防水瓦楞纸及其制法及应用的制作方法

1.本发明系与瓦楞纸有关；特别是指一种防水耐冻且可自然分解的防水瓦楞纸、其制法及 应用。


背景技术：

2.目前用于包装的纸箱，尤其是瓦楞纸箱，其纸材通常系以木浆制成，而木浆的来源大多 取自树木纤维。虽然目前部分纸类制造业者积极获得fsc(森林监管委员会；forest stewardshipcouncil)的标章认证，但由于树木生长缓慢，大部分的环保机构仍然建议减少木浆纸层的使 用量，以避免森林树木的砍伐。
3.一般以木浆纸制成的瓦楞纸箱，因具有足够的强度，同时便于搬运载送，因此在各行各 业中广泛用于包装及保护产品。然而，当一般瓦楞纸箱用于包装冷藏或冷冻的物品时，从冷 藏或冷冻设备取出的瓦楞纸箱会因为环境温度升高而冷凝水气于瓦楞纸箱的表面，若未及时 擦干清除凝结于瓦楞纸箱表面的水珠，则这些水珠会渗透至瓦楞纸箱中，使瓦楞纸箱的结构 变得湿软脆弱，不但难以搬运，尤其容易破损，而损坏收纳于上述瓦楞纸箱中的物品。
4.除此之外，以木浆纸制成的瓦楞纸无法承受零下40℃以下的低温；因木浆纸本身容易吸 收水气，因此当木浆纸制成的瓦楞纸箱放置于低温冷冻设备中时，这类瓦楞纸箱容易因水气 结冰膨胀而造成瓦楞纸箱自身纤维结构的破坏，以致长时间放置于低温冷冻设备的瓦楞纸箱 会逐渐破裂损坏，而不堪使用。另一方面，当反复冷冻及解冻时，木浆纸制成的瓦楞纸箱除 了结构变得湿软脆弱，难以搬运之外，更容易发霉及滋长病菌，更增加了包装食材的卫生风 险。而部分以木浆纸制成的瓦楞纸箱会掺混抗菌防霉剂，以防止这类瓦楞纸发霉及滋长细菌， 然而部分抗菌防霉剂可能会溶出渗透至所包覆的食材中，反而增加了食品安全的疑虑。
5.已知市面上有利用塑料制成中空板来取代现有木浆纸瓦楞纸箱，其产速为15m/min，且 需使用高比例塑料与低比例无机粉末来制作，与世界各国倡导的限塑、减塑政策明显背道而 驰。
6.综上可知，现有瓦楞纸箱需砍伐树木制造，造成森林环境的伤害，且木浆纸所制成的瓦 楞纸箱对于冷藏或冷冻环境的耐用性不佳；若以塑料中空板制造瓦楞纸箱，须设多条生产线 来提高产量且需耗用大量塑料来生产；因此，目前亟需新颖的瓦楞纸箱，以克服现有木浆纸 与塑料中空板所制成的瓦楞纸箱所存在的问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明之目的在于提供一种防水瓦楞纸，其厚度可达0.6mm～6.0mm，其主 要成分包括天然矿石所研磨的无机粉末，且配合少量塑料粘结而成，因此可完全避免使用树 木纤维浆料；除此之外，与传统木浆纸制成的瓦楞纸相比较，本发明所提供的防水瓦楞纸具 有显著的防水耐冻的效果，即使反复进出冷藏或冷冻环境，防水瓦楞纸仍然具有良
好的结构 强度，且依然可便于搬运载送，而不产生破损，因此本发明所提供的防水瓦楞纸可应用于包 装需冷藏或冷冻的物品，例如蔬果、鱼肉类产品等。本发明提供的防水瓦楞纸可承受零下40℃ 以下的低温，且不吸水故不会发霉及滋长病菌，故而保障了包装食材的卫生，且无需添加额 外的抗菌防霉剂，因此无食品安全的顾虑。除此之外，本发明提供的防水瓦楞纸可经由简单 的消毒步骤，即可回收再次使用，以达到减废的目的。值得一提的是，与传统以木浆纸制成 的瓦楞纸相比较，本发明提供的防水瓦楞纸可大幅降低生产制造成本，故而可减少纸箱的使 用量，以减少森林树木的砍伐；并且，由于本发明提供的防水瓦楞纸系以天然的石头粉制作 而成，且可于自然环境中快速分解，因此可达到环境永续经营及保护的目的。
