一种牛卡纸及其制备方法与流程

1.本发明涉及造纸领域，特别涉及一种牛卡纸及其制备方法。


背景技术：

2.纸张吸收空气中的水蒸汽，称之为纸张回潮。目前生产高强牛卡纸，虽然最终成纸吸水性cobb值均达到35g/m2以下。
3.但在高温高压情况下，目前牛卡纸的抗水蒸气穿透能力差，容易在使用过程中受潮，同时抗压强度也会下明显下降，影响产品的使用。在一些高湿热环境中，纸板、纸箱严重回潮后，纸箱最多会丢失了60-70％的抗压强度，这造成纸箱变软、坍塌，无法用于重载荷货品(如陶瓷卫浴等)的包装运输。


技术实现要素：

4.为此，需提供一种在高温高压下依然具有高强度的牛卡纸及其制备方法。
5.本发明首先提供一种牛卡纸的制备方法，包括制浆、配浆、网部脱水成形、压榨部压榨、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥步骤；
6.其中，施胶机施胶采用膜转移施胶机，造纸施胶剂由玉米淀粉糊化液、造纸施胶助剂水溶液、改性pva溶液混合得到；所述淀粉糊化液为玉米淀粉经过淀粉酶酶解、糊化得到，所述淀粉糊化液的固含量为22-25％、粘度为180-450mpa.s；所述改性pva为pva用酰胺基和醛基进行改性。
7.区别于现有技术，上述技术方案提供了一种新的牛卡纸制备方法，该牛卡纸在造纸施胶步骤，加入了用酰胺基和醛基进行改性的pva,这使得牛卡纸可以降低高温高湿环境中纸张的水蒸气穿透能力、提高纸张的抗回潮性能，在高湿热易回潮环境中放置，纸张仍可保持较稳定的物理强度。
8.本发明所述改性pva为：经过酰胺基团和醛基基团改性的聚乙烯醇，分子结构上有易于产生交联的酰胺基团和醛基基团。改性pva的交联成膜速度快，成膜强度高；在造纸施胶剂中主要起快速成膜、提高成膜强度、阻隔水蒸汽的作用，同时所形成的膜具有良好的机械强度，粘度稳定性，热稳定性，尺寸稳定性等性能，能很好地提高纸张防潮性能，降低换压衰减速率。
9.改性pva加入表面施胶剂，可以进一步改善原表面施胶剂的成膜性能，所制备的胶膜具有很好的防水、防油、防溶剂性能以及阻氧阻气性能，可以有效减缓在高湿度环境中，空气中的水蒸气，通过细小纤维与水蒸气形成毛细管作用向纸张内部渗透，瓦解纸张强度的现象。改性pva的交联成膜速度快也可有效避免施胶过程中，施胶液中水分渗透入纸张内部，降低纸张的抗压强度。
10.另一方面，由于加入改性pva的造纸施胶剂能纸面构成高度透明而且柔软、抗张强度又大的抗水薄膜，该施胶膜层能有效提高纸的挺度。同时由于双面施胶，双面膜覆盖在纸张上下表面，导致“三明治效应”可提高瓦楞原纸的环压强度。
11.进一步的，所述改性pva的醇解度≥98.0％，粘度13.0-20.0cps，挥发度≤5.0，ph为5.0-7.0。
12.进一步的，所述改性pva溶液的浓度为5-6wt％。
13.进一步的，所述淀粉糊化液为玉米淀粉经过淀粉酶酶解、糊化得到，所述淀粉糊化液的固含量为22-25％、粘度为180-450mpa.s。
14.进一步的，所述施胶助剂包括以下质量份的组分：14-21质量份的硫酸亚铁、2-3质量份的硫酸钾、2-3质量份的硅石灰、1-1.5质量份的氧化硼钠五水合物、0.5-0.75质量份的过硫酸铵，0.5-0.75质量份的乙烯苯；
15.其中硫酸亚铁起疏水、填充作用；硫酸钾起防水防潮作用；硅灰石起增强、耐高温作用；氧化硼钠五水合物起交联、桥接作用；过硫酸铵起助聚、助氧化作用；乙烯苯起增粘、成膜作用。
16.纸张纤维与淀粉均属亲水性物质，若单纯通过淀粉胶涂布施胶的原纸，随纸张存放环境湿度变化，淀粉施胶层的可逆性不能完全隔绝空气中水份侵入纸张纤维，无法让纸张达到长时间疏水的功能，进而也会导致物理强度下降。本发明中氧化硼钠合物与淀粉上的羟基反应生产硼酸酯，形成不可逆的高聚合凝胶，具有较强的成膜性能与屏蔽性能。以淀粉胶液作为基础载体渗入纸张纤维间隙并在表面形成不可逆转的疏水层覆膜，赋予纸张疏水性和抗流体渗透性，阻止水质液体的扩散和渗透，达到长久抗水、抗潮性能。同时，施胶助剂水溶液与酶降解淀粉溶液充分融合，施胶助剂水溶液中含有的铁离子、硅灰石长纤维与乙烯苯、氧化硼钠形成的水凝胶球络合体结合，附着于淀粉胶分子链表面与间隙中形成强有力的骨架结构分子链，强度高于纯淀粉分子链。
17.进一步的，以玉米淀粉、造纸施胶助剂与改性pva的总质量为基准，所述改性pva占1.5-3wt％。由于淀粉分子链稳定性不高易分解，导致所成胶膜稳定性低，纸张易在高热高湿环境中防潮；加入改性pva后，淀粉分子会交联改性pva,使得胶膜的成膜稳定性变高，在高温高湿条件下也不易被破坏。
