专利名称：一种用于提高纸张的挺度和纸板的环压强度的表面施胶剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及表面施胶剂的技术领域，具体地说是涉及一种用于提高纸张的挺度和纸板的环压强度的表面施胶剂。
背景技术：
国内纸制品包装迅速发展，推动了国内高强度瓦楞原纸和牛皮箱板纸需求的不断增长。当前我国瓦楞纸箱业的未来发展趋势是瓦楞原纸向低定量、高强度、轻量化方向发展。国内高强度瓦楞原纸的消费量还很大，应大力发展本土的高强度瓦楞原纸，降低进口数量。
目前用于纸和纸板的增强剂主要有淀粉类化学助剂、聚丙烯酰胺(PAM)类增强剂、共聚乳液型增强剂，还有淀粉和丙烯酰胺接枝共聚物等。用于瓦楞原纸和箱板纸增强的淀粉类化学助剂主要有阴离子淀粉、阳离子淀粉和喷雾淀粉；聚丙烯酰胺类增强剂有阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)；造纸用阳离子乳液型增强剂有苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯酰胺、季铵盐乳液聚合的阳离子共聚物；这些增强剂是添加在纸浆中，能增加纤维间的结合强度，对纸和纸板的挺度和环压强度有一定的改善，一般不超过20～30％。除此之外，在纸板层间喷淋淀粉也可以在一定程度上改善纸弧的环压强度，但也存在淀粉流失的问题。
对瓦楞原纸和箱板纸来说，要想获得较高的环压强度、表面强度和抗水性能，必须采用表面施胶。近年来国内一些厂家也开始用表面施胶淀粉来提高纸板的环压强度。用于增强的表面施胶剂可大致分为淀粉类表面施胶剂和合成表面施胶剂两大类。目前我国常用的淀粉类表面施胶剂是氧化淀粉、磷酸酯淀粉，现在阳离子氧化淀粉和羟丙基淀粉也开始作为表面施胶淀粉使用；合成表面施胶剂主要有聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素(CMC)、氟丙烯基系高分子化合物；以及淀粉类表面施胶剂与合成表面施胶剂的配合使用。上述表面施胶剂由于受表面施胶剂的浓度和粘度的限制，施胶量只能达到3～5g/m2，再往上提高施胶量比较困难，对提高纸张的表面强度、印刷适性更有效，对于改善纸板的作用受到了一定的限制。因此，提供一种专用的对提高纸张的挺度和纸板的环压强度非常有效的表面施胶剂是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高纸张的挺度和纸板的环压强度的表面施胶剂，它可克服现有表面施胶剂中施胶后纸张的挺度和纸板的环压强度、表面强度和抗水性能不足的缺点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是
一种用于提高纸张的挺度和纸板的环压强度的表面施胶剂，其特征在于该表面施胶剂是由重量百分比为80～99.5％的水溶性的热固性树脂类胶粘剂和0.5-20％的固化剂组合的混合物，使用时该表面施胶剂用水配制成1-60％浓度。该表面施胶剂既可以单独使用，又可以与表面施胶淀粉复配使用，和表面施胶淀粉复配，该表面施胶剂与表面施胶淀粉的复配比例为99∶1～1∶99。上述的水溶性的热固性树脂类胶粘剂有脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂或环氧树脂中的一种或几种的混合物。上述的脲醛树脂表面施胶剂，特定的固化剂有盐酸、硫酸、硼酸、磷酸、酸式硫酸盐、磷酸铵、氯化铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、甲酸铵、磷酸二氢铵、丹宁酸、一氯乙酸、临苯二甲酸酐、临苯二甲酸、酸性树脂、草酸或草酸胺中的一种。上述的酚醛树脂表面施胶剂，特定的固化剂有盐酸、磷酸、硫酸、对甲苯磺酸、苯酚磺酸、氯化铵、六亚甲基四胺或多聚甲醛中的一种。