CN112012045B - 一种牛卡纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种牛卡纸及其制备方法，包括制浆、配浆、网部脱水成形、压榨部压榨、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥步骤；其中，施胶机施胶采用膜转移施胶机，施胶剂由玉米淀粉糊化液和造纸施胶助剂水溶液混合得到；所述施胶助剂包括以下质量份的组分：14‑21质量份的硫酸亚铁、2‑3质量份的硫酸钾、2‑3质量份的硅石灰、1‑1.5质量份的氧化硼钠五水合物、0.5‑0.75质量份的过硫酸铵，0.5‑0.75质量份的乙烯苯。施胶剂渗入纸张纤维间隙并在表面形成不可逆转的疏水层覆膜，赋予纸张疏水性和抗流体渗透性，阻止水质液体的扩散和渗透，达到长久抗水、抗潮性能，同时还能提高纸张的强度。

Description

一种牛卡纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸领域，特别涉及一种牛卡纸及其制备方法。
背景技术
现在高强牛卡纸生产过程中，将淀粉胶液涂布到纸张表面叫做纸张的表面施胶，施胶后纸张的强度可以得到有效提高。
由于淀粉增强效果明显，供应充足，价格相对低廉，目前高强瓦楞芯纸一般都采用淀粉作为施胶剂进行表面施胶。虽然用淀粉作为施胶剂能有效增强纸张强度，但只用淀粉进行表面施胶，牛卡纸的抗水性达不到使用要求。良好的牛卡纸吸水Cobb值需要达到35-60g/m2,而只添加表胶淀粉的纸张吸水COBB值却120g/m2以上，抗水性不达标，极易被水渗透，通常需要另外添加一定量的AKD抗水施胶剂以获得足够的纸张抗水性能。
发明内容
为此，提供一种纸张强度高、抗水性好的高强牛卡纸及其制备方法。
本发明提供了一种牛卡纸的制备方法，包括制浆、配浆、网部脱水成形、压榨部压榨、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥步骤；
其中，施胶机施胶采用膜转移施胶机，施胶剂由玉米淀粉糊化液和造纸施胶助剂水溶液混合得到；所述施胶助剂包括以下质量份的组分：14-21质量份的硫酸亚铁、2-3质量份的硫酸钾、2-3质量份的硅石灰、1-1.5质量份的氧化硼钠五水合物、0.5-0.75质量份的过硫酸铵，0.5-0.75质量份的乙烯苯。
其中硫酸亚铁起疏水、填充作用；硫酸钾起防水防潮作用；硅灰石起增强、耐高温作用；氧化硼钠五水合物起交联、桥接作用；过硫酸铵起助聚、助氧化作用；乙烯苯起增粘、成膜作用。
纸张纤维与淀粉均属亲水性物质，若单纯通过淀粉胶涂布施胶的原纸，随纸张存放环境湿度变化，淀粉施胶层的可逆性不能完全隔绝空气中水份侵入纸张纤维，无法让纸张达到长时间疏水的功能，进而也会导致物理强度下降。本发明中氧化硼钠合物与淀粉上的羟基反应生产硼酸酯，形成不可逆的高聚合凝胶，具有较强的成膜性能与屏蔽性能。以淀粉胶液作为基础载体渗入纸张纤维间隙并在表面形成不可逆转的疏水层覆膜，赋予纸张疏水性和抗流体渗透性，阻止水质液体的扩散和渗透，达到长久抗水、抗潮性能。同时，施胶助剂水溶液与酶降解淀粉溶液充分融合，施胶助剂水溶液中含有的铁离子、硅灰石长纤维与乙烯苯、氧化硼钠形成的水凝胶球络合体结合，附着于淀粉胶分子链表面与间隙中形成强有力的骨架结构分子链，强度高于纯淀粉分子链。
进一步地，所述施胶剂的固含量为8wt％-14wt％，粘度为15-30mpa.s,pH值4.0-6.0。施胶剂流动性好，成膜性好，可通过施胶机正常施胶。
进一步地，所述玉米淀粉与造纸施胶助剂的质量比为70-80:20-30。
进一步地，所述玉米淀粉糊化液的固含量为23-25％，粘度：180-450mpa.s。其中，所述淀粉胶液的制备方法包括以下步骤：
酶解：将淀粉溶解于水中，制备饱和淀粉溶液；向饱和淀粉溶液中加入淀粉酶，在78-82℃进行12-18min的酶解；
