CN115467190A - 一种绿色环保包装纸的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及造纸技术领域，提供一种绿色环保包装纸的制造方法。先以水为介质，在水介质中植物纤维、PVA纤维等均匀分散，经湿法工艺抄造，堆积成纤维网，进一步用浸渍工艺将防水、粘合剂、抗菌防霉剂等化学助剂添加到纤维网上；后用不同组合的压力、温度等轧光工序得到不同表面光泽、紧度的材料，具有特定的强度性能、光滑度、柔软度和透明度，用作行业产品的多功能型绿色环保包装类材料。本发明制造的绿色环保包装纸，高强度、柔软度佳、光滑度高、具有独特透明度且100%可自然降解。

Description

一种绿色环保包装纸的制造方法
技术领域
本发明属于造纸技术领域，尤其是涉及一种绿色环保包装纸的制造方法。
背景技术
一次性塑料制品主要由低密度聚乙烯LDPE制成，其在土壤中自然分解时间长达200-1000年，对生态系统造成了严重的负荷与危害。因此，近年来国内外对限塑、禁塑的呼声越来越高。2018年欧盟委员会首次提出“史上最严限塑令”，该法案规定欧盟成员国将全面禁止使用吸管、餐具等一次性塑料制品，限制和减少塑料袋的使用，遏制“白色污染”，开始进入环保新时代。相比于低密度聚乙烯，植物纤维纸只需要 3-4 个月就自然降解。目前，国内、外商品包装市场，正进行以纸代塑环保包装的革新。在试用牛皮纸替代塑料袋包装，但牛皮纸表面不够光滑、柔软，极易擦伤被包装商品表面，而产生痕迹。此外，牛皮纸定量高且包装产品成本高。
发明内容
本发明旨在解决以下技术问题：现有技术中牛皮纸作为替代塑料袋的包装纸定量高，且包装产品成本高，本发明提供一种绿色环保包装纸的制造方法，以生产出高强度、柔软度佳、低成本的绿色环保包装纸。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种绿色环保包装纸的制造方法，包括以下步骤：
S1.先在水介质中，分别将合成PVA粘结纤维和植物纤维均匀分散成单根纤维；
所述植物纤维选自阔叶浆、针叶浆、棉浆中的一种或多种；
S2.经过磨浆工序进一步分散植物纤维；
S3.在混合器内将合成PVA粘结纤维和植物纤维加水稀释并均匀混合；
加水前合成PVA粘结纤维的含量为8.0-15.0%；
S4.将已分散、稀释、均匀混合的纤维，经造纸机网部成形并脱去大部分水份，从而堆积成纤维网；
S5.经压榨部用机械方式脱去部分水形成含水率35.0-40.0%的湿纤维网；
S6.将湿纤维网从出压榨部引至第一干燥器进行第一次干燥，经过加热蒸发水份，使纤维网的含水率为2.0-10.0%。
作为一种优选的技术方案，所述绿色环保包装纸的制造方法还包括以下步骤：
S7.将若干化学助剂进行稀释并均匀混合，经泵送至浸渍槽内，化学助剂包括防水剂、粘合剂、抗菌防霉剂；
S8.将第一干燥器第一次干燥后的纤维网通过化学助剂混合液的浸渍槽，经过浸渍工艺将化学助剂混合液适量地添加到纤维网上；
S9.经挤液辊脱去部份化学助剂混合液，并将湿纤维网引至第二干燥器，进行高温加热脱水，使纤维网的含水率为2.0-10.0%。
作为一种优选的技术方案，所述防水剂含量为2.0%-6.0%；所述粘合剂为丙烯酸粘合剂、纯丙粘合剂、丁苯粘合剂中的一种或多种，粘合剂含量为30.0-70.0%；所述抗菌防霉剂为纳米银、氧化锌、铜离子中的一种或多种，抗菌防霉剂含量为2.0-8.0%。
作为一种优选的技术方案，所述绿色环保包装纸的制造方法还包括以下步骤：
S10.将第二次干燥后的干燥纤维网进行轧光工艺处理；
进入轧光工段前的干燥纤维网含水率为2.0-5.0%，轧光工段的缸面温度为120-160℃，轧光工段的加载压力为3.0-5.0MPa，轧光工段的车速为60-100m/min。
作为一种优选的技术方案，步骤S2中，磨浆浓度为3.0-6.0%，磨浆时间为30.0-60.0min。
作为一种优选的技术方案，步骤S3中，混合搅拌时间为10-60min，稀释后纤维浓度为0.2-1.0%。
作为一种优选的技术方案，步骤S5中，机械压榨的压力为0.2-0.6Mpa。
