CN112342833A - 一种防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,通过在瓦楞纸制备过程中加入特制的碳酸钙,达到非常好的防水性能和强度。其中特制的碳酸钙中加入了防水阻燃添加剂,该添加剂的成分为基质沥青、膨胀蛭石、氢氧化铝和氧化石墨烯,其中膨胀蛭石具有层状结构,可以形成阻隔层,进行阻燃保护,加入氧化石墨烯可以形成网状结构,不但可以提升纸张强度,而且可以氢氧化铝分布更佳均匀,阻燃效果更好;为了防止膨胀蛭石在高湿度条件下吸水量过大,本发明中还在防水阻燃添加剂制备过程中加入了基质沥青,熔融的基质沥青可以填充到膨胀蛭石内部,不但进一步提升阻燃效果,而且可以有效降低其吸水量,从而达到防水效果。
Description
技术领域
本发明涉及瓦楞纸技术领域,尤其涉及一种防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法。
背景技术
瓦楞纸板始于18世纪末,19世纪初因其量轻而且价格便宜,用途广泛,制作简易,且能回收甚至重复利用,使它的应用有了显著的增长。到20世纪初,已获得为各种各样的商品制作包装而全面的普及、推广和应用。由于使用瓦楞纸板制成的包装容器对美化和保护内装商品有其独特的性能和优点,因此,在与多种包装材料的竞争中获得了极大的成功。成为迄今为止长用不衰并呈现迅猛发展的制作包装容器的主要材料之一。
瓦楞纸板是由面纸、里纸、芯纸和加工成波形瓦楞的瓦楞纸通过粘合而成。根据商品包装的需求,瓦楞纸板可以加工成单面瓦楞纸板、三层瓦楞纸板、五层、七层、十一层等瓦楞纸板。单面瓦楞纸板一般用作商品包装的贴衬保护层或制作轻便的卡格、垫板以保护商品在贮存的运输过程中的震动或冲撞,三层和五层瓦楞纸板在制作瓦楞纸箱中是常用的。许多商品的包装通过三层或五层瓦楞纸板进行简单而精美的包装,在瓦楞纸箱或瓦楞纸盒的表面印制靓丽多彩的图形和画面,不但保护了内在的商品,而且宣传和美化了内在的商品。许多 三层或五层瓦楞纸板制作的瓦楞纸箱或瓦楞纸盒已堂而皇之的直接上了销售柜台,成了销售包装。七层或十一层瓦楞纸板主要为机电、烤烟、家具、摩托车、大型家电等制作包装箱。在特定的商品中,可以用这种瓦楞纸板组合制成内、外套箱,便于制作,便于商品的盛装、仓储和运输。随着环保的需要和国家相关政策的要求,这类瓦楞纸板制作的商品包装,有逐渐取代木箱包装的趋势。
本发明根据目前的市场需要,研究了一种防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法。
本发明的技术方案如下:
一种防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、制浆:向反应釜中加入水,升温搅拌,加入玉米淀粉,混合均匀,得玉米淀粉溶液;
步骤二、稠化:向玉米淀粉溶液中搅拌加入过硫酸铵,混合均匀,玉米淀粉溶液变稠,升温至95-100℃,保温5-15min;
步骤三、防水阻燃处理:向玉米淀粉溶液中缓慢加入防水阻燃碳酸钙,混合均匀;将硫酸铝溶解,制得硫酸铝溶液,将该硫酸铝溶液搅拌加入到变稠的玉米淀粉溶液中,加水搅拌,混合均匀,保持温度在85-90℃,保温20-30min;
步骤四、烘干:将浆液在平板上均匀铺开,采用挤压机进行挤压,并在75-85℃进行烘干,含水率在8-10%时,即得瓦楞原纸。
优选的,所述的步骤一中,所述的玉米淀粉和水的质量比为1:(5-10)。
优选的,所述的步骤三中,所述的防水阻燃碳酸钙的制备方法,包括以下步骤:
A、将石灰石粉碎后在800-1000℃煅烧2-3h得到氢氧化钙;
B、将步骤A所得氢氧化钙与水进行连续消化;并陈化1-3h;
C、将氢氧化钙置入碳化塔进行碳化作业,得到pH为7.0-7.6的碳酸钙;
D、所得碳酸钙过碳化,溶于水并加入防水阻燃添加剂,得到混合浆液;
E、将所得混合浆液进行高速球磨,然后过滤去除杂质,得到碳酸钙***;
F、脱水后得到防水阻燃碳酸钙粉末。
优选的,所述的步骤D中,所述的防水阻燃添加剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)按质量份数称取以下原料:基质沥青10份;膨胀蛭石12-18份;氢氧化铝5-8份,氧化石墨烯 0.2-0.5份,然后将氢氧化铝和氧化石墨烯进行干法共磨,过800目筛,备用;