18.进一步的，所述造纸施胶剂中还包括苯乙烯表面施胶剂。以玉米淀粉、造纸施胶助剂，改性pva与苯乙烯表面施胶剂的总质量为基准，所述苯乙烯表面施胶剂占1.5-3wt％。
19.加入苯乙烯表面施胶剂可增加造纸施胶剂的成膜性，也可以有效阻隔水蒸气，提高纸张的防潮性能。
20.进一步的，所述造纸施胶剂中，所述造纸施胶剂中，玉米淀粉、造纸施胶助剂的质量比为60-80:10-20。
21.进一步的，所述造纸施胶助剂水溶液的浓度为10-12％。
22.进一步地，所述造纸施胶助剂水溶液由50-70℃的温水与施胶助剂混合配制。
23.进一步的，所述造纸施胶剂的固含量为8wt％-14wt％、粘度为15-30mpa.s,ph值4.0-6.0。
24.进一步的，所述制浆步骤,纸浆原料采用100％国废occ％；使用occ制浆线制备occ长纤、occ短纤、occ中纤浆料，其中
25.occ短纤浆:叩解度30-40sr，湿重4.2-5.0g
26.occ中纤浆：叩解度28-35sr，湿重4.5-5.5g
27.occ长纤浆：叩解度24-30sr，湿重6.0-7.5g
28.进一步的，国废occ质量要求为:纤维长度≥0.9mm，纤维宽度≥20.0μm，废纸灰分9-12％，废纸水份8.0-12％。
29.进一步的，所述施胶机施胶步骤，面辊采用的施胶剂固含量8-10％,粘度为15-30mpa.s,ph值4.0-6.0，面辊施胶量1.5-2.0g/m2；底辊采用的施胶剂固含量10-14％,粘度为15-30mpa.s,ph值4.0-6.0，底辊施胶量1.5-3.5g/m2。
30.本发明第二方面还提供了一种牛卡纸，所述牛卡纸通过本发明第一方面所述的制备方法进行制备。
31.进一步的，所述牛卡纸在进行回潮试验后，回潮率≦20％、环压指数变化率≦20％、耐破指数变化率≦20％。
32.区别于现有技术，上述技术方案提供了一种新的牛卡纸，该牛卡纸在造纸施胶步骤，加入了用酰胺基和醛基进行改性的pva,这使得牛卡纸可以有效的降低高温高湿环境中纸张的水蒸气穿透能力、提高纸张的抗回潮性能，在高湿热易回潮环境中放置，纸张仍可保持较稳定的物理强度。
具体实施方式
33.为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。
34.为详细说明本技术可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
35.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本技术中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。
36.除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本技术所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本技术。
37.在本技术的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，表示：存在a，存在b，以及同时存在a和b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。
38.在本技术中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。
39.在没有更多限制的情况下，在本技术中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。
40.与《审查指南》中的理解相同，在本技术中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本技术实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。
41.本实施例中造纸施胶剂均按照下述方法进行制备：
42.1、淀粉糊化液制备：
43.酶解：将玉米淀粉溶解于水中，制备饱和淀粉溶液；向饱和淀粉溶液中加入淀粉酶，在78-82℃进行15min的酶解；所述淀粉酶用量为0.1kg/t玉米淀粉；糊化：将酶解后的淀粉溶液在128-132℃进行糊化后得到固含量为23-25％的淀粉糊化液；所述淀粉糊化液的粘度为180-450mpa.s。3
44.2、造纸施胶助剂水溶液制备：
45.按照16质量份的硫酸亚铁、2质量份的硫酸钾、2质量份的硅石灰、1质量份的氧化硼钠五水合物、0.5质量份的过硫酸铵，0.5质量份的乙烯苯的配方进行称量混合均匀后得到造纸施胶助剂，用50-70℃温水对造纸施胶助剂充分溶解制得浓度为10-12％造纸施胶助剂水溶液。
