CN110344278B - 一种瓦楞原纸防潮工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种瓦楞原纸防潮工艺，涉及造纸技术，用于解决普通工艺生产的纸张返潮率高的问题，工艺步骤包括：制作胶基，将淀粉和铁离子盐加水溶解，并加热糊化得胶基；胶基稀释，将胶基稀释后备用；调制成胶，往稀释后的胶基中加入抗水剂制得成胶；纸浆施胶，将成胶喷洒到湿纸上，烘干制得瓦楞原纸；本发明具有以下优点和效果：采用这种工艺制造的瓦楞原纸由于含有抗水剂成分，因此相比起普通瓦楞纸来说能够具有更好的抗水及防潮性能，这样在梅雨季节时就不容易吸收空气中的水汽产生发软，使得瓦楞纸箱不容易发生坍塌，从而达到减小质量事故发生率的目的。

Description

一种瓦楞原纸防潮工艺

技术领域

本发明涉及造纸技术，特别涉及一种瓦楞原纸防潮工艺。

背景技术

自从发明造纸术以来，纸就对人类文明的进步起到革命性作用，且随着科学技术的进步，纸的形态及用途也越来越广。用于打印时，一般要求纸张的平滑度及印刷性要好，用于包装时则可能会对纸张的强度及抗水性有较高要求。

按照传统工艺，造纸过程大致为：先将树木、草类植物切碎煮烂，然后对煮烂后的植物纤维进行研磨，使纤维充分分散；接着将纸浆进行筛选除杂、漂白、清洗干净之后进行抄浆，也就是用筛网将纤维抄起，此时会在筛网上得到一层薄薄的湿纸，最后将湿纸压榨沥干即可获得纸张。

在工业应用过程中，人们发现将多层原纸进行折叠并复合胶粘之后能够获得拥有较好环压强度的瓦楞纸，因此由瓦楞纸制成的纸箱常常用于承载货物的运输。对于瓦楞纸箱来说，由于其在应用过程中是经常需要经受货物叠压的，因此如果自身强度不够，就会产生塌陷，造成纸箱内的货物受损。

对瓦楞纸箱强度影响较大的几个因素主要有瓦楞纸厚度、瓦楞纸含水量以及瓦楞纸层数等，对于含水量这个影响因素来说，由于每年随着季节的变化，全国各地均有一段时间会出现连续降雨，这段时间又被称为梅雨季节。对于南方来说，梅雨季节的降雨量尤其严重，此时整个空气中的相对湿度可能达到80％以上。而纸张通常都具有一定吸水性，瓦楞纸箱也是一样，纸箱从空气中吸收水汽的过程被称为返潮，返潮后的纸张会产生发软现象，造成纸箱环压强度严重下降，这样就容易导致堆积的货物发生坍塌，进而造成质量事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种瓦楞原纸防潮工艺，能够降低纸张的返潮率，减小梅雨季节对纸箱强度的影响，从而达到减少质量事故发生率的目的。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种瓦楞原纸防潮工艺，包括以下步骤：

S1制作胶基，将淀粉和铁离子盐加水溶解混合，然后对混合物

进行加热搅拌，直至淀粉糊化，制得胶基；

S2胶基稀释，将步骤S1中制得的胶基输送至稀释桶内加水进

行稀释，然后将稀释后的胶基泵送至供料桶备用；

S3调制成胶，往步骤S2中经过稀释后的胶基内加入抗水剂，

混合均匀后得成胶；

S4纸浆施胶，将步骤S3中制得的成胶混入纸浆内，压榨沥干后获得抗潮瓦楞原纸。

通过采用上述方案，淀粉糊化后具有粘性，能够让纸浆中的纤维产生相互粘结，以使纸张能够成型；而抗水剂则用于提高纸张的抗潮性；同时，在淀粉中加入铁离子盐，主要是因为铁离子能够降低淀粉糊的内聚性，也就是提高淀粉糊的流变性，这样能够提高淀粉对纸浆施胶时的渗透性，使淀粉糊中的抗水剂能够随着淀粉胶的流动均匀渗透到纸张中去，这样纸张能够具有更好的抗潮性能，就不容易在梅雨季节吸收空气中的水汽产生发软，从而达到减小质量事故发生率的目的。

本发明的进一步设置为：所述步骤S1中，胶基的具体制备方法为：先将淀粉跟温水以1:1的比例进行混合，然后往淀粉悬浊液中加入10～15％淀粉重量的铁离子盐，充分混合搅拌后形成悬浊溶液，然后将淀粉溶液缓慢加热至90～95℃，保温15～20min，并且在加热的过程中持续保持对淀粉溶液的搅拌。