(2)将沥青加热至150-180℃使之处于熔融状态;
(3)将膨胀蛭石、氢氧化铝和氧化石墨烯的混合物,以800-1000rpm的转速搅拌20-30min,然后缓慢滴加基质沥青,继续搅拌使得各组分混合均匀,即可制得防水阻燃添加剂。
进一步优选的,所述的步骤D中,所述的基质沥青软化点为45-55℃,25℃针入度为4-5mm。
优选的,所述的步骤三中,所述的防水阻燃碳酸钙的加入量为玉米淀粉溶液的3-7%。
优选的,所述的步骤三中,所述的硫酸铝溶液中,硫酸铝的质量分数为5-8%。
本发明的有益之处在于:本发明通过在瓦楞纸制备过程中加入特制的碳酸钙,达到非常好的防水性能和强度。其中特制的碳酸钙中加入了防水阻燃添加剂,该添加剂的成分为基质沥青、膨胀蛭石、氢氧化铝和氧化石墨烯,其中膨胀蛭石具有层状结构,可以形成阻隔层,进行阻燃保护,加入氧化石墨烯可以形成网状结构,不但可以提升纸张强度,而且可以氢氧化铝分布更佳均匀,阻燃效果更好;为了防止膨胀蛭石在高湿度条件下吸水量过大,本发明中还在防水阻燃添加剂制备过程中加入了基质沥青,熔融的基质沥青可以填充到膨胀蛭石内部,不但进一步提升阻燃效果,而且可以有效降低其吸水量,从而达到防水效果。
具体实施方式
实施例1:
一种防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、制浆:向反应釜中加入水,升温搅拌,加入玉米淀粉,混合均匀,得玉米淀粉溶液;
步骤二、稠化:向玉米淀粉溶液中搅拌加入过硫酸铵,混合均匀,玉米淀粉溶液变稠,升温至98℃,保温12min;
步骤三、防水阻燃处理:向玉米淀粉溶液中缓慢加入防水阻燃碳酸钙,混合均匀;将硫酸铝溶解,制得硫酸铝溶液,将该硫酸铝溶液搅拌加入到变稠的玉米淀粉溶液中,加水搅拌,混合均匀,保持温度在88℃,保温22min;
步骤四、烘干:将浆液在平板上均匀铺开,采用挤压机进行挤压,并在82℃进行烘干,含水率在8.8%时,即得瓦楞原纸。
所述的步骤一中,所述的玉米淀粉和水的质量比为1:6。
所述的步骤三中,所述的防水阻燃碳酸钙的制备方法,包括以下步骤:
A、将石灰石粉碎后在850℃煅烧2.5h得到氢氧化钙;
B、将步骤A所得氢氧化钙与水进行连续消化;并陈化2h;
C、将氢氧化钙置入碳化塔进行碳化作业,得到pH为7.3的碳酸钙;
D、所得碳酸钙过碳化,溶于水并加入防水阻燃添加剂,得到混合浆液;
E、将所得混合浆液进行高速球磨,然后过滤去除杂质,得到碳酸钙***;
F、脱水后得到防水阻燃碳酸钙粉末。
所述的步骤D中,所述的防水阻燃添加剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)按质量份数称取以下原料:基质沥青10份;膨胀蛭石14份;氢氧化铝6.5份,氧化石墨烯 0.35份,然后将氢氧化铝和氧化石墨烯进行干法共磨,过800目筛,备用;
(2)将沥青加热至175℃使之处于熔融状态;
(3)将膨胀蛭石、氢氧化铝和氧化石墨烯的混合物,以950rpm的转速搅拌28min,然后缓慢滴加基质沥青,继续搅拌使得各组分混合均匀,即可制得防水阻燃添加剂。
所述的步骤D中,所述的基质沥青软化点为45-55℃,25℃针入度为4-5mm。
所述的步骤三中,所述的防水阻燃碳酸钙的加入量为玉米淀粉溶液的5.5%。
所述的步骤三中,所述的硫酸铝溶液中,硫酸铝的质量分数为7%。
实施例2:
一种防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、制浆:向反应釜中加入水,升温搅拌,加入玉米淀粉,混合均匀,得玉米淀粉溶液;
步骤二、稠化:向玉米淀粉溶液中搅拌加入过硫酸铵,混合均匀,玉米淀粉溶液变稠,升温至100℃,保温5min;
步骤三、防水阻燃处理:向玉米淀粉溶液中缓慢加入防水阻燃碳酸钙,混合均匀;将硫酸铝溶解,制得硫酸铝溶液,将该硫酸铝溶液搅拌加入到变稠的玉米淀粉溶液中,加水搅拌,混合均匀,保持温度在90℃,保温20min;
