CN117230664A - 一种高强度新型瓦楞纸板及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及造纸技术领域，具体涉及一种高强度新型瓦楞纸板及其加工工艺，瓦楞纸板从上往下依次为面纸、硬质瓦楞纸层和内纸，所述硬质瓦楞纸层通过瓦楞纸板浸泡于交联硬化液后烘干得到，所述交联硬化液由如下重量份原料制成：酯化淀粉15‑25份、支链淀粉3‑5份、鲸蜡基聚二甲基硅氧烷1‑5份、环氧氯丙烷0.05‑0.1份、切片石蜡12‑14份、气相二氧化硅4‑6份、丙酮100‑150份和去离子水20‑40份。本发明的硬质瓦楞纸层通过独特的交联硬化液处理，大幅提高了粘结力，从而提高了瓦楞纸板的整体强度。本发明制备瓦楞纸板的在包装、运输和储存等领域具有广泛应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种高强度新型瓦楞纸板及其加工工艺。
背景技术
瓦楞纸板作为一种广泛应用于包装行业的轻型、廉价包装材料，其优良的缓冲性能、抗压性能、抗弯性能和价格优势一直以来备受重视。传统瓦楞纸板的制作工艺包括纸浆制备、制片、连结、定型、切割等步骤，由于成本低、质量轻、抗震性好等特点，在包装行业得到了广泛应用。然而，传统瓦楞纸板在高强度运输和使用过程中，抗压试验和抗弯性能仍有提升空间，同时还需解决环保、防水等方面的问题。
中国发明专利CN108312653B公开了一种楞形防塌瓦楞纸箱及其制备工艺，瓦楞纸箱包括由瓦楞纸板组成的箱体，瓦楞纸板包括硬质瓦楞纸层和粘附固定于硬质瓦楞纸层上下两表面的面纸和内纸。硬质瓦楞纸板通过直接将瓦楞纸板在硬化增强溶液中反复浸泡后烘干定型，所述硬化增强溶液由1L丙酮中加入松香树脂，聚醋酸乙烯酯，固体石蜡，气相二氧化硅，钠基膨润土。该发明中硬质瓦楞纸层具有高强度、防水性好和抗压性能强的优点。然而，硬质瓦楞纸层与面纸或内纸之间粘结力会受到硬化层的不良影响，进而影响瓦楞纸板的强度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种高强度新型瓦楞纸板及其加工工艺，以提高瓦楞纸板在高强度运输和使用过程中的强度。
基于上述目的，本发明提供了一种高强度新型瓦楞纸板，从上往下依次为面纸、硬质瓦楞纸层和内纸，所述硬质瓦楞纸层通过表面施胶剂粘附在面纸和内纸表面，所述硬质瓦楞纸层通过瓦楞纸板浸泡于交联硬化液后烘干得到。
其中，所述交联硬化液由如下重量份原料制成：酯化淀粉15-25份、支链淀粉3-5份、鲸蜡基聚二甲基硅氧烷1-5份、环氧氯丙烷0.05-0.1份、切片石蜡12-14份、气相二氧化硅4-6份、丙酮100-150份和去离子水20-40份；
其中，所述酯化淀粉的合成步骤如下：
S1：将氯化亚砜加入到C8-C12直链脂肪酸中，于35–40℃下回流反应5-7h，然后常压蒸馏除去氯化亚砜，再减压蒸馏，得到酰氯化脂肪酸；
S2：在氮气气氛下，将玉米淀粉加入到去离子水中，再加入浓度为5wt％-10wt％的氢氧化钠溶液，于45-55℃下搅拌3-4h，干燥，得到活化淀粉；
S3：将活化淀粉加入到吡啶中，混合搅拌20-40min，然后滴加酰氯化脂肪酸，20-30min滴完，反应1-2h，冷却至室温，将产物加入到甲醇中，搅拌，沉析，抽滤，洗涤，干燥，得到酯化淀粉。
优选的，所述支链淀粉来自于玉米，纯度为90％-100％。
优选的，所述切片石蜡为52号石蜡、54号石蜡、56号石蜡和58号石蜡中的一种或几种的混合物。
优选的，所述气相二氧化硅纳米粒子的平均粒径为5-10nm。
优选的，所述C8-C12直链脂肪酸为癸酸、月桂酸和辛酸中的一种或几种的混合物。
优选的，所述步骤S1中氯化亚砜、C8-C12直链脂肪酸的质量比为8-12:14-20。
优选的，所述步骤S2中玉米淀粉、去离子水、氢氧化钠溶液的质量比15-25:50-90:5-10。
优选的，所述步骤S3中活化淀粉、吡啶、酰氯化脂肪酸的质量比15-25:100-200:90-150。
