一种显著提升瓦楞纸防潮性能的加工方法

技术领域

本发明属于瓦楞纸加工技术领域，具体涉及一种显著提升瓦楞纸防潮性能的加工方法。

背景技术

纸箱作为一种常用的包装物早已在全世界广泛应用，随着经济的发展与生活水平的逐步提高，对包装物也提出了更高的质量要求。对于纸箱而言，人们希望它强度更高，特别是在潮湿的环境下仍可保持很高的强度，在强度不变的情况下能做得更轻，这样，产品的贮存会更安全，搬运也会变得更轻便。

正是因为纸箱行业的这种发展趋势，对原纸也提出了更高的质量要求，瓦楞原纸更是首当其中，为了满足客户更高的要求，瓦楞纸生产厂家的广大造纸工作者开始将以前在文化上广泛应用的表面施胶技术应用到瓦楞纸上。瓦楞纸的表面施胶是为了获得更高环压强度和更好的抗水防潮性能。表面施胶后的环压强度值会有大幅度提高，一般可提高30-50％；如果所用的废纸原料很差，经表面施胶后环压强度甚至可提高100％，这种效果是在浆内添加任何助剂都难以达到的。在胶液中加入抗水防潮性的施胶剂后，瓦楞纸的抗水防水性也会大大提高，而要达到同样的效果，使用浆内施胶剂的成本往往会高一倍甚至几倍。因此，在瓦楞纸的制造工艺中，通过对瓦楞纸表面进行施胶，可以有效的提高瓦楞纸的环压强度以及防潮性能，但是，在现有技术中，对瓦楞纸表面进行施胶，在生产过程中存在易开胶的问题，不仅不利于瓦楞纸防潮性能的提升，反而使得瓦楞纸的品质降低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的，瓦楞纸表面施胶剂存在易开胶的技术缺陷，提供了一种显著提升瓦楞纸防潮性能的加工方法，使得瓦楞纸表面涂施的胶水不易开胶，从而使得瓦楞纸的防潮性和强度得到提升。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种显著提升瓦楞纸防潮性能的加工方法，具体工艺方法如下：

S1.称取适量的二氯化锡放入到研钵内研磨20-30min，称取适量的对甲基苯磺酸放入到研钵内研磨15-25min，把研磨好的二氯化锡和对甲基苯磺酸按照质量比为3-3.5:5混合后再置于研钵内研磨5-10min，备用；

S2.称取适量的四氢硼钾放入到研钵内研磨20-30min，称取适量的对甲基苯磺酸放入到研钵内研磨15-25min，把研磨好的硼氢化钠和对甲基苯磺酸按照质量比为1.3-1.6:5混合后再置于研钵内研磨5-10min，备用；

S3.按照二氯化锡与硼氢化钠的质量比为2.0-2.3:1，把步骤S1和步骤S2中的产物混合研磨20-45min，在空气中放置12-15h，将得到的混合粉末分别用酒精和蒸馏水反复洗涤，烘干后与氯化钾按照质量比为1:4-4.3混合研磨后置于管式炉中，在800-850℃下退火处理3-4h，得到纳米颗粒；本发明中，利用室温固相反应方法，合成二氧化锡纳米颗粒前驱物，并且选择熔盐介质氯化钾，在高温下对前驱物进行退火处理，前驱物纳米颗粒可自组装生长，纳米颗粒转化成纳米棒，并且在纳米棒的空间结构中，呈现一条长的纳米棒，长度增长至毫米级，支撑五、六条短的纳米棒，从而在纳米棒的空间结构呈现钝角V型纳米结构，即呈现一条长纳米棒上自生长出五六条枝杈状的短纳米棒，通过将该纳米颗粒加入到浆料中，纳米颗粒中呈现的V型纳米结构就如同枝杈，可以与浆料中的纤维发生缠绕，并且以该纳米颗粒作为交连点，可以使得纤维的缠绕结构更加的稳定；

