CN115404724A - 一种高强度防潮瓦楞纸箱以及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度防潮瓦楞纸箱以及制备方法。制备方法包括以下步骤：(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；S1：先将氢氧化钠粉体和偏铝酸钠粉体溶于超纯水，水浴搅拌后加入硅酸钠溶液，搅拌均匀，得到浆料A；S2：取浆料A倒入容器中水热合成，得到分子筛晶体液B；S3：待浆料B冷却后，干燥、研磨得到分子筛粉体C。(2)干燥层的制备：将粉体C与粘合剂混合后，涂覆在纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。(3)防水层的制备：将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后加入甘油，搅拌均匀，得到浆料D；将浆料D涂覆在纸板外表面。(4)拼装组合瓦楞纸板得到成品。

Description

一种高强度防潮瓦楞纸箱以及制备方法
技术领域
本发明涉及瓦楞纸箱技术领域，具体为一种高强度防潮瓦楞纸箱以及制备方法。
背景技术
瓦楞纸箱是由瓦楞纸板经过模切、压痕、钉箱、粘箱等工艺加工制成的，是一种应用最广泛的包装制品，其用量一直位列各种包装制品之首。相较于木箱、铁箱等运输包装容器，瓦楞纸箱具有使用性能优越、加工性能良好等优点，因而在半个多世纪内逐渐成为运输包装的主力军。瓦楞纸箱属于绿色环保用品，不仅方便装卸，还在运输过程中起到保护商品、美化商品、宣传商品的作用。
在实际应用中，传统瓦楞纸箱暴露在潮湿的环境中一段时间，便会因为吸收空气中的水汽而受潮，导致性能受到影响。受潮后的纸箱在运输过程不仅易发生形变、强度变差，严重时还会遭到破坏，影响到内部商品，使得商品受潮、破损，造成损失。此外，受潮的瓦楞纸箱不再具备回收利用价值，进一步造成资源浪费和环境污染等问题。因此，发明一种高强度防潮瓦楞纸箱显得非常必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度防潮瓦楞纸箱及其制备方法，以解决上述背景技术中传统瓦楞纸箱存在的防潮效果不佳的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种高强度防潮瓦楞纸箱的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；
S1：先将氢氧化钠粉体和偏铝酸钠粉体溶于超纯水中，水浴搅拌后加入硅酸钠溶液，继续水浴搅拌，直至混合均匀，得到浆料A；
S2：取浆料A倒入容器，密封后进行水热合成，得到分子筛晶体液B；
S3：将合成后得到的分子筛晶体液B冷却至室温，经过干燥、研磨后，得到分子筛粉体C；
(2)干燥层的制备：
将分子筛粉体C与粘合剂混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。
(3)防水层的制备：
将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后，加入甘油，混合搅拌均匀，得到浆料D；取瓦楞纸板，在外面层涂覆浆料D，形成防水层。
(4)取若干块瓦楞纸板拼装组合，得到成品。
步骤S1中，所述浆料A包括以下重量组分10～20份超纯水、1～2份偏铝酸钠粉体、3～7份硅酸钠溶液、0.5～1份氢氧化钠粉体。
进一步的，所述硅酸钠溶液的浓度为40％，氢氧化钠粉体的纯度为99％，偏铝酸钠粉体的纯度为99％。
步骤S1中，所述水浴搅拌温度为25～30℃。
进一步的，所述搅拌速度为100～120r/min，搅拌时间为10～12h，直至溶液均匀。
步骤S2中，所述水热合成温度为110～130℃，水热合成时间为8～12h。
步骤S2中，所述分子筛粉体C为低硅铝比的分子筛。
进一步的，分子筛粉体C的硅铝比为1～2。
步骤S3中，所述干燥温度为100～120℃，干燥时间为12h。
步骤(3)中，所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇50～60％，甘油20～30％，余料为聚乳酸。
进一步的，所述浆料D在瓦楞纸板外面层的涂布用量为40～50g/m2；表面层、中间层与里面层均为牛皮卡纸。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的高强度防潮瓦楞纸箱及其制备方式，通过对浆料A进行水热合成的方法，促进分子筛晶体的生长，得到的分子筛粉体具有亲水性强、吸附量大、吸附速率大且吸附性能受环境温度和湿度的影响小等优点，进一步增强了瓦楞纸板的防潮能力；由于分子筛化学性质非常稳定，因而能够满足瓦楞纸箱在多种环境条件下的应用场景；此外，通过在瓦楞纸板外表面涂覆浆料D形成防水层，能够有效避免外界水分从纸箱外表面渗入到内侧，其中浆料D的主要成分为聚乳酸，是一种无毒无害易降解的绿色材料，因而纸箱性能优良且绿色环保。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中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。