上述的三聚氰胺树脂表面施胶剂，特定的固化剂有盐酸、硫酸、氯化铵或三乙醇胺和邻苯二甲酸酐混合物中的一种。上述的环氧树脂表面施胶剂，特定的固化剂有胺类、酸酐类、聚合物型或潜伏型；其中胺类固化剂有乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基三胺、四亚乙基三胺、多亚乙基三胺、二乙基氨基丙胺、己二胺、间苯二胺、4，4’-二氨基二苯甲烷、4，4’-二氨基二苯砜、β羟乙基乙二胺、间苯二胺与环氧丙烷苯基醚缩合反应物、二乙烯三胺环氧丙烷丁基醚缩合反应物、苯酚甲醛己二胺缩合反应物、苯酚甲醛间苯二胺缩合反应物、苯酚甲醛乙二胺缩合反应物、二乙烯三胺与丙烯腈加成反应物、苯酚甲醛四乙烯五胺缩合反应物或苯酚甲醛二乙烯三胺缩合反应物中的一种；潜伏型固化剂有咪唑类、酸酐类、双氰胺、有机酰肼(琥珀酸酰肼、己二酸酰肼、间苯二甲酸酰肼)、改性的丙烯腈或微胶囊型固化剂中的一种；有机酸酐类固化剂有顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、内次甲基四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、十二烷基顺丁烯二酸酐、六氯内次甲基四氢邻苯二甲酸酐、聚壬二酸酐、均苯四甲酸酐或液体四氢邻苯二甲酸酐中的一种；聚合物型即低分子聚酰胺树脂类固化剂有低分子聚酰胺、亚油酸二聚酯与三亚乙基四胺反应物、二聚桐油酸与二亚乙基三胺反应物、亚油酸二聚酯与二亚乙基三胺反应物、亚油酸二聚酯与三亚乙基三胺反应物、亚油酸二聚酯与四亚乙基五胺反应物、桐油酸甲酯与三亚乙基四胺反应物或己內酰胺与二亚乙基三胺反应物中的一种。上述与表面施胶剂复配的表面施胶淀粉有热或热化学转化淀粉，酸改性淀粉，氧化淀粉，酶转化淀粉，乙酰化淀粉，羟烷基(丙基或乙基)淀粉，阴离子型双变性淀粉，阳离子淀粉，接枝共聚型淀粉，两性淀粉，辛烯基丁二酸酯淀粉或磷酸酯淀粉中的一种或几种的混合物。
使用该表面施胶剂时，可以选择以下三种方案
(1)、表面施胶工艺流程是水溶性热固性树脂表面施胶液的配制—→门辊式施胶装置施胶或膜转移表面施胶装置—→烘缸干燥—→卷取成纸。
(2)、表面施胶工艺流程是水溶性热固性树脂与表面施胶淀粉复配—→糊化—→门辊式施胶装置施胶或膜转移表面施胶装置—→烘缸干燥—→卷取成纸。
(3)、表面施胶淀粉水溶液—→糊化—→与水溶性热固性树脂复配—→门辊式施胶装置施胶或膜转移表面施胶装置—→烘缸干燥—→卷取成纸。
该表面施胶剂可单独使用或与表面施胶淀粉复配使用，该表面施胶剂与表面施胶淀粉的复配比例为99∶1～1∶99，对纸和纸板表面施胶，可大幅度提高纸和纸板的环压强度，显著改善纸和纸板的表面强度和抗水性能。与表面施胶剂相比，该表面施胶剂的粘度较少，因此可以用较高的浓度施胶，上胶量也远大传统的表面剂的表面施胶，而随着施胶剂浓度的增加，施胶量不断上升，环压强度增强幅度也越明显，研究表明瓦楞原纸的环压强度可增加了169％。该表面施胶剂提高环压强度比氧化淀粉好，相同施胶量，该表面施胶剂提高环压强度是氧化淀粉的2.5倍。将该表面施胶剂与氧化淀粉复配使用，发现该表面施胶剂与氧化淀粉有协同作用，对纸板的环压强度的增强作用大于单独添加氧化淀粉或水溶性热固性树脂，采用复配方案一方面可以提高纸板的环压强度，另一方面可以降低表面施胶剂的成本，提高产品的市场竞争力。
这种表面施胶剂也适用于一些特殊用途的纸张，要生产出高填化的静电复印纸，提高纸张的填料含量，纸张的挺度必然会下降，而采用水溶性的热固性树脂表面施胶剂施胶，可以使静电复印纸的挺度达到质量要求，纸张的高填料用量，因而降低了产品成本。
利用本发明提供的表面施胶剂施胶的纸和纸板，一方面可提升产品的档次，另一方面在不改变产品质量的同时，可以降低产品的定量和降低成本。