进一步的，本发明还提供一种上述高强度新型瓦楞纸板的加工工艺，具体加工步骤如下：
S4：将支链淀粉、气相二氧化硅加入到去离子水中，于55-65℃混合搅拌15-30min，得到混合物A；
S5：将酯化淀粉、环氧氯丙烷、鲸蜡基聚二甲基硅氧烷、切片石蜡加入到丙酮中，于60-70℃混合搅拌30-50min，得到混合物B；
S6：将混合物A和混合物B于60-70℃混合搅拌30-50min，得到交联硬化液；
S7：将交联硬化液涂覆于瓦楞纸层表面，于45-50℃下干燥24-36h，得到硬质层厚度2-4μm的硬质瓦楞纸层；
S8：将硬质瓦楞纸层通过表面施胶剂粘附在面纸和内纸表面，得到高强度新型瓦楞纸板。
本发明的有益效果：
本发明提出了一种高强度新型瓦楞纸板及其加工工艺，其瓦楞纸层通过独特的交联硬化液处理，提高了瓦楞纸板的抗压性能、抗弯性能和防水性。并且经过交联硬化液处理，瓦楞纸板的硬质瓦楞纸层与面纸或内纸之间的粘结力得到了显著改善，有利于提高瓦楞纸板的整体强度。
本发明提出了一种高强度新型瓦楞纸板及其加工工艺，在制备交联硬化液时，采用了酯化淀粉、支链淀粉、鲸蜡基聚二甲基硅氧烷等具有优良性能的原料，与传统瓦楞纸板制备方法相比，能够提供更高的抗压性能。此外，淀粉原料的使用有助于实现环保和可持续发展。
本发明提出了一种高强度新型瓦楞纸板及其加工工艺，在加工过程中，温度、浓度等参数经过优选，使得瓦楞纸板的性能达到最佳状态。同时，本发明涉及的原料普遍容易获取，生产成本低，具有较高的实用性。
总之，本发明提供的高强度新型瓦楞纸板具有优异的强度、防水性和粘合性，有望在包装、运输和储存等领域获得广泛应用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例和对比例中原料的来源或性质如下：
玉米淀粉购买于上海源叶生物科技有限公司；支链淀粉购买于上海源叶生物科技有限公司，纯度为95％；气相二氧化硅购买于上海源叶生物科技有限公司，平均粒径为8nm。
实施例1
一种高强度新型瓦楞纸板，具体加工步骤如下：
S1：将8g氯化亚砜加入到14g辛酸中，于35℃下回流反应5h，然后常压蒸馏除去氯化亚砜，再减压蒸馏，得到酰氯化脂肪酸；
S2：在氮气气氛下，将15g玉米淀粉加入到50g去离子水中，再加入5g浓度为5wt％的氢氧化钠溶液，于45℃下搅拌3h，干燥，得到活化淀粉；
S3：将15g活化淀粉加入到100g吡啶中，混合搅拌20min，然后滴加5g酰氯化脂肪酸，20min滴完，反应h，冷却至室温，将产物加入到甲醇中，搅拌，沉析，抽滤，洗涤，干燥，得到酯化淀粉；
S4：将3g支链淀粉、4g气相二氧化硅加入到20g去离子水中，于55℃混合搅拌15min，得到混合物A；
S5：将15g酯化淀粉、0.05g环氧氯丙烷、1g鲸蜡基聚二甲基硅氧烷、12g 52号石蜡加入到100g丙酮中，于60℃混合搅拌30min，得到混合物B；
S6：将混合物A和混合物B于60℃混合搅拌30min，得到交联硬化液；
S7：将交联硬化液涂覆于瓦楞纸层表面，于45℃下干燥24h，得到硬质层厚度3μm的硬质瓦楞纸层；
S8：将硬质瓦楞纸层通过表面施胶剂粘附在面纸和内纸表面，得到高强度新型瓦楞纸板。
实施例2
一种高强度新型瓦楞纸板，具体加工步骤如下：
S1：将10g氯化亚砜加入到17g癸酸中，于38℃下回流反应6h，然后常压蒸馏除去氯化亚砜，再减压蒸馏，得到酰氯化脂肪酸；
S2：在氮气气氛下，将20g玉米淀粉加入到70g去离子水中，再加入7.5g浓度为10wt％的氢氧化钠溶液，于50℃下搅拌3h，干燥，得到活化淀粉；
S3：将20g活化淀粉加入到150g吡啶中，混合搅拌30min，然后滴加7.5g酰氯化脂肪酸，25min滴完，反应1.5h，冷却至室温，将产物加入到甲醇中，搅拌，沉析，抽滤，洗涤，干燥，得到酯化淀粉；
S4：将4g支链淀粉、5g气相二氧化硅加入到30g去离子水中，于60℃混合搅拌20min，得到混合物A；