以下实施例中，所述瓦楞纸板为企业现有研发产品，是一种高强度瓦楞纸板，具体结构如专利CN215473485U所示；所述粘合剂为企业现有研发产品，具体如专利CN111378403A所示；粘合剂与分子筛按照质量比2：1混合后涂覆；其它材料来源如下：
物质 CAS号 来源
无水乙醇 64-17-5 国药
甘油 56-81-5 国药
聚乳酸 31852-84-3 国药
氢氧化钠 1310-73-2 阿拉丁
硅酸钠 1344-09-8 阿拉丁
偏铝酸钠 11138-49-1 麦克林
实施例1：
(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；
S1：取7g氢氧化钠粉体、18g偏铝酸钠粉体溶于160g的超纯水中，水浴加热、搅拌，水浴温度为28℃，搅拌速度为110r/min，搅拌时间为30min；随后匀速、缓慢加入63g硅酸钠溶液，搅拌11h，直至溶液中悬浮物分散均匀，得到浆料A。
S2：将浆料A倒入容器中，密封好后置于120℃的环境下进行水热合成，合成时间为10h，得到分子筛晶体液B；
S3：将分子筛晶体液B取出后冷却至室温，对冷却液进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时间为12h；将烘干的块状分子筛研磨，得到分子筛粉体C。
(2)干燥层的制备；
将分子筛粉体C与粘合剂按质量比2：1混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。
(3)将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后，加入甘油，混合搅拌均匀，得到浆料D；所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇55％，甘油35％，聚乳酸10％；取瓦楞纸板，在外面层均匀涂覆浆料D；单面涂覆量为45g/m2。
(4)取若干块经过上述方法处理的瓦楞纸板，拼装组合得到成品。
实施例2：
(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；
S1：取5g氢氧化钠粉体、1g偏铝酸钠粉体溶于100g的超纯水中，水浴加热、搅拌，水浴温度为25℃，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为30min；随后匀速、缓慢加入63g硅酸钠溶液，搅拌11h，直至溶液中悬浮物分散均匀，得到浆料A；
S2：将浆料A倒入容器中，密封好后置于110℃的环境下进行水热合成，合成时间为8h，得到分子筛晶体液B；
S3：将分子筛晶体液B取出后冷却至室温，对冷却液进行干燥处理，干燥温度为100℃，干燥时间为12h；将烘干的块状分子筛研磨，得到分子筛粉体C。
(2)干燥层的制备：
将分子筛粉体C与粘合剂按质量比2：1混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。
(3)将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后，加入甘油，混合搅拌均匀，得到浆料D；所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇50％，甘油20％，聚乳酸30％；取瓦楞纸板，在外面层均匀涂覆浆料D；单面涂覆量为40g/m2。
(4)取若干块经过上述方法处理的瓦楞纸板，拼装组合得到成品。
实施例3：
(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；
S1：取10g氢氧化钠粉体、2g偏铝酸钠粉体溶于200g的超纯水中，水浴加热、搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为120r/min，搅拌时间为30min；随后匀速、缓慢加入63g硅酸钠溶液，搅拌10h，直至溶液中悬浮物分散均匀，得到浆料A；
S2：将浆料A倒入容器中，密封好后置于110℃的环境下进行水热合成，合成时间为8h，得到分子筛晶体液B；
S3：将分子筛晶体液B取出后冷却至室温，对冷却液进行干燥处理，干燥温度为120℃，干燥时间为12h；将烘干的块状分子筛研磨，得到分子筛粉体C。
(2)干燥层的制备；
