CN116791401A

CN116791401A - 一种造纸施胶剂及其制备方法

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Publication number: CN116791401A
Application number: CN202310748197.6A
Authority: CN
Inventors: 陈光军; 张永春; 朱琦; 王才林; 卢奇遇; 周治璠; 邓玉蕾; 袁福玉; 吴建敏; 陈振耀; 刘儒; 黎晓婷; 宋华荣; 马雷; 黄尚团; 王永鹏
Original assignee: Liansheng Paper Industry Longhai Co ltd
Current assignee: Liansheng Paper Industry Longhai Co ltd
Priority date: 2023-06-25
Filing date: 2023-06-25
Publication date: 2023-09-22

Abstract

本发明涉及了一种造纸施胶剂及其制备方法，所述造纸施胶剂由淀粉糊化液、造纸施胶助剂水溶液、改性PVA溶液混合得到。上述技术方案提供了一种新的造纸施胶剂的制备方法，该造纸施胶剂中加入了用酰胺基和醛基进行改性的改性PVA,其可以有效的改善所使用纸张的水蒸气穿透能力、提高纸张的抗回潮性能，在高湿热易回潮环境中放置，纸张仍可保持较稳定的物理强度。

Description

一种造纸施胶剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及造纸领域，特别涉及一种造纸施胶剂及其制备方法。

背景技术

随着物流业的迅速发展，纸箱的使用量日益增加，客户对于产品在贮存和运输过程中的的安全性和便捷性要求也越来越高，因此对于原纸产品质量也有了更高的要求，牛卡纸与高强瓦楞原纸是纸箱的重要组成部分，其物理性能直接决定了纸箱的整体质量，然而在生产瓦楞纸及牛卡纸的过程中，纸张回潮始终影响着成纸的物理性能，纸张吸收空气中的水蒸汽，称之为纸张回潮。减少纸张回潮问题对物理指标的影响关键在于保持纸页吸水的稳定性，形成良好和持久的抗水作用。

目前生产的牛卡纸、高强瓦楞原纸，即使通过重施胶手段，加大AKD、苯丙类表面施胶剂用，使成纸吸水性Cobb值达到30g/m²以下，其抗水蒸汽穿透能力仍未得到有效改善，所制成的瓦楞纸板、瓦楞纸箱还是容易受潮，抗压强度下环压指数明显下降。在高湿热环境严重回潮后，纸箱最多时丢失了60-70％的抗压强度，往往造成纸箱坍塌，无法用于重载荷货品(如陶瓷卫浴等)的包装运输。

因此，需要研发一种新型造纸表面施胶剂，应用于公司生产牛卡纸、瓦楞纸后纸张抗水蒸汽穿透能力得到有效改善，即使在高湿热易回潮环境中放置，纸张仍可保持较稳定的物理强度，所制成的瓦楞纸板、瓦楞纸箱，客户能正常用于重载荷货品(如陶瓷卫浴等)的包装运输，提高企业经济效益。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供了一种可改善水蒸气穿透能力、提高纸张防潮性能的新型造纸施胶剂及其制备方法。

本申请第一方面提供了一种造纸施胶剂。所述造纸施胶剂由淀粉糊化液、造纸施胶助剂水溶液、改性PVA溶液混合得到；所述施胶助剂包括以下质量份的组分：5-30质量份的硫酸亚铁、1-4质量份的硫酸钾、1-4质量份的硅石灰、0.5-2质量份的氧化硼钠五水合物、0.25-1质量份的过硫酸铵，0.25-1质量份的乙烯苯；所述淀粉糊化液为玉米淀粉经过淀粉酶酶解、糊化得到，所述淀粉糊化液的固含量为22-25％、粘度为180-450mpa.s；所述改性PVA采用酰胺基和醛基进行改性。

区别于现有技术，上述技术方案提供了一种新的造纸施胶剂的制备方法，该造纸施胶剂中加入了采用酰胺基和醛基进行改性的改性PVA,其可以有效的改善所使用纸张的水蒸气穿透能力、提高纸张的抗回潮性能，在高湿热易回潮环境中放置，纸张仍可保持较稳定的物理强度。