8.此外，与塑料中空板制成的瓦楞纸产速最高只有10m/min至15m/min相比较，本发明 提供的防水瓦楞纸的产速可达150m/min以上，且只需低比例(30wt％)的塑料制成，可进 行大规模量产以及达到减塑的目的。
9.缘以达成上述目的，本发明提供的一种防水瓦楞纸包括至少一层石头芯纸及至少一层石 头面纸，其中所述至少一层石头芯纸具有一第一波浪面；所述至少一层石头面纸，系利用一 石头胶粘合于所述第一波浪面的波峰处；其中，所述石头胶包括一塑料及一无机材料，所述 塑料占所述石头胶的重量百分比为30wt％～70wt％，所述无机材料占所述石头胶的重量百分比 为70wt％～30wt％。
10.本发明之另一目的在于提供一种防水瓦楞纸的制造方法，其至少包括以下步骤：
11.提供一石头芯纸；
12.利用一成型楞轮组，使所述石头芯纸成波浪状，且具有一第一波浪面；
13.提供一石头胶，所述石头胶包括一塑料及一无机材料，所述塑料占所述石头胶的重量百 分比为30wt％～50wt％，所述无机材料占所述石头胶的重量百分比为70wt％～50wt％；
14.利用一胶轮组，将所述石头胶粘附于所述石头芯纸的所述第一波浪面的波峰处；以及
15.粘合一石头面纸于所述石头芯纸的所述第一波浪面的波峰处。
16.本发明之又一目的在于提供一种防水瓦楞纸制造设备，其包括一石头芯纸供应单元、一 成型楞轮组、一胶轮组、一石头面纸供应单元及一压轮；所述石头芯纸供应单元系用以提供 一石头芯纸；所述成型楞轮组系藉由所述石头芯纸连接于所述石头芯纸供应单元，当所述石 头芯纸通过所述成型楞轮组后，所述石头芯纸成波浪状，且具有一第一波浪面；所述胶轮组 系用以提供一石头胶，所述胶轮组邻近所述成型楞轮组，以将所述石头胶粘附于所述石头芯 纸的所述第一波浪面的波峰处；所述石头面纸供应单元系用以提供一石头面纸；所述压轮系 藉由所述石头面纸连接于所述石头面纸供应单元，所述压轮邻近所述成型楞轮组，且成波浪 状的所述石头芯纸及所述石头面纸同时通过所述成型楞轮组及所述压轮之间，使粘附有所述 石头胶的所述石头芯纸的所述第一波浪面的波峰处与所述石头面纸彼此粘合。
17.本发明之再一目的在于提供一种将如上所述之防水瓦楞纸用于冷冻海鲜肉类或5℃-13℃ 的淋水冷却蔬果包装的用途。
18.本发明之效果在于，防水瓦楞纸的主要成分包括天然矿石所研磨的无机粉末，且
配合少 量塑料粘结而成，因此可完全避免使用树木纤维浆料；除此之外，与传统木浆纸制成的瓦楞 纸相比较，本发明所提供的防水瓦楞纸具有显著的防水耐冻的效果，即使反复进出冷藏或冷 冻环境，防水瓦楞纸仍然具有良好的结构强度，且依然可便于搬运载送，而不产生破损，因 此本发明所提供的防水瓦楞纸可应用于包装需冷藏或冷冻的物品，例如蔬果、鱼肉类产品等。
附图说明
19.图1为本发明第一实施例之防水瓦楞纸的结构示意图。
20.图2为本发明第二实施例之防水瓦楞纸的结构示意图。
21.图3为本发明第三实施例之防水瓦楞纸的结构示意图。
22.图4为本发明一优选实施例之防水瓦楞纸的制造方法流程图。
23.图5为本发明一优选实施例之防水瓦楞纸的制造设备示意图。
24.图6为本发明一优选实施例之成型楞轮组的第二齿轮的上视图。
具体实施方式
25.请参考图1，图1为本发明第一实施例之防水瓦楞纸1a的结构示意图。防水瓦楞纸1a 包括石头芯纸12及石头面纸14，其中石头芯纸12具有第一波浪面121；石头面纸14系利用 石头胶(未图示)粘合于第一波浪面121的波峰处122。
