CN114481685A - 一种纸基高阻隔组合式涂布方法及系统 - Google Patents

一种纸基高阻隔组合式涂布方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于食品阻隔纸涂布技术领域,具体公开了一种纸基高阻隔组合式涂布方法及系统,其中方法包括:S1,制备纤维素纳米纤丝,将羧甲基纤维素溶液作为增塑剂和分散剂,混合后形成涂布液用于涂布;S2,采用组合涂布工艺进行多次涂布;S3,采用烘箱进行烘干得到成品。该方案不仅保持纤维素纳米纤丝涂布后食品阻隔纸的柔韧性和均匀度,同时还能提高疏水效果。满足食品阻隔纸的涂布要求,适于推广应用。

Description

一种纸基高阻隔组合式涂布方法及系统
技术领域
本发明属于食品阻隔纸涂布技术领域,特别是关于一种纸基高阻隔组合 式涂布方法及系统。
背景技术
随着现代运输以及物流行业的发展,日用商品的数量激增,促使包装材 料逐渐朝着环保、轻量、多功能化方向发展,食品高阻隔纸需求越来越多, 性能要求也更高。
现有条件下,利用聚乙烯等石油基聚合物涂布虽能够提高纸基阻隔性能, 但是这类材料往往难以降解,容易造成环境污染。因此,需要开发出一种可 降解的高阻隔性能食品纸,及其相应的涂布设备。
纤维素纳米纤丝(CNF)作为一种绿色生物质材料,具备可降解、资源 丰富、纸基相容性高等优点。其尺寸小且比表面积较大,用作纸基涂层材料 时可有效降低纸张的透气性从而提高阻隔性能。但是纤维素纳米纤丝的比表 面积较大,其表面具有大量羟基,在与长纤维结合过程中往往会形成刚性的 网络机构,易导致纸张变脆、柔韧性及强度降低;另外大部分纤维素纳米纤 丝在干燥过程中会形成不可逆的团聚凝结现象,使得干燥后纸张出现表面孔 隙分布不均,导致透光性降低及后续加工处理困难等问题。因此,要保持纤 维素纳米纤丝涂布后食品阻隔纸的柔韧性和均匀度,同时提高疏水效果,需 要对纤维素纳米纤丝进行改性处理。
而涂布技术也很重要,需要根据食品阻隔纸的涂布要求进行对应的研发, 以满足食品阻隔纸的涂布要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纸基高阻隔组合式涂布方法及系统,其能够 解决现有高阻隔性能食品纸不能降解,环境不友好的问题。
本发明提供了一种纸基高阻隔组合式涂布方法,包括以下步骤:S1,制 备纤维素纳米纤丝,将羧甲基纤维素溶液作为增塑剂和分散剂,混合后形成 涂布液用于涂布;
S2,采用组合涂布工艺进行多次涂布;
S3,采用烘箱进行烘干得到成品。
优选地,所述S1具体包括:
S11,取硫酸盐针叶木浆分散在去离子水中,使用乙醇进行洗涤、过滤;
S12,用氯乙酸和异丙醇的溶液浸渍浆料30min;
S13,将浆料加入装有NaOH的甲醇和异丙醇的混合溶液中,在第一预设 时间段内持续羧基化反应,反应后,在第二预设时间段内用去离子水洗涤并 过滤排出纤维;
S14,最后使用高压均质机对改性前后的纤维以及未改性纤维分别进行均 质,在2%浆浓和1.60-1.80MPa范围内的操作压力下实现完全的均质,得到 纤维素纳米纤丝CNF及羟基改性后的C-CNF;再按照需要的涂布液浓度配置 得到需要的涂布液。
优选地,所述S2具体包括:
第一组涂布配正向凹版涂布、逆向涂布和线棒涂布;
第二组涂布配气刀涂布、凹版涂布和线棒涂布;
第三组涂布配气刀涂布和凹版涂布。
优选地,一涂打底涂布均匀平整,二涂完全覆盖均匀平整无露点,所有 凹版涂布均配抹平辊,并通过更换配件实现兼容。
优选地,所述凹版涂布采用凹版辊转移式上料装置,具体工作原理过程 如下:
两支上料辊分别转移至两支施胶辊上,在两支施胶辊子的压区之间形成 胶槽,通过压区的纸页先吸收部分溶液,经过压区挤压除去剩余溶液,溢流 的涂料集中到压区下面的胶液盘中,经处理再循环回到压区。
优选地,所述烘箱包括三组,每组涂布对应一组烘箱,每节烘箱长度3 米,每节烘箱分别配置独立进风机、排风机和加热组。
优选地,所述进风机和排风机均采用304不锈钢叶片,且轴承润滑油采 用食品级进行密封以防沾到纸张;涂布墙板内侧采用整体式304不锈钢贴板, 并和料槽一起特氟龙处理。
优选地,所述烘箱为半气悬浮式烘箱,所述半气悬浮式烘箱采用飞翼式、 多孔式、刀口式的多种风嘴组合。
优选地,所述涂布的湿涂量为5-20g/m2;涂料固含量比例为20-55%。
本发明还提供了一种纸基高阻隔组合式涂布系统,所述系统用于实现纸 基高阻隔组合式涂布方法的步骤,包括:
涂布液制作模块,用于制备纤维素纳米纤丝,将羧甲基纤维素溶液作为 增塑剂和分散剂,混合后形成涂布液用于涂布;
组合涂布模块,用于采用组合涂布工艺进行多次涂布;
烘干模块,用于采用烘箱进行烘干得到成品。
与现有技术相比,根据本发明的一种纸基高阻隔组合式涂布方法及系统, 其中方法包括:S1,制备纤维素纳米纤丝,将羧甲基纤维素溶液作为增塑剂 和分散剂,混合后形成涂布液用于涂布;S2,采用组合涂布工艺进行多次涂 布;S3,采用烘箱进行烘干得到成品。该方案不仅保持纤维素纳米纤丝涂布 后食品阻隔纸的柔韧性和均匀度,同时还能提高疏水效果。满足食品阻隔纸 的涂布要求,适于推广应用。
附图说明
图1为本发明提供的一种纸基高阻隔组合式涂布方法流程图;