本技术方案所述改性PVA为：经过酰胺基团和醛基基团改性的聚乙烯醇，分子结构上有易于产生交联的酰胺基团和醛基基团。改性PVA的交联成膜速度快，成膜强度高；在造纸施胶剂中主要起快速成膜、提高成膜强度、阻隔水蒸汽的作用，同时所形成的膜具有良好的机械强度，粘度稳定性，热稳定性，尺寸稳定性等性能，能很好地提高纸张防潮性能，降低换压衰减速率。

改性PVA加入表面施胶剂，可以进一步改善原表面施胶剂的成膜性能，所制备的胶膜具有很好的防水、防油、防溶剂性能以及阻氧阻气性能，可以有效减缓在高湿度环境中，空气中的水蒸气，通过细小纤维与水蒸气形成毛细管作用向纸张内部渗透，瓦解纸张强度的现象。改性PVA的交联成膜速度快也可有效避免在施胶过程中，施胶液渗透入纸张内部，降低纸张的抗压强度。

另一方面，由于加入改性PVA的造纸施胶剂能纸面构成高度透明而且柔软、抗张强度又大的抗水薄膜，该施胶膜层能有效提高纸的挺度。同时由于双面施胶，双面膜覆盖在纸张上下表面，导致“三明治效应”，提高瓦楞原纸的环压强度。

进一步的，所述改性PVA的醇解度≥98.0％，粘度13.0-20.0cps，挥发度≤5.0，pH为5.0-7.0。

进一步的，所述改性PVA溶液的浓度为5-6wt％。

进一步的，以玉米淀粉、造纸施胶助剂与改性PVA的总质量为基准，所述改性PVA占1.5-3wt％。由于淀粉分子链易分解，导致所成胶膜稳定性低；加入改性PVA后，淀粉分子交联改性PVA,成膜稳定性高，在高温条件下不易变性变形。

进一步的，所述造纸施胶剂中还包括苯乙烯表面施胶剂。以玉米淀粉、造纸施胶助剂，改性PVA与苯乙烯表面施胶剂的总质量为基准，所述苯乙烯表面施胶剂占1.5-3wt％。

加入苯乙烯表面施胶剂可以进一步增加造纸施胶剂的成膜性，也可以有效阻隔水蒸气，提高纸张的防潮性能。

进一步的，所述造纸施胶剂中，所述造纸施胶剂中，玉米淀粉、造纸施胶助剂的质量比为60-80:10-20。

本申请第二方面还提供了一种造纸施胶剂，所述造纸施胶剂由本申请第一方面所述的制备方法制备。

区别于现有技术，上述技术方案提供了一种新的造纸施胶剂，该造纸施胶剂可以有效的改善所使用纸张的水蒸气穿透能力、提高纸张的抗回潮性能，在高湿热易回潮环境中放置，纸张仍可保持较稳定的物理强度。

进一步的，所述造纸施胶剂的固含量为8wt％-14wt％、粘度为15-30mpa.s,pH值4.0-6.0。

进一步的，所述造纸施胶剂运用于膜转移施胶机。

上述发明内容相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式进行说明。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。

为详细说明本申请可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

淀粉糊化液制备：

酶解：将玉米淀粉溶解于水中，制备饱和淀粉溶液；向饱和淀粉溶液中加入淀粉酶，在78-82℃进行12-18min的酶解；所述淀粉酶用量为0.05-0.15kg/t玉米淀粉；

糊化：将酶解后的淀粉溶液在128-132℃进行糊化后得到固含量为23-25％的淀粉糊化液；所述淀粉糊化液的粘度为180-450mpa.s。

10-12％造纸施胶助剂水溶液制备：

按照5-30质量份的硫酸亚铁、1-4质量份的硫酸钾、1-4质量份的硅石灰、0.5-2质量份的氧化硼钠五水合物、0.25-1质量份的过硫酸铵，0.25-1质量份的乙烯苯的配方进行称量混合均匀后得到造纸施胶助剂，用50-70℃温水对造纸施胶助剂充分溶解制得浓度为10-12％造纸施胶助剂水溶液。

