CN110396869B - 一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，具体工艺过程如下：将浆塔中的浆料通过浆泵输送到混合浆池进行充分混合，再由混合浆泵送往纸机浆池，在纸机浆池中添加湿强剂，混合均匀；将纸机浆池中混合后的浆料通过纸机浆泵输送到混合器中，同时向混合器中加入中性施胶剂混合后均匀，然后由冲浆泵进行冲浆，再经过压力筛去除杂物和脉冲罐削减脉冲后进入面层流浆箱；将纸浆抄造得到纸张，然后在纸张表面施胶。本发明在纸浆制备过程中添加湿强剂，通过湿强剂将纸纤维之间交联成网状结构，进而提高了纸张的干强度和湿强度，并且在纸张中添加中性施胶剂，使得制备的纸张芯部防水，进一步提高了纸张的相对湿强度。

Description

一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法
技术领域
本发明属于箱板纸制备领域，涉及一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法。
背景技术
通常情况下，纸张在被水完全润湿后，其抗张和耐破强度只有其原有干强度的10％-20％，因此湿强度能够保持在干强度的30％以上的纸为湿强纸，由于纸纤维具有较高的吸湿性能，在比较潮湿的环境中纸张容易受潮，在受潮后纸张中的纸纤维就容易分散，进而降低了纸张的强度，因此现有技术中通常是在纸张中添加湿强剂，通过湿强剂实现纸纤维之间的交联聚合，进而能够有效防止纸纤维在湿度较大的环境分散，实现纸张强度的提高，但是由于现有的湿强剂与纸纤维之间的作用力较弱，使得其聚合程度较低，进而使得纸张的湿强度增加值较低。同时纸张容易吸潮，在吸潮后整个纸张包括纸芯部完全潮湿，很难自然风干，进而造成纸张长时间处于潮湿状态，使得其强度降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，在纸浆制备过程中添加湿强剂，通过湿强剂将纸纤维之间交联成网状结构，进而提高了纸张的干强度和湿强度，并且在纸张中添加中性施胶剂，使得制备的纸张芯部防水，进一步提高了纸张的相对湿强度。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，具体工艺过程如下：
第一步，将浆塔中的浆料通过浆泵输送到混合浆池进行充分混合，再由混合浆泵送往纸机浆池，在纸机浆池中添加湿强剂，混合均匀；
其中湿强剂的具体制备方法为：①将水杨醛和吡啶溶液同时加入反应容器中，并向其中加入丙二酸，常温条件下搅拌反应18-20h，然后进行蒸发除去吡啶，同时碱性减压蒸馏除去其中未反应完全的丙二酸，得到2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸；其中水杨醛和丙二酸按照物质的量之比为1：1.2的比例混合，同时每摩尔水杨醛中加入吡啶溶液550-570mL；由于丙二酸中含有活泼的亚甲基，在弱碱性溶剂吡啶的催化作用下，能够与醛进行失水缩合反应，进而使得水杨醛支链上引入不饱和烯烃基团和两个羧基；
②称取一定量的N-异丙基丙烯酰胺和氯丙烷同时加入丙酮中，同时向其中加入氢氧化钠，然后升温至130-140℃，在1-2MPa的压力作用下回流反应24-25h，然后进行减压蒸馏得到丙烯基季铵盐；其中N-异丙基丙烯酰胺与氯丙烷按照物质的量之比为1：2.28-2.31的比例混合；N-异丙基丙烯酰胺中的仲氨基能够与氯丙烷进行反应，进而使得两个氯丙烷引入仲胺基中，形成季铵根离子；
③将步骤①中制备的2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸和吡啶加入三口烧瓶中，然后向其中加入过氧化苯甲酰和丙烯基季铵盐，升温至120-125℃回流反应8-10h，将得到的液体产物进行减压蒸馏，得到粉末状的湿强剂；其中2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸、丙烯基季铵盐和过氧化苯甲酰按照物质的量之比为1：1：0.63的比例混合；其中2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸中含有不饱和键、酚羟基和两个羧基，并且丙烯基季铵盐中含有丙烯基，两者在过氧化苯甲酰的氧化作用下进行自由基聚合反应，生成链状的聚合物，并且得到的聚合物中季铵盐基团与羧基基团交替排列，进而使得聚合物中含有大量的阳离子、羧基基团和酚羟基，由于纸浆纤维上含有大量的负电荷，能够与聚合物上的阳离子之间形成离子键，同时其中的羧基能够与纸纤维上的羟基之间作用生成酯基，同时羟基也可以与酚羟基就之间通过氢键进行作用，进而使得纸浆纤维之间通过湿强剂进行连接聚合，使得纸纤维之间交联聚合物成网状结构，进而提高了纸张的干强度和湿强度；