糊化：将酶解后的淀粉溶液在128-132℃进行糊化得到淀粉糊化液。
进一步地，所述造纸施胶助剂水溶液的浓度为10-12％。
进一步地，所述造纸施胶助剂水溶液由50-70℃的温水与施胶助剂混合配制。
进一步地，所述制浆步骤,纸浆原料采用100％国废OCC，其中A级国废占0-20wt％。
进一步的，施胶机施胶步骤，施胶剂的用量为29.3-34.6kg/t纸张。
发明人还提供一种牛卡纸，所述牛卡纸通过上述的制备方法进行制备。
进一步地，所述牛卡纸的吸水Cobb值为30-35g/m2。
区别于现有技术，上述技术方案提供了一种牛卡纸及其制备方法，其所采用的新型施胶剂渗入纸张纤维间隙并在表面形成不可逆转的疏水层覆膜，赋予纸张疏水性和抗流体渗透性，阻止水质液体的扩散和渗透，达到长久抗水、抗潮性能，同时还能提高纸张的强度。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。
本实施例中造纸施胶剂均按照下述方法进行制备：
1、淀粉糊化液制备(12wt％)：
酶解：将玉米淀粉溶解于水中，制备饱和淀粉溶液；向饱和淀粉溶液中加入淀粉酶，在78-82℃进行15min的酶解；所述淀粉酶用量为0.1kg/t玉米淀粉；糊化：将酶解后的淀粉溶液在128-132℃进行糊化后得到固含量为23-25％的淀粉糊化液；所述淀粉糊化液的粘度为180-450mpa.s。
2、12％造纸施胶助剂水溶液制备：
按照16质量份的硫酸亚铁、2质量份的硫酸钾、2质量份的硅石灰、1质量份的氧化硼钠五水合物、0.5质量份的过硫酸铵，0.5质量份的乙烯苯的配方进行称量混合均匀后得到造纸施胶助剂，用50-70℃温水对造纸施胶助剂充分溶解制得浓度为12％造纸施胶助剂水溶液。
3、造纸施胶液的制备：
将的淀粉胶液和浓度为12％造纸施胶助剂水溶液均匀混合，得到胶液粘度20-25mpa.s,固含量为12wt％，pH值4.0-6.0的造纸施胶液。玉米淀粉与造纸施胶助剂的质量比为70:30。
4、牛卡纸的制备：
包括制浆、备浆、网部脱水成形、压榨部压榨、层间喷雾淀粉、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥；
所述制浆步骤,纸浆原料采用100％国废OCC，其中A级国废占20wt％；纸浆原料经过制浆OCC线碎浆、筛选、分级、净化、浓缩后得到短纤维浆料和长纤维浆料，其中短纤维浆料的叩解度30-38°SR，湿重3.2-4.5g，灰分15-22％；长纤维浆料的叩解度25-32°SR，湿重4.5-6.0g，灰分12-19％。
其中，施胶机施胶步骤采用膜转移施胶机，将上述造纸施胶剂加入膜转移施胶机的胶槽，对纸张进行双面施胶；施胶前纸张的干度为86-89.5％、水分为10.5-14％；
实施例1-7中施胶克数和施胶量如表1所示；实施例11-19中施胶克数、施胶量、层间喷雾淀粉步骤AKD的用量，如表2所示；
将实施例1-7制备的牛卡纸进行耐破指数和耐折度的测试，结果如表1所示；将实施例11-19制备的牛卡纸进行吸水测试，结果如表2所示。
表1：牛卡纸(130g/m2)的工艺及耐破、耐折指数表
Figure BDA0002664987380000041
Figure BDA0002664987380000051
由表1看出，施胶克重5g/m2时，使用本发明施胶剂，耐破耐折提高5个点左右，而控制耐破指数同样为1.8kpa.g/㎡，耐折度同样为12/12/12时，使用本发明施胶剂施胶克重为3.8g/m2。表明本发明施胶剂在牛卡纸耐破耐折强度增强方面明显优于原工艺100％淀粉施胶。
表2牛卡纸(130g/m2)的工艺及抗水性参数表
Figure BDA0002664987380000052
