞纸填充物及其制备方法和瓦楞纸。
为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：
一种瓦楞纸填充物的制备方法，所述的填充物设于瓦楞纸的芯层内，所述的瓦楞纸具有呈波浪形结构的芯层，其制备方法具体包括如下步骤：
(1)将硅源分散于去离子水后，加入还原性酸进行反应，制得硅酸溶胶，然后将硅酸溶液的pH调整至1～3；
(2)往硅酸溶液中加入碱液，将其pH调节至9，然后再加入水和乙醇，使混合体系进行水解缩聚反应，然后进行老化处理后，形成醇凝胶；
(3)往醇凝胶中加入疏水改性剂和酸溶液进行表面改性处理，制得疏水性醇凝胶；
(4)将膨胀土研磨成粒度小于1mm的颗粒，然后加入到疏水性醇凝胶中进行混合均匀，然后进行真空干燥制得填料坯料；
(5)将填料坯料低温研磨至粒度小于3mm，制得瓦楞纸填充物。
进一步，步骤(1)所述的硅源为硅酸钠或四氯化硅。
进一步，步骤(1)中硅源与去离子水的添加比例为1∶1～4。
进一步，步骤(2)中的水和乙醇与步骤(1)中的硅源添加比例为1～3∶1～2∶1。
进一步，步骤(3)中所述的疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六烷基二硅氮烷或四烷基二硅氮烷。
进一步，步骤(3)中所述的酸溶液为硝酸、盐酸或乙酸。
进一步，步骤(4)中膨胀土与疏水性醇凝胶的添加比例为1∶2～6。
进一步，所述瓦楞纸填充物施加在瓦楞纸芯层的方法为：
a)在瓦楞纸芯层表面和与其贴合的面层纸内表面均涂覆瓦楞纸胶水；
b)将瓦楞纸填充物与瓦楞纸胶水按3∶1～2的比例混合后，形成瓦楞纸填充物胶，然后用毛刷将瓦楞纸填充物胶刷涂在瓦楞纸芯层的波浪形结构内；
c)将瓦楞纸芯层和与其贴合的面层纸贴合压紧固定。
其中，步骤b)中刷涂在瓦楞纸芯层的波浪形结构内的瓦楞纸填充物胶的体积小于瓦楞纸芯层的波浪形结构容积的2/3。
一种瓦楞纸填充物，其由上述所述的制备方法制得。
一种瓦楞纸，其包括上述所述的瓦楞纸填充物。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果为：本方案通过巧妙利用醇凝胶的多孔隙结构和疏水特性，将膨润土结合进醇凝胶中以形成凝胶包芯结构，将其填充在瓦楞纸的波浪结构中，使得制得的瓦楞纸能够在潮湿环境下放置时，凝胶中的膨润土会通过凝胶的孔隙进行吸取部分水汽，令瓦楞纸保持一定干燥而不会导致结构强度直接下降而造成瓦楞纸表面产生损伤痕迹，另外，膨润土在吸水后，会发生体积膨胀，而凝胶又具备一定的弹性，因此，膨胀后的填充物能够起到结构增强填料的效果，另外，由于膨润土具有良好的吸水和脱水恢复性能，因此，当瓦楞纸在潮湿环境下放置时，填充物吸水，将其置于干燥环境下风干时，膨润土又会将其中的水分脱出，恢复低体积形态，而且瓦楞纸在干燥环境下长期放置或处于暴晒环境时，其表面会出现干燥发脆的情况，而此时只需进行少量喷淋水，即可通过填充物中的膨润土进行吸附水分，使得瓦楞纸做出的纸箱或其他包装物能够维持一定的水分和结构强度，而本发明方案正是基于瓦楞纸发生湿润的情况下，容易出现发软的现象和在干燥环境下会发脆的现象进行中和的一个填充物方案，其不仅实施便利，而且能够提高瓦楞纸包装物的应用范围和提高其包装可靠性，降低运输损失和储运风险。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述：
图1为本发明瓦楞纸填充物的简要示意图之一；
图2为本发明瓦楞纸填充物应用于瓦楞纸生产时的简要局部示意图。
具体实施方式
一种瓦楞纸填充物的制备方法，所述的填充物设于瓦楞纸的芯层内，所述的瓦楞纸具有呈波浪形结构的芯层，其制备方法具体包括如下步骤：
(1)将硅源(硅酸钠或四氯化硅)分散于去离子水后，加入还原性酸进行反应，制得硅酸溶胶，然后将硅酸溶液的pH调整至1～3，其中，硅源与去离子水的添加比例为1∶1～4；