第二步，将纸机浆池中混合后的浆料通过纸机浆泵输送到混合器中，同时向混合器中加入中性施胶剂混合后均匀，然后由冲浆泵进行冲浆，再经过压力筛去除杂物和脉冲罐削减脉冲后进入面层流浆箱；
其中中性施胶剂的具体制备过程如下：将2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸和水同时加入反应容器中，搅拌溶解后向其中加入过氧化苯甲酰和丙烯酸三氟乙酯，升温至70-75℃回流反应1-1.5h，然后向其中加入月桂酸单甘油酯，升温至120-125℃回流反应6-7h，将得到的浑浊的乳液，然后将乳液与OP-10按照质量比为9：1的比例均匀混合，得到中性施胶剂；其中2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸、丙烯酸三氟乙酯和过氧化苯甲酰按照物质的量之比为1：1：0.71-0.72的比例混合，同时每克中2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸中加入月桂酸单甘油酯0.02-0.03g；由于2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸中含有烯烃基团，能够与丙烯酸三氟乙酯中的丙烯酸基团进行自由基聚合反应，在反应过程中加入乳化剂，生成丙烯酸聚合物乳液，同时乳液中含有大量的氟元素，实现了疏水的性能，为了使得乳液能够与浆料均匀混合，通过将乳液与OP-10进行混合，通过表面活性剂OP-10的作用降低了乳液与浆料之间的表面作用力，进而使得制备的中性施胶剂能够与浆料混合，并且乳液中含有大量的羧酸根离子，能够网状纸浆纤维结构上的羟基进行作用，进而使得中性施胶剂牢固的负载在网状纸纤维上，同时由于纸纤维中含有亲水基团，而乳液中含有的氟元素为疏水基团，在中性施胶剂添加负载后，氟元素向远离亲水基团一侧迁移，使得氟元素迁移至纸张的表面，进而使得制备的纸张表面均匀的分布一层疏水性氟元素，进而提高了纸张的疏水性能，使得纸张不容易返潮；
第三步，将面层流浆箱中得到的纸浆加入抄造机中进行加工，得到纸张；
第四步，将表面施胶剂和表面施胶淀粉在上料槽里充分混合后由施胶泵送往施胶机，经过施胶机均匀的喷涂在施胶辊上，最终将施胶辊上的胶料转印到干燥的纸张表面，得到箱板纸；由于纸张表面本身含有一层疏水层，在表面施胶剂和表面施胶淀粉复合后，即使在潮湿的环境中，纸张表面的施胶层润湿，但是其内部仍然干燥，进而能够有效提高纸张在受潮的情况下仍具有较高的强度，进而提高了纸张的强度衰竭期。
本发明的有益效果：
1、本发明在纸浆制备过程中添加湿强剂，湿强剂中含有大量的阳离子、羧基基团和酚羟基，由于纸浆纤维上含有大量的负电荷，能够与聚合物上的阳离子之间形成离子键，同时其中的羧基能够与纸纤维上的羟基之间作用生成酯基，同时羟基也可以与酚羟基就之间通过氢键进行作用，进而使得纸浆纤维之间通过湿强剂进行连接聚合，使得纸纤维之间交联聚合物成网状结构，进而提高了纸张的干强度和湿强度，并且由于纸纤维网状结构的形成，使得纸张在浸湿时纤维不会分离断裂，进而使得纸张的湿张强度较高，导致纸张湿张强度的增加量大于干张强度的增加量，进而使得制备的纸张相对湿强度增大，解决了现有的湿强剂与纸纤维之间的作用力较弱，使得其聚合程度较低，进而使得纸张的湿强度增加值较低的问题。
2、本发明在纸张制备过程中添加中性施胶剂，制备的中性施胶能够与浆料混合，并且乳液中含有大量的羧酸根离子，能够网状纸浆纤维结构上的羟基进行作用，进而使得中性施胶剂牢固的负载在网状纸纤维上，同时由于纸纤维中含有亲水基团，而乳液中含有的氟元素为疏水基团，在中性施胶剂添加负载后，氟元素向远离亲水基团一侧迁移，使得氟元素迁移至纸张的表面，进而使得制备的纸张表面均匀的分布一层疏水性氟元素，进而提高了纸张的疏水性能，使得纸张在浸渍后表面润湿，芯部干燥防水，进而大大提高了纸张的湿张强度，使得纸张的相对湿强度增大，同时由于纸张的芯部防水，进而能够有效防止纸张返潮，改善了纸张的强度衰竭期，解决了纸张容易吸潮，在吸潮后整个纸张包括纸芯部完全潮湿，很难自然风干，进而造成纸张长时间处于潮湿状态，使得其强度降低的问题。
具体实施方式
实施例1：
