專利名稱：包裝紙板用復配表面增強劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種包裝紙板用復配表面增強劑及其制備方法，尤其是一種用于增加瓦楞紙板、蜂窩紙板和箱紙板等包裝紙板機械性能的增強劑的制備方法，屬于包裝材料加工領域。
背景技術：
目前國內包裝用紙的原料大部分采用廢紙或摻用廢紙，由于紙漿原料品質較差， 機械強度較低，為了擴大包裝紙板的應用范圍，降低生產成本，有必要對其進行機械性能強化，提高其機械強度，生產中表面施膠方法應用比較廣泛。表面施膠是在紙頁成形后，對紙或紙板的表面進行施膠的一種方法。表面施膠的操作方法簡單，不但可以提高紙表面強度， 還能提高紙張印刷質量，減少印刷中紙張的掉粉掉渣現象。表面施膠對提高紙張的各方面性能都具有重要作用，因此發展速度很快。常用的表面施膠劑分為天然高分子表面施膠劑和合成高分子表面施膠劑，天然高分子表面施膠劑主要由淀粉及改性淀粉、改性纖維素、蛋白質類等構成，傳統的天然表面施膠劑對紙板的增強效果有限，且表觀性能不佳，容易出現印刷中的掉毛、掉粉現象，限制其使用范圍；合成高分子表面施膠劑主要有苯乙烯-馬來酸酐溶液聚合物(SMA)、苯乙烯-丙烯酸溶液聚合物(SAA)、水性聚氨酯膠乳(PUD)和苯乙烯-丙烯酸乳液聚合物(SAE)四類， 其中，丙烯酸酯類聚合物是發展最快、應用最為廣泛的產品，因其成膜性強、耐油性、耐候性較好、并且所用介質為水，符合當今綠色產品的發展要求。專利CN101225623A公開了一種造紙用表面施膠劑配方，主要成分為苯乙烯-丙烯酸共聚物，提高紙張的表面強度。專利CN101240517A公開了一種復合淀粉施膠劑的復合方法，將淀粉與脂肪酸混合，克服了淀粉親水的缺點。專利CN101302730A公開了一種表面施膠增強劑的制備方法，主要原料為正硅酸乙酯和聚乙烯醇，此表面施膠劑具有良好的成膜性能。以上專利都側重于提高某一種紙張性能，未將提高紙張的機械強度與表觀性能結合起來，并且一般為二元施膠劑，如淀粉與CPAM或者合成表面施膠劑配合使用，由于二元施膠劑混合時溶解性差，使施膠劑的復配增強效果很有限，表觀性能往往也不理想。此外， 上述專利中均為提高紙張性能的施膠劑，因此，提供一種專用于提高包裝紙板機械強度和表觀性能的復配表面增強劑是非常必要的。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種包裝紙板用復配表面增強劑及其制備方法，可以使包裝紙板的機械性能得到明顯提升，紙板表觀性能亦有提高，可減少掉毛、掉粉現象；同時具有施用后干燥速度快的特點，比常用普通施膠劑快20%，可大大提高施膠效率。
按照本發明提供的技術方案，所述包裝紙板用復配表面增強劑，特征是，包括以下組份，單位為質量百分數淀粉2. 77、％、合成高分子表面施膠劑0. 23^1. 12%、羧甲基纖維素0. 2^0. 8%、余量為水。所述羧甲基纖維素鈉的取代度為0. 6 1. 0，25°C時的粘度為30(T900Pa · S。本發明還保護一種包裝紙板用復配表面增強劑的制備方法，特征是，采用以下工藝步驟
(1)稱量稱取淀粉2.77、％、羧甲基纖維素鈉0.2、. 8%、合成高分子表面施膠劑 0. 23^1. 12%、余量為水，備用；單位為質量百分數；
(2)將淀粉與水混合，制得淀粉水溶液；對淀粉水溶液進行加熱糊化，加熱糊化的溫度為9(T95°C，加熱時間為15 20分鐘，加熱糊化后在9(T95°C的水浴中保溫3飛分鐘；
(3)在5(T60°C條件下，向經步驟(2)處理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纖維素鈉， 高速攪拌，攪拌速度為36(Γ500轉/分鐘，攪拌時間為1(Γ15分鐘；
(4)將合成高分子表面施膠劑加入到步驟(3)處理后的淀粉水溶液中，攪拌均勻，攪拌速度為8(Γ150轉/分鐘，攪拌時間為3飛分鐘，即得到所述的包裝紙板用復配表面增強劑。所述包裝紙板用復配表面增強劑的使用溫度為55 85°C。本發明現有技術相比，具有如下優點和特殊效果