步骤四、烘干:将浆液在平板上均匀铺开,采用挤压机进行挤压,并在85℃进行烘干,含水率在8.5%时,即得瓦楞原纸。
所述的步骤一中,所述的玉米淀粉和水的质量比为1:10。
所述的步骤三中,所述的防水阻燃碳酸钙的制备方法,包括以下步骤:
A、将石灰石粉碎后在800℃煅烧3h得到氢氧化钙;
B、将步骤A所得氢氧化钙与水进行连续消化;并陈化1h;
C、将氢氧化钙置入碳化塔进行碳化作业,得到pH为7.6的碳酸钙;
D、所得碳酸钙过碳化,溶于水并加入防水阻燃添加剂,得到混合浆液;
E、将所得混合浆液进行高速球磨,然后过滤去除杂质,得到碳酸钙***;
F、脱水后得到防水阻燃碳酸钙粉末。
所述的步骤D中,所述的防水阻燃添加剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)按质量份数称取以下原料:基质沥青10份;膨胀蛭石18份;氢氧化铝5份,氧化石墨烯 0.5份,然后将氢氧化铝和氧化石墨烯进行干法共磨,过800目筛,备用;
(2)将沥青加热至150℃使之处于熔融状态;
(3)将膨胀蛭石、氢氧化铝和氧化石墨烯的混合物,以1000rpm的转速搅拌20min,然后缓慢滴加基质沥青,继续搅拌使得各组分混合均匀,即可制得防水阻燃添加剂。
所述的步骤D中,所述的基质沥青软化点为45-55℃,25℃针入度为4-5mm。
所述的步骤三中,所述的防水阻燃碳酸钙的加入量为玉米淀粉溶液的7%。
所述的步骤三中,所述的硫酸铝溶液中,硫酸铝的质量分数为5%。
实施例3:
一种防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、制浆:向反应釜中加入水,升温搅拌,加入玉米淀粉,混合均匀,得玉米淀粉溶液;
步骤二、稠化:向玉米淀粉溶液中搅拌加入过硫酸铵,混合均匀,玉米淀粉溶液变稠,升温至95℃,保温15min;
步骤三、防水阻燃处理:向玉米淀粉溶液中缓慢加入防水阻燃碳酸钙,混合均匀;将硫酸铝溶解,制得硫酸铝溶液,将该硫酸铝溶液搅拌加入到变稠的玉米淀粉溶液中,加水搅拌,混合均匀,保持温度在85℃,保温30min;
步骤四、烘干:将浆液在平板上均匀铺开,采用挤压机进行挤压,并在75℃进行烘干,含水率在9.1%时,即得瓦楞原纸。
所述的步骤一中,所述的玉米淀粉和水的质量比为1:5。
所述的步骤三中,所述的防水阻燃碳酸钙的制备方法,包括以下步骤:
A、将石灰石粉碎后在1000℃煅烧2h得到氢氧化钙;
B、将步骤A所得氢氧化钙与水进行连续消化;并陈化3h;
C、将氢氧化钙置入碳化塔进行碳化作业,得到pH为7.0的碳酸钙;
D、所得碳酸钙过碳化,溶于水并加入防水阻燃添加剂,得到混合浆液;
E、将所得混合浆液进行高速球磨,然后过滤去除杂质,得到碳酸钙***;
F、脱水后得到防水阻燃碳酸钙粉末。
所述的步骤D中,所述的防水阻燃添加剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)按质量份数称取以下原料:基质沥青10份;膨胀蛭石12份;氢氧化铝8份,氧化石墨烯 0.2份,然后将氢氧化铝和氧化石墨烯进行干法共磨,过800目筛,备用;
(2)将沥青加热至180℃使之处于熔融状态;
(3)将膨胀蛭石、氢氧化铝和氧化石墨烯的混合物,以800rpm的转速搅拌30min,然后缓慢滴加基质沥青,继续搅拌使得各组分混合均匀,即可制得防水阻燃添加剂。
所述的步骤D中,所述的基质沥青软化点为45-55℃,25℃针入度为4-5mm。
所述的步骤三中,所述的防水阻燃碳酸钙的加入量为玉米淀粉溶液的3%。
所述的步骤三中,所述的硫酸铝溶液中,硫酸铝的质量分数为8%。
对比例1
将实施例1中的防水阻燃碳酸钙中的基质沥青去除,其余制备条件不变。
对实施例1-3和对比例1的样品制成瓦楞纸成品进行检测并与市场上的瓦楞纸成品样品进行对比,得到如下测试数据(以下均为3次测试的平均值):
表1:对实施例1-3和对比例1的样品的对比检测数据;
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 市场样品 | |
定量g/cm<sup>2</sup> | 125 | 125 | 125 | 125 | 125 |