(2)往硅酸溶液中加入碱液，将其pH调节至9，然后再加入水和乙醇，使混合体系进行水解缩聚反应，然后进行老化处理后，形成醇凝胶，其中，步骤(2)中的水和乙醇与步骤(1)中的硅源添加比例为1～3∶1～2∶1；
(3)往醇凝胶中加入疏水改性剂(三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六烷基二硅氮烷或四烷基二硅氮烷)和酸溶液(硝酸、盐酸或乙酸)进行表面改性处理，制得疏水性醇凝胶；
(4)将膨胀土研磨成粒度小于1mm的颗粒，然后加入到疏水性醇凝胶中进行混合均匀，然后进行真空干燥制得填料坯料，其中。步骤(4)中膨胀土与疏水性醇凝胶的添加比例为1∶2～6；
(5)将填料坯料低温研磨至粒度小于3mm，制得瓦楞纸填充物。
图1示出了采用本发明方案制得的瓦楞纸填充物制成条状时的简要结构简图。
进一步，所述瓦楞纸填充物施加在瓦楞纸芯层的方法为：
a)在瓦楞纸芯层表面和与其贴合的面层纸内表面均涂覆瓦楞纸胶水；
b)将瓦楞纸填充物与瓦楞纸胶水按3∶1～2的比例混合后，形成瓦楞纸填充物胶，然后用毛刷将瓦楞纸填充物胶刷涂在瓦楞纸芯层的波浪形结构内；
c)将瓦楞纸芯层和与其贴合的面层纸贴合压紧固定。
其中，步骤b)中刷涂在瓦楞纸芯层的波浪形结构内的瓦楞纸填充物胶的体积小于瓦楞纸芯层的波浪形结构容积的2/3。
图2示出了将本发明瓦楞纸填充物施加于瓦楞纸芯层的简要示意图。
一种瓦楞纸填充物，其由上述所述的制备方法制得。
一种瓦楞纸，其包括上述所述的瓦楞纸填充物。
实施例1
一种瓦楞纸填充物的制备方法，所述的填充物设于瓦楞纸的芯层内，所述的瓦楞纸具有呈波浪形结构的芯层，其制备方法具体包括如下步骤：
(1)将硅酸钠按硅源与去离子水的添加比例为1∶1的比例分散于去离子水后，加入还原性酸进行反应，制得硅酸溶胶，然后将硅酸溶液的pH调整至1～3；
(2)往硅酸溶液中加入碱液，将其pH调节至9，然后再加入水和乙醇(其中，水和乙醇与步骤(1)中的硅源添加比例为1∶1∶1)，使混合体系进行水解缩聚反应，然后进行老化处理后，形成醇凝胶；
(3)往醇凝胶中加入三甲基氯硅烷作为疏水改性剂和硝酸进行表面改性处理，制得疏水性醇凝胶；
(4)将膨胀土研磨成粒度小于1mm的颗粒，然后加入到疏水性醇凝胶中进行混合均匀，然后进行真空干燥制得填料坯料，其中，膨胀土与疏水性醇凝胶的添加比例为1∶2；
(5)将填料坯料低温研磨至粒度小于3mm，制得瓦楞纸填充物。
实施例2
一种瓦楞纸填充物的制备方法，所述的填充物设于瓦楞纸的芯层内，所述的瓦楞纸具有呈波浪形结构的芯层，其制备方法具体包括如下步骤：
(1)将四氯化硅按硅源与去离子水的添加比例为1∶2的比例分散于去离子水后，加入还原性酸进行反应，制得硅酸溶胶，然后将硅酸溶液的pH调整至1～3；
(2)往硅酸溶液中加入碱液，将其pH调节至9，然后再加入水和乙醇(其中，水和乙醇与步骤(1)中的硅源添加比例为2∶1∶1)，使混合体系进行水解缩聚反应，然后进行老化处理后，形成醇凝胶；
(3)往醇凝胶中加入六甲基二硅氮烷作为疏水改性剂和盐酸进行表面改性处理，制得疏水性醇凝胶；
(4)将膨胀土研磨成粒度小于1mm的颗粒，然后加入到疏水性醇凝胶中进行混合均匀，然后进行真空干燥制得填料坯料，其中，膨胀土与疏水性醇凝胶的添加比例为1∶4；
(5)将填料坯料低温研磨至粒度小于3mm，制得瓦楞纸填充物。
实施例3
一种瓦楞纸填充物的制备方法，所述的填充物设于瓦楞纸的芯层内，所述的瓦楞纸具有呈波浪形结构的芯层，其制备方法具体包括如下步骤：
(1)将硅酸钠按硅源与去离子水的添加比例为1∶3的比例分散于去离子水后，加入还原性酸进行反应，制得硅酸溶胶，然后将硅酸溶液的pH调整至1～3；
(2)往硅酸溶液中加入碱液，将其pH调节至9，然后再加入水和乙醇(其中，水和乙醇与步骤(1)中的硅源添加比例为3∶1.5∶1)，使混合体系进行水解缩聚反应，然后进行老化处理后，形成醇凝胶；
(3)往醇凝胶中加入六烷基二硅氮烷作为疏水改性剂和乙酸进行表面改性处理，制得疏水性醇凝胶；