作为一种优选的技术方案，步骤S6中，第一次干燥的温度为80-150℃；步骤S9中，第二次干燥的温度为80-150℃。
作为一种优选的技术方案，所述植物纤维的叩解度为10-15°SR，长度为0.2-5.0mm，所述阔叶浆、针叶浆、棉浆中的一种或多种的比例为70.0-90.0%、2.0-5.0%、20.0-40.0%。
作为一种优选的技术方案，所述合成PVA粘结纤维的平均长度为2.0-10.0mm，纤度为1.0-3.0D。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
植物纤维在水介质中均匀分散成单根纤维后，因其表面有很多氢键，当纤维间游离水逐步脱除(含水率35.0-40.0%)过程中，植物纤维间的氢键逐步结合紧密，形成一定的干、湿结合强度。在植物纤维堆积成孔径大小均匀的纤维网时，合成PVA粘结纤维均匀地粘附在植物纤维的表面上,经第一干燥器高温脱水时，合成PVA粘结纤维产生热溶粘结，使干燥后的纤维网(含水率2.0-10.0%)具有较高的干、湿强度性能。
本发明的一种绿色环保包装纸的制造方法，为了达到包装商品环保的目的，采用100%植物纤维为原料，可实现100%回收植物纤维再利用，再经过特殊的湿法工艺和轧光工序，使绿色包装材料环保纸袋的表面具有光滑、柔软特性，具有独特透明度且100%可自然降解；也可根据应用场景需要赋予纸张防水、抗菌、防霉等多功能型性能需求；在纸张定量较低时，具有极高的强度特性。这是一次性塑料袋和市场试用牛皮纸环保包装商品的绝佳替代品，主要应用在家电、3C电子产品、医疗器械、化妆品、轻工业产品、家具、服装、五金等应用领域。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
1）纤维网的制备
a．按重量份数分别称植物纤维100份和合成PVA粘结纤维8份，备用；
所述的植物纤维为阔叶浆、针叶浆、棉浆中的一种或一种以上混合纤维，叩解度为12°SR，长度为4.0mm，几种植物纤维的配比分别为75%、5%、20%。这种植物纤维在水介质中均匀分散成单根纤维后，因其表面有很多氢键，当纤维间游离水逐步脱除(含水率38%)过程中，植物纤维间的氢键逐步结合紧密，形成一定的干、湿结合强度；
所述合成PVA粘结纤维的平均长度为4.0mm，纤度为1.5D。这种合成PVA粘结纤维在水介质中吸水收缩、润胀，表面具有粘性，当纤维间游离水逐步脱除(含水率38%)过程中，即在第一干燥器高温脱水过程中，产生热溶粘结，使干燥后的纤维网(含水率8%)具有较高的干、湿强度性能。
b．在化纤池内将合成PVA粘结纤维加水稀释并均匀混合，搅拌时间30min，稀释浓度0.5%；
c．在碎浆机内将植物纤维加水稀释均匀，碎浆浓度为5.0%，碎浆时间为30min；
d．将碎浆后的植物纤维泵送至磨浆机进一步分散，磨浆浓度为3.5%，磨浆时间为45min；
e．将步骤b得到的化纤和步骤d得到的木浆再次混合，并加水稀释混合均匀，搅拌时间45min、稀释浓度0.6%，得到混合纤维液；
f．混合纤维液经造纸机网部成形并脱去大部分水份，经压榨部用机械方式脱去部分水形成湿纤维网，压榨压力0.25MPa，含水率38%；
g. 将湿纤维网从出压榨部引至第一干燥器进行第一次干燥，干燥温度145℃，含水率8%，得到纤维网；
在制浆过程中，加入水溶性合成PVA粘结纤维，以水为介质，在浆池中将合成PVA粘结纤维进行稀释并均匀分散，便于进行湿法工艺抄造；在植物纤维堆积成孔径大小均匀的纤维网时，合成PVA纤维均匀地粘附在植物纤维的表面上，经第一干燥器高温脱水时，合成PVA纤维产生热溶粘结，使干燥后的纤维网(含水率8%)具有较高的干、湿强度性能，为实现浸渍工艺过程提供条件。
2）纤维网浸渍处理
a．根据多功能型材料的功能要求，加入相对应功能的化学助剂送至浸渍槽内，常温搅拌30min；
化学助剂包括防水剂、粘合剂、抗菌防霉剂；所述防水剂为氟系防水防油剂、大金防水防油剂中的至少一种，相对于环保包装纸重量的4.0%；所述粘合剂为丙烯酸粘合剂、纯丙粘合剂、丁苯粘合剂中的一种或多种，相对于环保包装纸重量的40.0%；所述抗菌剂为纳米银、氧化锌、铜离子的一种或多种，相对于环保包装纸重量的3.5%。
