CN112060267A - 一种瓦楞纸的制备方法及瓦楞纸板 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种瓦楞纸的制备方法，包括以下步骤：S1，将植物纤维采用碱液浸润处理，切断为短植物纤维；S2，将上述短植物纤维洗涤，采用乙二胺溶液浸渍处理，洗涤、干燥得到处理后的植物纤维原料；S3，将处理后的植物纤维原料、粘合剂、无机氧化颗粒、助剂混合搅拌、压楞、成型制成瓦楞纸。本发明从瓦楞纸的制备原料混合上解决产品的强度等力学问题，再通过设计纸板的特定可渐进式的抗冲击变形以缓冲强大的冲击力，配合瓦楞纸自身高强度的设计，避免纸板受冲击破损的问题。
Description
技术领域
本发明涉及瓦楞纸的生产技术，更具体地说是涉及一种瓦楞纸的制备方法及瓦楞纸板。
背景技术
瓦楞纸是由通过瓦楞棍加工而形成的波形的瓦楞纸粘合而成的板状物。根据商品包装的需求，瓦楞纸板可以加工成单面瓦楞纸板、三层瓦楞纸板、五层、七层、十一层等瓦楞纸板。单面瓦楞纸板一般用作商品包装的贴衬保护层或制作轻便的卡格、垫板以保护商品在贮存的运输过程中的震动或冲撞，三层和五层瓦楞纸板在制作瓦楞纸箱中是常用的。许多商品的包装通过三层或五层瓦楞纸板进行简单而精美的包装，在瓦楞纸箱或瓦楞纸盒的表面印制靓丽多彩的图形和画面，不但保护了内在的商品，而且宣传和美化了内在的商品。许多三层或五层瓦楞纸板制作的瓦楞纸箱或瓦楞纸盒已堂而皇之的直接上了销售柜台，成了销售包装。七层或十一层瓦楞纸板主要为机电、烤烟、家具、摩托车、大型家电等制作包装箱。在特定的商品中，可以用这种瓦楞纸板组合制成内、外套箱，便于制作，便于商品的盛装、仓储和运输。随着环保的需要和国家相关政策的要求，这类瓦楞纸板制作的商品包装，有逐渐取代木箱包装的趋势。
但是现在市售的一般瓦楞纸都普遍存在拉伸、抗裂强度不高，容易吸水而降低拉伸强度导致破裂，而且在搬运过程中一般很容易受到很大的撞击或物体的冲击，导致局部受损穿孔，严重影响瓦楞纸的包装体验需求。
发明内容
本发明提出一种瓦楞纸的制备方法及瓦楞纸板，从瓦楞纸的制备原料混合上解决产品的强度等力学问题，在通过设计纸板的特定可渐进式的抗冲击变形以缓冲强大的冲击力，避免纸板受冲击破损的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种瓦楞纸的制备方法，包括以下步骤：
S1，将植物纤维采用碱液浸润处理，切断为短植物纤维；
S2，将上述短植物纤维洗涤，采用乙二胺溶液浸渍处理，洗涤、干燥得到处理后的植物纤维原料；
S3，将处理后的植物纤维原料、粘合剂、无机氧化颗粒、助剂混合搅拌、压楞、成型制成瓦楞纸。
优选地，步骤S1中浸润处理采用质量分数5％的氢氧化钠溶液常温下浸泡30～40min；步骤S2中浸渍处理采用质量分数75％的乙二胺溶液浸泡120～160min。
优选地，所述处理后的植物纤维原料为40-50重量份、粘合剂为10-20重量份、无机氧化颗粒为20-30重量份、助剂10-20重量份。
优选地，所述粘合剂为水玻璃胶。
优选地，所述无机氧化颗粒至少包括二氧化硅、氢氧化镁和氢氧化铝中的至少一种，粒径为0.01～1mm；短植物纤维的长度为3～6mm。
优选地，所述助剂包括硬脂酸和醋酸纤维素。