S5：将20g酯化淀粉、0.08g环氧氯丙烷、3g鲸蜡基聚二甲基硅氧烷、13g54号石蜡加入到120g丙酮中，于65℃混合搅拌40min，得到混合物B；
S6：将混合物A和混合物B于65℃混合搅拌40min，得到交联硬化液；
S7：将交联硬化液涂覆于瓦楞纸层表面，于50℃下干燥30h，得到硬质层厚度3μm的硬质瓦楞纸层；
S8：将硬质瓦楞纸层通过表面施胶剂粘附在面纸和内纸表面，得到高强度新型瓦楞纸板。
实施例3
一种高强度新型瓦楞纸板，具体加工步骤如下：
S1：将12g氯化亚砜加入到10g辛酸和10g月桂酸的混合物中，于40℃下回流反应7h，然后常压蒸馏除去氯化亚砜，再减压蒸馏，得到酰氯化脂肪酸；
S2：在氮气气氛下，将25g玉米淀粉加入到90g去离子水中，再加入10g浓度为10wt％的氢氧化钠溶液，于55℃下搅拌4h，干燥，得到活化淀粉；
S3：将25g活化淀粉加入到200g吡啶中，混合搅拌40min，然后滴加10g酰氯化脂肪酸，30min滴完，反应2h，冷却至室温，将产物加入到甲醇中，搅拌，沉析，抽滤，洗涤，干燥，得到酯化淀粉；
S4：将5g支链淀粉、6g气相二氧化硅加入到40g去离子水中，于65℃混合搅拌30min，得到混合物A；
S5：将25g酯化淀粉、0.1g环氧氯丙烷、5g鲸蜡基聚二甲基硅氧烷、10g54号石蜡、4g58号石蜡加入到150g丙酮中，于70℃混合搅拌50min，得到混合物B；
S6：将混合物A和混合物B于70℃混合搅拌50min，得到交联硬化液；
S7：将交联硬化液涂覆于瓦楞纸层表面，于50℃下干燥36h，得到硬质层厚度3μm的硬质瓦楞纸层；
S8：将硬质瓦楞纸层通过表面施胶剂粘附在面纸和内纸表面，得到高强度新型瓦楞纸板。
对比例1
一种瓦楞纸板，具体加工步骤如下：
对比例1与实施例2的区别在于：将步骤S5中的酯化淀粉替换为玉米淀粉。
对比例2
一种瓦楞纸板，具体加工步骤如下：
对比例2与实施例2的区别在于：将步骤S5中的鲸蜡基聚二甲基硅氧烷删除。
对比例3
一种瓦楞纸板，具体加工步骤如下：
对比例3与实施例2的区别在于：将步骤S5中的酯化淀粉替换为玉米淀粉，将鲸蜡基聚二甲基硅氧烷删除。
对比例4
一种瓦楞纸板，具体加工步骤如下：
对比例4与实施例2的区别在于：将步骤S4中的支链淀粉删除。
对比例5
一种瓦楞纸板，具体加工步骤如下：
S1：将13g 54号石蜡、5g气相二氧化硅加入到50g丙酮中，于65℃混合搅拌40min，得到硬化液；
S2：将硬化液涂覆于瓦楞纸层表面，于50℃下干燥30h，得到硬质层厚度3μm的硬质瓦楞纸层；
S3：将硬质瓦楞纸层通过表面施胶剂粘附在面纸和内纸表面，得到高强度新型瓦楞纸板。
性能测试
边压强度：根据国家标准GB/T 6546-2021《瓦榜纸板边压强度的测定》，测试实施例和对比例制备的瓦楞纸板的边压强度，结果如表1所示。
平压强度：根据国家标准GB/T 22874-2008《单面和单瓦楞纸板平压强度的测定》，测试实施例和对比例制备的瓦楞纸板的平压强度，结果如表1所示。
抗水性能：根据国家标准GB/T 22873-2008《瓦楞纸板胶粘抗水性的测定(浸水法)》测试实施例和对比例制备的瓦楞纸板的抗水耐受时间，结果如表1所示。
粘合强度：根据国家标准GB/T 6548-2011《瓦楞纸板粘合强度的测定》，测试实施例和对比例制备的瓦楞纸板的粘合强度，结果如表1所示。
表1性能测试结果