湿强剂的具体制备方法如下：①将12.2g水杨醛和55mL吡啶溶液同时加入反应容器中，并向其中加入12.48g丙二酸，常温条件下搅拌反应18-20h，然后进行蒸发除去吡啶，同时碱性减压蒸馏除去其中未反应完全的丙二酸，得到2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸；
②称取11.2gN-异丙基丙烯酰胺和18g氯丙烷同时加入50mL丙酮中，同时向其中加入1.3g氢氧化钠，然后升温至130-140℃，在1-2MPa的压力作用下回流反应24-25h，然后进行减压蒸馏得到丙烯基季铵盐；
③将20.9g步骤①中制备的2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸和60mL吡啶加入三口烧瓶中，然后向其中加入15.2g过氧化苯甲酰和23.5g丙烯基季铵盐，升温至120-125℃回流反应8-10h，将得到的液体产物进行减压蒸馏，得到粉末状的湿强剂。
实施例2：
湿强剂的具体制备方法如下：①将10.6g苯甲醛和55mL吡啶溶液同时加入反应容器中，并向其中加入12.48g丙二酸，常温条件下搅拌反应18-20h，然后进行蒸发除去吡啶，同时碱性减压蒸馏除去其中未反应完全的丙二酸，得到2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸；
②称取11.2gN-异丙基丙烯酰胺和18g氯丙烷同时加入50mL丙酮中，同时向其中加入1.3g氢氧化钠，然后升温至130-140℃，在1-2MPa的压力作用下回流反应24-25h，然后进行减压蒸馏得到丙烯基季铵盐；
③将19.2g步骤①中制备的2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸和60mL吡啶加入三口烧瓶中，然后向其中加入15.2g过氧化苯甲酰和23.5g丙烯基季铵盐，升温至120-125℃回流反应8-10h，将得到的液体产物进行减压蒸馏，得到粉末状的湿强剂。
实施例3：
湿强剂的具体制备方法如下：①将12.2g水杨醛和55mL吡啶溶液同时加入反应容器中，并向其中加入12.48g丙二酸，常温条件下搅拌反应18-20h，然后进行蒸发除去吡啶，同时碱性减压蒸馏除去其中未反应完全的丙二酸，得到2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸；
②将20.9g步骤①中制备的2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸和60mL吡啶加入三口烧瓶中，然后向其中加入11.2gN-异丙基丙烯酰胺和23.5g丙烯基季铵盐，升温至120-125℃回流反应8-10h，将得到的液体产物进行减压蒸馏，得到粉末状的湿强剂。
实施例4：
中性施胶剂的具体制备过程如下：将20.9g2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸和80mL水同时加入反应容器中，搅拌溶解后向其中加入17.2g过氧化苯甲酰和15.4g丙烯酸三氟乙酯，升温至70-75℃回流反应1-1.5h，然后向其中加入0.42g月桂酸单甘油酯，升温至120-125℃回流反应6-7h，将得到的浑浊的乳液，然后将乳液与OP-10按照质量比为9：1的比例均匀混合，得到中性施胶剂。
实施例5：
一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，具体工艺过程如下：
第一步，将浆塔中的浆料通过浆泵输送到混合浆池进行充分混合，再由混合浆泵送往纸机浆池，在纸机浆池中添加实施例1中制备的湿强剂，混合均匀；
第二步，将纸机浆池中混合后的浆料通过纸机浆泵输送到混合器中，同时向混合器中加入实施例4制备的中性施胶剂混合后均匀，然后由冲浆泵进行冲浆，再经过压力筛去除杂物和脉冲罐削减脉冲后进入面层流浆箱；
第三步，将面层流浆箱中得到的纸浆加入抄造机中进行加工，得到纸张；
第四步，将表面施胶剂和表面施胶淀粉在上料槽里充分混合后由施胶泵送往施胶机，经过施胶机均匀的喷涂在施胶辊上，最终将施胶辊上的胶料转印到干燥的纸张表面，得到箱板纸。
实施例6：
一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，具体工艺过程如下：
第一步，将浆塔中的浆料通过浆泵输送到混合浆池进行充分混合，再由混合浆泵送往纸机浆池，在纸机浆池中添加实施例2中制备的湿强剂，混合均匀；
