一种高挺度复合包装纸及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包装箱、盒、袋等包装容器包装用纸领域，特别是涉及一种以矿物纤维为主原料的高挺度复合包装纸及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着纸张在包装等领域的大量应用，需求量越来越大。特别是白卡纸在包装领域的应用包括药品、保健品、化妆品、电子产品、手提袋、服装盒、玩具盒、香烟包装、纸杯、方便面盒、汉堡盒、糕点盒等食品包装大量的应用白卡纸，导致白卡纸需求急剧增长。目前电子商务、物流快速发展，进一步推动了纸箱、纸盒等包装纸产品的需求激增。
[0003]由于传统纸浆纸的生产弊端与木浆用纸的资源矛盾，使其不能满足种类繁多与需求巨大的包装产业，更不能满足社会可持续发展的需要。特别是目前传统纸为了满足包装的需求，需要进一步表面覆膜处理，加大了包装纸的成本。
[0004]—种以矿物质无机粉体为主要原料的复合原纸为开发绿色包装制品替代传统的包装制品提供了可行的途径，如合成纸、石头纸。
[0005]中国发明专利CN102225576A公开了一种全自动石头造纸生产工艺。该生产工艺将改性处理后的石头粉与比例15%-20%的塑料PP或PE或PHBV及助剂混合搅拌送入造粒机通过密炼双螺杆挤出，经过密炼装置单螺杆高速旋转将制成胶状流体挤出至宽膜头再挤出片材，经过三辊压延得到石头纸张；中国专利公开号CNl 378909A提出了一种环保纸，将56-80%的无机矿物粉体与43-18%的聚乙烯树脂以及助剂通过挤压造粒，在O型模口通过吹塑得到石头纸；中国专利公开号CN1202166C公开了将超细碳酸钙经偶联剂表面处理后，依次与抗静电剂、着色剂、润滑剂和聚烯烃树脂混炼挤出后送至延压机延压成型石头纸的制造方法；中国专利公开号CN101462387A公开了将超细无机粉体经铝酸酯偶联处理后与高密度聚乙烯熔融挤出得到造纸用粒料的方法。以无机粉体为加工主体的石头纸摆脱了对纸浆的依赖，生产过程不再产生废水污染环境。
[0006]由于石头纸是通过热塑性加工设备螺杆挤压、压延成型而成，因而缺少纤维的支撑，石头纸用于制作纸箱、纸盒、纸袋时表现为挺括度低。使用部分矿物纤维用于制备石头纸可以改善石头纸的挺度，但由于石头是由热塑流动加工而成，矿物纤维的网状结构难以充分保留，因而使得矿物纤维在石头纸中难以发挥纤维的网状支撑性，从而导致石头纸用于包装纸时存在挺括度低的缺陷。
【发明内容】
[0007]为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高挺度复合包装纸，其特征是复合包装纸含有由硫酸钡包覆的矿物纤维，复合包装纸表面浸渍增硬施胶剂。通过硫酸钡包覆矿物纤维，使矿物纤维在挤出加工时纤维损伤降低，并均匀分散形成网络结构，特别是通过表面浸渍施胶剂，最终获得高挺度复合包装纸，适用于制作各类包装纸盒、纸袋。进一步提供该复合包装纸的制备方法。
[0008]—种高挺度复合包装纸的制备方法，其特征是复合包装纸含有由硫酸钡包覆的矿物纤维，复合包装纸表面浸渍增硬施胶剂，按下述方式操作:
(1)将8-10重量份的硫酸钠溶于水，配制成质量浓度为25-30%的溶液，将25-35重量份的矿物纤维分散在入硫酸钠溶液中，以1500-2500rpm的搅拌速度分散5-15min形成浆料，然后加入硫酸将浆料PH调至3-5，并将10-15重量份的碳酸钡缓慢加入，逐渐形成的沉淀硫酸钡均匀包覆在矿物纤维表面，然后滤干备用；
(2)将步骤(I)得到的由沉淀硫酸钡包覆的矿物纤维与20-30重量份的滑石粉、10-15重量份的高岭土、1-2重量份的润滑助剂、10-15重量份的高分子聚合物在混合机中高速搅拌20-25分钟，混合温度为100-120°C ；
(3)将步骤(2)得到的混合料经喂料器加入挤出机中，通过挤出机挤出，再经T型模具形成复合包装纸雏形;所述挤出机设有五个温控区，其中，第一温控区的温度为165-175°C，第二温控区的温度为185-190°C，第三温控区的温度为190-200°C，第四温控区的温度为200-205°C，第五温控区的温度为190-185°C，所述模具为T型模具，控制区两侧温度为190-200°C，中间温度为180-185°C;
(4)将步骤(3)T型模具挤出的复合包装纸雏形经过4个辊筒进行贴辊拉伸，在进行贴辊拉伸时，辊筒之间不需要挤压，片形物料贴辊筒运行，沿拉伸方向辊筒转速逐渐提高，辊筒间速度差控制在0.5-1.0cm/s，沿拉伸方向设置辊筒温度依次为150°C、140°C、120°C、90°C，通过逐渐拉薄，表面形成网纹；
(5)将步骤(4)通过拉伸形成网纹的纸张趁热进入施胶池进行浸渍式施胶，施胶剂将表面的网纹填平并在上下双面形成施胶层，施胶量控制在1.5-3.5 g/m2，然后通过双辊平整、切边、收卷，得到一种复合包装纸;所述的施胶剂为氧化淀粉、片状碳酸钙、聚乙烯醇、三聚氰胺树脂、水以质量比5:2:2:1:25-30混合后配制的混合液。