26.其中，石头胶包括塑料及无机材料，塑料占石头胶的重量百分比为30wt％～70wt％，无 机材料占石头胶的重量百分比为70wt％～30wt％。在本发明第一实施例中，塑料占石头胶的 重量百分比优选为30wt％～50wt％，无机材料占石头胶的重量百分比优选为70wt％～50wt％。
27.在本发明第一实施例中，塑料包括一聚烯烃(polyolefin)组成物，所述聚烯烃组成物一 结晶性材料，所述结晶性材料包括包括聚丙烯(mpp)、聚乙烯(pe)、高密度聚乙烯(hdpe)、 低密度聚乙烯(ldpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe)、金属芳香类线性低密度聚乙烯 (metallocene linear low density polyethylene，mlldpe)或其组合。在本发明第一实施例中， 无机材料例如可为白色或不含重金属的其他无机材料，其系由天然矿石研磨而得的无机粉末， 其主要成分为微米级碳酸钙(caco3)；无机材料为粒径2～10微米的无机粉末。
28.在本发明第一实施例中，石头芯纸12及石头面纸14分别为一材料层。其中，材料层包 括无机材料、塑料及添加剂，其中无机材料、塑料及助剂系彼此混合。在本发明实施例中， 无机材料占材料层的比重量百分比为60wt％～85wt％，塑料占材料层的比重量百分比为15 wt％～40wt％，而添加剂可视需要另外添加，添加剂占材料层的比重量百分比为小于2wt％。 在本发明实施例中，无机材料例如可为碳酸钙(caco3)，但不以此为限制；塑料例如可为 高密度聚乙烯(hdpe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)或其组合，但不以此为限制；添 加剂例如可为加工助剂、滑剂、增韧剂或其组合，但不以此为限制。其中，滑剂例如可为硬 酯酸锌、硬酯酸镁或其组合，但不以此为限制。
29.值得一提的是，在实务上，石头芯纸12及石头面纸14分别可为如中国台湾龙盟之中国 台湾发明专利i535913号所记载的五层可分解(降解)环保纸、如中国台湾龙盟之中国台湾 发明专利379272号所载的环保纸制造方法所制成的环保纸。
即若石头面纸14的厚度越大，则防水瓦楞纸1b的平均抗压强度(fcr值)越强；反之，若 石头面纸14的厚度越小，则防水瓦楞纸1b的平均抗压强度(fcr值)越弱。
35.瓦楞纸1b的平均抗压强度(fcr值)还与石头芯纸12的软硬度呈正比，即若石头芯纸 12越硬，则防水瓦楞纸1b的平均抗压强度(fcr值)越强；反之，若石头芯纸12越软，则 防水瓦楞纸1b的平均抗压强度(fcr值)越弱。而石头芯纸12的软硬度系与其成分组成有 关，若石头芯纸12中的无机材料比例越高，则石头芯纸12越硬；若石头芯纸12中的无机材 料比例越低，则石头芯纸12越软。举例来说，含有无机材料比例为80w/w％的石头芯纸12 的硬度大于含有无机材料比例为50w/w％的石头芯纸12。此外，石头芯纸12的软硬度系与 其厚度有关，若石头芯纸12的厚度越厚，则石头芯纸12越硬；若石头芯纸12的厚度越薄， 则石头芯纸12越软。在一实例中，可藉由调控石头芯纸12中的无机材料比例，以制成所需 厚度的石头芯纸12，并且得到最佳的平均抗压强度(fcr值)。