b．将第一次干燥后的纤维网通过浸渍槽，经过浸渍工艺将化学助剂添加到纤维网上, 车速35m/min；经挤液辊脱去部分化学助剂，挤液辊压力0.2MPa；
c.再将湿纤维网引至第二干燥器高温加热脱水，干燥温度150℃，干燥纤维网含水率6%；第二干燥器中还可以配合设置气浮循环风机，风机功率为35HZ，制得绿色环保包装纸。
3）环保包装材料轧光工艺处理：
将第二次干燥后的干燥纤维网材料，经轧光机作用下，使材料紧密光泽。
所述轧光工段前的材料含水率为4.0%，缸面温度为145℃，加载压力为3.5MPa，车速为100m/min。
实施例1多功能型环保纸轧光前后性能对比数据，见表1。
表1 实施例1多功能型环保纸轧光前后性能对比
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表1数据显示，以定量为30g/m2的绿色环保包装纸为例，当其他工艺参数条件不变时，经过轧光工段后，多功能型绿色环保纸抗张强度、耐破度等强度性能指标略降低，且轧光后纸张厚度明显降低，平滑度、柔软度等指标都大幅度提高。这表明轧光对纸张强度性能基本无明显影响，经轧光后材料更紧密、表面更加光滑。
实施例2
1）纤维网的制备
a．按重量份数分别称植物纤维100份和合成PVA粘结纤维10份或13份，备用；
所述的植物纤维为阔叶浆、针叶浆、棉浆中的一种或一种以上混合纤维，叩解度为12°SR，长度为4.0mm，几种植物纤维的配比分别为75%、5%、20%。这种植物纤维在水介质中均匀分散成单根纤维后，因其表面有很多氢键，当纤维间游离水逐步脱除(含水率38%)过程中，植物纤维间的氢键逐步结合紧密，形成一定的干、湿结合强度；
所述合成PVA粘结纤维的平均长度为4.0mm，纤度为1.5D。这种合成PVA粘结纤维在水介质中吸水收缩、润胀，表面具有粘性，当纤维间游离水逐步脱除(含水率38%)过程中，即在第一干燥器高温脱水过程中，产生热溶粘结，使干燥后的纤维网(含水率8%)具有较高的干、湿强度性能。
b．在化纤池内将合成PVA粘结纤维加水稀释并均匀混合，搅拌时间30min，稀释浓度0.5%；
c．在碎浆机内将植物纤维加水稀释均匀，碎浆浓度为5.0%，碎浆时间为30min；
d．将碎浆后的植物纤维泵送至磨浆机进一步分散，磨浆浓度为3.5%，磨浆时间为45min；
e．将步骤b得到的化纤和步骤d得到的木浆再次混合，并加水稀释混合均匀，搅拌时间45min、稀释浓度0.6%，得到混合纤维液；
f．混合纤维液经造纸机网部成形并脱去大部分水份，经压榨部用机械方式脱去部分水形成湿纤维网，压榨压力0.25MPa，含水率38%；
g. 将湿纤维网从出压榨部引至第一干燥器进行第一次干燥，干燥温度145℃，含水率8%，得到纤维网；
在制浆过程中，加入水溶性合成PVA粘结纤维，以水为介质，在浆池中将合成PVA粘结纤维进行稀释并均匀分散，便于进行湿法工艺抄造；在植物纤维堆积成孔径大小均匀的纤维网时，合成PVA纤维均匀地粘附在植物纤维的表面上，经第一干燥器高温脱水时，合成PVA纤维产生热溶粘结，使干燥后的纤维网(含水率8%)具有较高的干、湿强度性能，为实现浸渍工艺过程提供条件。
2）纤维网浸渍处理
a．根据多功能型材料的功能要求，加入相对应功能的化学助剂送至浸渍槽内，常温搅拌30min；
化学助剂包括防水剂、粘合剂、抗菌防霉剂；所述防水剂为氟系防水防油剂、大金防水防油剂中的至少一种，相对于环保包装纸重量的4.0%；所述粘合剂为丙烯酸粘合剂、纯丙粘合剂、丁苯粘合剂中的一种或多种，相对于环保包装纸重量的40.0%；所述抗菌剂为纳米银、氧化锌、铜离子的一种或多种，相对于环保包装纸重量的3.5%。
b．将第一次干燥后的纤维网通过浸渍槽，经过浸渍工艺将化学助剂添加到纤维网上, 车速35m/min；经挤液辊脱去部分化学助剂，挤液辊压力0.2MPa；
