一种防潮型瓦楞纸板及其生产工艺的制作方法

1.本技术涉及纸板产品领域，尤其是涉及一种防潮型瓦楞纸板及其生产工艺。


背景技术：

2.随着商品经济和物流配送的迅速发展，包装行业的需求也日益增大，包装一般包括纸制品包装和塑料包装两大领域，其中纸制品包装领域以瓦楞纸箱较为常见。瓦楞纸箱由瓦楞纸板组成，瓦楞纸板内部至少含有一层波浪形芯纸夹层，使得瓦楞纸箱的结构强度高，抗冲击能力好。
3.瓦楞纸板的各种纸夹层一般通过粘合剂粘接的方式连接，常见的瓦楞纸板粘合剂为淀粉粘合剂，淀粉粘合剂具有价格低的优点，加上淀粉来源绿色环保，不污染环境，因此淀粉粘合剂在瓦楞纸板领域广受青睐。
4.然而淀粉粘合剂的防水性能较低，且瓦楞纸箱属于纸制品，使得瓦楞纸箱在湿度较大的潮湿环境中应用效果不佳，水气容易进入瓦楞纸板内部，造成瓦楞纸板的内层结构之间的脱胶，进而影响瓦楞纸箱整体的结构强度高，降低了使用效果。


技术实现要素：

5.为了提高瓦楞纸板防潮能力，本技术提供一种防潮型瓦楞纸板及其生产工艺。
6.本技术提供的一种防潮型瓦楞纸板采用如下的技术方案：一种防潮型瓦楞纸板，包括多层面纸和设置于相邻所述面纸之间的若干层瓦楞芯纸，所述瓦楞芯纸与所述面纸之间通过粘合剂粘接，所述粘合剂包括以下重量份的原料制备而成：淀粉 50~70份；碱 4~7份；氧化剂 3~8份；马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物 1.2~3.3份；水 60~100份。
7.通过采用上述技术方案，碱对淀粉进行预处理，氧化剂对淀粉的羟基进行氧化，使淀粉的部分苷键断裂，引进具有活性的醛基和羧基，使淀粉糊浆的流动性变好，粘结力提高。
8.马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物作为改性剂，马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物的磺酸基与淀粉残余的羟基形成氢键，提高淀粉糊浆的粘度，并在氢键架桥的作用下使马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与淀粉分子形成网状交联结构，促进粘合剂的阻水隔水能力提高，在高湿度环境下外部水气不易进入粘合剂内部，保持粘合剂自身的稳定，保持瓦楞纸板各层结构之间的稳定，从而提高瓦楞纸板的结构稳定性，提高瓦楞纸板的防潮能力。
9.可选的，所述氧化剂选自次氯酸钠或高锰酸钾。
10.通过采用上述技术方案，次氯酸钠和高锰酸钾均可以对淀粉进行氧化，促使粘合
剂的流动性提高和粘结力提高。
11.可选的，所述碱选自氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种。
12.通过采用上述技术方案，氢氧化钠和氢氧化钾作为强碱，均可以有效除去淀粉中的部分蛋白质和油脂，提高淀粉的改性效果。
13.可选的，所述马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物的制备方法为：取马来酸酐，加水溶解得到反应液，调节反应液ph至4.0~5.0，然后加入苯乙烯磺酸钠，升温至65~85℃，边搅拌边加入引发剂溶液，然后继续搅拌，得到粗产物，对粗产物进行后处理，得到马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物。
14.通过采用上述技术方案，在引发剂的作用下，马来酸酐与苯乙烯磺酸钠发生共聚反应，生成马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物，并且因为在加入苯乙烯磺酸钠前调节ph至4.0~5.0，改善过酸的环境对共聚反应的影响，提高马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物的生成效果。
15.可选的，所述引发剂为过硫酸铵。
16.可选的，在马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物的制备方法中，所述苯乙烯磺酸钠、马来酸酐和水的重量比为1:(0.5~0.9):(5~20)，所述引发剂溶液中的引发剂与苯乙烯磺酸钠的重量比为(0.01~0.15):1。
17.通过采用上述技术方案，上述各原料之间的重量比配合可以更好的促进共聚反应的进行。
18.可选的，所述粘合剂的原料还包括重量份为1~1.5份的水性聚氨酯。
19.通过采用上述技术方案，水性聚氨酯与马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物互混，促使马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与淀粉分子的连接更加紧密，提高马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与淀粉分子形成的网状交联结构的稳定性，从而提高粘合剂的粘结力，促使瓦楞纸板的结构更加稳定。
20.可选的，所述水性聚氨酯的黏度为800~1000cps，固含量62~65%。
21.通过采用上述技术方案，上述低粘度和高固含量的水性聚氨酯，柔软性高，更易于混入马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与淀粉分子所形成的网状交联结构，得到更致密的阻水隔水网络，进一步减少水气进入粘合剂内部的情况，提高瓦楞纸板的防潮能力。