36.请参考图3，图3为本发明第三实施例之防水瓦楞纸1c的结构示意图。第三实施例之防 水瓦楞纸1c与第二实施例之防水瓦楞纸1b的差别在于，与防水瓦楞纸1b相比较，防水瓦 楞纸1c多了一层石头芯纸12及一层石头面纸14。在本发明第三实施例中，石头芯纸12、 石头面纸14及石头胶的成分组成与第一实施例相同，因此不在此赘述。
37.防水瓦楞纸1c包括两层石头芯纸12及三层石头面纸14，其中各石头芯纸12分别夹设 于石头面纸14中的两层之间，且各石头芯纸12的第一波浪面121的波峰处122利用石头胶 粘合于石头面纸14中的一个，而其第二波浪面123的波峰处124利用石头胶粘合于石头面纸 14中的另一个上。
38.接着请一并参考图1、图4至图6，图4为本发明一优选实施例之防水瓦楞纸的制造方法 流程图；图5为本发明一优选实施例之防水瓦楞纸的制造设备示意图；图6为本发明一优选 实施例之成型楞轮组的第二齿轮的上视图。在图4及图5中，系以防水瓦楞纸1a的制造方 法为例说明。
39.防水瓦楞纸1a的制造方法至少包括以下步骤：
40.步骤s01，提供石头芯纸12；
41.步骤s02，利用成型楞轮组26，使石头芯纸12成波浪状，且具有第一波浪面121；
42.步骤s03，提供石头胶16，石头胶16包括塑料及无机材料；
43.步骤s04，利用胶轮组28，将石头胶16粘附于石头芯纸12的第一波浪面121的波峰处 122；
44.步骤s05，粘合石头面纸14于石头芯纸12的第一波浪面121的波峰处122。
45.在本发明实施例中，塑料占石头胶的重量百分比为30wt％～70wt％，无机材料占石头胶的 重量百分比为70wt％～30wt％。在本发明实施例中，塑料占石头胶的重量百分比优选为 30wt％～50wt％，无机材料占石头胶的重量百分比优选为70wt％～50wt％。
46.在图5中，防水瓦楞纸制造设备2包括石头芯纸供应单元22、成型楞轮组26、胶轮组 28、石头面纸供应单元24及压轮20，其中石头芯纸供应单元22系用以提供石头芯纸12；成 型楞轮组26系藉由石头芯纸12连接于石头芯纸供应单元22，当石头芯纸12通过成型楞轮 组26后，石头芯纸12成波浪状，且具有第一波浪面121；胶轮组28系用以提供石头胶16， 胶轮组28邻近成型楞轮组26，以将石头胶16粘附于石头芯纸12的第一波浪面121的波峰 处122；石头面纸供应单元24系用以提供石头面纸14；压轮20系藉由石头面纸14连接于石 头
面纸供应单元24，压轮20邻近成型楞轮组26，且成波浪状的石头芯纸12及石头面纸14 同时通过成型楞轮组26及压轮20之间，使粘附有石头胶16的石头芯纸12的第一波浪面121 的波峰处122与石头面纸14彼此粘合。
47.在本发明第一实施例中，石头芯纸12及石头面纸14分别为一材料层。其中，材料层包 括无机材料、塑料及添加剂，其中无机材料、塑料及助剂系彼此混合。在本发明实施例中， 无机材料占材料层的比重量百分比为60wt％～85wt％，塑料占材料层的比重量百分比为15 wt％～40wt％，而添加剂可视需要另外添加，添加剂占材料层的比重量百分比为小于2wt％。 在本发明实施例中，无机材料例如可为碳酸钙(caco3)，但不以此为限制；塑料例如可为 高密度聚乙烯(hdpe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)或其组合，但不以此为限制；添 加剂例如可为加工助剂、滑剂、增韧剂或其组合，但不以此为限制。其中，滑剂例如可为硬 酯酸锌、硬酯酸镁或其组合，但不以此为限制。