厚度mm | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
横向环压指数N*m/g | 19.7 | 19.9 | 19.0 | 19.8 | 15.5 |
耐破指数kPa.m<sup>2</sup>/g | 3.7 | 3.7 | 3.4 | 3.6 | 2.5 |
氧指数 % | 33 | 33 | 32 | 33 | 13 |
吸水量% | 7.2 | 7.3 | 7.9 | 31.5 | 36.7 |
备注:以上吸水量数据测试方法为:将10cm*10cm厚度的瓦楞纸成品称量后(重量为W0)浸入纯净水中30min后取出,用干布将瓦楞纸成品表面擦干后,称量瓦楞纸成品重量W1。
吸水量%=(W1-W0)/W0*100%。
由以上测试数据可以知道,本发明的瓦楞原纸制成的瓦楞纸成品,不但阻燃能力显著提高,而且防水性能也非常好。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、制浆:向反应釜中加入水,升温搅拌,加入玉米淀粉,混合均匀,得玉米淀粉溶液;
步骤二、稠化:向玉米淀粉溶液中搅拌加入过硫酸铵,混合均匀,玉米淀粉溶液变稠,升温至95-100℃,保温5-15min;
步骤三、防水阻燃处理:向玉米淀粉溶液中缓慢加入防水阻燃碳酸钙,混合均匀;将硫酸铝溶解,制得硫酸铝溶液,将该硫酸铝溶液搅拌加入到变稠的玉米淀粉溶液中,加水搅拌,混合均匀,保持温度在85-90℃,保温20-30min;
步骤四、烘干:将浆液在平板上均匀铺开,采用挤压机进行挤压,并在75-85℃进行烘干,含水率在8-10%时,即得瓦楞原纸。
2.如权利要求1所述的防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,其特征在于,所述的步骤一中,所述的玉米淀粉和水的质量比为1:(5-10)。
3.如权利要求1所述的防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,其特征在于,所述的步骤三中,所述的防水阻燃碳酸钙的制备方法,包括以下步骤:
A、将石灰石粉碎后在800-1000℃煅烧2-3h得到氢氧化钙;
B、将步骤A所得氢氧化钙与水进行连续消化;并陈化1-3h;
C、将氢氧化钙置入碳化塔进行碳化作业,得到pH为7.0-7.6的碳酸钙;
D、所得碳酸钙过碳化,溶于水并加入防水阻燃添加剂,得到混合浆液;
E、将所得混合浆液进行高速球磨,然后过滤去除杂质,得到碳酸钙***;
F、脱水后得到防水阻燃碳酸钙粉末。
4.如权利要求3所述的防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,其特征在于,所述的步骤D中,所述的防水阻燃添加剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)按质量份数称取以下原料:基质沥青10份;膨胀蛭石12-18份;氢氧化铝5-8份,氧化石墨烯 0.2-0.5份,然后将氢氧化铝和氧化石墨烯进行干法共磨,过800目筛,备用;
(2)将沥青加热至150-180℃使之处于熔融状态;
(3)将膨胀蛭石、氢氧化铝和氧化石墨烯的混合物,以800-1000rpm的转速搅拌20-30min,然后缓慢滴加基质沥青,继续搅拌使得各组分混合均匀,即可制得防水阻燃添加剂。
5.如权利要求4所述的防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,其特征在于,所述的步骤D中,所述的基质沥青软化点为45-55℃,25℃针入度为4-5mm。
6.如权利要求1所述的防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,其特征在于,所述的步骤三中,所述的防水阻燃碳酸钙的加入量为玉米淀粉溶液的3-7%。
7.如权利要求1所述的防水阻燃型高强度瓦楞原纸的制备方法,其特征在于,所述的步骤三中,所述的硫酸铝溶液中,硫酸铝的质量分数为5-8%。
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