图2为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本 发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包 括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或 组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示,根据本发明优选实施方式的一种纸基高阻隔组合式涂布方 法,包括以下步骤:
S1,制备纤维素纳米纤丝,将羧甲基纤维素溶液作为增塑剂和分散剂, 混合后形成涂布液用于涂布;具体地,涂布液配方改进:在制备纤维素纳米 纤丝后,将羧甲基纤维素溶液作为增塑剂和分散剂,混合后用于涂布。湿涂 量5-20g/m2,涂料固含20-55%。
S2,采用组合涂布工艺进行多次涂布;其中,组合式涂布机:涂布机采 用配气刀涂布、凹版涂布、线棒涂布、逆向涂布等组合涂布方式,实现集成 创新;其中一涂配正向凹版涂布、逆向涂布和线棒涂布(通过简易更换配件 兼容);二涂配气刀涂布、凹版涂布和线棒涂布(凹版涂布通过简易更换配件 兼容线棒);三涂配气刀涂布和凹版涂布(凹版涂布通过简易更换配件兼容线 棒);一涂打底涂布均匀平整,二涂完全覆盖均匀平整无露点。所有凹版涂布 均配抹平辊。
S3,采用烘箱进行烘干得到成品。烘箱内部及进排风经过管道全部为304 不锈钢,所有焊缝全部满焊,管状类完全密封,防止杂物、异味进入烘箱。
进一步的方案,涂布液配置:漂白硫酸盐针叶木浆(SBKP,15°SR); 烷基烯酮二聚物(AKD)乳液(最优固含量为1%,自制);异丙醇、一氯乙 酸、乙醇、NaOH、甲醇(均为分析纯);长纤维纸(食品阻隔纸基纸)(19.5g/m2); 去离子水。取硫酸盐针叶木浆SBKP(绝干浆)分散在去离子水中,使用乙醇 进行洗涤、过滤;再用氯乙酸和异丙醇的溶液浸渍浆料30min;然后将浆料 加入装有NaOH的甲醇和异丙醇的混合溶液中,持续羧基化反应1h。反应后 用去离子水洗涤30min并过滤排出纤维。最后使用高压均质机对改性前后的 纤维以及未改性纤维分别进行均质,在2%浆浓和1.60-1.80MPa范围内的操 作压力下实现完全的均质,得到纤维素纳米纤丝CNF及羟基改性后的C-CNF。 再按照需要的涂布液浓度配置得到需要的涂布液。
进一步的方案,涂布部分采用配气刀涂布、凹版涂布、线棒涂布、逆向 涂布等组合涂布方式。
采用组合涂布工艺进行三次涂布,如下:
第一组涂布配正向凹版涂布、逆向涂布和线棒涂布(通过简易更换配件 兼容);第二组涂布配气刀涂布、凹版涂布和线棒涂布(凹版涂布通过简易更 换配件兼容线棒);第三组涂布配气刀涂布和凹版涂布(凹版涂布通过简易更 换配件兼容线棒)。其中,一涂打底涂布均匀平整,二涂完全覆盖均匀平整无 露点。所有凹版涂布均配抹平辊。
具体的涂布工艺如下:
(1)正一层→正二层→反面;(2)正面(一次)→反面;(3)正一层 →正二层;(4)单面一次。
优选的方案,烘箱包括三组,每组涂布对应一组烘箱,每节烘箱长度3 米,每节烘箱分别配置独立进风机、排风机和加热组。进风机和排风机均采 用304不锈钢叶片,且轴承润滑油采用食品级进行密封以防沾到纸张;涂布 墙板内侧采用整体式304不锈钢贴板,并和料槽一起特氟龙处理。
烘箱加热方式:电加热,烘箱温度区间60-160℃,干燥系统风量变频调 节,采用回热器进行能量回收以节能。烘箱采用半气悬浮式烘箱,飞翼式、 多孔式、刀口式多种风嘴组合。采用了气悬浮烘箱热效高的特点,又采用了 导辊式烘箱张力稳定的特点。
烘箱具体的结构形式:共三组,每组涂布对应一组烘箱,正一涂烘箱4 节,正二涂4节,反面5节(反面后部为散热烘箱),每节烘箱长度3米,每 节烘箱配置独立进风机、排风机和加热组。
烘箱为架空式,每节烘箱可独立开启,空间开阔,方便操作、维护、清 洁。
烘箱加热配节能交换器,节能40%,加热组功率低。烘箱采用半气悬浮 式烘箱,飞翼式、多孔式、刀口式多种风嘴组合。既采用了气悬浮烘箱热效 高的特点,又采用了导辊式烘箱张力稳定的特点。
优选的方案,现有技术采用的浸渍设备主要为浅盘或深槽式浸渍器,其 主要缺陷为对涂布量的控制不准确、结构空间大、引纸操作不方便以及车速 低。改进后的本申请方案的凹版辊转移式上料装置,如图2所示,主要由四 支辊子组成,胶料由两支上料辊1分别转移至两支施胶辊2上并在两支施胶 辊2的压区之间形成胶槽,通过压区的纸页先吸收部分溶液,经过压区挤压 除去剩余溶液。溢流的涂料集中与压区下面的胶液盘中,经处理再循环回到 压区。