[0009]上述制备方法，步骤(I)所述的矿物纤维为水镁石纤维、粉煤灰纤维、硅灰石纤维、碳酸钙纤维、海泡石纤维中的至少一种。
[0010]上述制备方法，步骤(2)所述的润滑助剂为硬脂酸盐、单硬脂酸甘油酯中的至少一种，具有一定极性的润滑剂促进施胶牢固的粘接。
[0011]上述制备方法，步骤(2)所述的高分子聚合物为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚氯乙烯中的至少一种。
[0012]上述制备方法，步骤(2)所述的滑石粉、高岭土为粒径在800-1250目的微细粉体。
[0013]上述制备方法，步骤(3)所述的挤出机优选双螺杆挤出机。
[0014]上述制备方法，步骤(5)优选的施胶剂为氧化淀粉、针状碳酸钙、聚乙烯醇、三聚氰胺树脂、水以质量比5:2:2:1:25-30混合后配制的混合液。
[0015]—种高挺度复合包装纸，其特征是由上述制备方法获得，含有由硫酸钡包覆的矿物纤维，复合包装纸表面涂敷增硬施胶剂。
[0016]本发明利用硫酸钡的形成从而使硫酸钡包覆矿物纤维，硫酸钡的球形特性使矿物纤维在挤出机中加工时更容易产生滚动和滑动，从而促进矿物纤维的分散、防止纤维损伤，使矿物纤维在纸张中形成网络结构，实现提高纸张挺度的目的。同时通过硫酸钡包覆矿物纤维降低润滑助剂的使用量，克服因大量使用润滑剂造成纸张变软的缺陷。进一步，在热拉伸过程中纸张形成网纹，通过浸渍增刚性施胶剂，使施胶剂填平网纹并在纸张上下双面形成施胶层，最终获得高挺度复合包装纸，适用于制作各类包装纸盒、纸袋。
[0017]通过典型的实施例，制备的厚度0.23mm的复合包装纸，其定量为220g/m2，抗张指数为 17.6N.m/g，挺度(纵/横)为 16.5/14.2mN.m，平滑度 2 120S。
[0018]本发明一种高挺度复合包装纸及其制备方法，与现有技术相比突出的特点和有益的效果在于:
1、通过硫酸钡包覆矿物纤维，利用硫酸钡的球形特性使矿物纤维在挤出机中加工时具备良好的分散性流动性，防止纤维损伤，矿物纤维的网状结构充分保留，从而通过矿物纤维支撑提高纸张挺度；
2、通过拉伸形成网纹使增硬施胶剂牢固附着在纸张双面，进一步提高了纸张的挺度
3、高挺度复合包装纸的制备方法，制备工艺连续易控，成本低，适合于大规模化生产应用。
【具体实施方式】
[0019]以下通过【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
[0020]实施例1
(1)将8重量份的硫酸钠溶于水，配制成质量浓度为25-30%的溶液，将25重量份的水镁石矿物纤维分散在入硫酸钠溶液中，以1500-2500rpm的搅拌速度分散5min形成楽料，然后加入硫酸将浆料PH调至3-5，并将10重量份的碳酸钡缓慢加入，逐渐形成的沉淀硫酸钡均匀包覆在矿物纤维表面，然后滤干备用；
(2)将步骤(I)得到的由沉淀硫酸钡包覆的矿物纤维与20重量份的滑石粉、15重量份的高岭土、2重量份的润滑助剂硬脂酸钠、15重量份的聚氯乙烯在混合机中高速搅拌20-25分钟，混合温度为100-120°C;
(3)将步骤(2)得到的混合料经喂料器加入挤出机中，通过挤出机挤出，再经T型模具形成复合包装纸雏形;所述挤出机设有五个温控区，其中，第一温控区的温度为165-175°C，第二温控区的温度为185-190°C，第三温控区的温度为190-200°C，第四温控区的温度为200-205°C，第五温控区的温度为190-185°C，所述模具为T型模具，控制区两侧温度为190-200°C，中间温度为180-185°C;
(4)将步骤(3)T型模具挤出的复合包装纸雏形经过4个辊筒进行贴辊拉伸，在进行贴辊拉伸时，辊筒之间不需要挤压，片形物料贴辊筒运行，沿拉伸方向辊筒转速逐渐提高，辊筒间速度差控制在0.5-1.0cm/s，沿拉伸方向设置辊筒温度依次为150°C、140°C、120°C、90°C，通过逐渐拉薄，表面形成网纹；
(5)将步骤(4)通过拉伸形成网纹的纸张趁热进入施胶池进行浸渍式施胶，施胶剂将表面的网纹填平并在上下双面形成施胶层，施胶量控制在1.5-3.5 g/m2，然后通过双辊平整、切边、收卷，得到一种复合包装纸;所述的施胶剂为氧化淀粉、片状碳酸钙、聚乙烯醇、三聚氰胺树脂、水以质量比5:2:2:1:25-30混合后配制的混合液。
[0021]实施例2
(I)将10重量份的硫酸钠溶于水，配制成质量浓度为25-30%的溶液，将35重量份的碳酸钙矿物纤维分散在入硫酸钠溶液中，以1500-2500rpm的搅拌速度分散1min形成浆料，然后加入硫酸将浆料PH调至3-5，并将15重量份的碳酸钡缓慢加入，逐渐形成的沉淀硫酸钡均匀包覆在矿物纤维表面，然后滤干备用；
(2)将步