5wt％-6wt％改性PVA溶液制备：

本实施方式中，改性PVA为PVA通过酰胺基和醛基进行改性。

醇解度≥98.0％，粘度13.0-20.0cps，挥发度≤5.0，pH为5.0-7.0的固体颗粒。

将改性PVA颗粒与清水预混合，混合浓度10-15％，转速120-200rpm进行搅拌，持续搅拌并加热升温至95℃，在95℃保温20-30min至改性PVA颗粒完全溶解，再用50-70℃温水稀释至5-6％浓度，得到5wt％-6wt％改性PVA溶液。本实施方式中，改性PVA采购自深圳市瑞成科讯实业有限公司。

苯乙烯表面施胶剂：本实施方式中，苯乙烯表面施胶剂采购自黄山聚兴(表面施胶剂3306)。

一、瓦楞纸(实施例1-11)

1、瓦楞纸造纸施胶剂的制备：

将淀粉糊化液和浓度为12％造纸施胶助剂水溶液、5-6wt％改性PVA溶液均匀混合，得到固含量为12wt％，粘度15-30mpa.s,pH值4.0-6.0的造纸施胶液。所述玉米淀粉、造纸施胶助剂的质量比为60-80:10-20，PVA含量如表1所示，其中，PVA的质量百分比以玉米淀粉、造纸施胶助剂与改性PVA的总质量为基准。

2、抄造，表面施胶：

包括制浆、备浆、网部脱水成形、压榨部压榨、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥、压光机压光、卷取、复卷、打包入库；

其中，施胶机施胶步骤采用膜转移施胶机，将上述造纸施胶剂加入膜转移施胶机的胶槽，对纸张进行双面施胶；面辊和底辊施胶量为1.5-3.5g/m²。后干燥部干燥步骤，纸张干燥后纸张水分控制为6-10％，最后得到120g/m²瓦楞纸。

2、瓦楞纸性能检测：

1)环压检测

将生产的1-8批次的瓦楞纸(120g/m²)进行环压测试，结果如表1所示。

表1瓦楞纸(120g/m²)工艺参数以及环压测试结果表

对比例与实施例的区别为：对比例生产的瓦楞纸：施胶液中改性PVA 0wt％、苯乙烯表面施胶剂0wt％。

由以上数据可见：当施胶剂中，加入改性PVA可以提高纸张的环压效果，其中加入质量分数为1.5-3wt％时，对瓦楞纸的环压提升效果明显。

2)抗回潮性能检测：

将3批次的施胶液中改性PVA 2wt％的瓦楞纸按照以下步骤进行回潮后环压强度的判断

取样：在纸机完成卷曲步骤后10min内，裁切一份210mm×297mm的纸样，再将纸样等分为样本1和样本2；将样本1和样本2放入密封袋、隔离水汽；

首次检测：将样本1进行环压指数X0的检测；

回潮试验：将样本2平铺在温度30±1℃，RH：80±3％的环境中3h进行回潮后，进行回潮后环压指数X1的检测；

3批次瓦楞纸的回潮性能检测结果如下表2所示。

表2瓦楞纸(120g/m²)抗回潮性能的检测数据

对比例与实施例的区别为：对比例生产的瓦楞纸中：施胶液中改性PVA 0wt％、苯乙烯表面施胶剂0wt％。

以上实施例中，施胶液含有2wt％改性PVA使得瓦楞纸的抗压强度提高25-30％，吸潮后强度损失率约为常规产品的1/3,仍保持良好的抗压强度，依然可用于日常使用。

二、牛卡纸

1、牛卡纸表面施胶剂的制备

将淀粉胶液、造纸施胶助剂水溶液、改性PVA溶液均匀混合，得到胶液粘度20-25mpa.s,固含量为12wt％，pH值4.0-6.0的造纸施胶液。玉米淀粉与造纸施胶助剂的质量比为78:20:2，而改性PVA的质量百分比含量为2wt％。PVA的质量百分比以玉米淀粉、造纸施胶助剂与改性PVA的总质量为基准。

2、牛卡纸的抄造，表面施胶：

纸机经OCC浆料配浆、流送稀释调料、流浆箱布浆、网部脱水成形、压榨部压榨、前干燥部干燥、表面施胶、后干燥部干燥、卷取等正常工艺流程进行纸张抄造。调整纸机各部，保障纸张良好的匀度和正常的纵向、横幅质量。在表面施胶工段，使用膜转移表面施胶机进行施胶，

