CN113580712B - 一种干法纸浆模塑的成型方法 - Google Patents

一种干法纸浆模塑的成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种干法纸浆模塑的成型方法，属于模塑成型技术领域。本发明的成型方法包括以下步骤：将纸浆板进行粉碎，得到纸浆纤维；将所述纸浆纤维进行预先压合，得到纤维层；向所述纤维层中喷涂含胶乳和助剂的混合液，得到粘合板；将所述粘合板进行压合成型，得到纸浆模塑。本发明采用干法纸浆模塑，从原料打浆工艺到模压成型均无需大量用水，后续无需对其进行烘干，不仅大大节约耗能降低成本，还能提升产能效率，同时能够避免传统纸浆模塑在水分蒸发干燥过程中产生的3～5％尺寸收缩及变形量。

Description

一种干法纸浆模塑的成型方法
技术领域
本发明涉及模塑成型技术领域，尤其涉及一种干法纸浆模塑的成型方法。
背景技术
传统纸浆模塑制品采用原料打浆-配料-过滤成型-定型烘干-模切-消毒的制造工艺。由于在模压成型后，工件上留有大量的水分(约100～175％)，最终制品的含水率为8～10％，因此在工件的烘干过程中要脱去约占工件重量一半的水分，这部分水分全部要靠吸收热量变成水蒸气脱去。由于烘干过程发生了形变，耗水量大，存在污水处理问题，纸浆模塑制品加工成为高能耗产品。此外，采用传统纸浆模塑方法在水分蒸发干燥过程中还会产生的3～5％尺寸收缩及变形量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种干法纸浆模塑的成型方法，本发明的方法无需大量用水，后续无需烘干，不但能节约能耗降低成本，还能提升产能效率，同时能够避免传统纸浆模塑在水分蒸发干燥过程中产生的3～5％尺寸收缩及变形量。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种干法纸浆模塑的成型方法，包括以下步骤：
将纸浆板进行粉碎，得到纸浆纤维；
将所述纸浆纤维进行预先压合，得到纤维层；
向所述纤维层中喷涂含胶乳和助剂的混合液，得到粘合板；
将所述粘合板进行压合成型，得到纸浆模塑。
优选的，进行压合成型前，还包括在所述粘合板的表面复合具有可降解阻隔涂层的无膜卡纸。
优选的，所述无膜卡纸的克重为40～60g/m2。
优选的，所述纸浆板是由竹浆、甘蔗浆和冷杉浆中的一种或多种制成。
优选的，以纸浆板、胶乳和助剂的总质量为100％计，所述纸浆板的质量为75～80％，所述胶乳的质量为15～20％，所述助剂的质量为3～5％。
优选的，所述助剂包括防水剂、湿强剂、干强剂、改性淀粉增强剂和渗透剂中的一种或多种。
优选的，所述纤维层的克重为300～350g/m2。
优选的，所述压合成型所用模具的温度为130～160℃。
优选的，所述压合成型的压力为5～10MPa。
优选的，所述压合成型的时间为1～2s。
本发明提供了一种干法纸浆模塑的成型方法，包括以下步骤：将纸浆板进行粉碎，得到纸浆纤维；将所述纸浆纤维进行预先压合，得到纤维层；向所述纤维层中喷涂含胶乳和助剂的混合液，得到粘合板；将所述粘合板进行压合成型，得到纸浆模塑。本发明采用干法纸浆模塑，从原料打浆工艺到模压成型均无需大量用水，后续无需对其进行烘干，不仅大大节约耗能降低成本，还能提升产能效率，同时能够避免传统纸浆模塑在水分蒸发干燥过程中产生的3～5％尺寸收缩及变形量。
进一步的，压合成型前，本发明在所述粘合板的表面复合具有可降解阻隔涂层的无膜卡纸可以避免传统湿法模塑的消毒工序，确保模塑产品两面光滑，切口无纸纤维脱落，产品卫生有保障，同时兼具良好的防水放油性能，可广泛应用于热饮杯、冷饮杯、冰淇淋、纸餐盒等食品包装用纸。
具体实施方式
本发明提供了一种干法纸浆模塑的成型方法，包括以下步骤：
将纸浆板进行粉碎，得到纸浆纤维；
将所述纸浆纤维进行预先压合，得到纤维层；
向所述纤维层中喷涂含胶乳和助剂的混合液，得到粘合板；
将所述粘合板进行压合成型，得到纸浆模塑。
在本发明中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
本发明将纸浆板进行粉碎，得到纸浆纤维。
在本发明中，所述纸浆板是由竹浆、甘蔗浆和冷杉浆中的一种或多种制成。当所述纸浆板由上述多种纸浆制成时，本发明对各纸浆的配比没有特殊要求，任意配比均可。在本发明中，所述纸浆板优选为干燥状态的纸浆板。本发明对所述纸浆板的厚度没有特殊要求，本领域熟知的厚度均可。