第二步，将纸机浆池中混合后的浆料通过纸机浆泵输送到混合器中，同时向混合器中加入实施例4制备的中性施胶剂混合后均匀，然后由冲浆泵进行冲浆，再经过压力筛去除杂物和脉冲罐削减脉冲后进入面层流浆箱；
第三步，将面层流浆箱中得到的纸浆加入抄造机中进行加工，得到纸张；
第四步，将表面施胶剂和表面施胶淀粉在上料槽里充分混合后由施胶泵送往施胶机，经过施胶机均匀的喷涂在施胶辊上，最终将施胶辊上的胶料转印到干燥的纸张表面，得到箱板纸。
实施例7：
一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，具体工艺过程如下：
第一步，将浆塔中的浆料通过浆泵输送到混合浆池进行充分混合，再由混合浆泵送往纸机浆池，在纸机浆池中添加实施例3中制备的湿强剂，混合均匀；
第二步，将纸机浆池中混合后的浆料通过纸机浆泵输送到混合器中，同时向混合器中加入实施例4制备的中性施胶剂混合后均匀，然后由冲浆泵进行冲浆，再经过压力筛去除杂物和脉冲罐削减脉冲后进入面层流浆箱；
第三步，将面层流浆箱中得到的纸浆加入抄造机中进行加工，得到纸张；
第四步，将表面施胶剂和表面施胶淀粉在上料槽里充分混合后由施胶泵送往施胶机，经过施胶机均匀的喷涂在施胶辊上，最终将施胶辊上的胶料转印到干燥的纸张表面，得到箱板纸。
实施例8：
一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，具体工艺过程如下：
第一步，将浆塔中的浆料通过浆泵输送到混合浆池进行充分混合，再由混合浆泵送往纸机浆池，在纸机浆池中添加实施例1中制备的湿强剂，混合均匀；
第二步，将纸机浆池中混合后的浆料通过纸机浆泵输送到混合器中，同时向混合器中加入中性施胶剂AKD混合后均匀，然后由冲浆泵进行冲浆，再经过压力筛去除杂物和脉冲罐削减脉冲后进入面层流浆箱；
第三步，将面层流浆箱中得到的纸浆加入抄造机中进行加工，得到纸张；
第四步，将表面施胶剂和表面施胶淀粉在上料槽里充分混合后由施胶泵送往施胶机，经过施胶机均匀的喷涂在施胶辊上，最终将施胶辊上的胶料转印到干燥的纸张表面，得到箱板纸。
实施例9：
对实施例5-8中制备的纸张先分别用电脑抗张试验机测试纸张的干抗张强度，然后将试样分别在25℃水中浸泡5min，取出，用滤纸轻轻吸去纸张表面的水，然后再用电脑抗张试验机测试此时纸张的湿抗张强度，接着计算出纸张的相对湿强度P＝(湿抗张强度÷干抗张强度)×100％，测定结果如表1所示。
表1实施例5-8中制备的纸张的相对湿强度测定值
实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
干张强度(KN.m<sup>-1</sup>) 38.1 37.5 37.1 37.8
湿张强度(KN.m<sup>-1</sup>) 16.2 14.1 13.3 12.4
相对湿强度％ 42.5 37.6 35.8 32.8
由表1可知，实施例5中制备的纸张具有较高的相对湿强度，由于实施例5中纸张制备过程中添加了湿强剂，湿强剂中含有大量的阳离子、羧基基团和酚羟基，由于纸浆纤维上含有大量的负电荷，能够与聚合物上的阳离子之间形成离子键，同时其中的羧基能够与纸纤维上的羟基之间作用生成酯基，同时羟基也可以与酚羟基就之间通过氢键进行作用，进而使得纸浆纤维之间通过湿强剂进行连接聚合，使得纸纤维之间交联聚合物成网状结构，进而提高了纸张的干强度和湿强度，并且由于纸纤维网状结构的形成，使得纸张在浸湿时纤维不会分离断裂，进而使得纸张的湿张强度较高，导致纸张湿张强度的增加量大于干张强度的增加量，进而使得制备的纸张相对湿强度增大，并且由于纸张制备过程中添加有中性施胶剂，制备的中性施胶能够与浆料混合，并且乳液中含有大量的羧酸根离子，能够网状纸浆纤维结构上的羟基进行作用，进而使得中性施胶剂牢固的负载在网状纸纤维上，同时由于纸纤维中含有亲水基团，而乳液中含有的氟元素为疏水基团，在中性施胶剂添加负载后，氟元素向远离亲水基团一侧迁移，使得氟元素迁移至纸张的表面，进而使得制备的纸张表面均匀的分布一层疏水性氟元素，进而提高了纸张的疏水性能，使得纸张在浸渍后表面润湿，芯部干燥防水，进而大大提高了纸张的湿张强度，使得纸张的相对湿强度增大，同时由于纸张的芯部防水，进而能够有效防止纸张返潮，改善了纸张的强度衰竭期；而实施例6中由于湿强剂制备过程中没有引入酚羟基，进而使得湿强剂在交联纸纤维形成网状结构时，其与纸纤维之间没有氢键作用，进而使得其结合能降低，降低了纸张的干强度和湿强度，由于纸纤维的结合能降低，在浸渍后部分纸纤维容易剥离，造成纸张的湿强度，进一步降低，进而使得其相对湿强度降低，同时实施例7中使用的湿强剂中没有季铵根离子，造成其与纸纤维表面的负电荷结合性能降低，进而使得纸纤维的结合能降低，在浸渍后部分纸纤维容易剥离，造成纸张的湿强度，同时实施例8中由于制备纸张过程中添加的中性施胶剂不具有疏水性能，使得纸张在浸渍时其芯部也同时浸湿，进而大大降低了纸张的湿强度，使得其相对湿强度降低，并且纸张在潮湿环境中放置时容易出现防潮的情况。