22.可选的，所述粘合剂的原料还包括重量份为0.4~0.8份的蒙脱土。
23.通过采用上述技术方案，蒙脱土可以掺杂于马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与淀粉分子所形成的网状交联结构当中，提高网状交联结构的强度，提高瓦楞纸板的耐破强度。
24.可选的，所述蒙脱土的粒径选用60~70μm。
25.通过采用上述技术方案，上述粒径的蒙脱土有助于掺杂于网状交联结构当中。
26.可选的，所述淀粉选自玉米淀粉、小麦淀粉和木薯淀粉中的一种或多种。
27.本技术提供的一种防潮型瓦楞纸板的生产工艺采用如下的技术方案：一种防潮型瓦楞纸板的生产工艺，包括以下步骤：取淀粉，加水搅拌均匀，然后加入碱，加热搅拌，静置冷却，除去上层液，再加入氧化剂，搅拌10~50min，静置0.5~2h，得到混合液，然后在所述混合液中加入马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物，搅拌0.5~2h，得到粘合剂；将所述粘合剂涂布于多层面纸，然后将面纸与瓦楞芯纸依次按压粘合，室温静置，再烘干，得到防潮型瓦楞纸板。
28.通过采用上述技术方案，制得的粘合剂具有良好的阻水性能，粘合剂涂布于面纸，不仅起到粘接作用，而且在面纸上形成一层阻水结构，提高瓦楞纸板整体的防潮性能。
29.可选的，所述粘合剂的涂布量为25~35g/m2。
30.通过采用上述技术方案，上述涂布量有助于瓦楞芯纸与面纸稳定粘接，同时保持粘合剂的阻水性能。
31.可选的，在所述混合液加入马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物之前，先将马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与水性聚氨酯以及蒙脱土混合搅拌，再一同加入混合液中。
32.通过采用上述技术方案，先将马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与水性聚氨酯以及蒙脱土混合搅拌，有助于发挥水性聚氨酯和蒙脱土的作用，从而增强瓦楞纸板的强度和防潮能力。
33.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术采用氧化处理和共聚物改性相结合的方式，氧化剂对淀粉的羟基进行氧化，使淀粉的部分苷键断裂，引进具有活性的醛基和羧基，使淀粉糊浆的流动性变好，粘结力提高；马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物作为改性剂，马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物的磺酸基与淀粉残余的羟基形成氢键，提高淀粉糊浆的粘度，并在氢键架桥的作用下使马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与淀粉分子形成网状交联结构，促进粘合剂的阻水隔水能力提高，在高湿度环境下外部水气不易进入粘合剂内部，保持粘合剂自身的稳定，保持瓦楞纸板各层结构之间的稳定，从而提高瓦楞纸板的结构稳定性，提高瓦楞纸板的防潮能力。
34.2、本技术还加入水性聚氨酯和蒙脱土来提高马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物的促进效果，使得马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与淀粉分子形成的网状交联结构的阻水能力和结构稳定性进一步提高，从而提高瓦楞纸板的结构稳定性和防潮能力。
具体实施方式
35.以下结合实施例和对比例对本技术作进一步详细说明。
36.制备例制备例1马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物的制备：取过硫酸铵0.5g和水50g，混合溶解，配成引发剂溶液；取苯乙烯磺酸钠50g、马来酸酐25g、水250g和甲醇250g；将马来酸酐溶于水中，得到反应液，反应液中滴加氢氧化钠水溶液，使反应液的ph调节至4.0，然后将苯乙烯磺酸钠加入反应液中，再升温至85℃，边搅拌边滴加引发剂溶液，滴加时间30min，继续搅拌2h，得到粗产物，对粗产物进行后处理，后处理具体是在粗产物中加入甲醇，有不溶物沉析，过滤并收集不溶物，得到马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物。
37.制备例2马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物的制备：取过硫酸铵7.5g和水50g，混合溶解，配成引发剂溶液；取苯乙烯磺酸钠50g、马来酸酐45g、水1000g和甲醇1000g；将马来酸酐溶于水中，得到反应液，反应液中滴加氢氧化钠水溶液，使反应液的ph调节至5.0，然后将苯乙烯磺酸钠加入反应液中，再升温至65℃，边搅拌边滴加引发剂溶液，
滴加时间30min，继续搅拌2h，得到粗产物，对粗产物进行后处理，后处理具体是在粗产物中加入甲醇，有不溶物沉析，过滤并收集不溶物，得到马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物。
实施例