S4.将纤维磨成浆，与纳米颗粒一起加入到配浆池中混合，控制纳米颗粒占浆料总质量的3.2-4.6％，控制浆料的叩解度为40-50°SR，得到浆料，将得到的浆料输送到网部成形系统进行脱水，再经网部成形、压榨以及烘干，得到初步成形瓦楞纸；本发明中，通过将制备的特殊形态的纳米颗粒引入到瓦楞纸中，纳米颗粒中呈现的V型纳米结构就如同枝杈，可以与浆料中的纤维发生缠绕，并且使得瓦楞纸中纤维的缠绕结构更加稳定，使得瓦楞纸中的纤维结构在高温干燥条件下不易发生形变，从而使得瓦楞纸在表面施胶后，胶水层在干燥固化过程中，不会因瓦楞纸自生的形变导致胶水层发生开胶，并且，引入到瓦楞纸中的纳米颗粒会缠绕附着在纤维上，从而使得瓦楞纸的表面形成一层纳米颗粒层，并且呈无规则的分布在瓦楞纸表面，使得瓦楞纸表面呈现无数随机分布的纳米棒枝杈，形成的纳米棒枝杈以瓦楞纸作为基体，相互交叉，呈现纳米棒枝杈层，并且内部呈现镂空形貌，通过在瓦楞纸表面构建形成由纳米棒枝杈组成的镂空形貌的纳米颗粒层，当在瓦楞纸表面施胶时，镂空形貌的纳米颗粒层可以嵌入到胶水层中，在胶水层内部形成连续相的枝杈交织结构，可以有效的缓解吸收胶水层中的应力作用，从而使得胶水层不易发生开胶的现象；

S5.按照质量体积比为3-5:100g/mL，将称取的钨酸钠二水合物置于容器中，加入质量分数为30-35％的酒精溶液，然后用质量分数为95-98％的浓硫酸调节pH值为1.5-1.8，将得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将初步成形瓦楞纸置于混合溶液中并且密封反应釜，在93-98℃下反应7-10h，冷却至室温后取出瓦楞纸，用蒸馏水和酒精反复洗涤后在60-70℃下干燥20-25h，即可完成瓦楞纸的加工工艺；本发明中，采用酒精作为诱导剂，利用低温水热合成法，在瓦楞纸表面原位自生长无机三氧化钨纳米片，形成的三氧化钨纳米片附着在瓦楞纸表面的镂空形貌的纳米颗粒层上，形成的纳米片可以有效的降低表面施胶剂与纳米颗粒层之间的摩擦系数，使得表面施胶剂更加容易穿过纳米颗粒中的镂空孔隙并填充在孔隙中，使得表面施胶剂可以与瓦楞纸直接接触，从而防止因表面施胶剂黏度较大而大量堆积在纳米颗粒层中，使得表面施胶剂无法与瓦楞纸之间接触的现象出现。