将分子筛粉体C与粘合剂按质量比2：1混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。
(3)将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后，加入甘油，混合搅拌均匀，得到浆料D；所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇60％，甘油30％，聚乳酸10％；取瓦楞纸板，在外面层均匀涂覆浆料D；单面涂覆量为50g/m2。
(4)取若干块经过上述方法处理的瓦楞纸板，拼装组合得到成品。
对比例1：
仅制备干燥层。
(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；
S1：取10g氢氧化钠粉体、2g偏铝酸钠粉体溶于200g的超纯水中，水浴加热、搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为120r/min，搅拌时间为30min；随后匀速、缓慢加入70g硅酸钠溶液，搅拌10h，直至溶液中悬浮物分散均匀，得到浆料A。
S2：将浆料B倒入容器中，密封好后置于120℃的环境下进行水热合成，合成时间为12h，得到分子筛晶体液B；
S3：将分子筛晶体液B取出后冷却至室温，对冷却液进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时间为12h；将烘干的块状分子筛研磨，得到分子筛粉体C。
(2)干燥层的制备：
将分子筛粉体C与粘合剂按质量比2：1混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。
(3)取若干块经过上述方法处理的瓦楞纸板，拼装组合得到成品。
对比例2：
仅制备防水层。
(1)将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后，加入甘油，混合搅拌均匀，得到浆料D；所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇60％，甘油25％，聚乳酸15％；取瓦楞纸板，在外表面均匀涂覆浆料D；单面涂覆量为50g/m2。
(2)取若干块经过上述方法处理的瓦楞纸板，拼装组合得到成品。
对比例3：
(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；
S1：取10g氢氧化钠粉体溶于200g的超纯水中，水浴加热、搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为120r/min，搅拌时间为30min；随后匀速、缓慢加入70g硅酸钠溶液，搅拌10h，直至溶液中悬浮物分散均匀，得到浆料A。
S2：将浆料A倒入容器中，密封好后置于120℃的环境下进行水热合成，合成时间为12h，得到分子筛晶体液B；
S3：将分子筛晶体液B取出后冷却至室温，将冷却液进行干燥处理，干燥温度为120℃，干燥时间为12h，将块状分子筛研磨，得到分子筛粉体C。
(2)干燥层的制备：
将分子筛粉体C与粘合剂按质量比2：1混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。
(3)将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后，加入甘油，混合搅拌均匀，得到浆料D；所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇60％，甘油25％，聚乳酸15％；取瓦楞纸板，在外表面均匀涂覆浆料D；单面涂覆量为50g/m2。
(4)取若干块经过上述方法处理的瓦楞纸板，拼装组合得到成品。
对比例4：
(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；
S1：取10g氢氧化钠粉体、0.5g偏铝酸钠粉体溶于200g的超纯水中，水浴加热、搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为120r/min，搅拌时间为30min；随后匀速、缓慢加入70g硅酸钠溶液，搅拌10h，直至溶液中悬浮物分散均匀，得到浆料A。
S2：将浆料A倒入容器中，密封好后置于120℃的环境下进行水热合成，合成时间为12h，得到分子筛晶体液B；
S3：将分子筛晶体液B取出后冷却至室温，对冷却液进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时间为12h；将烘干的块状分子筛研磨，得到分子筛粉体C。
(2)干燥层的制备：
将分子筛粉体C与粘合剂按质量比2：1混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。