通过采用上述方案，一般情况下，温度的升高能够增大淀粉在水中的溶解度，但由于淀粉受热过高会产生糊化现象，因此在溶解时水温不能过高，用温水是比较合适的；铁离子除了能够降低淀粉的内聚性之外，还会与淀粉糊中的多糖羟基组的孤对电子发生配位形成网络状结构，这个网络状结构附着于纸张表面后也具有一定的抗水性，同时，对于绝大多数植物淀粉来说，其糊化温度都在95℃附近，因此90～95℃的温度区间范围能够保证绝大部分种类淀粉的完全糊化，搅拌则是为了使淀粉的各部分受热均匀，避免局部受热过度而出现焦糊，而保温则能够进一步给予淀粉糊化的时间，从而提高淀粉糊胶基的使用性能。

本发明的进一步设置为：所述淀粉溶液在添加铁离子盐之前，需要先添加冰醋酸调节淀粉溶液的PH值达6～7。

通过采用上述方案，铁离子一旦与碱性物质发生接触，就会发生络合反应产生沉淀，因此在加入铁离子金属盐之前需要保证铁离子所处的环境为酸性，否则会造成淀粉糊中铁离子含量下降，因此需要加入酸性物质调节PH值，冰醋酸成本低廉，获取容易，因此作为调节PH值的添加剂是比较好的选择。

本发明的进一步设置为：所述淀粉溶液的具体加热方法为：以蒸汽作为热源，先以5℃/min的升温速率将淀粉溶液加热至65℃，然后以3℃/min的升温速率将淀粉溶液加热至90℃，接着再以2℃/min的升温速度将淀粉溶液加热至95℃，保温15min，以使淀粉充分糊化。

通过采用上述方案，经过实际实验，淀粉的颗粒会在70℃左右开始出现膨胀，在80℃左右明显膨胀，而在95℃左右颗粒轮廓完全消失，而淀粉颗粒的轮廓完全消失时，就是其完全糊化时，将淀粉的加热分区间进行，主要考虑到要尽快达到淀粉开始糊化之前的温度，减少不必要的时间损耗，而在淀粉开始糊化后，升温速率不宜过快，否则淀粉有糊化不均匀的风险，并且在接近淀粉完全糊化的温度时，要尽可能慢，这样能够给予淀粉充分吸收热量的时间，从而促进淀粉更好地进行糊化。

本发明的进一步设置为：所述步骤S2中胶基稀释后的浓度为6～8％。

淀粉糊化后是很粘稠的，且浓度越高，粘稠度越大，这样淀粉胶施加在湿纸上后，渗透性就比较差，而且也不容易以喷涂的方式进行施胶，通过采用上述方案，在将淀粉胶基进行稀释后，能够降低胶基施加到湿纸上后的挂浆量，以免挂浆过多造成纸浆厚度变大，这样纸张折叠时淀粉胶基碎化所产生的粉尘量就比较少，同时，稀释后能够提高胶基的流动性，这样能够提高淀粉胶对纸张的渗透性，从而使得纸张各部分的抗水性能更加均匀。

本发明的进一步设置为：所述步骤S3中，抗水剂包含聚乙烯醇和酚醛树脂，具体调制方法为：先将聚乙烯醇加热至70～80℃，然后缓慢将酚醛树脂加入聚乙烯醇中，在添加的过程中，缓慢且持续对溶液进行搅拌，并在添加完酚醛树脂后继续保温搅拌10～20min。

通过采用上述方案，聚乙烯醇是一种溶于水的有机化合物，其与酚醛树脂相结合后能够被醛化，醛化后的聚乙烯醇具有疏油、疏水的性质，因此附着于纸张上后能够大大提高纸张的抗水、防潮性能；先对聚乙烯醇和酚醛树脂进行调制，则是因为酚醛树脂在水中的溶解度较低，如果两者中的任何一种先分散到胶基中，则可能导致两者反应时醛化不充分，这样会影响抗水剂性能的发挥，因此将两者进行预先调制。

本发明的进一步设置为：聚乙烯醇的添加量为稀释后胶基总重量的0.8～1.2％。

本发明的进一步设置为：酚醛树脂的添加量为稀释后胶基总重量的0.7～1.0％。

通过采用上述方案，聚乙烯醇被醛化后所产生的物质是难溶于水的，如果聚乙烯醇和酚醛树脂的添加量太大，那么就可能造成淀粉胶基过于粘稠或者直接形成结块，导致淀粉成胶无法对纸张进行施胶；同时，如果纸张上附着的抗水剂含量过多，也会造成纸张的抗水性过高，这样作为印刷纸使用时，油墨就可能印不上去，因此需要控制好由聚乙烯醇和酚醛树脂所形成的抗水剂的添加量。