进一步，所述网部成形在网部成形系统进行，所述网部成形系统的使用设备包括胸辊摇振器和重力脱水箱；所述胸辊摇振器在横幅方向产生振动，所述振动的频率为5-10Hz，振幅为5-10mm；所述重力脱水箱具有角度和高度可调节的陶瓷刮水条，所述陶瓷刮水条的刮水角度为-5-5°，所述陶瓷刮水条的刮水高度为1-4mm。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的瓦楞纸加工工艺，通过将制备的具有特殊形态的纳米颗粒引入到瓦楞纸中，纳米颗粒中呈现的V型纳米结构就如同枝杈，可以与瓦楞纸中的纤维发生缠绕，从而使得瓦楞纸的表面形成一层纳米颗粒层，并且使得瓦楞纸表面呈现无数随机分布的纳米棒枝杈，形成的纳米棒枝杈以瓦楞纸作为基体，相互交叉，呈现纳米棒枝杈层，并且内部呈现镂空形貌，同时，为了防止表面施胶剂黏度较大不易渗透瓦楞纸表面镂空形貌的纳米棒枝杈层，本发明通过在瓦楞纸表面原位自生长无机三氧化钨纳米片，形成的三氧化钨纳米片附着在瓦楞纸表面的镂空形貌的纳米颗粒层上，形成的纳米片可以有效的降低表面施胶剂与纳米颗粒层之间的摩擦系数，使得表面施胶剂更加容易穿过纳米颗粒中的镂空孔隙并填充在孔隙中，从而避免了表面施胶剂大量堆积在纳米颗粒层表面，使得瓦楞纸与表面施胶剂之间存在镂空形貌的纳米颗粒层的现象出现，镂空形貌的纳米颗粒层具有低摩擦系数，使得表面施胶剂可以很容易的穿过镂空孔隙，并填充在孔隙中，从而使得镂空形貌的纳米颗粒层完全嵌入到胶水层中，从而在胶水层内部形成连续相的纳米棒枝杈交织结构，形成的交织结构在胶水层中起到很好的稳定作用，可以有效的缓解吸收胶水层中的应力作用，从而使得胶水层不易发生开胶的现象，使得瓦楞纸的防潮性和强度得到提升。

具体实施方式

下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种显著提升瓦楞纸防潮性能的加工方法，具体工艺方法如下：

S1.称取适量的二氯化锡放入到研钵内研磨20min，称取适量的对甲基苯磺酸放入到研钵内研磨10min，把研磨好的二氯化锡和对甲基苯磺酸按照质量比为3:5混合后再置于研钵内研磨10min，备用；

S2.称取适量的四氢硼钾放入到研钵内研磨20min，称取适量的对甲基苯磺酸放入到研钵内研磨10min，把研磨好的硼氢化钠和对甲基苯磺酸按照质量比为1.3:5混合后再置于研钵内研磨10min，备用；

S3.按照二氯化锡与硼氢化钠的质量比为2.0:1，把步骤S1和步骤S2中的产物混合研磨30min，在空气中放置12h，将得到的混合粉末分别用酒精和蒸馏水反复洗涤，烘干后与氯化钾按照质量比为1:4混合研磨后置于管式炉中，在800℃下退火处理3h，得到纳米颗粒；

S4.将经过分级筛选得到的短纤、经过一段精筛处理得到的中纤以及经过二段精筛处理得到的长纤分开磨浆，然后按照1:1:1的质量比称取三种纤维，与纳米颗粒一起加入到配浆池中混合，控制纳米颗粒占浆料总质量的3.2％，控制浆料的叩解度为40°SR，得到浆料，将得到的浆料输送到网部成形系统进行脱水，再经网部成形、压榨以及烘干，得到初步成形瓦楞纸；

其中，设置胸辊摇振器在横幅方向产生频率为5Hz，振幅为10mm的振动，设置重力脱水箱刮水条的刮水角度为0°，所述陶瓷刮水条的刮水高度为2mm；

S5.按照质量体积比为3:100g/mL，将称取的钨酸钠二水合物置于容器中，加入质量分数为30％的酒精溶液，然后用质量分数为95％的浓硫酸调节pH值为1.5，将得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将初步成形瓦楞纸置于混合溶液中并且密封反应釜，在93℃下反应7h，冷却至室温后取出瓦楞纸，用蒸馏水和酒精反复洗涤后在60℃下干燥20h，即可完成瓦楞纸的加工工艺。

对比例1：去除工艺步骤S5.，其余与实施例1相同。

对比例2：将工艺步骤S4中替换成，将经过分级筛选得到的短纤、经过一段精筛处理得到的中纤以及经过二段精筛处理得到的长纤分开磨浆，然后按照1:1:1的质量比称取三种纤维，加入到配浆池中混合，控制浆料的叩解度为40°SR，得到浆料，将得到的浆料输送到网部成形系统进行脱水，再经网部成形、压榨以及烘干，得到初步成形瓦楞纸，然后将其浸入到固含量为3.2％的纳米颗粒超纯水分散液中，抽真空至20Pa，真空处理1h，其余步骤与实施例1相同。