纸板环压强度的检测采用环压指数的测定法GB/T2679.8-1995。
具体实施例方式实施例1一种用于提高纸张的挺度和纸板的环压强度的表面施胶剂，它是由重量百分比为80％的脲醛树脂和20％的盐酸组合成的混合物，使用时用水配制成10％的浓度。
实施例2一种用于提高纸张的挺度和纸板的环压强度的表面施胶剂，它是由重量百分比为90％的酚醛树脂和10％的硫酸组合成的混合物，使用时用水配制成20％的浓度。
实施例3一种用于提高纸张的挺度和纸板环压强度的表面施胶剂，它是由重量百分比为95％的三聚氰胺树脂和5％的氯化铵组合成的混合物，使用时用水配制成30％的浓度。
实施例4一种用于提高纸张的挺度和纸板环压强度的表面施胶剂，它是由重量百分比为95％的环氧树脂和5％乙二胺组合成的混合物，使用时用水配制成40％的浓度。
实施例5取自马鞍山山鹰集团箱板纸厂的瓦楞原纸，克重为105.9g/m2，瓦楞原纸的原料为收购的废旧纸箱，纸箱厂裁减剩下的边角料等，使用普通长网纸机造纸。瓦楞原纸裁减成400mm×150mm纸样，采用自制门辊式表面施胶装置进行表面施胶剂，施胶后经烘箱105℃加热通风干燥，得瓦楞原纸施胶产品。检测成纸的环压强度，检测方式采用环压指数的测定法GB/T2679.8-1995。表面施胶剂采用酚醛树脂和氯化铵的混合物，配方为97％的酚醛树脂和3％的氯化铵。使用时该表面施胶剂用水配制成10％的浓度。本次实验，没有施胶之前瓦楞原纸的环压强度为6.37N.m/g，施胶量10.8g/m2瓦楞原纸的环压强度为9.64N.m/g，瓦楞原纸的环压强度增加了51.3％。
实施例6取自马鞍山山鹰集团箱板纸厂的箱板纸，克重为125.9g/m2，箱板纸的原料为收购的废旧纸箱，纸箱厂裁减剩下的边角料等，使用普通长网纸机造纸。箱板纸裁减成400mm×150mm纸样，表面施胶的方法及样品的检测方法同实施例1。表面施胶剂采用三聚氰胺树脂和盐酸的混合物，配方为99％的酚醛树脂和1％的盐酸。使用时该表面施胶剂用水配制成30％的浓度。本次实验，没有施胶之前箱板纸的环压强度为8.21N.m/g，施胶量20.3g/m2箱板纸的环压强度为14.14N.m/g，箱板纸的环压强度增加了72.2％。
实施例7取自马鞍山山鹰集团箱板纸厂的瓦楞原纸，克重为105.9g/m2，瓦楞原纸的原料为收购的废旧纸箱，纸箱厂裁减剩下的边角料等，使用普通长网纸机造纸。瓦楞原纸裁减成400mm×150mm纸样，表面施胶的方法及样品的检测方法同实施例1。表面施胶剂采用环氧树脂和乙二胺的混合物，配方为95％的环氧树脂和5％的乙二胺。使用时该表面施胶剂用水配制成30％的浓度。本次实验，没有施胶之前瓦楞原纸的环压强度为6.37N.m/g，施胶量24.1g/m2箱板纸的环压强度为13.44N.m/g，箱板纸的环压强度增加了111％。
实施例8取自马鞍山山鹰集团箱板纸厂的瓦楞原纸，克重为105g/m2，瓦楞原纸的原料为收购的废旧纸箱，纸箱厂裁减剩下的边角料等，使用普通长网纸机造纸。瓦楞原纸裁减成400mm×150mm纸样，表面施胶的方法及样品的检测方法同实施例1。表1是水溶性的热固性树脂表面施胶剂不同施胶量的环压强度增强表，从表1中得出，10.5g/m2的施胶量，瓦楞原纸的环压强度可以提高94％，31.5g/m2的施胶量，瓦楞原纸的环压强度增加了167％。
表1瓦楞原纸水溶性的热固性树脂表面施胶剂不同施胶量增强表
实施例9取自马鞍山山鹰集团箱板纸厂的瓦楞原纸，克重为105g/m2，瓦楞原纸的原料为收购的废旧纸箱，纸箱厂裁减剩下的边角料等，使用普通长网纸机造纸。瓦楞原纸裁减成400mm×150mm纸样，表面施胶的方法及样品的检测方法同实施例1。氧化淀粉和水溶性的热固性树脂表面施胶剂分别配制成10％的表面施胶液浓度，表2是水溶性热固性树脂和氧化淀粉表面施胶剂相同施胶量的环压强度增强对照表，从表2中看到，8.4g/m2的施胶量，采用氧化淀粉表面施胶的瓦楞原纸其环压强度提高了32.7％，相同的施胶量，采用水溶性热固性树脂表面施胶的瓦楞原纸其环压强度却增加了81％，增强幅度是采用氧化淀粉表面施胶的2.47倍。