本发明的进一步设置为：所述步骤S4中，纸浆的具体施胶方法为：先将步骤S3中制得的成胶均匀喷洒到湿纸上，且来回喷洒两遍，然后在湿纸背对喷洒面的一侧对其进行强力抽吸5～10s，完成以上步骤为一次施胶过程，总共需要对纸浆进行三次施胶才能将湿纸压榨沥干制取瓦楞原纸。

通过采用上述方案，先对湿纸进行喷洒，再从反面对湿纸上的水进行强力抽吸，能够借助水被抽吸使的负压，让淀粉胶渗透进湿纸中去，反复进行三次施胶，是为了保证淀粉胶能够充分渗透湿纸，这样纸张成型后才能够具有更好的抗水及抗潮性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.采用这种工艺制造的瓦楞原纸由于含有抗水剂成分，因此相比起普通瓦楞纸来说能够具有更好的抗水及防潮性能，这样在梅雨季节时就不容易吸收空气中的水汽产生发软，使得瓦楞纸箱不容易发生坍塌，从而达到减小质量事故发生率的目的；

2.分段升温的加热方式能够快速通过淀粉糊化的等待温度区间，减少淀粉糊化过程中不必要的时间浪费，同时延长淀粉在糊化温度区间内的停留时间，从而提高淀粉的糊化程度；

3.喷洒施胶后再强力抽吸的方式能够借助风压促进淀粉胶对湿纸的渗透力，使淀粉胶能够充分渗透进湿纸里，从而使瓦楞原纸成型后具有更均匀的抗水及抗潮性能。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种瓦楞原纸防潮工艺，包括以下步骤：

S1制作胶基，先将淀粉跟温水以1:1的比例进行混合，在溶解淀粉的过程中需要一边搅拌一边加入淀粉，得到淀粉悬浊溶液，然后往淀粉溶液中添加冰醋酸调节PH值达到6～7之后，再往淀粉悬浊液中加入15％淀粉重量的硫酸亚铁，充分混合搅拌。

加入硫酸亚铁后，需要将淀粉溶液糊化，具体操作方法为：以蒸汽作为热源，先以5℃/min的升温速率将淀粉溶液加热至65℃，然后以3℃/min的升温速率将淀粉溶液加热至90℃，接着再以2℃/min的升温速度将淀粉溶液加热至95℃，保温15min，以使淀粉充分糊化，得到胶基。

需要注意的是，在整个加热过程中需要持续不间断地对淀粉溶液进行搅拌，以防淀粉因局部受热过度而产生焦糊。

S2胶基稀释，将步骤S1中制得的胶基输送至稀释桶内加水进行稀释，稀释后的胶基浓度保持在6～8％，淀粉胶基的浓度太高会导致胶基过于粘稠，不利于对纸浆的施胶，同时，稀释后的胶基泵送至供料桶备用。

S3调制成胶，往步骤S2中经过稀释后的胶基内加入抗水剂，抗水剂主要由聚乙烯醇和酚醛树脂组成，抗水剂在使用之前需要先进行预调制，具体调制方法为：先将聚乙烯醇加热至70℃，然后缓慢将酚醛树脂加入聚乙烯醇中，在添加的过程中，缓慢且持续对溶液进行搅拌，并在添加完酚醛树脂后继续保温搅拌10～20min，让两者充分反应。

制得抗水剂后，将抗水剂加入稀释后的胶基中，并在添加的过程中以800r/min的转速进行搅拌，充分混合均匀后，制得淀粉成胶。

S4纸浆施胶，将制得的淀粉成胶均匀喷洒到湿纸上，且来回喷洒两遍，然后在湿纸背对喷洒面的一侧对其进行强力抽吸5～10s，完成以上步骤为一次施胶过程，总共需要对纸浆进行三次施胶才能将湿纸压榨沥干制取瓦楞原纸。

这样做是为了保证淀粉成胶能够充分渗透进纸张中，同时也是为了避免单次喷洒造成局部喷洒不均匀的情况出现，这样能够使纸张各部位的抗水性能更加接近，从而使得纸张具有更好的抗潮能力。

对比例2：

一种瓦楞原纸防潮工艺，不添加抗水剂，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实施例3：

一种瓦楞原纸防潮工艺，只添加占稀释后胶基总重量1％的聚乙烯醇作为抗水剂，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实施例4：