c.再将湿纤维网引至第二干燥器高温加热脱水，干燥温度150℃，干燥纤维网含水率6%；第二干燥器中还可以配合设置气浮循环风机，风机功率为35HZ，制得绿色环保包装纸。
3）环保包装材料轧光工艺处理：
将第二次干燥后的干燥纤维网材料，经轧光机作用下，使材料紧密光泽。
所述轧光工段前的材料含水率为4.0%，缸面温度为145℃，加载压力为3.5MPa，车速为100m/min。
实施例2 PVA纤维含量对多功能型环保纸性能影响，见表2。
表2 实施例2合成PVA纤维含量对多功能型环保纸性能影响
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2数据显示，以定量为30g/m2的绿色环保包装纸为例，结合实施例1中轧光后各性能数据，当定量不变时，随着成PVA纤维含量的增加，绿色环保包装纸抗张强度、耐破度等强度性能呈递增趋势，这表明合成PVA纤维含量的增多，有效提升了纤维间的粘结作用，增大了纸张的强度，纵/横向撕裂度相应降低。相同，环保包装纸材料的平滑度、柔软度经轧光后明显改善。
实施例3
1）纤维网的制备
a．按重量份数分别称植物纤维100份和合成PVA粘结纤维13份，备用；
所述的植物纤维为阔叶浆、针叶浆、棉浆中的一种或一种以上混合纤维，叩解度为12°SR，长度为4.0mm，几种植物纤维的配比分别为75%、5%、20%。这种植物纤维在水介质中均匀分散成单根纤维后，因其表面有很多氢键，当纤维间游离水逐步脱除(含水率38%)过程中，植物纤维间的氢键逐步结合紧密，形成一定的干、湿结合强度；
所述合成PVA粘结纤维的平均长度为4.0mm，纤度为1.5D。这种合成PVA粘结纤维在水介质中吸水收缩、润胀，表面具有粘性，当纤维间游离水逐步脱除(含水率38%)过程中，即在第一干燥器高温脱水过程中，产生热溶粘结，使干燥后的纤维网(含水率8%)具有较高的干、湿强度性能。
b．在化纤池内将合成PVA粘结纤维加水稀释并均匀混合，搅拌时间30min，稀释浓度0.5%；
c．在碎浆机内将植物纤维加水稀释均匀，碎浆浓度为5.0%，碎浆时间为30min；
d．将碎浆后的植物纤维泵送至磨浆机进一步分散，磨浆浓度为3.5%，磨浆时间为45min；
e．将步骤b得到的化纤和步骤d得到的木浆再次混合，并加水稀释混合均匀，搅拌时间45min、稀释浓度0.6%，得到混合纤维液；
f．混合纤维液经造纸机网部成形并脱去大部分水份，经压榨部用机械方式脱去部分水形成湿纤维网，压榨压力0.25MPa，含水率38%；
g. 将湿纤维网从出压榨部引至第一干燥器进行第一次干燥，干燥温度145℃，含水率8%，得到纤维网；
在制浆过程中，加入水溶性合成PVA粘结纤维，以水为介质，在浆池中将合成PVA粘结纤维进行稀释并均匀分散，便于进行湿法工艺抄造；在植物纤维堆积成孔径大小均匀的纤维网时，合成PVA纤维均匀地粘附在植物纤维的表面上，经第一干燥器高温脱水时，合成PVA纤维产生热溶粘结，使干燥后的纤维网(含水率8%)具有较高的干、湿强度性能，为实现浸渍工艺过程提供条件。
2）纤维网浸渍处理
a．根据多功能型材料的功能要求，加入相对应功能的化学助剂混合液送至浸渍槽内，常温搅拌30min；
化学助剂包括防水剂、粘合剂、抗菌防霉剂；所述防水剂为氟系防水防油剂、大金防水防油剂中的至少一种，相对于环保包装材料重量的4.0%；所述粘合剂为丙烯酸粘合剂、纯丙粘合剂、丁苯粘合剂中的一种或一种以上混合物，相对于环保包装材料重量的40.0%；所述抗菌剂为纳米银、氧化锌、铜离子的一种或多种，相对于环保包装材料重量的3.5%。
b．将第一次干燥后的纤维网通过浸渍槽，经过浸渍工艺将化学助剂液添加到纤维网上, 车速35m/min；经挤液辊脱去部分混合液，挤液辊压力0.2MPa；
c.再将湿纤维网引至第二干燥器高温加热脱水，干燥温度150℃，干燥纤维网含水率6%；第二干燥器中还可以配合设置气浮循环风机，风机功率为35HZ，制得绿色环保包装纸。
3）环保包装材料轧光工艺处理：
将第二次干燥后的干燥纤维网材料，经轧光机作用下，使材料紧密光泽。
所述轧光工段前的材料含水率为4.0%，缸面温度为145℃，加载压力为3.5MPa，车速为100m/min。