48.值得一提的是，在实务上，石头芯纸12及石头面纸14分别可为如中国台湾龙盟之中国 台湾发明专利i535913号所记载的五层可分解(降解)环保纸、如中国台湾龙盟之中国台湾 发明专利379272号所载的环保纸制造方法所制成的环保纸。
49.在图5中，成型楞轮组26包括第一齿轮262及第二齿轮264，第一齿轮262与第二齿轮 264彼此啮合。石头芯纸12设置于第一齿轮262及第二齿轮264之间，且当石头芯纸12从 第一齿轮262及第二齿轮264之间通过后，石头芯纸12成波浪状。进一步来说，第一齿轮 262与第二齿轮264彼此啮合，因此当石头芯纸12从第一齿轮262及第二齿轮264之间通过 时，第一齿轮262的齿峰及第二齿轮264的齿峰263将石头芯纸12折压成波浪状。在本发明 实施例中，第一齿轮262与第二齿轮264之间的最小距离系大于或等于石头芯纸12的厚度。
50.请一并参考图5及图6，成型楞轮组26包括负压装置266，且第二齿轮264包括多条负 压沟265从第二齿轮264的表面凹入。负压装置266连通于第二齿轮264的负压沟265，以 将成波浪状的石头芯纸12吸附于第二齿轮264上。
51.在图5中，胶轮组28包括彼此邻接的多个滚轮282、284、286及石头胶供应单元288。 石头胶供应单元288系将石头胶16提供于滚轮284、286之间，且滚轮282、284、286中的 一个(即滚轮282)系邻近成型楞轮组26的第二齿轮264，并接触成波浪状的石头芯纸12的 至少一个波峰处122。在本发明实施例中，滚轮282、284、286中的相邻的两个(例如滚轮 282、284或滚轮284、286)系可操控地调整两个滚轮282、284(或滚轮284、286)之间的 距离，用以控制石头胶16于石头芯纸12的第一波浪面121的波峰处122的粘附量。在本发 明实施例中，滚轮282、284、286中的至少一个可用于加热石头胶16，使石头胶16具有较 好的流动性，以粘附于石头芯纸12的第一波浪面121的波峰处122上。在本发明实施例中， 石头胶16系加热至介于130℃至160℃，优选为介于140℃至150℃，使石头胶16受热呈熔融 状态，而可粘附于石头芯纸12的第一波浪面121的波峰处122上，并且待石头胶16冷却后， 石头胶16会固着于石头芯纸12及石头面纸14之间，以粘合石头芯纸12及石头面纸14。值 得一提的是，当石头胶16系加热至介于130℃至180℃而呈熔融状态时，为避免石头胶16因 环境温度较低而快速冷却，故防水瓦楞纸1a的生产环境亦会维持在160℃至130℃之间，此 时石头芯纸12及石头面纸14会略为软化，且当呈熔融状态的石头胶16粘附于石头芯纸12 及石头面纸14上时，石头芯纸12及石头面纸14接触石头胶16之处会略微熔融，而使石头 芯纸12及石头面纸14的一部分与石头胶16混合在一起，且在石头胶16冷却后，石头芯纸 12及石头面纸14可藉以
更为紧密的结合，不易受外力拉扯而分散。
52.当滚轮282、284、286及成型楞轮组26的第一齿轮262及第二齿轮264转动时，石头胶 16被滚轮282、284、286带动而向成型楞轮组26的第二齿轮264移动，使石头芯纸12的波 峰处122粘附到石头胶16。
53.成型楞轮组26的第二齿轮264邻近压轮20，且成波浪状的石头芯纸12及石头面纸14 同时通过第二齿轮264及压轮20之间。在本发明实施例中，藉由压轮20，使粘附有石头胶 16的石头芯纸12与石头面纸14紧密粘合。在本发明实施例中，压轮20与第二齿轮264之 间的最小距离系小于或等于石头芯纸12及石头面纸14的总厚度。