(4)将膨胀土研磨成粒度小于1mm的颗粒，然后加入到疏水性醇凝胶中进行混合均匀，然后进行真空干燥制得填料坯料，其中，膨胀土与疏水性醇凝胶的添加比例为1∶6；
(5)将填料坯料低温研磨至粒度小于3mm，制得瓦楞纸填充物。
实施例4
一种瓦楞纸填充物的制备方法，所述的填充物设于瓦楞纸的芯层内，所述的瓦楞纸具有呈波浪形结构的芯层，其制备方法具体包括如下步骤：
(1)将四氯化硅按硅源与去离子水的添加比例为1∶4的比例分散于去离子水后，加入还原性酸进行反应，制得硅酸溶胶，然后将硅酸溶液的pH调整至1～3；
(2)往硅酸溶液中加入碱液，将其pH调节至9，然后再加入水和乙醇(其中，水和乙醇与步骤(1)中的硅源添加比例为2∶2∶1)，使混合体系进行水解缩聚反应，然后进行老化处理后，形成醇凝胶；
(3)往醇凝胶中加入四烷基二硅氮烷作为疏水改性剂和硝酸、盐酸或乙酸进行表面改性处理，制得疏水性醇凝胶；
(4)将膨胀土研磨成粒度小于1mm的颗粒，然后加入到疏水性醇凝胶中进行混合均匀，然后进行真空干燥制得填料坯料，其中，膨胀土与疏水性醇凝胶的添加比例为1∶6；
(5)将填料坯料低温研磨至粒度小于3mm，制得瓦楞纸填充物。
测试例
将实施例1～4所制得的瓦楞纸填充物按如下方法进行施加在瓦楞纸芯层中。
瓦楞纸填充物施加在瓦楞纸芯层的方法为：
a)在瓦楞纸芯层表面和与其贴合的面层纸内表面均涂覆瓦楞纸胶水；
b)将瓦楞纸填充物与瓦楞纸胶水按3∶1.5的比例混合后，形成瓦楞纸填充物胶，然后用毛刷将瓦楞纸填充物胶刷涂在瓦楞纸芯层的波浪形结构内；
c)将瓦楞纸芯层和与其贴合的面层纸贴合压紧固定。
其中，步骤b)中刷涂在瓦楞纸芯层的波浪形结构内的瓦楞纸填充物胶的体积小于瓦楞纸芯层的波浪形结构容积的2/3。
将每个实施例施加的瓦楞纸板分别制得5片瓦楞纸板作为实验组进行测试其承压性能和润湿后的承压性能及风干后的承压性能。
取5未填充瓦楞纸填充物作为对照例测试。
测试方法为：
将瓦楞纸板切割成长度为15cm，宽度为5cm的规格，然后将其长度方向两侧夹起，通过拉伸设备进行测试其抗压强度和承重；
其中，润湿的方法为对瓦楞纸板表面喷淋50ml水，然后将其放置1min后，将表面可见水珠去除，再进行抗压和承重测试；
润湿后风干的操作方法为对瓦楞纸板表面喷淋50ml水，然后将其放置1min后，将表面可见水珠去除，再通过风干至瓦楞纸表面无可见润湿痕迹即可进行拉伸和承重测试。
测试结果如下：
干燥情况下的抗压强度测试 单位：Mpa
编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对照例
1 6.2 5.4 5.7 5.4 5.7 3.1
2 5.8 5.7 5.6 5.7 5.4 2.7
3 5.9 5.5 5.8 5.6 5.4 2.8
4 6.0 5.7 5.9 5.7 5.6 2.7
5 6.1 5.6 5.6 5.6 5.5 2.8
润湿情况下的抗压强度测试 单位：Mpa
编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对照例
1 4.2 3.6 4.0 3.6 3.7 1.1
2 3.9 3.7 3.8 3.7 3.6 0.7
3 4.1 3.8 3.8 3.8 3.5 0.9
4 4.2 3.7 3.9 3.7 3.6 0.7
5 4.1 3.6 3.7 3.9 3.5 0.8
润湿后又干燥情况下的抗压强度测试 单位：Mpa
编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对照例
1 5.6 5.1 5.7 5.2 5.2 1.7
2 5.5 5.2 5.6 5.4 5.1 1.7
3 5.4 5.4 5.8 5.5 5.4 1.9
4 5.3 5.2 5.4 5.6 5.1 1.8
5 5.5 5.1 5.4 5.4 5.2 1.8
承重测试的方法为将瓦楞纸板两侧水平架起，然后在其长度方向中部添加砝码进行静态施压以粗略测试得到瓦楞纸板的承重能力，砝码的最小重量为100g。
干燥情况下的承重强度测试 单位：Kg