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，其特征在于，具体工艺过程如下：
第一步，将浆塔中的浆料通过浆泵输送到混合浆池进行充分混合，再由混合浆泵送往纸机浆池，在纸机浆池中添加湿强剂，混合均匀；
第二步，将纸机浆池中混合后的浆料通过纸机浆泵输送到混合器中，同时向混合器中加入中性施胶剂混合后均匀，然后由冲浆泵进行冲浆，再经过压力筛去除杂物和脉冲罐削减脉冲后进入面层流浆箱；
第三步，将面层流浆箱中得到的纸浆加入抄造机中进行加工，得到纸张；
第四步，将表面施胶剂和表面施胶淀粉在上料槽里充分混合后由施胶泵送往施胶机，经过施胶机均匀的喷涂在施胶辊上，最终将施胶辊上的胶料转印到干燥的纸张表面，得到箱板纸；
湿强剂的具体制备方法如下：
①将水杨醛和吡啶溶液同时加入反应容器中，并向其中加入丙二酸，常温条件下搅拌反应18-20h，然后进行蒸发除去吡啶，同时碱性减压蒸馏除去其中未反应完全的丙二酸，得到2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸；
②称取一定量的N-异丙基丙烯酰胺和氯丙烷同时加入丙酮中，同时向其中加入氢氧化钠，然后升温至130-140℃，在1-2MPa的压力作用下回流反应24-25h，然后进行减压蒸馏得到丙烯基季铵盐；
③将步骤①中制备的2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸和吡啶加入三口烧瓶中，然后向其中加入过氧化苯甲酰和丙烯基季铵盐，升温至120-125℃回流反应8-10h，将得到的液体产物进行减压蒸馏，得到粉末状的湿强剂。
2.根据权利要求1所述的一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，其特征在于，步骤①中水杨醛和丙二酸按照物质的量之比为1：1.2的比例混合，同时每摩尔水杨醛中加入吡啶溶液550-570mL。
3.根据权利要求1所述的一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，其特征在于，步骤②中N-异丙基丙烯酰胺与氯丙烷按照物质的量之比为1：2.28-2.31的比例混合。
4.根据权利要求1所述的一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，其特征在于，步骤3中2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸、丙烯基季铵盐和过氧化苯甲酰按照物质的量之比为1：1：0.63的比例混合。
5.根据权利要求1所述的一种提高箱板纸强度衰竭期的工艺方法，其特征在于，中性施胶剂的具体制备过程如下：将2-(2-羟基苯亚甲基)丙二酸和水同时加入反应容器中，搅拌溶解后向其中加入过氧化苯甲酰和丙烯酸三氟乙酯，升温至70-75℃回流反应1-1.5h，然后向其中加入月桂酸单甘油酯，升温至120-125℃回流反应6-7h，将得到的浑浊的乳液，然后将乳液与OP-10按照质量比为9：1的比例均匀混合，得到中性施胶剂。
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Assignor: SHANYING INTERNATIONAL HOLDING Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A Process Method for Improving the Strength Failure Period of Carton Paper

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License type: Common License

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