(1)本發明的復配表面增強劑增強效果十分明顯，以瓦楞紙板為例，施膠后其邊壓強度可以提高45飛8%左右，比現有施膠劑的增強效果好很多，也比普通施膠劑單獨使用的增強效果好；
(2 )本發明的復配表面增強劑通過CMC的分散作用，使溶液混合均勻，施膠后形成的膜光滑平整，包裝紙板的表觀性能很好，減少了掉毛掉粉現象，提高了適印性能；
(3)本發明的復配表面增強劑，包裝紙板施膠后的干燥速度較快，比普通施膠劑快20%， 可提高施膠效率；
(4 )本發明的復配表面增強劑制備方法簡單，成本較低，易于工業化生產；
(5)本發明的復配表面增強劑可用于瓦楞紙板、蜂窩紙板、密度板和箱紙板等包裝紙板的表面處理。
圖1為未使用增強劑的紙板的掃描電鏡圖。圖2為使用了本發明的增強劑的紙板的掃描電鏡圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。本發明所使用的淀粉為木薯改性淀粉，木薯淀粉可通過氧化劑氧化、高濃度的堿金屬磷酸鹽溶液磷酸化或羥烷基醚化等化學方法進行改性，改性后淀粉呈陰離子性，與具有陽離子性的SAE進行陰陽離子復配。本發明所使用的合成高分子表面施膠劑由苯乙烯、丙烯酸酯共聚而成，根據不同需要加入丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸二乙基已酯、丙酸乙烯、聚丙烯腈、 丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基已酯、二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、醋酸乙烯中的一種或幾種，采用乳液聚合，陽離子性(zeta電位)為 25以上，玻璃化溫度在40°C左右，可以采用市售的合成施膠劑。本發明實施例中使用的是鄭州市誠志實業有限公司生產的表面施膠劑CZM-01，外觀為白色乳液，固含量為30士 1%， 弱陰離子性，粘度< IOOmPa. s，pH值為6 士 0. 5，表面施膠劑與陰離子、非離子助劑有良好的配伍性，如PVA、氧化淀粉、染料以及熒光增白劑等；可以提高紙與紙板的表面強度，改善紙板的抗水性能，降低紙張掉毛、掉粉現象，提高紙張印刷質量，改善油墨附著力，較快調節施膠度，無需熟化期。本發明所使用的羧甲基纖維素鈉的取代度為0.6 1.0，25°C時的粘度為 300 900Pa · s。實施例一一種包裝紙板用復配表面增強劑的制備方法，采用以下工藝步驟
(1)稱量稱取淀粉2.77%、羧甲基纖維素鈉0. 2%、合成高分子表面施膠劑0. 23%、余量為水，備用；單位為質量百分數；
(2)將淀粉與水混合，制得淀粉水溶液；對淀粉水溶液進行加熱糊化，加熱糊化的溫度為90°C，加熱時間為20分鐘，加熱糊化后在90°C的水浴中保溫5分鐘；
(3)在50°C條件下，向經步驟(2)處理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纖維素鈉，高速攪拌，攪拌速度為360轉/分鐘，攪拌時間為15分鐘；
(4)將合成高分子表面施膠劑加入到步驟(3)處理后的淀粉水溶液中，攪拌均勻，攪拌速度為80轉/分鐘，攪拌時間為5分鐘，即得到所述的包裝紙板用復配表面增強劑。將實施例一得到的包裝紙板用復配表面增強劑在85°C下直接施膠于A楞瓦楞紙板上，紙板面紙、芯紙定量分別為175g/m2、120g/m%未施膠的空白試樣邊壓強度為 3267.32 N/m，施膠后紙板的邊壓強度為M60.02N/m，提高了 67. 11%，如圖1和圖2所示，涂覆后紙板的表觀性能很好，成膜性很強，使紙板纖維間的結合很好。實施例二 一種包裝紙板用復配表面增強劑的制備方法，采用以下工藝步驟
(1)稱量稱取淀粉9%、羧甲基纖維素鈉0.8%、合成高分子表面施膠劑1. 12%、余量為水，備用；單位為質量百分數；
(2)將淀粉與水混合，制得淀粉水溶液；對淀粉水溶液進行加熱糊化，加熱糊化的溫度為95°C，加熱時間為15分鐘，加熱糊化后在95°C的水浴中保溫3分鐘；
(3)在60°C條件下，向經步驟(2)處理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纖維素鈉，高速攪拌，攪拌速度為500轉/分鐘，攪拌時間為10分鐘；