38.实施例1防潮型瓦楞纸板：防潮型瓦楞纸板包括三层面纸和两层瓦楞芯纸，瓦楞芯纸位于相邻面纸之间，形成面纸-瓦楞芯纸-面纸-瓦楞芯纸-面纸的双瓦楞纸板结构，其中瓦楞芯纸是由瓦楞原纸通过瓦楞辊压楞而成，使瓦楞芯纸具有波纹状的坑纹。
39.防潮型瓦楞纸板的生产工艺：取小麦淀粉500g、氢氧化钠40g、次氯酸钠30g、制备例1制得的马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物12g和水600g；s1.将小麦淀粉和水混合搅拌均匀，然后加入氢氧化钠，室温下搅拌15min，然后升温至60℃继续搅拌30min，静置冷却至室温，除去上层液，然后加入次氯酸钠，室温下搅拌10min，静置2h，得到混合液，然后在混合液中加入马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物，室温下搅拌0.5h，得到粘合剂。
40.s2.将粘合剂涂布于面纸，具体的，位于防潮型瓦楞纸板两侧表面的面纸单面涂布，位于防潮型瓦楞纸板中部的面纸双面涂布，涂布量为25g/m2，然后将面纸与瓦楞芯纸按照瓦楞纸板的结构层级依次按压粘合，室温静置2h，再在100℃下干燥4h，得到防潮型瓦楞纸板。
41.实施例2本实施例与实施例1的不同之处在于防潮型瓦楞纸板的生产工艺不同，具体为：取小麦淀粉700g、氢氧化钠70g、次氯酸钠80g、制备例2制得的马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物33g和水1000g；s1.将小麦淀粉和水混合搅拌均匀，然后加入氢氧化钠，室温下搅拌15min，然后升温至60℃继续搅拌30min，静置冷却至室温，除去上层液，然后加入次氯酸钠，室温下搅拌50min，静置0.5h，得到混合液，然后在混合液中加入马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物，室温下搅拌2h，得到粘合剂。
42.s2.将粘合剂涂布于面纸，具体的，位于防潮型瓦楞纸板两侧表面的面纸单面涂布，位于防潮型瓦楞纸板中部的面纸双面涂布，涂布量为35g/m2，然后将面纸与瓦楞芯纸按照瓦楞纸板的结构层级依次按压粘合，室温静置2h，再在100℃下干燥4h，得到防潮型瓦楞纸板。
43.实施例3本实施例与实施例1的不同之处在于防潮型瓦楞纸板的生产工艺不同，具体为：取小麦淀粉620g、氢氧化钠50g、次氯酸钠55g、制备例1制得的马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物27g和水800g；s1.将小麦淀粉和水混合搅拌均匀，然后加入氢氧化钠，室温下搅拌15min，然后升温至60℃继续搅拌30min，静置冷却至室温，除去上层液，然后加入次氯酸钠，室温下搅拌30min，静置1.5h，得到混合液，然后在混合液中加入马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物，室温下
搅拌1.5h，得到粘合剂。
44.s2.将粘合剂涂布于面纸，具体的，位于防潮型瓦楞纸板两侧表面的面纸单面涂布，位于防潮型瓦楞纸板中部的面纸双面涂布，涂布量为25g/m2，然后将面纸与瓦楞芯纸按照瓦楞纸板的结构层级依次按压粘合，室温静置2h，再在100℃下干燥4h，得到防潮型瓦楞纸板。
45.实施例4本实施例与实施例3的不同之处在于，本实施例在s1步骤中加入水性聚氨酯，水性聚氨酯的黏度为1600cps，水性聚氨酯的固含量为40%，水性聚氨酯的加入量为10g，具体步骤为：s1.将小麦淀粉和水混合搅拌均匀，然后加入氢氧化钠，室温下搅拌15min，然后升温至60℃继续搅拌30min，静置冷却至室温，除去上层液，然后加入次氯酸钠，室温下搅拌30min，静置1.5h，得到混合液；将马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物和水性聚氨酯混合搅拌10min，然后加入到混合液中，室温下搅拌1.5h，得到粘合剂。
46.实施例5本实施例与实施例3的不同之处在于，本实施例在s1步骤中还加入水性聚氨酯，水性聚氨酯的黏度为1600cps，水性聚氨酯的固含量为40%，水性聚氨酯的加入量为15g，具体步骤为：s1.将小麦淀粉和水混合搅拌均匀，然后加入氢氧化钠，室温下搅拌15min，然后升温至60℃继续搅拌30min，静置冷却至室温，除去上层液，然后加入次氯酸钠，室温下搅拌30min，静置1.5h，得到混合液；将马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物和水性聚氨酯混合搅拌10min，然后加入到混合液中，室温下搅拌1.5h，得到粘合剂。
47.实施例6本实施例与实施例5的不同之处在于，本实施例的水性聚氨酯的黏度为800cps，水性聚氨酯的固含量为62%。
48.实施例7本实施例与实施例5的不同之处在于，本实施例的水性聚氨酯的黏度为1000cps，水性聚氨酯的固含量为65%。
49.实施例8本实施例与实施例7的不同之处在于，本实施例在s1步骤中还加入蒙脱土，蒙脱土的粒径为60~70μm，蒙脱土的加入量为4g，具体步骤为：s1.将小麦淀粉和水混合搅拌均匀，然后加入氢氧化钠，室温下搅拌15min，然后升温至60℃继续搅拌30min，静置冷却至室温，除去上层液，然后加入次氯酸钠，室温下搅拌30min，静置1.5h，得到混合液；将马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物、水性聚氨酯和蒙脱土混合搅拌20min，然后加入到混合液中，室温下搅拌1.5h，得到粘合剂。