本发明优选采用粉碎机进行所述粉碎，所述粉碎机的转速优选为 6000～12000转/分，更优选为7000～10000转/分。经粉碎后，所述纸浆纤维中甘蔗浆纤维的长度优选为0.65～2.17mm，竹浆纤维的长度优选为 1.8～2.5mm，冷杉浆纤维的长度优选为2.9～3.3mm。
本发明的纸浆纤维优选通过粉碎机的出口，经匀速成型通道，落在成型网上。
得到纸浆纤维后，本发明将所述纸浆纤维进行预先压合，得到纤维层。
本发明对所述预先压合的过程没有特殊要求，能够起到压合的效果即可。在本发明中，具体是采用两滚轴对转进行预先压合。
在本发明中，所述纤维层的克重优选为300～350g/m2。本发明对纸浆纤维进行预先压合，使得纤维板具备一定厚度从而使模塑产品具备一定强度，此外，不经压合的松散纤维团无法在输带上垂直运输喷涂胶乳和助剂。
得到纤维层后，本发明向所述纤维层中喷涂含胶乳和助剂的混合液，得到粘合板。
本发明对所述胶乳的种类没有特殊要求，本领域熟知的能够起到粘合作用的胶乳均可，具体的可以为但不局限于德国的EN429、日本的UL-101和 UL-102、国内的AE-05系列的专用胶乳。本发明优选采用德国的EN429胶乳。
在本发明中，所述助剂优选包括防水剂、湿强剂、干强剂、改性淀粉增强剂和渗透剂中的一种或多种。当所述助剂包括上述物质中的多种时，本发明对各助剂的配比没有特殊要求，任意配比均可。本发明对所述防水剂、湿强剂、干强剂、改性淀粉增强剂和渗透剂的具体种类没有特殊要求，采用本领域熟知的防水剂、湿强剂、干强剂、改性淀粉增强剂和渗透剂即可。在本发明的实施例中，所述干强剂具体可以为XQ-07纸张干强度增加剂；所述改性淀粉增强剂为羟甲基纤维素钠CMC或羟丙甲基纤维素。
在本发明中，所述含胶乳和助剂的混合液优选由助剂加入到胶乳中混合均匀得到。
在本发明中，以纸浆板、胶乳和助剂的总质量为100％计，所述纸浆板的质量优选为75～80％，更优选为77～80％；所述胶乳的质量优选为15～20％，更优选为15％或20％；所述助剂的质量优选为3～5％，更优选为3％或5％。
本发明优选将纤维层竖立，向所述纤维层的两侧喷涂含胶乳和助剂的混合液。本发明优选采用雾型设备进行喷涂，从而有利于雾胶进入纤维层的中芯处。
本发明利用胶乳使粉碎的纤维粘合。传统湿法纸浆模塑是使用水抄造，借助纸浆纤维的氢键结合，本发明为干法成型，无需用到水，而是借助胶乳粘合。
得到粘合板后，本发明优选在所述粘合板的表面复合具有可降解阻隔涂层的无膜卡纸，然后再进行压合成型，得到纸浆模塑。
本发明优选在粘合板的两侧表面各复合一层具有可降解阻隔涂层的无膜卡纸。
在本发明中，所述无膜卡纸的克重优选为40～60g/m2，更优选为 45～55g/m2。在本发明中，本发明对所述可降解阻隔涂层的种类没有特殊要求，采用本领域熟知的可降解阻隔涂层即可，具体的可以为PLA涂层。在本发明的实施例中，所述具有可降解阻隔涂层的无膜卡纸优选购自东莞瑞泽 0800单面涂布口杯纸或格来纳单面涂布口杯纸。
本发明对所述复合的方式没有特殊要求，采用本领域熟知的复合方式即可，具体的可以为但不局限于：将粘合板与无膜卡纸置于两滚轴中间，使两滚轴对转将粘合板与无膜纸复合。本发明对滚轴压力无特殊要求，能使两者牢固粘合即可。
本发明在所述粘合板的表面复合具有可降解阻隔涂层的无膜卡纸可以避免传统湿法模塑的消毒工序，确保模塑产品两面光滑，切口无纸纤维脱落，产品卫生有保障，同时兼具良好的防水放油性能，可广泛应用于热饮杯、冷饮杯、冰淇淋、纸餐盒等食品包装用纸。
在本发明中，所述压合成型所用模具的温度优选为130～160℃，上模具的温度优选为130～150℃，下模的温度优选高于上模温度10℃。在本发明中，所述压合成型的压力优选为5～10MPa，更优选为6～8MPa；所述压合成型的时间优选为1～2s。在本发明中，当所述纸浆模塑具有一定深度时，在进行压合成型前，本发明优选先通过气流使粘合板变形，贴合在模具凹槽内再进行压合，可以很好解决纸浆模塑开裂及褶皱问题。
