一种瓦楞纸用施胶剂及其应用的制作方法

本发明涉及一种瓦楞纸用施胶剂，属于造纸化学品技术领域。

背景技术

瓦楞纸是由挂面纸和通过瓦楞棍加工而形成的波形的瓦楞纸粘合而成的板状物，其具有成本低、质量轻、加工易、强度大、印刷适应性样优良、储存搬运方便等优点，80％以上的瓦楞纸均可通过回收再生，瓦楞纸可用作家具、食品或者数码产品的包装，相对环保，使用较为广泛。目前，瓦楞纸板已获得为各种各样的商品制作包装而全面的普及、推广和应用。

瓦楞纸板通常由面纸、底纸、芯纸组成(面纸层是最上面一层，一般采用白卡，朝外使用；底纸层就是最下面一层，一般采用牛皮卡纸，朝内使用)，芯纸为波形瓦楞的瓦楞纸芯，面纸、底纸和芯纸通过粘合而成。根据商品包装的需求，瓦楞纸板可以加工成单面瓦楞纸板、三层瓦楞纸板、五层、七层等瓦楞纸板。其中，单面瓦楞纸板一般用作商品包装的贴衬保护层或制作轻便的卡格、垫板以保护商品在贮存的运输过程中的震动或冲撞，三层和五层瓦楞纸板在制作瓦楞纸箱中最常用，家具外包装最常用五层瓦楞纸板，由面纸、中纸、底纸和两层瓦楞纸芯组成。

目前，瓦楞纸或瓦楞纸板的生产与制备工艺正在持续进行改进，逐渐从高克重向低克重方向发展；并且优先采用废纸代替木浆，虽然如此所得的成纸强度较差且吸水值高；此外，由于存在着内部施胶可变因素较多所导致的纸张质量不稳定、档次很难提高的问题，大部分生产厂家少用或放弃内部施胶，转而采用表面施胶进行弥补的工艺已成为流行趋势。瓦楞纸作为商品包装的用途要求施胶剂能有效提高瓦楞纸的抗压强度和韧性，然而，市面上现有的绝大部分表面施胶剂虽能在一定程度上提高瓦楞纸的抗压强度，但仍然不够，尤其是用作家具外包装时，而且往往存在施胶剂用量大而成本高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术中瓦楞纸用施胶剂存在的不足，提供一种瓦楞纸用施胶剂，其能有效提高瓦楞纸的抗平压强度和韧性。

技术方案

一种瓦楞纸用施胶剂，其制备方法为：将淀粉用去离子水溶解，制成浓度为8-12wt％的淀粉溶液，再加入α-淀粉酶和无水氯化钙，混合均匀后，调ph值6.0-7.0，然后在200～500r/min的搅拌速度下加热搅拌，温度升至90℃后，保温20～40min，最后加热煮沸，得到施胶剂。

进一步，所述淀粉为玉米淀粉。

进一步，所述淀粉溶液浓度为10wt％。

进一步，所述α-淀粉酶的用量为淀粉重量的0.1‰。

进一步，所述无水氯化钙的用量为淀粉重量的1‰。

进一步，所述加热搅拌的搅拌速度为300r/min。

上述施胶剂在家具外包装用瓦楞纸板上的应用，应用方法：将施胶剂加热至80℃，然后直接用来在瓦楞纸底层纸表面按施胶量25g/m²进行涂布，最后风干即可。

本发明人研究发现，施胶量为6g/m²时，瓦楞纸板的抗压强度增强最为显著，韧性未发生明显变化；施胶量为35g/m²时，瓦楞纸板的韧性增强最为显著，但抗压强度未发生显著变化；施胶量为25g/m²时，瓦楞纸板的韧性显著提高了44.18％，同时，抗压强度增加了8.27％。

本发明的有益效果：本发明的瓦楞纸施胶剂成分简单，成本低，制备方法简单，其能有效提高瓦楞纸的抗压强度和韧性，并且使用量少。特别适合用于家具外包装。

附图说明

图1为玉米淀粉的扫描电镜图；

图2为实施例1制得的施胶剂的扫描电镜图；

图3为口字型纸箱的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

下述实施例中，α-淀粉酶购自深圳绿微康公司，无水氯化钙购自上海久亿化学试剂有限公司，玉米淀粉购自山东平度淀粉有限公司，但不限如此。

实施例1

一种瓦楞纸用施胶剂，其制备方法为：将40g玉米淀粉用360g去离子水溶解，制成浓度为10wt％的淀粉溶液，再加入0.004gα-淀粉酶和0.04g无水氯化钙，混合均匀后，调ph值6.0-7.0，然后在300r/min的搅拌速度下加热搅拌，温度升至90℃后，保温30min，最后加热煮沸，得到施胶剂。