一种瓦楞纸板，包括至少两层瓦楞面层1，相邻的两层瓦楞面层1之间设置瓦楞纸芯层2，所述瓦楞纸芯层2为若干个横截面呈正多边形的柱状结构间隔均布构成，柱状结构的顶端粘贴或一体成型于上层的瓦楞面层的底面、柱状结构的底端粘贴或一体成型于下层的瓦楞面层的顶面；所述柱状结构包括柱状筒体21，以及处于柱状筒体21顶端一体成型的折痕部22。
优选地，所述折痕部朝向柱状结构的正多边形中心侧倾斜。
优选地，相邻两侧瓦楞面层1之间的柱状结构的数量逐渐变多。
优选地，瓦楞纸板采用如上述方法制备的瓦楞纸制成。
本发明产生的有益效果为：
(1)本发明通过将纤维在碱性溶液中浸渍处理，破坏纤维结构中的氢键，增加纤维表面的粗糙度，利用制备的纸强度等力学性能的提高。首先，天然纤维素结晶度高，只有无定型区才有部分羟基存在，因此反应试剂很难接触更多的羟基进而增加反应效果；其次本申请再利用乙二胺浸渍活化，使得纤维素的结晶度显著下降，无定型区增加，释放更多的羟基，纤维表面亲水性增加，有利于本申请中水性胶水玻璃胶在纤维素上接枝，增加产品的力学性能。
(2)本发明中加入了硬脂酸和醋酸纤维素，通过加入硬脂酸含有的大量羧基配合结合上述描述中的纤维素处理后产生的无定型区的大量羟基，提高细小纤维之间的作用力，从而可以增加瓦楞纸的环压强度；其中的醋酸纤维素有增塑的效果，含有羟基可以配合硬脂酸作用均布于纸浆中，进而可以增加瓦楞纸的整体弹性性能，利于瓦楞纸受压形变避免直接破裂的问题。而且存在的大量疏水物质，可以与纤维素反应结合，保证强度的同时可以提高制备后的纸产品具有较低的渗水性，提高产品的湿润拉伸强度。
(3)本发明还混合无机氧化颗粒，作为填料，一方面增加抗菌、抗霉，另一方面均布于原料中具有阻燃的功效，提高单纯的纤维素之间的黏附效果，无机氧化颗粒紧密的结合于纤维表面粗糙部，提高成品瓦楞纸的强度和紧度。在制备瓦楞纸过程中，在成型挤压过程中，无机氧化颗粒挤压排出形成于瓦楞纸的内或/和外层表面，形成一层隔离层，该隔离层可达到防火阻燃的目的，同时增加瓦楞纸的耐磨效果和表层强度，减少装载物体产生的破裂现象。
(4)本发明的瓦楞纸板中相邻的两侧瓦楞面层之间设置的瓦楞纸芯层，由若干柱状筒体顶端一体成型的折痕部构成，该结构形成的芯层构成支撑部，通过柱状支撑并以缓冲抗击冲击的结构，避免以往中间波浪状或W型带来的抗压、抗冲击能力低的问题。本发明中配合上述瓦楞纸提高了强度的基础上，底部的折痕部朝柱状结构的正多边形中心侧倾斜，一旦瓦楞纸板顶部收到冲击，可以使得柱状筒体能按照由折痕引导的预定的方式，稳定的渐进式屈曲破坏，形成新的超高比吸能率破坏模式。同时，由于折痕的引入，管子的刚度下降，从而形成低荷载均匀系数，让折痕部优先破坏。因此，总体来说，折痕的引入，引入了一个刚度差(即上层折痕部、下层主体部之间存在刚度差)，并设定了变形的先后顺序以能够稳定的渐进式的破坏，能够抵抗超高的冲击力。而现有的一般形式的芯层的结构都是整体形变或直接受冲击折断，并不能产生本发明的渐变式的形变，抵抗冲击力，因而收到较大冲击容易破裂。
(5)本发明瓦楞纸板中由上至下的方向上，相邻两侧瓦楞面层之间的柱状结构的数量逐渐变多，进一步提高下层的承载能力，避免形成每层之间上层受力能力小于下层受力能力，形成一个缓冲受力的效果，提高瓦楞纸板的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明瓦楞纸板的局部横向剖视截面图。