54.在本发明实施例中，可将第一实施例提供的防水瓦楞纸1a、第二实施例提供的防水瓦楞 纸1b及第三实施例提供的防水瓦楞纸1c分别用于海鲜或蔬果包装的用途，但不以此为限制， 本发明各实施例提供的防水瓦楞纸1a、1b、1c可用于包装各类物品。本发明各实施例提供 的防水瓦楞纸1a、1b、1c可用于冷冻海鲜肉类或5℃-13℃的淋水冷却蔬果包装的用途；举 例来说，防水瓦楞纸1a、1b、1c可进一步加工制作成防水瓦楞纸箱、防水瓦楞纸袋或防水 瓦楞纸圈，以做为各类物品的包装材。
55.藉由本发明之设计，防水瓦楞纸的主要成分包括天然矿石所研磨的无机粉末，且配合少 量塑料粘结而成，因此可完全避免使用树木纤维浆料；除此之外，与传统木浆纸制成的瓦楞 纸相比较，本发明所提供的防水瓦楞纸具有显著的防水耐冻的效果，即使反复进出冷藏或冷 冻环境，防水瓦楞纸仍然具有良好的结构强度，且依然可便于搬运载送，而不产生破损，因 此本发明所提供的防水瓦楞纸可应用于包装需冷藏或冷冻的物品，例如蔬果、鱼肉类产品等。 本发明提供的防水瓦楞纸可承受零下40度c以下的低温，且不吸水；碳酸钙的化学特性不 会发霉及滋长病菌，故而防水瓦楞纸保障了包装食材的卫生，且无需添加额外的抗菌防霉剂， 因此无食品安全的顾虑。当包装含有液体的容器(例如瓶装水、饮料或调味料)时，若有液 体渗漏，传统以木浆纸制成的瓦楞纸容易因吸水而破裂解体，进而造成所包装的容器散落， 甚至造成位于下方的木浆纸制成的瓦楞纸同样因吸水而破裂解体；此时，木浆纸制成的瓦楞 纸十分容易因吸水而发霉孳生病菌；与木浆纸制成的瓦楞纸相比较，本发明提供的防水瓦楞 纸不会因吸水而破裂解体，因此不会造成所包装的容器散落，以保护其他含有液体的容器的 完好性，且使彼此堆叠的防水瓦楞纸箱保持完好的堆叠状态；另一方面，本发明所提供的防 水瓦楞纸不会吸水，因此防水瓦楞纸的本身不会发霉及滋生病菌。
56.除此之外，本发明提供的防水瓦楞纸可经由简单的消毒步骤，即可回收再次使用，以达 到减废的目的。值得一提的是，与传统以木浆纸制成的瓦楞纸相比较，本发明提供的防水瓦 楞纸可大幅降低生产制造成本，故而可减少纸箱的使用量，以减少森林树木的砍伐；并且， 由于本发明提供的防水瓦楞纸系以天然的石头粉制作而成，且可于自然环境中快速分解，因 此可达到环境永续经营及保护的目的。
57.以上所述仅为本发明优选可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为 之等效变化，理应包含在本发明之专利范围内。
58.附图标记说明
59.[本发明]
[0060]
1a,1b,1c：防水瓦楞纸
[0061]
12：石头芯纸
[0062]
121：第一波浪面
[0063]
123：第二波浪面
[0064]
122,124：波峰处
[0065]
14：石头面纸
[0066]
16：石头胶
[0067]
2：防水瓦楞纸制造设备
[0068]
20：压轮
[0069]
22：石头芯纸供应单元
[0070]
24：石头面纸供应单元
[0071]
26：成型楞轮组
[0072]
262：第一齿轮
[0073]
263：齿峰
[0074]
264：第二齿轮
[0075]
265：负压沟
[0076]
266：负压装置
[0077]
28：胶轮组
[0078]
282,284,286：滚轮
[0079]
288：石头胶供应单元
[0080]
s01,s02,s03,s04,s05：步骤