(3)取无水乙醇、甘油和聚乳酸，混合后充分搅拌均匀，得到浆料D；所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇50％，甘油30％，聚乳酸20％；取瓦楞纸板，在外表面均匀涂覆浆料D；单面涂覆量为48g/m2。
(4)取若干块经过上述方法处理的瓦楞纸板，拼装组合得到成品。
对比例5：
(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；
S1：取10g氢氧化钠粉体、2g偏铝酸钠粉体溶于200g的超纯水中，水浴加热、搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为120r/min，搅拌时间为30min；随后匀速、缓慢加入70g硅酸钠溶液，搅拌10h，直至溶液中悬浮物分散均匀，得到浆料A。
S2：将浆料A倒入容器中，密封好后置于120℃的环境下进行水热合成，合成时间为20h，得到分子筛晶体液B；
S3：将分子筛晶体液B取出后冷却至室温，对冷却液进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时间为12h；将烘干的块状分子筛研磨，得到分子筛粉体C。
(2)干燥层的制备：
将分子筛粉体C与粘合剂按质量比2：1混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。
(3)将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后，加入甘油，混合搅拌均匀，得到浆料D；所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇57％，甘油26％，聚乳酸17％；取瓦楞纸板，在外表面均匀涂覆浆料D；单面涂覆量为42g/m2。
(4)取若干块经过上述方法处理的瓦楞纸板，拼装组合得到成品。
对比例6：
(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；
S1：取10g氢氧化钠粉体、2g偏铝酸钠粉体溶于200g的超纯水中，水浴加热、搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为120r/min，搅拌时间为30min；随后匀速、缓慢加入70g硅酸钠溶液，搅拌10h，直至溶液中悬浮物分散均匀，得到浆料A；
S2：将浆料A倒入容器中，密封好后置于120℃的环境下进行水热合成，合成时间为4h，得到分子筛晶体液B；
S3：将分子筛晶体液B取出后冷却至室温，对冷却液进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时间为12h；将烘干的块状分子筛研磨，得到分子筛粉体C；
(2)干燥层的制备：
将分子筛粉体C与粘合剂按质量比2：1混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。
(3)将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后，加入甘油，混合搅拌均匀，得到浆料D；所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇60％，甘油25％，聚乳酸15％；取瓦楞纸板，在外表面均匀涂覆浆料D；单面涂覆量为50g/m2。
(4)取若干块经过上述方法处理的瓦楞纸板，拼装组合得到成品。
对比例7：
(1)制备分子筛干燥剂：分子筛；
S1：取10g氢氧化钠粉体、2g偏铝酸钠粉体溶于200g的超纯水中，水浴加热、搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为120r/min，搅拌时间为30min；随后匀速、缓慢加入70g硅酸钠溶液，搅拌10h，直至溶液中悬浮物充分分散均匀，得到浆料A；
S2：将浆料B倒入容器中，密封好后置于150℃的环境下进行水热合成，合成时间为12h，得到分子筛晶体液B；
S3：将分子筛晶体液B取出后冷却至室温，对冷却液进行干燥处理，干燥温度为110℃，干燥时间为12h；将烘干的块状分子筛研磨，得到分子筛粉体C。
(2)干燥层的制备：
将分子筛粉体C与粘合剂按质量比2：1混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板。
(3)将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后，加入甘油，混合搅拌均匀，得到浆料D；所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇60％，甘油25％，聚乳酸15％；取瓦楞纸板，在外表面均匀涂覆浆料D；单面涂覆量为49g/m2。