图2为本发明瓦楞纸板的局部纵向剖视截面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种瓦楞纸的制备方法，包括以下步骤：
S1，将植物纤维采用质量分数5％的氢氧化钠溶液常温下浸泡30min，切断为长度3～6mm的短植物纤维；
S2，将上述短植物纤维洗涤，采用质量分数75％的乙二胺溶液浸泡120min，洗涤、干燥得到处理后的植物纤维原料；
S3，将处理后的植物纤维原料50kg、水玻璃胶20kg、粒径为0.01～2mm的无机氧化颗粒为30kg、助剂10kg混合搅拌、压楞、成型制成瓦楞纸。
其中，无机氧化颗粒成分为：二氧化硅10kg、氢氧化镁10kg、氢氧化铝10kg；硬脂酸5kg、醋酸纤维素5kg。
实施例2
一种瓦楞纸的制备方法，包括以下步骤：
S1，将植物纤维采用质量分数5％的氢氧化钠溶液常温下浸泡40min，切断为长度3～6mm的短植物纤维；
S2，将上述短植物纤维洗涤，采用质量分数75％的乙二胺溶液浸泡160min，洗涤、干燥得到处理后的植物纤维原料；
S3，将处理后的植物纤维原料40kg、水玻璃胶10kg、粒径为0.01～2mm的无机氧化颗粒为20kg、助剂20kg混合搅拌、压楞、成型制成瓦楞纸。
其中，无机氧化颗粒成分为：二氧化硅10kg、氢氧化镁5kg、氢氧化铝5kg；硬脂酸10kg、醋酸纤维素10kg。
实施例3
一种瓦楞纸的制备方法，包括以下步骤：
S1，将植物纤维采用质量分数5％的氢氧化钠溶液常温下浸泡30min，切断为长度3～6mm的短植物纤维；
S2，将上述短植物纤维洗涤，采用质量分数75％的乙二胺溶液浸泡120min，洗涤、干燥得到处理后的植物纤维原料；
S3，将处理后的植物纤维原料45kg、水玻璃胶15kg、粒径为0.01～2mm的无机氧化颗粒为25kg、助剂20kg混合搅拌、压楞、成型制成瓦楞纸。
其中，无机氧化颗粒成分为：二氧化硅10kg、氢氧化镁10kg、氢氧化铝5kg；硬脂酸10kg、醋酸纤维素10kg。
对比例1
采用如实施例1的方案，在制备过程中不采用如步骤S1、S2的碱液和乙二胺溶液浸泡处理。
对比例2
采用如实施例1的方案，在制备过程中不采用如步骤S1的碱液浸泡处理。
对比例3
采用如实施例1的方案，在步骤S3中不添加硬脂酸。
对比例4
采用如实施例1的方案，在步骤S3中不添加醋酸纤维素。
对比例5
采用如实施例1的方案，不添加对应的无机氧化颗粒。
将上述实施例1-3及对比例1-5、以及市售瓦楞原纸(上海兆美纸业有限公司生产)的瓦楞纸进行性能测试对比，各项参数如下表1：
表1：
分析对比例1，采用不经过碱液和乙二胺溶液预浸泡处理，其中与参照组的数据而言，整体的在紧度方面几乎没有改善，而在环压强度上有一定的提升，拉伸强度和湿润强度方面有较大的提升；相比于本发明的实施例1-3而言，各项参数都有显著的下降。主要是由于在未进行碱液和乙二胺溶液处理，其中纤维素表面粗糙度、无定型区没有增加，因此在紧度上的提升有限；而由于混合制浆过程中加入一定的硬脂酸和无机氧化颗粒，因此其在拉伸强度、湿润拉伸强度以及环压上有较小的提升。