面辊采用的施胶剂固含量8-10％,粘度为15-30mpa.s,pH值4.0-6.0，面辊施胶量1.5-2.0g/m²；底辊采用的施胶剂固含量10-14％,粘度为15-30mpa.s,pH值4.0-6.0，底辊施胶量1.5-3.5g/m²。

后干燥部干燥步骤，纸张干燥后纸张水分控制为6-10％，最后得到牛卡纸。

3、牛卡纸性能检测

1)环压指数、耐破指数、吸水性测试：

将牛卡纸(120g/m²)进行性能测试，结果如表3所示。

表3牛卡纸(120g/m²)工艺参数以及性能测试结果表

使用了含改性PVA施胶剂的牛卡纸环压指数、耐破指数、吸水性能都优于未使用PVA的对比例。

2)抗回潮性能检测：

将施胶液含改性PVA 2wt％的牛卡纸按照以下步骤进行回潮后环压强度的判断

首次检测：将样本2进行环压指数X0、耐破指数B0的检测；

回潮试验：将样本1平铺在温度30±1℃，RH：80±3％的环境中3h进行回潮，得到回潮试验后样本1；

二次检测：将回潮试验后样本1进行环压指数X1、耐破指数B1的检测；

计算：

环压指数变化率＝(X1-X0)/X0×100％，

耐破指数变化率＝(B1-B0)/B0×100％

牛卡纸的回潮性能检测结果如下表4所示。

表4牛卡纸(120g/m²)抗回潮性能的检测数据

表5牛卡纸(125g/m²)的检测数据

施胶液含有2wt％改性PVA使得其生产的牛卡纸的抗压强度提高25-30％，吸潮后强度损失率约为常规产品的1/3,仍保持良好的抗压强度，可用于日常使用。

由上表可以发现，使用本发明含有改性PVA的施胶助剂后，纸张的环压强度和耐破强度上升，吸水性下降。在进行回潮试验后，环压指数变化率≦20％、耐破指数变化率≦20％，纸样回潮后其抗压强度和耐破指数依然合格，能够正常用于载荷运输包装。

最后需要说明的是，尽管在本申请的说明书文字中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本申请的专利保护范围。凡是基于本申请的实质理念，利用本申请说明书文字记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本申请的专利保护范围之内。

Claims

1.一种造纸施胶剂的制备方法，其特征在于，所述造纸施胶剂由淀粉糊化液、造纸施胶助剂水溶液、改性PVA溶液混合得到；所述施胶助剂包括以下质量份的组分：5-30质量份的硫酸亚铁、1-4质量份的硫酸钾、1-4质量份的硅石灰、0.5-2质量份的氧化硼钠五水合物、0.25-1质量份的过硫酸铵，0.25-1质量份的乙烯苯；所述淀粉糊化液为玉米淀粉经过淀粉酶酶解、糊化得到，所述淀粉糊化液的固含量为22-25％、粘度为180-450mpa.s；

所述改性PVA为PVA用酰胺基和醛基进行改性。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性PVA的醇解度≥98.0％，粘度13.0-20.0cps，挥发度≤5.0，pH为5.0-7.0。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性PVA溶液的浓度为5-6wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造纸施胶助剂水溶液的浓度为10-12wt％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以玉米淀粉、造纸施胶助剂与改性PVA的总质量为基准，所述改性PVA占1.5-3wt％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造纸施胶剂中还包括苯乙烯表面施胶剂；以玉米淀粉、造纸施胶助剂，改性PVA与苯乙烯表面施胶剂的总质量为基准，所述苯乙烯表面施胶剂占1.5-3wt％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造纸施胶剂中，玉米淀粉、造纸施胶助剂的质量比为60-80:10-20。

8.一种造纸施胶剂，其特征在于，所述造纸施胶剂由权利要求1-7任一所述的制备方法制备。

9.根据权利要求8所述的造纸施胶剂，其特征在于，所述造纸施胶剂的固含量为8wt％-14wt％、粘度为15-30mpa.s,pH值4.0-6.0。

10.根据权利要求8所述的造纸施胶剂，其特征在于，所述造纸施胶剂用于膜转移施胶机。