一种瓦楞原纸防潮工艺，只添加占稀释后胶基总重量0.8％的酚醛树脂作为抗水剂，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实施例5：

一种瓦楞原纸防潮工艺，用占稀释后胶基总重量0.5％的聚乙烯醇和占稀释后胶基总重量0.8％的酚醛树脂反应制得抗水剂，然后将该抗水剂加入到步骤S2制得的胶基中并充分搅拌均匀，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实施例6：

一种瓦楞原纸防潮工艺，用占稀释后胶基总重量0.7％的聚乙烯醇和占稀释后胶基总重量0.8％的酚醛树脂反应制得抗水剂，然后将该抗水剂加入步骤S2制得的胶基中并充分搅拌均匀，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实施例7：

一种瓦楞原纸防潮工艺，用占稀释后胶基总重量1.1％的聚乙烯醇和占稀释后胶基总重量0.8％的酚醛树脂反应制得抗水剂，然后将该抗水剂加入步骤S2制得的胶基中并充分搅拌均匀，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实施例8：

一种瓦楞原纸防潮工艺，用占稀释后胶基总重量1.2％的聚乙烯醇和占稀释后胶基总重量0.8％的酚醛树脂反应制得抗水剂，然后将该抗水剂加入步骤S2制得的胶基中并充分搅拌均匀，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实施例9：

一种瓦楞原纸防潮工艺，用占稀释后胶基总重量1.0％的聚乙烯醇和占稀释后胶基总重量0.5％的酚醛树脂反应制得抗水剂，然后将该抗水剂加入步骤S2制得的胶基中并充分搅拌均匀，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实施例10：

一种瓦楞原纸防潮工艺，用占稀释后胶基总重量1.0％的聚乙烯醇和占稀释后胶基总重量0.7％的酚醛树脂反应制得抗水剂，然后将该抗水剂加入步骤S2制得的胶基中并充分搅拌均匀，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实施例11：

一种瓦楞原纸防潮工艺，用占稀释后胶基总重量1.0％的聚乙烯醇和占稀释后胶基总重量0.9％的酚醛树脂反应制得抗水剂，然后将该抗水剂加入步骤S2制得的胶基中并充分搅拌均匀，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实施例12：

一种瓦楞原纸防潮工艺，用占稀释后胶基总重量1.0％的聚乙烯醇和占稀释后胶基总重量1.0％的酚醛树脂反应制得抗水剂，然后将该抗水剂加入步骤S2制得的胶基中并充分搅拌均匀，其余工艺条件以及步骤与实施例1完全相同。

实验对比：

对于淀粉胶来说，其施胶于纸张上后，主要影响纸张的抗水性能，而抗水性的直接反应则是返潮率，返潮率又直接影响纸张的环压强度，因此实验过程必须要测试纸张的返潮率和环压强度这两个参数。

同时又由于纸张在施胶时是处于半干状态的，纸张的含水率仍然较高，因此后续还需要对纸张进行烘干处理。既然淀粉胶能够阻挡外部的水渗透进纸张内，那么同样能够阻挡纸张内的水析出，因此还需要考虑纸张施胶后进行烘干时所消耗的蒸汽量，以控制生产成本。

实验时，将上述实施例1至实施例12调制而成的淀粉胶分别在连续生产的同一条湿纸上施胶出一段长3m的施胶段，且相邻两块施胶段之间至少间隔2m。施胶完成后，将湿纸进行烘干，并记录这些施胶段烘干所耗费的时间(蒸汽供给速率相等，根据时间可计算蒸汽消耗量)。

同时，在烘干后均从每一个施胶段内裁剪出尺寸为0.2mX0.2m的纸片制作成20块瓦楞纸板，且先对这些瓦楞纸板进行返潮率实验后，再进行环压强度实验。

返潮率实验是将瓦楞纸板放入相对湿度为80％的密闭空间内悬挂静置48h，然后取出检测瓦楞纸板的含水率，记录时取同一组瓦楞纸板含水率的平均值做表。

而环压强度实验是将瓦楞纸板卷成筒状，然后将筒状瓦楞纸板放入环压强度试验仪上做抗压强度实验，记录使同样取同一组瓦楞纸板抗压强度的平均值做表。

同时，纸张做成瓦楞纸箱后，可能会需要在纸箱上印刷文字及图案，纸张的抗水性直接影响印刷油墨的附着性及清晰度，因此还需要在瓦楞纸板上印刷文字，并观察、记录文字的清晰度及附着力，具体性能表征汇总数据见表1。