实施例3 不同定量与多功能型环保纸性能影响，见表3。
表3 实施例3不同定量与多功能型环保纸性能影响
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表3数据显示，以三种不同定量（30 g/m2、40 g/m2、50 g/m2）的绿色环保包装纸材料为例，在相同合成PVA粘结纤维含量下，纸张的耐破度、抗张强度、撕裂度等随着定量的增加而增大，且提升效果显著。纸张定量越高，轧光后纸张平滑度越低，且纸张的纵/横向柔软度呈下降趋势。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (10)

1.一种绿色环保包装纸的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.先在水介质中，分别将合成PVA粘结纤维和植物纤维均匀分散成单根纤维；
所述植物纤维选自阔叶浆、针叶浆、棉浆中的一种或多种；
S2.经过磨浆工序进一步分散植物纤维；
S3.在混合器内将合成PVA粘结纤维和植物纤维加水稀释并均匀混合；
加水前合成PVA粘结纤维的含量为8.0-15.0%；
S4.将已分散、稀释、均匀混合的纤维，经造纸机网部成形并脱去大部分水份，从而堆积成纤维网；
S5.经压榨部用机械方式脱去部分水形成含水率35.0-40.0%的湿纤维网；
S6.将湿纤维网从出压榨部引至第一干燥器进行第一次干燥，经过加热蒸发水份，使纤维网的含水率为2.0-10.0%。
2.根据权利要求1所述的一种绿色环保包装纸的制造方法，其特征在于，所述绿色环保包装纸的制造方法还包括以下步骤：
S7.将若干化学助剂进行稀释并均匀混合，经泵送至浸渍槽内，化学助剂包括防水剂、粘合剂、抗菌防霉剂；
S8.将第一干燥器第一次干燥后的纤维网通过化学助剂混合液的浸渍槽，经过浸渍工艺将化学助剂混合液适量地添加到纤维网上；
S9.经挤液辊脱去部份化学助剂混合液，并将湿纤维网引至第二干燥器，进行高温加热脱水，使纤维网的含水率为2.0-10.0%。
3.根据权利要求2所述的一种绿色环保包装纸的制造方法，其特征在于，所述防水剂含量为2.0%-6.0%；所述粘合剂为丙烯酸粘合剂、纯丙粘合剂、丁苯粘合剂中的一种或多种，粘合剂含量为30.0-70.0%；所述抗菌防霉剂为纳米银、氧化锌、铜离子中的一种或多种，抗菌防霉剂含量为2.0-8.0%。
4.根据权利要求2所述的一种绿色环保包装纸的制造方法，其特征在于，所述绿色环保包装纸的制造方法还包括以下步骤：
S10.将第二次干燥后的干燥纤维网进行轧光工艺处理；
进入轧光工段前的干燥纤维网含水率为2.0-5.0%，轧光工段的缸面温度为120-160℃，轧光工段的加载压力为3.0-5.0MPa，轧光工段的车速为60-100m/min。
5.根据权利要求1所述的一种绿色环保包装纸的制造方法，其特征在于，步骤S2中，磨浆浓度为3.0-6.0%，磨浆时间为30.0-60.0min。
6.根据权利要求1所述的一种绿色环保包装纸的制造方法，其特征在于，步骤S3中，混合搅拌时间为10-60min，稀释后纤维浓度为0.2-1.0%。
7.根据权利要求1所述的一种绿色环保包装纸的制造方法，其特征在于，步骤S5中，机械压榨的压力为0.2-0.6Mpa。
8.根据权利要求2所述的一种绿色环保包装纸的制造方法，其特征在于，步骤S6中，第一次干燥的温度为80-150℃；步骤S9中，第二次干燥的温度为80-150℃。
9.根据权利要求1所述的一种绿色环保包装纸的制造方法，其特征在于，所述植物纤维的叩解度为10-15°SR，长度为0.2-5.0mm，所述阔叶浆、针叶浆、棉浆中的一种或多种的比例为70.0-90.0%、2.0-5.0%、20.0-40.0%。
10.根据权利要求1所述的一种绿色环保包装纸的制造方法，其特征在于，所述合成PVA粘结纤维的平均长度为2.0-10.0mm，纤度为1.0-3.0D。
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