(4)取若干块经过上述方法处理的瓦楞纸板，拼装组合得到成品。
实验：按照GB/T22921-2008《纸和纸板薄页材料水蒸气透过率的测定》，对实施例1～3和对比例1～7进行水蒸气透过率试验；将纸板放置在温度30℃、湿度95％的环境中30小时，测试回潮率；按照GB/T1540-2002《纸和纸板吸水性的测定》中的方法进行纸板吸水性试验，测试吸水率。其中，采用水分测定仪DM200PB对实施例1～3和对比例1～7中的含水量进行测量，该仪器依据高周波原理，通过瞬时接触实现数据读取，从而测得瓦楞纸板含水量。试验的结果如下表所示：
实施例 回潮率/％ 水蒸气透过率/(g/m<sup>2</sup>) 吸水率/％
实施例1 1.9 0.26 0.86
实施例2 2.0 0.31 0.93
实施例3 2.2 0.28 0.91
对比例1 13 21.32 1.73
对比例2 7 14.82 1.45
对比例3 3.9 0.53 1.43
对比例4 4.2 0.62 1.39
对比例5 4.1 0.59 1.36
对比例6 4.5 0.71 1.48
对比例7 4.3 0.68 1.41
结论：根据实施例1～3中的数据可知：所制备得到的防潮瓦楞纸箱具有优秀的防潮能力。对比例1和2的数据表明，仅单一使用防水层或干燥层会使得瓦楞纸箱的防水效果降低，二者具有协同作用，组合使用能够有效地提升纸箱的防水能力。对比例3和4表明：当分子筛中不含铝元素或铝元素含量低时，纸板防潮性能下降，而提高铝元素含量，使得硅元素与铝元素的摩尔比在1～2时，能够有效地提高干燥剂的吸水能力；这是由于在硅元素与铝元素摩尔比低于3时，分子筛的亲水性会明显升高，作为干燥剂效果越好，从而使得纸板的防潮能力得到提升。对比例5和6表明：水热合成时间过长或者过短得到的干燥剂性能欠佳，从而降低了瓦楞纸箱防潮性能；在对比例7中，当水热合成温度过高时，得到分子筛干燥剂的性能也会降低，不利于瓦楞纸箱防潮。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)

1.一种高强度防潮瓦楞纸箱的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备分子筛干燥剂：
S1：先将氢氧化钠粉体和偏铝酸钠粉体溶于超纯水中，水浴搅拌后加入硅酸钠溶液，继续水浴搅拌，直至混合均匀，得到浆料A；
S2：取浆料A倒入容器，密封后进行水热合成，得到分子筛晶体液B；
S3：将合成后得到的分子筛晶体液B冷却至室温，经过干燥、研磨后，得到分子筛粉体C；
(2)干燥层的制备：将分子筛粉体C与粘合剂混合后，涂覆在瓦楞纸板的外面层与中间层、中间层与里面层之间，经过热压贴合工艺得到含有分子筛干燥层的瓦楞纸板；
(3)防水层的制备：
将聚乳酸粉体溶于无水乙醇后，加入甘油，混合搅拌均匀，得到浆料D；取瓦楞纸板，在外面层涂覆浆料D，形成防水层；
(4)取若干块瓦楞纸板拼装组合，得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种高强度防潮瓦楞纸箱的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述浆料A包括以下重量组分：10～20份超纯水、1～2份偏铝酸钠粉体、3～7份硅酸钠溶液、0.5～1份氢氧化钠粉体。
3.根据权利要求1所述的一种高强度防潮瓦楞纸箱的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述水浴温度为25～30℃，搅拌速度为100～120r/min，搅拌时间为10～12h。
4.根据权利要求1所述的一种高强度防潮瓦楞纸箱的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述水热合成温度为110～130℃，水热合成时间为8～12h。
5.根据权利要求1所述的一种高强度防潮瓦楞纸箱的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述干燥温度为100～120℃，干燥时间为12h。
6.根据权利要求1所述的一种高强度防潮瓦楞纸箱的制备方法，其特征在于：步骤(2)中表面层、中间层与里面层均为牛皮卡纸。
7.根据权利要求1所述的一种高强度防潮瓦楞纸箱的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述浆料D包括以下重量组分：无水乙醇50～60％，甘油20～30％，余料为聚乳酸。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的一种高强度防潮瓦楞纸箱的制备方法制备的瓦楞纸箱。
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