表1湿纸烘干时间、瓦楞纸板返潮率及环压强度汇总表

对比表1中实施例1到实施例4的数据可知，单独的聚乙烯醇或者单独的酚醛树脂虽然对瓦楞纸板的防潮性能有提升，但提升不明显，并且酚醛树脂对纸张防潮性能的提升幅度要大于聚乙烯醇。

对比表1中实施例1到实施例12的数据可知，聚乙烯醇和酚醛树脂共同作用对纸张防潮性能的提升作用明显强于单独作用时，这是因为聚乙烯醇和酚醛树脂接触后会被酚醛树脂醛化形成网络状的分子结构，这些高分子渗透于纸张内后，能够对纸张形成包裹，阻挡水汽的渗透，因此能够对纸张起到良好的防潮作用。

继续对比表1中各数据可知，随着聚乙烯醇和酚醛树脂含量的增加，纸张的返潮率在逐渐降低，环压强度在逐渐提高，但是纸张烘干所需时间在大幅延长(蒸汽消耗量在持续增加)，文字印刷的清晰度和油墨的附着力也在逐渐降低，这是因为纸张油墨是需要渗透进纸张表面，才能在纸张上留下印记的，如果油墨无法渗透，那就难以在纸张上留下清晰的文字标识。

从表中数据可知，聚乙烯醇的添加量在1％以后，对于纸张各性能的提升作用已经不明显，考虑到聚乙烯醇具有轻微毒性，因此其添加量选1％为宜。同时，虽然随着酚醛树脂添加量的增加，纸张防潮性以及环压强度都在持续增强，但是当酚醛树脂的添加量达到0.8％以上后，再增加含量虽然仍能对纸张的防潮性及环压强度有缓慢提高，但是提升作用已经不明显，同时纸张烘干时的蒸汽消耗量却极剧升高，并且纸张的文字印刷清晰度和油墨附着力都在持续下降，从经济以及使用性能角度考虑，酚醛树脂的添加量选择0.8％为宜。

综上所述，选择聚乙烯醇的添加量为1％、酚醛树脂的添加量为0.8％是对纸张综合性能提升的最优配比。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种瓦楞原纸防潮工艺，包括以下步骤：

S1 制作胶基，将淀粉和铁离子盐加水溶解混合，然后对混合物进行加热搅拌，直至淀粉糊化，制得胶基；

S2 胶基稀释，将步骤S1中制得的胶基输送至稀释桶内加水进行稀释，然后将稀释后的胶基泵送至供料桶备用；

S3 调制成胶，往步骤S2中经过稀释后的胶基内加入抗水剂，混合均匀后得成胶；

抗水剂包含聚乙烯醇和酚醛树脂，具体调制方法为：先将聚乙烯醇加热至70~80℃，然后缓慢将酚醛树脂加入聚乙烯醇中，在添加的过程中，缓慢且持续对溶液进行搅拌，并在添加完酚醛树脂后继续保温搅拌10~20min；

聚乙烯醇的添加量为稀释后胶基总重量的0.8~1.2%；

酚醛树脂的添加量为稀释后胶基总重量的0.7~1.0%；

S4 纸浆施胶，先将步骤S3中制得的成胶均匀喷洒到湿纸上，且来回喷洒两遍，然后在湿纸背对喷洒面的一侧对其进行强力抽吸5~10s，完成以上步骤为一次施胶过程，总共需要对纸浆进行三次施胶才能将湿纸压榨沥干制取瓦楞原纸。

2.根据权利要求1所述的一种瓦楞原纸防潮工艺，其特征在于：所述步骤S1中，胶基的具体制备方法为：先将淀粉跟温水以1:1的比例进行混合，然后往淀粉悬浊液中加入10~15%淀粉重量的铁离子盐，充分混合搅拌后形成悬浊溶液，然后将淀粉溶液缓慢加热至90~95℃，保温15~20min，并且在加热的过程中持续保持对淀粉溶液的搅拌。

3.根据权利要求2所述的一种瓦楞原纸防潮工艺，其特征在于：所述淀粉溶液在添加铁离子盐之前，需要先添加冰醋酸调节淀粉溶液的PH值达6~7。

4.根据权利要求2所述的一种瓦楞原纸防潮工艺，其特征在于：所述淀粉溶液的具体加热方法为：以蒸汽作为热源，先以5℃/min的升温速率将淀粉溶液加热至65℃，然后以3℃/min的升温速率将淀粉溶液加热至90℃，接着再以2℃/min的升温速度将淀粉溶液加热至95℃，保温15min，以使淀粉充分糊化。

5.根据权利要求1所述的一种瓦楞原纸防潮工艺，其特征在于：所述步骤S2中胶基稀释后的浓度为6~8%。

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