由表2可以看出，使用本发明施胶剂进行表面施胶，空白例和实施例，在AKD未调整时，cobb值从36/37g/m2下降到30/29g/m2，纸张抗水性能获得极大提升。逐步下调AKD用量，发现当完全停用AKD时，纸张抗水性依然表现优异，维持在30-35g/m2,完全满足高强牛卡纸抗水质量指标要求。
综上所述：采用本发明制备方法进行表面施胶后，纸张抗水性能明显提升，生产牛卡纸(130g/m2)施胶剂用量29.3-34.6kg/t时,AKD停止使用。
实施例21
淀粉糊化液制备(8wt％)：
酶解：将玉米淀粉溶解于水中，制备饱和淀粉溶液；向饱和淀粉溶液中加入淀粉酶，在78-82℃进行15min的酶解；所述淀粉酶用量为0.05kg/t玉米淀粉；
糊化：将酶解后的淀粉溶液在128-132℃进行糊化后得到固含量为23-25％的淀粉糊化液；所述淀粉糊化液在70℃的粘度为180-450mpa.s。
11％造纸施胶助剂水溶液制备：
按14质量份的硫酸亚铁、2质量份的硫酸钾、2质量份的硅石灰、1质量份的氧化硼钠五水合物、0.5质量份的过硫酸铵，0.5质量份的乙烯苯的配方的配方进行称量混合均匀后得到造纸施胶助剂，用50-70℃温水对造纸施胶助剂充分溶解制得浓度为11％造纸施胶助剂水溶液。
造纸施胶液的制备：
将淀粉糊化液和浓度为11％造纸施胶助剂水溶液均匀混合，得到固含量为8wt％、粘度为15-30mpa.s,pH值4.0-6.0的造纸施胶液。玉米淀粉与造纸施胶助剂的质量比为80:20。
牛卡纸(180g/m2)的制备：包括制浆、备浆、网部脱水成形、压榨部压榨、层间喷雾淀粉、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥、压光机压光、卷取、复卷、打包入库；
所述制浆步骤,纸浆原料采用100％国废OCC，其中A级国废占15wt％；纸浆原料经过制浆OCC线碎浆、筛选、分级、净化、浓缩后得到短纤维浆料和长纤维浆料，其中短纤维浆料的叩解度30-38°SR，湿重3.2-4.5g，灰分15-22％；长纤维浆料的叩解度25-32°SR，湿重4.5-6.0g，灰分12-19％。
其中，施胶机施胶步骤采用膜转移施胶机，将上述造纸施胶剂加入膜转移施胶机的胶槽，对纸张进行双面施胶，施胶量为32kg/t
后干燥部干燥步骤，最后得到180g/m2牛卡纸。
实施例22
淀粉胶液制备(14wt％)：
酶解：将玉米淀粉溶解于水中，制备饱和淀粉溶液；向饱和淀粉溶液中加入淀粉酶，在78-82℃进行15min的酶解；所述淀粉酶用量为0.15kg/t玉米淀粉；
糊化：将酶解后的淀粉溶液在128-132℃进行糊化后得到固含量为23-25％的淀粉糊化液；所述淀粉糊化液在70℃的粘度为180-450mpa.s。
10％造纸施胶助剂水溶液制备：
按照21质量份的硫酸亚铁、3质量份的硫酸钾、3质量份的硅石灰、1.5质量份的氧化硼钠五水合物、0.75质量份的过硫酸铵，0.75质量份的乙烯苯的配方进行称量混合均匀后得到造纸施胶助剂，用50-70℃温水对造纸施胶助剂充分溶解制得浓度为10％造纸施胶助剂水溶液。
造纸施胶液的制备：
将淀粉糊化液和浓度为10％造纸施胶助剂水溶液均匀混合，得到固含量为14wt％。粘度为15-30mpa.s,pH值4.0-6.0的造纸施胶液。玉米淀粉与造纸施胶助剂的质量比为70:30。
牛卡纸(95g/m2)的制备：包括制浆、备浆、网部脱水成形、压榨部压榨、层间喷雾淀粉、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥、压光机压光、卷取、复卷、打包入库；
所述制浆步骤,纸浆原料采用100％国废OCC，其中A级国废占5wt％；纸浆原料经过制浆OCC线碎浆、筛选、分级、净化、浓缩后得到短纤维浆料和长纤维浆料，其中短纤维浆料的叩解度30-38°SR，湿重3.2-4.5g，灰分15-22％；长纤维浆料的叩解度25-32°SR，湿重4.5-6.0g，灰分12-19％。