46.3、改性pva溶液的制备：
47.所述改性pva为pva用酰胺基和醛基进行改性，改性pva的醇解度≥98.0％，粘度13.0-20.0cps，挥发度≤5.0，ph为5.0-7.0。
48.将改性pva颗粒与清水预混合，混合浓度10-15％，120-200rpm搅拌并通入蒸汽，加热升温至95℃，于95℃保温20-30min,pva颗粒完全溶解后使用温水稀释至5-6％浓度pva溶液。
49.本实施方式中，改性pva采购自深圳市瑞成科讯实业有限公司。
50.4、造纸施胶液的制备：
51.将淀粉胶液、造纸施胶助剂水溶液、改性pva溶液均匀混合，得到胶液粘度20-25mpa.s,固含量为12wt％，ph值4.0-6.0的造纸施胶液。玉米淀粉与造纸施胶助剂的质量比为78:20:2，而改性pva的质量百分比含量为2wt％。
52.5、牛卡纸的制备：
53.包括制浆、备浆、网部脱水成形、压榨部压榨、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥；
54.所述制浆步骤,纸浆原料采用100％国废occ；国废occ质量要求为:纤维长度≥0.9mm，纤维宽度≥20.0μm，废纸灰分9-12％，废纸水份8.0-12％；
55.纸浆原料经过制浆occ线碎浆、筛选、分级、净化、浓缩后得到occ短纤浆、中纤浆和长纤浆，occ短纤浆:叩解度30-40sr，湿重4.2-5.0g；occ中纤浆：叩解度28-35sr，湿重4.5-5.5g；occ长纤浆：叩解度24-30sr，湿重6.0-7.5g；其中，施胶机施胶步骤采用膜转移施胶机，将上述造纸施胶剂加入膜转移施胶机的胶槽，对纸张进行双面施胶；
56.面辊采用的施胶剂固含量8-10％,粘度为15-30mpa.s,ph值4.0-6.0，面辊施胶量1.5-2.0g/m2；底辊采用的施胶剂固含量10-14％,粘度为15-30mpa.s,ph值4.0-6.0，底辊施胶量1.5-3.5g/m2。
57.后干燥部干燥步骤，纸张干燥后纸张水分控制为6-10％，最后得到牛卡纸。
58.牛卡纸性能检测
59.1)环压指数、耐破指数、吸水性测试：
60.将牛卡纸(120g/m2)进行性能测试，结果如表3所示。
61.表3牛卡纸(120g/m2)工艺参数以及性能测试结果表
[0062][0063]
使用了含改性pva施胶剂的牛卡纸环压指数、耐破指数、吸水性能都优于未使用pva的对比例。
[0064]
2)抗回潮性能检测：
[0065]
将施胶液含改性pva 2wt％的牛卡纸按照以下步骤进行回潮后环压强度的判断
[0066]
取样：在纸机完成卷曲步骤后10min内，裁切一份210mm
×
297mm的纸样，再将纸样等分为样本1和样本2；将样本1和样本2放入密封袋、隔离水汽；
[0067]
首次检测：将样本2进行环压指数x0、耐破指数b0的检测；
[0068]
回潮试验：将样本1平铺在温度30
±
1℃，rh：80
±
3％的环境中3h进行回潮，得到回潮试验后样本1；
[0069]
二次检测：将回潮试验后样本1进行环压指数x1、耐破指数b1的检测；
[0070]
计算：
[0071]
环压指数变化率＝(x1-x0)/x0
×
100％，
[0072]
耐破指数变化率＝(b1-b0)/b0
×
100％
[0073]
牛卡纸的回潮性能检测结果如下表4所示。
[0074]
表4牛卡纸(120g/m2)抗回潮性能的检测数据
[0075][0076][0077]
表5牛卡纸(125g/m2)的检测数据
[0078][0079]
对比例与实施例的区别为：对比例生产的瓦楞纸中：施胶液中改性pva 0wt％、苯乙烯表面施胶剂0wt％。
[0080]
施胶液含有2wt％改性pva使得其生产的牛卡纸的抗压强度提高25-30％，吸潮后强度损失率约为常规产品的1/3,仍保持良好的抗压强度，可用于日常使用。
[0081]
由上表可以发现，使用本发明含有改性pva的施胶助剂后，纸张的环压强度和耐破强度上升，吸水性下降。在进行回潮试验后，环压指数变化率≦20％、耐破指数变化率≦20％，纸样回潮后其抗压强度和耐破指数依然合格，能够正常用于载荷运输包装。
[0082]
最后需要说明的是，尽管在本技术的说明书文字中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本技术的专利保护范围。凡是基于本技术的实质理念，利用本技术说明书文字记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本技术的专利保护范围之内。