编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对照例
1 3.6 3.2 3.7 3.2 3.3 1.2
2 3.4 3.1 3.7 3.4 3.1 1.2
3 3.5 3.4 3.6 3.5 3.4 1.3
4 3.4 3.5 3.5 3.6 3.5 1.4
5 3.5 3.2 3.4 3.4 3.3 1.4
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种瓦楞纸填充物的制备方法，其特征在于：所述的填充物设于瓦楞纸的芯层内，所述的瓦楞纸具有呈波浪形结构的芯层，其制备方法具体包括如下步骤：
（1）将硅源分散于去离子水后，加入还原性酸进行反应，制得硅酸溶胶，然后将硅酸溶液的pH调整至1～3；
（2）往硅酸溶液中加入碱液，将其pH调节至9，然后再加入水和乙醇，使混合体系进行水解缩聚反应，然后进行老化处理后，形成醇凝胶；
（3）往醇凝胶中加入疏水改性剂和酸溶液进行表面改性处理，制得疏水性醇凝胶；
（4）将膨胀土研磨成粒度小于1 mm的颗粒，然后加入到疏水性醇凝胶中进行混合均匀，然后进行真空干燥制得填料坯料；
（5）将填料坯料低温研磨至粒度小于3 mm，制得瓦楞纸填充物。
2.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸填充物的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的硅源为硅酸钠或四氯化硅。
3.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸填充物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中硅源与去离子水的添加比例为1∶1～4。
4.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸填充物的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的水和乙醇与步骤（1）中的硅源添加比例为1～3∶1～2∶1。
5.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸填充物的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六烷基二硅氮烷或四烷基二硅氮烷。
6.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸填充物的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的酸溶液为硝酸、盐酸或乙酸。
7.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸填充物的制备方法，其特征在于：步骤（4）中膨胀土与疏水性醇凝胶的添加比例为1∶2～6。
8.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸填充物的制备方法，其特征在于：所述瓦楞纸填充物施加在瓦楞纸芯层的方法为：
a）在瓦楞纸芯层表面和与其贴合的面层纸内表面均涂覆瓦楞纸胶水；
b）将瓦楞纸填充物与瓦楞纸胶水按3∶1～2的比例混合后，形成瓦楞纸填充物胶，然后用毛刷将瓦楞纸填充物胶刷涂在瓦楞纸芯层的波浪形结构内；
c）将瓦楞纸芯层和与其贴合的面层纸贴合压紧固定；
其中，步骤b）中刷涂在瓦楞纸芯层的波浪形结构内的瓦楞纸填充物胶的体积小于瓦楞纸芯层的波浪形结构容积的2/3。
9.一种瓦楞纸填充物，其特征在于：其由权利要求1至8之一所述的制备方法制得。
10.一种瓦楞纸，其特征在于：其包括权利要求9所述的瓦楞纸填充物。
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