对照组：将经过分级筛选得到的短纤、经过一段精筛处理得到的中纤以及经过二段精筛处理得到的长纤分开磨浆，然后按照1:1:1的质量比称取三种纤维，加入到配浆池中混合，控制浆料的叩解度为40°SR，得到浆料，将得到的浆料输送到网部成形系统进行脱水，再经网部成形、压榨以及烘干，得到瓦楞纸。

测试实验

将表面施胶剂添加到表面施胶上料槽，表面防潮剂添加到淀粉胶料储存槽，对实施例1以及对比例1-2和对照组提供的瓦楞纸进行表面施胶，然后放入烘缸中，温度保持在130℃，水分在5％，室温静置24h，得到防潮瓦楞纸，其中，表面施胶剂为苯丙表面施胶剂，添加量为5kg/吨(成品纸)，表面防潮为阳离子型表面防潮剂，添加量为3kg/吨(成品纸)；将防潮瓦楞纸在120℃下烘3min，对得到的防潮瓦楞纸进行吸水性测试，结果如下：实施例1的防潮瓦楞纸，吸水性在20gsm；对比例1的防潮瓦楞纸，吸水性在52gsm；对比例2的防潮瓦楞纸，吸水性在35gsm；对照组的防潮瓦楞纸，吸水性在86gsm；并且，实施例1中的胶水层，无破损、无裂隙；对比例1的胶水层，无破损，有细小裂隙；对比例2的胶水层，无破损，有少量细小裂隙；对照组的胶水层，出现破损现象；同时，采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的CT300A压缩强度测试仪检测各防潮瓦楞纸的环压指数(N.m/g)，结果如下：相对于对照组，实施例1的瓦楞纸，环压指数增大了23.5％；对比例1的瓦楞纸，环压指数增大了5.6％；对比例2的瓦楞纸，环压指数增大了13.8％。

实施例2

一种显著提升瓦楞纸防潮性能的加工方法，具体工艺方法如下：

S1.称取适量的二氯化锡放入到研钵内研磨25min，称取适量的对甲基苯磺酸放入到研钵内研磨15min，把研磨好的二氯化锡和对甲基苯磺酸按照质量比为3.2:5混合后再置于研钵内研磨12min，备用；

S2.称取适量的四氢硼钾放入到研钵内研磨25min，称取适量的对甲基苯磺酸放入到研钵内研磨15min，把研磨好的硼氢化钠和对甲基苯磺酸按照质量比为1.5:5混合后再置于研钵内研磨12min，备用；

S3.按照二氯化锡与硼氢化钠的质量比为2.1:1，把步骤S1和步骤S2中的产物混合研磨35min，在空气中放置13h，将得到的混合粉末分别用酒精和蒸馏水反复洗涤，烘干后与氯化钾按照质量比为1:4.2混合研磨后置于管式炉中，在830℃下退火处理3.5h，得到纳米颗粒；

S4.将经过分级筛选得到的短纤、经过一段精筛处理得到的中纤以及经过二段精筛处理得到的长纤分开磨浆，然后按照1:1:1的质量比称取三种纤维，与纳米颗粒一起加入到配浆池中混合，控制纳米颗粒占浆料总质量的3.8％，控制浆料的叩解度为45°SR，得到浆料，将得到的浆料输送到网部成形系统进行脱水，再经网部成形、压榨以及烘干，得到初步成形瓦楞纸；

其中，设置胸辊摇振器在横幅方向产生频率为10Hz，振幅为15mm的振动，设置重力脱水箱刮水条的刮水角度为5°，所述陶瓷刮水条的刮水高度为2mm；

S5.按照质量体积比为4:100g/mL，将称取的钨酸钠二水合物置于容器中，加入质量分数为32％的酒精溶液，然后用质量分数为95-98％的浓硫酸调节pH值为1.6，将得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将初步成形瓦楞纸置于混合溶液中并且密封反应釜，在95℃下反应8h，冷却至室温后取出瓦楞纸，用蒸馏水和酒精反复洗涤后在65℃下干燥23h，即可完成瓦楞纸的加工工艺。