分析对比例2，相比于对比例1而言，加入碱液浸渍，没有加入乙二胺溶液浸泡。由于碱液浸渍过程中对纤维表面产生一定粗糙度，相比于对比例1而言在各项指标上都有提升，但是整体效果还是不如实施例1-3。主要是虽然加入了碱液浸渍，但是无法更多的产生无定型区，进而导致在力学性能的反应不够，即硬脂酸、无机氧化颗粒等的连接可靠度不明显，因此造成相对于对比例1有一定的提升，但是提升不如本方案的实施例1-3。
分析对比例3，在实施例1的方案下不添加硬脂酸。其参数在环压强度上上有一个较明显的降低，主要是通过加入硬脂酸含有的大量羧基配合结合纤维素处理后产生的无定型区的大量羟基，提高细小纤维之间的作用力，从而可以增加瓦楞纸的环压强度，而在没有加入的情况下，即不能很大程度上提高环压强度。
分析对比例4，在实施例1的方案下部添加醋酸纤维素。其参数与对比文件3在环压强度上有很大的提升，主要是醋酸纤维素有增塑的效果，含有羟基可以配合硬脂酸作用均布于纸浆中，进而可以增加瓦楞纸的整体弹性性能，利于瓦楞纸受压、受拉形变避免直接破裂的问题。
而对比例3-4中硬脂酸和醋酸纤维素都是疏水物质，可以与纤维素反应结合，保证强度的同时可以提高制备后的纸产品具有较低的渗水性，提高产品的湿润拉伸强度。
分析对比例5，在实施例1的基础上不添加无机氧化颗粒。各项参数都一个整体性的降低，主要是改善单纯的纤维素之间的黏附效果强度不高的问题，无机氧化颗粒紧密的结合于纤维表面粗糙部，提高成品瓦楞纸的强度和紧度。在制备瓦楞纸过程中，在成型挤压过程中，无机氧化颗粒挤压排出形成于瓦楞纸的内或/和外层表面，形成一层隔离层，该隔离层可达到防火阻燃的目的，同时增加瓦楞纸的耐磨效果和表层强度，减少装载物体产生的破裂现象。
而正是基于上述理由，实施例1-3相对于市售的参照组瓦楞纸参数而言，各项指标参数都有一个较大的提升。主要是由于纤维素在碱性溶液中浸渍处理，破坏纤维结构中的氢键，增加纤维表面的粗糙度，利用制备的纸强度等力学性能的提高；再利用乙二胺浸渍活化，使得纤维素的结晶度显著下降，无定型区增加，释放更多的羟基，纤维表面亲水性增加，有利于本申请中水性胶水玻璃胶在纤维素上接枝，增加产品的力学性能。在上述处理之后，硬脂酸含有大量的羧基，可以更好的增加纤维素之间的作用力，而且大量疏水物质，可以与纤维素反应结合，保证强度的同时可以提高制备后的纸产品具有较低的渗水性，提高产品的湿润拉伸强度。
本申请实施例1-3还发现在瓦楞纸的表面形成一个无机氧化颗粒隔离层，主要是无机氧化颗粒紧密的结合于纤维表面粗糙部，提高成品瓦楞纸的强度和紧度。在制备瓦楞纸过程中，在成型挤压过程中，无机氧化颗粒挤压排出形成于瓦楞纸的内或/和外层表面，形成一层隔离层，该隔离层可达到防火阻燃的目的，同时增加瓦楞纸的耐磨效果和表层强度，减少装载物体产生的破裂现象。
如图1-2所示一种瓦楞纸板，包括至少两层瓦楞面层1，相邻的两层瓦楞面层1之间设置瓦楞纸芯层2，所述瓦楞纸芯层2为若干个横截面呈正多边形的柱状结构间隔均布构成，柱状结构的顶端粘贴或一体成型于上层的瓦楞面层的底面、柱状结构的底端粘贴或一体成型于下层的瓦楞面层的顶面；所述柱状结构包括柱状筒体21，以及处于柱状筒体21顶端一体成型的折痕部22。
优选地，所述折痕部朝向柱状结构的正多边形中心侧倾斜。
优选地，由上至下的方向上，相邻两侧瓦楞面层1之间的柱状结构的数量逐渐变多。当然，也可以采用其他组合方式，任何体现由上至下瓦楞纸芯层的密度变大的方式都应当在保护范围之内。其主要的目的在于进一步提高下层的承载能力，避免形成每层之间上层受力能力小于下层受力能力，形成一个缓冲受力的效果，提高瓦楞纸板的可靠性。