表2瓦楞原纸水溶性的热固性树脂和氧化淀粉表面施胶增强对照表
实施例10取自马鞍山山鹰集团箱板纸厂的箱板纸，克重为125g/m2，原料为收购的废旧纸箱，纸箱厂裁减剩下的边角料等，使用普通长网纸机造纸。箱板纸裁减成400mm×150mm纸样，表面施胶的方法及样品的检测方法同实施例1。水溶性热固性树脂表面施胶剂按需要配制成不同的表面施胶液浓度。表3是箱板纸水溶性的热固性树脂表面施胶剂不同施胶量增强表，从表中看到，采用10％的水溶性的热固性树脂表面施胶液浓度施胶，施胶量7.5g/m2，箱板纸的环压强度提高50％，采用26％浓度的水溶性的热固性树脂表面施胶剂施胶，施胶量21.5g/m2，箱板纸的环压强度增加了110％。
表3箱板纸水溶性的热固性树脂表面施胶剂不同施胶量增强表
实施例11取自马鞍山山鹰集团箱板纸厂的箱板纸，克重为125g/m2，原料为收购的废旧纸箱，纸箱厂裁减剩下的边角料等，使用普通长网纸机造纸。箱板纸裁减成400mm×150mm纸样，表面施胶的方法及样品的检测方法同实施例1。水溶性热固性树脂表面施胶剂与氧化淀粉按不同配比进行复配，表面施胶时配制成10％的表面施胶液浓度。表4是箱板纸水溶性的热固性树脂和氧化淀粉复配表面施胶增强数据表，从表中可以看出，水溶性热固性表面施胶剂和氧化淀粉复配可以产生协同增强效应，取得更好的施胶效果。施胶量都控制在10.5g/m2，采用氧化淀粉表面施胶的箱板纸，环压强度提高36％，采用水溶性热固性树脂表面施胶剂和氧化淀粉各占50％比例复配，环压强度增加幅度最大，达到了86.7％。而单独使用水溶性热固性树脂表面施胶剂进行表面施胶，相同的施胶量，箱板纸的环压强度只增加了68％。
表4箱板纸水溶性的热固性树脂和氧化淀粉复配表面施胶增强表
注OS为氧化淀粉Oxide Starch简写实施例12对于使用商品浆的生产静电复印纸的纸厂，通过纸机的门辊式表面施胶或薄膜施胶，加入水溶性的热固性树脂表面施胶剂施胶，施胶量为1.5~3g/m2。挺度测定采用纸张挺度测定仪，把纸张裁成20cm×1cm宽的纸条，用卡子卡住，缓缓向前滑动，在纸条弯曲45度纸头碰到纸张挺度仪斜坡面时停止滑动，在刻度尺上读取卡子到纸尾的距离为读数，用20cm减去读数即为纸张挺度值，单位为cm。根据GB/T2679.15-1997，表面强度利用IGT拉毛速度仪和中粘油墨进行测定，根据国家标准GB12911-91，进行纸张KN油墨吸收性的测定。表5是静电复印纸挺度增强及表面强度、油墨吸收性变化。从表5中看出，脲醛树脂对静电复印纸的挺度增强比氧化淀粉的效果好，脲醛树脂和氧化淀粉复配对静电复印纸的挺度增强又好于单独使用脲醛树脂施胶，采用脲醛树脂和氧化淀粉复配对静电复印纸施胶，2.7g/m2的施胶量挺度提高了33％，明显的改善了静电复印纸的挺度。采用脲醛树脂单独施胶或与氧化淀粉复配施胶，可以改善静电复印纸的表面强度，脲醛树脂和氧化淀粉复配施胶，静电复印纸的表面强度提高了50％。采用脲醛树脂对静电复印纸表面施胶，对静电复印纸的KN油墨吸收性影响不大，好于氧化淀粉对静电复印纸施胶的KN油墨吸收性。脲醛树脂静电复印纸的挺度提高以后，它不仅可以降低其它表面施胶剂的用量，从而提高纸机车速，还可以提高至少4％的填料含量，降低产品成本。
表5静电复印纸挺度增强及表面强度、油墨吸收性变化
(注氧化淀粉Oxide Starch，简称OS；脲醛树脂简称UF)
权利要求
1.一种用于提高纸张的挺度和纸板环压强度的表面施胶剂，其特征在于该表面施胶剂是由重量百分比为80～99.5％的水溶性的热固性树脂类胶粘剂和0.5-20％的固化剂组合的混合物，使用时该表面施胶剂用水配制成1-60％浓度。