对比例1：去除工艺步骤S5.，其余与实施例2相同。

对比例2：将工艺步骤S4中替换成，将经过分级筛选得到的短纤、经过一段精筛处理得到的中纤以及经过二段精筛处理得到的长纤分开磨浆，然后按照1:1:1的质量比称取三种纤维，加入到配浆池中混合，控制浆料的叩解度为45°SR，得到浆料，将得到的浆料输送到网部成形系统进行脱水，再经网部成形、压榨以及烘干，得到初步成形瓦楞纸，然后将其浸入到固含量为3.8％的纳米颗粒超纯水分散液中，抽真空至20Pa，真空处理1h，其余步骤与实施例2相同。

对照组：将经过分级筛选得到的短纤、经过一段精筛处理得到的中纤以及经过二段精筛处理得到的长纤分开磨浆，然后按照1:1:1的质量比称取三种纤维，加入到配浆池中混合，控制浆料的叩解度为45°SR，得到浆料，将得到的浆料输送到网部成形系统进行脱水，再经网部成形、压榨以及烘干，得到瓦楞纸。

测试实验

将表面施胶剂添加到表面施胶上料槽，表面防潮剂添加到淀粉胶料储存槽，对实施例2以及对比例1-2和对照组提供的瓦楞纸进行表面施胶，然后放入烘缸中，温度保持在130℃，水分在5％，室温静置24h，得到防潮瓦楞纸，其中，表面施胶剂为苯丙表面施胶剂，添加量为5kg/吨(成品纸)，表面防潮为阳离子型表面防潮剂，添加量为3kg/吨(成品纸)；将防潮瓦楞纸在120℃下烘3min，对得到的防潮瓦楞纸进行吸水性测试，结果如下：实施例2的防潮瓦楞纸，吸水性在25gsm；对比例1的防潮瓦楞纸，吸水性在60gsm；对比例2的防潮瓦楞纸，吸水性在39gsm；对照组的防潮瓦楞纸，吸水性在86gsm；并且，实施例2中的胶水层，无破损、无裂隙；对比例1的胶水层，无破损，有细小裂隙；对比例2的胶水层，无破损，有少量细小裂隙；对照组的胶水层，出现破损现象；同时，采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的CT300A压缩强度测试仪检测各防潮瓦楞纸的环压指数(N.m/g)，结果如下：相对于对照组，实施例2的瓦楞纸，环压指数增大了21.4％；对比例1的瓦楞纸，环压指数增大了4.7％；对比例2的瓦楞纸，环压指数增大了12.6％。

实施例3

一种显著提升瓦楞纸防潮性能的加工方法，具体工艺方法如下：

S1.称取适量的二氯化锡放入到研钵内研磨30min，称取适量的对甲基苯磺酸放入到研钵内研磨20min，把研磨好的二氯化锡和对甲基苯磺酸按照质量比为3.5:5混合后再置于研钵内研磨15min，备用；

S2.称取适量的四氢硼钾放入到研钵内研磨30min，称取适量的对甲基苯磺酸放入到研钵内研磨20min，把研磨好的硼氢化钠和对甲基苯磺酸按照质量比为1.6:5混合后再置于研钵内研磨15min，备用；

S3.按照二氯化锡与硼氢化钠的质量比为2.3:1，把步骤S1和步骤S2中的产物混合研磨40min，在空气中放置15h，将得到的混合粉末分别用酒精和蒸馏水反复洗涤，烘干后与氯化钾按照质量比为1:4.3混合研磨后置于管式炉中，在850℃下退火处理4h，得到纳米颗粒；