数据分析：从实施例1-3可以看出，本发明制备的高强度新型瓦楞纸板具有较高的抗压强度，防水性和粘合强度，尤其是在较高温度下的粘合强度依旧可以保持较高水平，从实施例2和对比例1-3可以看出，淀粉的酯化改性和鲸蜡基聚二甲基硅氧烷协同提高了粘合强度和较高温度下粘合强度的稳定性，并且促进了强度和耐水性能的提高，这可能是由于酯化淀粉和鲸蜡基聚二甲基硅氧烷与石蜡之间具有更好的相容性，并且协同促进了石蜡在瓦楞纸层中的渗透，同时酯化后具有更好的疏水性，从实施例2和对比例4可以看出，支链淀粉的引入显著的提高的瓦楞纸的抗压强度和粘合性能，对于耐水性能也有所提神，这主要是由于支链淀粉与环氧氯丙烷之间的交联导致了体系密度的上升，并且由于支链淀粉和酯化淀粉之间具有较好的相容性，进而也有助于均匀的三维网络的形成，从实施例2和对比例5可以看出，相对于传统石蜡基硬化剂，本发明提供的交联硬化剂制备的瓦楞纸板具有显著提高的抗压强度，抗水性能和粘合强度。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (9)
1.一种高强度新型瓦楞纸板，其特征在于，从上往下依次为面纸、硬质瓦楞纸层和内纸，所述硬质瓦楞纸层通过表面施胶剂粘附在面纸和内纸表面，所述硬质瓦楞纸层通过瓦楞纸板浸泡于交联硬化液后烘干得到；
所述交联硬化液由如下重量份原料制成：酯化淀粉15-25份、支链淀粉3-5份、鲸蜡基聚二甲基硅氧烷1-5份、环氧氯丙烷0.05-0.1份、切片石蜡12-14份、气相二氧化硅4-6份、丙酮100-150份和去离子水20-40份；
所述酯化淀粉的合成步骤如下：
S1：将氯化亚砜加入到C8-C12直链脂肪酸中，于35–40℃下回流反应5-7h，然后常压蒸馏除去氯化亚砜，再减压蒸馏，得到酰氯化脂肪酸；
S2：在氮气气氛下，将玉米淀粉加入到去离子水中，再加入浓度为5wt％-10wt％的氢氧化钠溶液，于45-55℃下搅拌3-4h，干燥，得到活化淀粉；
S3：将活化淀粉加入到吡啶中，混合搅拌20-40min，然后滴加酰氯化脂肪酸，20-30min滴完，反应1-2h，冷却至室温，将产物加入到甲醇中，搅拌，沉析，抽滤，洗涤，干燥，得到酯化淀粉。
2.根据权利要求1所述的高强度新型瓦楞纸板，其特征在于，所述支链淀粉来自于玉米，纯度为90％-100％。
3.根据权利要求1所述的高强度新型瓦楞纸板，其特征在于，所述切片石蜡为52号石蜡、54号石蜡、56号石蜡和58号石蜡中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的高强度新型瓦楞纸板，其特征在于，所述气相二氧化硅纳米粒子的平均粒径为5-10nm。
5.根据权利要求1所述的高强度新型瓦楞纸板，其特征在于，所述C8-C12直链脂肪酸为癸酸、月桂酸和辛酸中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的高强度新型瓦楞纸板，其特征在于，所述步骤S1中氯化亚砜、C8-C12直链脂肪酸的质量比为8-12:14-20。
7.根据权利要求1所述的高强度新型瓦楞纸板，其特征在于，所述步骤S2中玉米淀粉、去离子水、氢氧化钠溶液的质量比15-25:50-90:5-10。
8.根据权利要求1所述的高强度新型瓦楞纸板，其特征在于，所述步骤S3中活化淀粉、吡啶、酰氯化脂肪酸的质量比15-25:100-200:90-150。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的高强度新型瓦楞纸板的加工工艺，其特征在于，具体加工步骤如下：
S4：将支链淀粉、气相二氧化硅加入到去离子水中，于55-65℃混合搅拌15-30min，得到混合物A；
S5：将酯化淀粉、环氧氯丙烷、鲸蜡基聚二甲基硅氧烷、切片石蜡加入到丙酮中，于60-70℃混合搅拌30-50min，得到混合物B；
S6：将混合物A和混合物B于60-70℃混合搅拌30-50min，得到交联硬化液；
S7：将交联硬化液涂覆于瓦楞纸层表面，于45-50℃下干燥24-36h，得到硬质层厚度2-4μm的硬质瓦楞纸层；
S8：将硬质瓦楞纸层通过表面施胶剂粘附在面纸和内纸表面，得到高强度新型瓦楞纸板。
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2023
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