(4)將合成高分子表面施膠劑加入到步驟(3)處理后的淀粉水溶液中，攪拌均勻，攪拌速度為150轉/分鐘，攪拌時間為3分鐘，即得到所述的包裝紙板用復配表面增強劑。將實施例二得到的包裝紙板用復配表面增強施膠劑在55°C直接施膠于A楞瓦楞紙板上，紙板面紙、芯紙定量分別為175g/m2、120g/m%未施膠的空白試樣邊壓強度為 3267. 32 N/m，施膠后紙板的邊壓強度為4863. 74N/m，提高了 48. 86%。實施例三一種包裝紙板用復配表面增強劑的制備方法，采用以下工藝步驟
(1)稱量稱取淀粉5%、羧甲基纖維素鈉0.5%、合成高分子表面施膠劑1%、余量為水，備用；單位為質量百分數；
(2)將淀粉與水混合，制得淀粉水溶液；對淀粉水溶液進行加熱糊化，加熱糊化的溫度為92°C，加熱時間為16分鐘，加熱糊化后在92°C的水浴中保溫4分鐘；(3)在55°C條件下，向經步驟(2)處理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纖維素鈉，高速攪拌，攪拌速度為400轉/分鐘，攪拌時間為12分鐘；
(4)將合成高分子表面施膠劑加入到步驟(3)處理后的淀粉水溶液中，攪拌均勻，攪拌速度為100轉/分鐘，攪拌時間為4分鐘，即得到所述的包裝紙板用復配表面增強劑。所述包裝紙板用復配表面增強劑的使用溫度為55、5°C。 本發明得到的包裝紙板用復配表面增強劑可以在瓦楞紙板、蜂窩紙板、密度板和箱紙板等包裝紙板上進行涂覆處理。
權利要求
1.一種包裝紙板用復配表面增強劑，其特征是，包括以下組份，單位為質量百分數淀粉2. 77、％、合成高分子表面施膠劑0. 23^1. 12%、羧甲基纖維素0. 2^0. 8%、余量為水。
2.如權利要求1所述的包裝紙板用復配表面增強劑，其特征是所述羧甲基纖維素鈉的取代度為0. 6 1. 0，25°C時的粘度為300 900Pa · s。
3.一種包裝紙板用復配表面增強劑的制備方法，其特征是，采用以下工藝步驟(1)稱量稱取淀粉2.77、％、羧甲基纖維素鈉0. 2^0. 8%、合成高分子表面施膠劑 0. 23^1. 12%、余量為水，備用；單位為質量百分數；(2)將淀粉與水混合，制得淀粉水溶液；對淀粉水溶液進行加熱糊化，加熱糊化的溫度為9(T95°C，加熱時間為15 20分鐘，加熱糊化后在9(T95°C的水浴中保溫3飛分鐘；(3)在5(T60°C條件下，向經步驟(2)處理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纖維素鈉， 高速攪拌，攪拌速度為36(Γ500轉/分鐘，攪拌時間為1(Γ15分鐘；(4)將合成高分子表面施膠劑加入到步驟(3)處理后的淀粉水溶液中，攪拌均勻，攪拌速度為8(Γ150轉/分鐘，攪拌時間為3飛分鐘，即得到所述的包裝紙板用復配表面增強劑。
4.如權利要求3所述的包裝紙板用復配表面增強劑的制備方法，其特征是所述包裝紙板用復配表面增強劑的使用溫度為55 85°C。
全文摘要
本發明涉及一種包裝紙板用復配表面增強劑的制備方法，特征是，采用以下工藝步驟(1)稱量稱取淀粉2.77~9%、羧甲基纖維素鈉0.2~0.8%、合成高分子表面施膠劑0.23~1.12%、余量為水，備用；單位為質量百分數；(2)將淀粉與水混合，制得淀粉水溶液；對淀粉水溶液進行加熱糊化，加熱糊化后在水浴中保溫；(3)向經步驟(2)處理得到的淀粉水溶液中，加入羧甲基纖維素鈉，高速攪拌；(4)將合成高分子表面施膠劑加入到步驟(3)處理后的淀粉水溶液中，攪拌均勻，即得到所述的包裝紙板用復配表面增強劑。本發明的增強效果明顯，以瓦楞紙板為例，施膠后其邊壓強度可以提高45~68%，比現有施膠劑的增強效果好，也比普通施膠劑單獨使用的增強效果好。
文檔編號D21H21/18GK102517992SQ201110419
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者馮建華, 劉洋, 張新昌, 郝笑夢 申請人:江南大學