优选的方案,涂布的湿涂量为5-20g/m2;涂料固含量比例为20-55%。能 达到最佳的涂布效果。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或 计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、 或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个 其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘 存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产 品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图 和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程 和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、 嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通 过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流 程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的 装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器 中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或 多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上, 使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的 处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图 一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。 这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述 教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在 于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实 现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。 本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种纸基高阻隔组合式涂布方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,制备纤维素纳米纤丝,将羧甲基纤维素溶液作为增塑剂和分散剂,混合后形成涂布液用于涂布;
S2,采用组合涂布工艺进行多次涂布;
S3,采用烘箱进行烘干得到成品。
2.根据权利要求1所述的纸基高阻隔组合式涂布方法,其特征在于,所述S1具体包括:
S11,取硫酸盐针叶木浆分散在去离子水中,使用乙醇进行洗涤、过滤;
S12,用氯乙酸和异丙醇的溶液浸渍浆料30min;
S13,将浆料加入装有NaOH的甲醇和异丙醇的混合溶液中,在第一预设时间段内持续羧基化反应,反应后,在第二预设时间段内用去离子水洗涤并过滤排出纤维;
S14,最后使用高压均质机对改性前后的纤维以及未改性纤维分别进行均质,在2%浆浓和1.60-1.80MPa范围内的操作压力下实现完全的均质,得到纤维素纳米纤丝CNF及羟基改性后的C-CNF;再按照需要的涂布液浓度配置得到需要的涂布液。
3.根据权利要求1所述的纸基高阻隔组合式涂布方法,其特征在于,所述S2具体包括:
第一组涂布配正向凹版涂布、逆向涂布和线棒涂布;
第二组涂布配气刀涂布、凹版涂布和线棒涂布;
第三组涂布配气刀涂布和凹版涂布。
4.根据权利要求3所述的纸基高阻隔组合式涂布方法,其特征在于,一涂打底涂布均匀平整,二涂完全覆盖均匀平整无露点,所有凹版涂布均配抹平辊,并通过更换配件实现兼容。
5.根据权利要求3所述的纸基高阻隔组合式涂布方法,其特征在于,所述凹版涂布采用凹版辊转移式上料装置,具体工作原理过程如下:
两支上料辊分别转移至两支施胶辊上,在两支施胶辊子的压区之间形成胶槽,通过压区的纸页先吸收部分溶液,经过压区挤压除去剩余溶液,溢流的涂料集中到压区下面的胶液盘中,经处理再循环回到压区。
6.根据权利要求1所述的纸基高阻隔组合式涂布方法,其特征在于,所述烘箱包括三组,每组涂布对应一组烘箱,每节烘箱长度3米,每节烘箱分别配置独立进风机、排风机和加热组。
7.根据权利要求6所述的纸基高阻隔组合式涂布方法,其特征在于,所述进风机和排风机均采用304不锈钢叶片,且轴承润滑油采用食品级进行密封以防沾到纸张;涂布墙板内侧采用整体式304不锈钢贴板,并和料槽一起特氟龙处理。
8.根据权利要求1所述的纸基高阻隔组合式涂布方法,其特征在于,所述烘箱为半气悬浮式烘箱,所述半气悬浮式烘箱采用飞翼式、多孔式、刀口式的多种风嘴组合。
9.根据权利要求1所述的纸基高阻隔组合式涂布方法,其特征在于,所述涂布的湿涂量为5-20g/m2;涂料固含量比例为20-55%。
10.一种纸基高阻隔组合式涂布系统,其特征在于,所述系统用于实现如权利要求1-9任一项所述的纸基高阻隔组合式涂布方法的步骤,包括:
涂布液制作模块,用于制备纤维素纳米纤丝,将羧甲基纤维素溶液作为增塑剂和分散剂,混合后形成涂布液用于涂布;
组合涂布模块,用于采用组合涂布工艺进行多次涂布;
烘干模块,用于采用烘箱进行烘干得到成品。
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