50.实施例9本实施例与实施例7的不同之处在于，本实施例在s1步骤中还加入蒙脱土，蒙脱土的粒径为60~70μm，蒙脱土的加入量为8g，具体步骤为：s1.将小麦淀粉和水混合搅拌均匀，然后加入氢氧化钠，室温下搅拌15min，然后升温至60℃继续搅拌30min，静置冷却至室温，除去上层液，然后加入次氯酸钠，室温下搅拌
30min，静置1.5h，得到混合液；将马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物、水性聚氨酯和蒙脱土混合搅拌20min，然后加入到混合液中，室温下搅拌1.5h，得到粘合剂。
51.对比例对比例1本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例在s1步骤中不加入马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物。
52.对比例2本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例在s1步骤中用等量的聚苯乙烯磺酸替代马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物。
53.对比例3本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例在s1步骤中用等量的水性聚氨酯替代马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物，水性聚氨酯的黏度为1600cps，水性聚氨酯的固含量为40%。
54.性能检测测试对本技术的各个实施例和对比例进行以下性能检测：瓦楞芯纸与面纸的粘合强度：根据gb/t 6548-2011《瓦楞纸板粘合强度的测定》进行测试，测试前先将瓦楞纸板置于恒温恒湿试验箱中放置12h，恒温恒湿试验箱的试验环境分两种，两种试验环境温度均为35℃，区别在于一种为湿度40%rh，另一种湿度为80%rh，测试结果如表1所示。
55.瓦楞纸板的耐破强度：根据gb/t 6545-1998《瓦楞纸板耐破强度的测定方法》进行测试，测试结果如表1所示。
56.表1
湿度40%rh的粘合强度(kn/m)湿度80%rh的粘合强度(kn/m)耐破强度(kpa)实施例12.031.731976实施例21.971.701998实施例32.011.741994实施例42.091.832001实施例52.111.852006实施例62.131.932011实施例72.121.932009实施例82.151.962025实施例92.171.982031对比例11.871.351920对比例21.651.211904对比例31.931.641913
根据表1的结果分析，以实施例3与对比例1比较为例，加入马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物，瓦楞纸板的粘合强度和耐破强度均有所提高，特别是在经受高湿度（80%rh）环境后，瓦楞纸板的粘合强度仍能维持在较高水平，原因分析是马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与淀粉分子形成网状交联结构，提高固化后粘合剂的阻水能力，从而提高瓦楞纸板的防潮能力，提高瓦楞纸板结构的稳定性。
57.以实施例3与对比例2比较为例，不加入马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物而加入聚苯乙烯磺酸，不但没有提高瓦楞纸板的粘合强度和耐破强度，反而降低了瓦楞纸板的粘合强度，说明马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物才具有更好的效果。
58.以实施例4-5与实施例3比较为例，加入水性聚氨酯，瓦楞纸板的粘合强度和耐破强度均有所提高，原因分析是水性聚氨酯与马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物互混，促使马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与淀粉分子形成的网状交联结构更加稳定。
59.以实施例6-7与实施例5比较为例，采用黏度为800~1000cps、固含量62~65%的水性聚氨酯，瓦楞纸板在经受高湿度环境后，瓦楞纸板的粘合强度仍能维持在较高水平，原因分析是低黏度且高固含量的水性聚氨酯可以使得该网状交联结构更加致密，从而使得粘合剂的阻水隔水能力更进一步提升。
60.以实施例3与对比例3比较为例，单独加入水性聚氨酯而不加入马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物，对瓦楞纸板的粘合强度和耐破强度并没有太多的提升，说明水性聚氨酯是配合马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物而发挥作用。
61.以实施例8-9与实施例7比较为例，加入蒙脱土，瓦楞纸板的耐破强度有所提升，原因分析是蒙脱土提高了马来酸酐-苯乙烯磺酸共聚物与淀粉分子形成的网状交联结构的强度，从而使固化后粘合剂自身的强度提高，促进瓦楞纸板的耐破强度提高。