优选地，瓦楞纸板采用上述方法制备的瓦楞纸制成。
本发明中配合上述瓦楞纸提高了强度的基础上，底部的折痕部朝柱状结构的正多边形中心侧倾斜，优选为正六边形。
一旦瓦楞纸板顶部收到冲击，可以使得柱状筒体能按照由折痕引导的预定的方式，稳定的渐进式屈曲破坏，形成新的超高比吸能率破坏模式。同时，由于折痕的引入，管子的刚度下降，从而形成低荷载均匀系数，让折痕部优先破坏。因此，总体来说，折痕的引入，引入了一个刚度差(即上层折痕部、下层主体部之间存在刚度差)，并设定了变形的先后顺序以能够稳定的渐进式的破坏，能够抵抗超高的冲击力。而现有的一般形式的芯层的结构都是整体形变或直接受冲击折断，并不能产生本发明的渐变式的形变，抵抗冲击力，因而受到较大冲击容易破裂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种瓦楞纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将植物纤维采用碱液浸润处理，切断为短植物纤维；
S2，将上述短植物纤维洗涤，采用乙二胺溶液浸渍处理，洗涤、干燥得到处理后的植物纤维原料；
S3，将处理后的植物纤维原料、粘合剂、无机氧化颗粒、助剂混合搅拌、压楞、成型制成瓦楞纸。
2.如权利要求1所述的一种瓦楞纸的制备方法，其特征在于，步骤S1中浸润处理采用质量分数5％的氢氧化钠溶液常温下浸泡30～40min；步骤S2中浸渍处理采用质量分数75％的乙二胺溶液浸泡120～160min。
3.如权利要求1所述的一种瓦楞纸的制备方法，其特征在于，所述处理后的植物纤维原料为40-50重量份、粘合剂为10-20重量份、无机氧化颗粒为20-30重量份、助剂10-20重量份。
4.如权利要求1或3所述的一种瓦楞纸的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为水玻璃胶。
5.如权利要求1或3所述的一种瓦楞纸的制备方法，其特征在于，所述无机氧化颗粒至少包括二氧化硅、氢氧化镁和氢氧化铝中的至少一种，粒径为0.01～1mm；短植物纤维的长度为3～6mm。
6.如权利要求1或3所述的一种瓦楞纸的制备方法，其特征在于，所述助剂包括硬脂酸和醋酸纤维素。
7.一种瓦楞纸板，其特征在于，包括至少两层瓦楞面层，相邻的两层瓦楞面层之间设置瓦楞纸芯层，所述瓦楞纸芯层为若干个横截面呈正多边形的柱状结构间隔均布构成，柱状结构的顶端粘贴或一体成型于上层的瓦楞面层的底面、柱状结构的底端粘贴或一体成型于下层的瓦楞面层的顶面；所述柱状结构包括柱状筒体，以及处于柱状筒体顶端一体成型的折痕部。
8.如权利要求7所述的一种瓦楞纸板，其特征在于，所述折痕部朝向柱状结构的正多边形中心侧倾斜。
9.如权利要求7或8所述的一种瓦楞纸板，其特征在于，由上至下的方向上，相邻两侧瓦楞面层之间的柱状结构的数量逐渐变多。
10.如权利要求7所述的一种瓦楞纸板，其特征在于，瓦楞纸板采用如权利要求1-6任一项所述方法制备的瓦楞纸制成。
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