技术特征：
1.一种牛卡纸的制备方法，其特征在于，包括制浆、配浆、网部脱水成形、压榨部压榨、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥步骤；其中，施胶机施胶采用膜转移施胶机，造纸施胶剂由玉米淀粉糊化液、造纸施胶助剂水溶液、改性pva溶液混合得到；所述改性pva为pva用酰胺基和醛基进行改性。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性pva的醇解度≥98.0％，粘度13.0-20.0cps，挥发度≤5.0，ph为5.0-7.0。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性pva溶液的浓度为5-6wt％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造纸施胶助剂水溶液的浓度为10-12％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造纸施胶助剂包括以下质量份的组分：14-21质量份的硫酸亚铁、2-3质量份的硫酸钾、2-3质量份的硅石灰、1-1.5质量份的氧化硼钠五水合物、0.5-0.75质量份的过硫酸铵，0.5-0.75质量份的乙烯苯。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造纸施胶剂的固含量为8wt％-14wt％、粘度为15-30mpa.s,ph值4.0-6.0。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制浆步骤,采用100％国废occ进入occ制浆线制备occ长纤、occ短纤、occ中纤浆料；所述国废occ质量要求:纤维长度≥0.9mm，纤维宽度≥20.0μm，灰分9-12％，水份8.0-12％。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述施胶机施胶步骤，面辊采用的施胶剂固含量8-10％,粘度为15-30mpa.s,ph值4.0-6.0，面辊施胶量1.5-2.0g/m2；底辊采用的施胶剂固含量10-14％,粘度为15-30mpa.s,ph值4.0-6.0，底辊施胶量1.5-3.5g/m2。9.一种牛卡纸，其特征在于，所述牛卡纸通过权利要求1-8任一所述的制备方法进行制备。10.根据权利要求9所述的牛卡纸，其特征在于，所述牛卡纸在进行回潮试验后，回潮率≦20％、环压指数变化率≦20％、耐破指数变化率≦20％。

技术总结
本发明涉及了一种牛卡纸及其制备方法，包括制浆、配浆、网部脱水成形、压榨部压榨、前干燥部干燥、施胶机施胶、后干燥部干燥步骤；其中，施胶机施胶采用膜转移施胶机，造纸施胶剂由玉米淀粉糊化液、造纸施胶助剂水溶液、改性PVA溶液混合得到。由于加入了用酰胺基和醛基进行改性的PVA,这使得牛卡纸可以降低高温高湿环境中纸张的水蒸气穿透能力、提高纸张的抗回潮性能，在高湿热易回潮环境中放置，纸张仍可保持较稳定的物理强度。可保持较稳定的物理强度。


技术研发人员：吴建敏 张永春 朱琦 陈光军 周治璠 王才林 卢奇遇 邓玉蕾 袁福玉 陈振耀 刘儒 黎晓婷 宋华荣 马雷 黄尚团 王永鹏
受保护的技术使用者：联盛纸业（龙海）有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/20