2.根据权利要求1所述的表面施胶剂，其特征在于该表面施胶剂既可以单独使用，也可以与表面施胶淀粉复配使用，该表面施胶剂与表面施胶淀粉的复配比例为99∶1～1∶99。
3.根据权利要求1所述的表面施胶剂，其特征在于所述的水溶性的热固性树脂类胶粘剂有脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂或环氧树脂中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求3所述的表面施胶剂，其特征在于所述的脲醛树脂表面施胶剂，特定的固化剂有盐酸、硫酸、硼酸、磷酸、酸式硫酸盐、磷酸铵、氯化铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、甲酸铵、磷酸二氢铵、丹宁酸、一氯乙酸、临苯二甲酸酐、临苯二甲酸、酸性树脂、草酸或草酸胺中的一种。
5.根据权利要求3所述的表面施胶剂，其特征在于所述的酚醛树脂表面施胶剂，特定的固化剂有盐酸、磷酸、硫酸、对甲苯磺酸、苯酚磺酸、氯化铵、六亚甲基四胺或多聚甲醛中的一种。
6.根据权利要求3所述的表面施胶剂，其特征在于所述的三聚氰胺树脂表面施胶剂，特定的固化剂有盐酸、硫酸、氯化铵或三乙醇胺和邻苯二甲酸酐混合物中的一种。
7.根据权利要求3所述的表面施胶剂，其特征在于所述的环氧树脂表面施胶剂，特定的固化剂有胺类、酸酐类、聚合物型、潜伏型中的一种。
8.根据权利要求7所述的表面施胶剂，其特征在于所述的胺类固化剂有乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基三胺、四亚乙基三胺、多亚乙基三胺、二乙基氨基丙胺、己二胺、间苯二胺、4，4’-二氨基二苯甲烷、4，4’-二氨基二苯砜、β羟乙基乙二胺、间苯二胺与环氧丙烷苯基醚缩合反应物、二乙烯三胺环氧丙烷丁基醚缩合反应物、苯酚甲醛已二胺缩合反应物、苯酚甲醛间苯二胺缩合反应物、苯酚甲醛乙二胺缩合反应物、二乙烯三胺与丙烯腈加成反应物、苯酚甲醛四乙烯五胺缩合反应物或苯酚甲醛二乙烯三胺缩合反应物中的一种。
9.根据权利要求7所述的表面施胶剂，其特征在于所述的潜伏型固化剂有咪唑类、酸酐类、双氰胺、有机酰肼(琥珀酸酰肼、己二酸酰肼、间苯二甲酸酰肼)、改性的丙烯腈或微胶囊型固化剂中的一种。
10.根据权利要求7所述的表面施胶剂，其特征在于所述的聚合物型即低分子聚酰胺树脂类固化剂有低分子聚酰胺、亚油酸二聚酯与三亚乙基四胺反应物、二聚桐油酸与二亚乙基三胺反应物、亚油酸二聚酯与二亚乙基三胺反应物、亚油酸二聚酯与三亚乙基三胺反应物、亚油酸二聚酯与四亚乙基五胺反应物、桐油酸甲酯与三亚乙基四胺反应物或己内酰胺与二亚乙基三胺反应物种的一种。
11.根据权利要求2所述的表面施胶剂，其特征在于所述的表面施胶淀粉有热或热化学转化淀粉，酸改性淀粉，氧化淀粉，酶转化淀粉，乙酰化淀粉，羟烷基(丙基或乙基)淀粉，阴离子型双变性淀粉，阳离子淀粉，接枝共聚型淀粉，两性淀粉，辛烯基丁二酸酯淀粉或磷酸酯淀粉中的一种或几种的混合物。
全文摘要
一种用于提高纸张的挺度和纸板环压强度的表面施胶剂，它是由重量百分比为80～99.5％的水溶性的热固性树脂类胶粘剂和0.5－20％的固化剂组合的混合物。使用时该表面施胶剂用水配制成1－60％浓度。该表面施胶剂既可以单独使用，也可以与表面施胶淀粉复配使用，该表面施胶剂对纸和纸板表面施胶，可大幅提高纸张的挺度和纸板的环压强度，显著改善纸和纸板的表面强度和抗水性能，有效改善纸张的油墨吸收性，从而提高纸产品的档次，并可降低成本。
文档编号D21H17/33GK101050611SQ2007100223
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月14日 优先权日2007年5月14日
发明者周小凡, 罗崇来 申请人:南京林业大学