S4.将经过分级筛选得到的短纤、经过一段精筛处理得到的中纤以及经过二段精筛处理得到的长纤分开磨浆，然后按照1:1:1的质量比称取三种纤维，与纳米颗粒一起加入到配浆池中混合，控制纳米颗粒占浆料总质量的4.6％，控制浆料的叩解度为50°SR，得到浆料，将得到的浆料输送到网部成形系统进行脱水，再经网部成形、压榨以及烘干，得到初步成形瓦楞纸；

其中，设置胸辊摇振器在横幅方向产生频率为10Hz，振幅为15mm的振动，设置重力脱水箱刮水条的刮水角度为5°，所述陶瓷刮水条的刮水高度为4mm；

S5.按照质量体积比为5:100g/mL，将称取的钨酸钠二水合物置于容器中，加入质量分数为35％的酒精溶液，然后用质量分数为95-98％的浓硫酸调节pH值为1.8，将得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将初步成形瓦楞纸置于混合溶液中并且密封反应釜，在98℃下反应10h，冷却至室温后取出瓦楞纸，用蒸馏水和酒精反复洗涤后在70℃下干燥25h，即可完成瓦楞纸的加工工艺。

对比例1：去除工艺步骤S5.，其余与实施例3相同。

对比例2：将工艺步骤S4中替换成，将经过分级筛选得到的短纤、经过一段精筛处理得到的中纤以及经过二段精筛处理得到的长纤分开磨浆，然后按照1:1:1的质量比称取三种纤维，加入到配浆池中混合，控制浆料的叩解度为50°SR，得到浆料，将得到的浆料输送到网部成形系统进行脱水，再经网部成形、压榨以及烘干，得到初步成形瓦楞纸，然后将其浸入到固含量为4.6％的纳米颗粒超纯水分散液中，抽真空至20Pa，真空处理1h，其余步骤与实施例3相同。

对照组：将经过分级筛选得到的短纤、经过一段精筛处理得到的中纤以及经过二段精筛处理得到的长纤分开磨浆，然后按照1:1:1的质量比称取三种纤维，加入到配浆池中混合，控制浆料的叩解度为50°SR，得到浆料，将得到的浆料输送到网部成形系统进行脱水，再经网部成形、压榨以及烘干，得到瓦楞纸。

测试实验

将表面施胶剂添加到表面施胶上料槽，表面防潮剂添加到淀粉胶料储存槽，对实施例3以及对比例1-2和对照组提供的瓦楞纸进行表面施胶，然后放入烘缸中，温度保持在130℃，水分在5％，室温静置24h，得到防潮瓦楞纸，其中，表面施胶剂为苯丙表面施胶剂，添加量为5kg/吨(成品纸)，表面防潮为阳离子型表面防潮剂，添加量为3kg/吨(成品纸)；将防潮瓦楞纸在120℃下烘3min，对得到的防潮瓦楞纸进行吸水性测试，结果如下：实施例3的防潮瓦楞纸，吸水性在23gsm；对比例1的防潮瓦楞纸，吸水性在58gsm；对比例2的防潮瓦楞纸，吸水性在37gsm；对照组的防潮瓦楞纸，吸水性在87gsm；并且，实施例3中的胶水层，无破损、无裂隙；对比例1的胶水层，无破损，有细小裂隙；对比例2的胶水层，无破损，有少量细小裂隙；对照组的胶水层，出现破损现象；同时，采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的CT300A压缩强度测试仪检测各防潮瓦楞纸的环压指数(N.m/g)，结果如下：相对于对照组，实施例3的瓦楞纸，环压指数增大了22.1％；对比例1的瓦楞纸，环压指数增大了5.2％；对比例2的瓦楞纸，环压指数增大了13.3％。

通过上述试验结果可知，本发明提供的瓦楞纸加工工艺，可以有效的降低瓦楞纸表面施胶剂的开胶现象，从而使得瓦楞纸的防潮性和强度得到增强。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。