下面结合实施例对本发明提供的干法纸浆模塑的成型方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以所有原料的总质量为100％计，纸浆板包括甘蔗浆65％和竹浆15％，使用粉碎机7000转/min粉碎干燥状态的纸浆板，浆板在粉碎机中被离解成松散的纤维，再被气流输送到负压成网机，此时纤维堆叠厚度为2cm，经过不完全压实辊压轴进行预先压合，两滚轴对转，将木浆纤维堆叠压合至 350g/m2，喷涂EN429胶乳树脂和助剂的混合液，其中乳胶喷涂量15％，湿强剂添加量1％、XQ-07纸张干强度增加剂1.5％、防水剂1.75％、改性淀粉 CMC羟甲基纤维素增强剂0.75％，得到粘合板；将所述粘合板上下两层分别与40g/m2薄阻隔卡纸复合后在成形网上形成的纤网到达加热模具压合成型，上模具温度130℃，空气压力10MPa，热压1.5s，压合成型。
实施例2
以所有原料的总质量为100％计，纸浆板包括甘蔗浆70％和竹浆10％，使用粉碎机7000转/min粉碎干燥状态的纸浆板，浆板在粉碎机中被离解成松散的纤维，再被气流输送到负压成网机，此时纤维堆叠厚度为2cm，经过不完全压实辊压轴进行预先压合，两滚轴对转，将木浆纤维堆叠压合至 350g/m2，喷涂EN429胶乳树脂和助剂的混合液，其中乳胶喷涂量为15％， PVA湿强剂添加量为2.3％、XQ-07纸张干强度增加剂添加量为1％、防水剂1.16％、改性淀粉CMC羟甲基纤维素增强剂0.5％，改性淀粉CMA(羟甲基纤维素)0.04％，得到粘合板；将所述粘合板上下两层分别与40g/m2薄阻隔卡纸复合后在成形网上形成的纤网到达加热模具压合成型，上模具温度 130℃，空气压力7MPa，热压2s，压合成型。
实施例3
与实施例2的不同之处在于，纸浆板包括甘蔗浆72％和冷杉浆5％，乳胶喷涂量为20％，助剂包括：PVA 1.6％，CMC0.2％，防水剂0.7％，湿强剂 0.5％，两面分别复合40g/m2可降解阻隔涂层薄卡纸，上模具温度150℃，压力10MPa，热压1s。
对实施例1～3制备的模塑和网络采购的两种传统湿法纸浆模塑餐盒进行性能对比，结果如表1所示。
表1实施例1～3干法模塑与传统湿法模塑性能比较
Figure RE-GDA0003278653000000061
表1中，防水性测试方法如下：分别浸泡常温水和100℃沸水1h，然后取出测量含水量，含水率越低产品防水性越好。抗张强度的测试方法为恒速拉伸法。
由表1的结果可知，本发明利用干法成型纸浆模塑，不但无需大量用水，节约能耗和成本，而且得到的模塑具有更高的强度和防水性。
此外，测定实施例1～3压合成型时产品关键尺寸，静置24、48、96小时分别测定相同位置尺寸，对比尺寸变形量发现收缩率小于0.5％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种干法纸浆模塑的成型方法，包括以下步骤：
将纸浆板进行粉碎，得到纸浆纤维；
将所述纸浆纤维进行预先压合，得到纤维层；所述纤维层的克重为300~350g/m2；
将所述纤维层竖立，采用雾型设备向所述纤维层的两侧喷涂含胶乳和助剂的混合液，得到粘合板；以纸浆板、胶乳和助剂的总质量为100%计，所述纸浆板的质量为75~80%，所述胶乳的质量为15~20%，所述助剂的质量为3~5%；
在所述粘合板的表面复合具有可降解阻隔涂层的无膜卡纸，将复合后的粘合板进行压合成型，得到纸浆模塑；所述压合成型所用模具的温度为130~160℃，上模具的温度为130~150℃，下模的温度高于上模温度10℃；所述压合成型的时间为1~2s；所述纸浆模塑具有一定深度，在进行压合成型前，先通过气流使粘合板变形，贴合在模具凹槽内再进行压合。
2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述无膜卡纸的克重为40~60g/m2。
3.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述纸浆板是由竹浆、甘蔗浆和冷杉浆中的一种或多种制成。
4.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述助剂包括防水剂、湿强剂、干强剂、改性淀粉增强剂和渗透剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述压合成型的压力为5~10MPa。
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