其中，施胶机施胶步骤采用膜转移施胶机，将上述造纸施胶剂加入膜转移施胶机的胶槽，对纸张进行双面施胶，施胶量为31kg/t；
后干燥部干燥步骤，最后得到95g/m2牛卡纸。
实施例23
淀粉胶液制备：
酶解：将玉米淀粉溶解于水中，制备饱和淀粉溶液；向饱和淀粉溶液中加入淀粉酶，在78-82℃进行12-18min的酶解；所述淀粉酶用量为0.1kg/t玉米淀粉；
糊化：将酶解后的淀粉溶液在128-132℃进行糊化后得到固含量为23-25％的淀粉糊化液；所述淀粉糊化液在70℃的粘度为180-450mpa.s。
11％造纸施胶助剂水溶液制备：
按照20质量份的硫酸亚铁、3质量份的硫酸钾、2质量份的硅石灰、1.2质量份的氧化硼钠五水合物、0.6质量份的过硫酸铵，0.6质量份的乙烯苯的配方进行称量混合均匀后得到造纸施胶助剂，用50-70℃温水对造纸施胶助剂充分溶解制得浓度为11％造纸施胶助剂水溶液。
造纸施胶液的制备：
将淀粉糊化液和浓度为11％造纸施胶助剂水溶液均匀混合，得到固含量为10wt％，粘度为15-30mpa.s,pH值4.0-6.0的造纸施胶液。所述淀粉与造纸施胶助剂的质量比为70:30。
牛卡纸(210g/m2)的制备：包括制浆、备浆、网部脱水成形、压榨部压榨、层间喷雾淀粉、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥、压光机压光、卷取、复卷、打包入库；
所述制浆步骤,纸浆原料采用100％国废OCC，其中A级国废占10wt％；纸浆原料经过制浆OCC线碎浆、筛选、分级、净化、浓缩后得到短纤维浆料和长纤维浆料，其中短纤维浆料的叩解度30-38°SR，湿重3.2-4.5g，灰分15-22％；长纤维浆料的叩解度25-32°SR，湿重4.5-6.0g，灰分12-19％。
其中，施胶机施胶步骤采用膜转移施胶机，将上述造纸施胶剂加入膜转移施胶机的胶槽，对纸张进行双面施胶，施胶量为33kg/t；
后干燥部干燥步骤，最后得到210g/m2牛卡纸。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种牛卡纸的制备方法，其特征在于，包括制浆、配浆、网部脱水成形、压榨部压榨、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥步骤；
其中，施胶机施胶采用膜转移施胶机，施胶剂由玉米淀粉糊化液和造纸施胶助剂水溶液混合得到；所述施胶助剂包括以下质量份的组分：14-21质量份的硫酸亚铁、2-3质量份的硫酸钾、2-3质量份的硅石灰、1-1.5质量份的氧化硼钠五水合物、0.5-0.75质量份的过硫酸铵，0.5-0.75质量份的乙烯苯；
所述施胶剂的固含量为8wt％-14wt％，粘度为15-30mpa.s,pH值4.0-6.0；
所述玉米淀粉与造纸施胶助剂的质量比为70-80:20-30；
所述玉米淀粉糊化液的固含量为23-25％，粘度：180-450mpa.s；
所述造纸施胶助剂水溶液的浓度为10-12％；
所 述牛卡纸的吸水Cobb值为30-35g/m2。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造纸施胶助剂水溶液由50-70℃的温水与施胶助剂混合配制。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制浆步骤,纸浆原料采用100％国废OCC，其中A级国废占0-20wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，施胶机施胶步骤，施胶剂的用量为29.3-34.6kg/t纸张。
5.一种牛卡纸，其特征在于，所述牛卡纸通过权利要求1-4任一所述的制备方法进行制备。
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