玉米淀粉的扫描电镜图见图1，其中，图1a为放大200倍的扫描电镜图，图1b为放大1000倍的扫描电镜图；施胶剂的扫描电镜图见图2，其中，图2a为放大200倍的扫描电镜图，图2b为放大1000倍的扫描电镜图。由图1和图2可以看出，在1000倍放大下，原淀粉的分子颗粒形状较为规整，它们的尺寸不同、形状各异：有的呈不规则的椭球形，有的如同被削了几个面的球体，但大多数颗粒的表面没有明显生硬的棱角或切线，即便具有多面，但基体大体呈光滑圆润状，颗粒直径大概在5-20μm之间，而本发明的施胶剂的颗粒结构明显被破坏分解，部分为被酶解的碎片，表面均有不同程度的侵蚀与孔隙，容重增大，比表面积增大，吸附性也增强，在1000倍放大下，颗粒直径在5-10μm之间，比原淀粉更小，更容易渗透到瓦楞纸表面间隙中，增强瓦楞纸板表面强度。

应用测试：

1.选取在生产过程中未施胶的五层瓦楞纸板作为施胶对象，将实施例1制得的施胶剂于80℃水浴锅加热15min后直接涂布于五层瓦楞纸板的底层纸表面(即底层的牛皮卡纸表面)，进行力学性能测试，并与未施胶的五层瓦楞纸板进行对比，具体试验方法如下：

(1)试验样品准备与施胶量

试验用的五层瓦楞纸板由昆山白玉兰家具有限公司提供，主要用于美式橱柜外包装材料。纸板厚度为7mm，将纸板裁剪成尺寸为50mm×50mm的正方形试样。参照gb/t4857.2-2005规定，将试样在温度23摄氏度、相对湿度在60％的环境下放置24小时以上。

施胶量参数如下：6g/m²、10g/m²、15g/m²、20g/m²、25g/m²、30g/m²、35g/m²、40g/m²、45g/m²、50g/m²。

(2)样品涂布

将瓦楞纸板试样摆放在透明玻璃板上，在涂布过程中需要保持工作台面的整洁与水平，使用光滑的金属棒通过辊涂的方式表面施胶。纸板试样经恒温恒湿(23摄氏度、相对湿度在60％的环境)72h后进行力学性能测试，测试结果见表1：

表1不同施胶量瓦楞纸板的弹性模量、最大抗压载荷值和抗压强度值

弹性模量用于测试弹性体抵抗弹性形变能力的强弱，是衡量材料性能的重要参数。弹性模量值越大，使材料发生一定的弹性形变的应力也越大，即材料对应的刚度越大，韧性越小。伴随着实施例1施胶量的增加，瓦楞纸板的弹性模量值先呈略微的上升趋势，后缓慢下降：当施胶量为6g/m²、10g/m²时，与空白试件(未施胶)相比，弹性模量约上升了2.33％、4.65％；当施胶量为15g/m²时，弹性模量与空白试件相比，降低了16.28％；施胶量的工艺参数为20、25、30g/m²时，弹性模量与空白试件相比，约降低了41.86％；到35g/m²时，弹性模量数值较空白试件降低了53.49％，当施胶量进一步上升时，弹性模量值再一次回升，幅度不大，较空白试件降低了37.21％-46.51％，当施胶量为35g/m²时，酶解淀粉表面施胶后的瓦楞纸板韧性增强最为显著；实施例1的施胶剂施胶量为6g/m²时，瓦楞纸板最大抗压载荷值较空白试件(未施胶)增长了13.34％；当施胶量为10g/m²时，较空白试件(未施胶)增长了7.69％，随着施胶量的上升，最大抗压载荷值呈下降趋势，施胶量为15g/m²、20g/m²时，最大抗压载荷值较空白试样降低了12％左右。当施胶量为25g/m²时，最大破坏载荷值出现明显的上升趋势，与空白试件相比，增长了8.27％，伴随着施胶量的进一步上升，最大载荷相较于25g/m²的工艺参数条件下又开始缓慢下降，波动幅度不大。当酶解淀粉施胶量在6g/m²时，瓦楞纸板的最大抗压载荷值最大、抗压强度增强最为显著。

综上，由表1可以看出，抗压强度最大的施胶量是6g/m²,弹性模量值最小(即缓冲性能最好)的施胶量是35g/m²。抗压强度和缓冲性能都较好的施胶量是25g/m²。

2.防水性测试

选取在生产过程中未施胶的五层瓦楞纸板作为施胶对象，将实施例1制得的施胶剂于80℃水浴锅加热15min后直接涂布于五层瓦楞纸板的底层纸表面(即底层的牛皮卡纸表面)，参照《gb/t1540-2002纸和纸板吸水性的测定》方法，采用表面吸收重量测定仪cobb仪，对表面施胶量为6g/m²、25g/m²、35g/m²的瓦楞纸板底纸进行吸水性测试，同时选取未施胶的瓦楞纸板底纸对比测试，每种试样重复量为7张。将试样置于天平上称重记为m1。向翻转式cobb仪中加入100ml去离子水，压盖盖在试样上夹紧，将圆筒翻转180°。计时60s后将试样取出并夹在滤纸中，用金属压辊往返辊压4次将表面残余水分吸干。试样快速取出后置于天平称重记为m2。经测试及计算得知各试样可勃值见表2：

表2不同施胶量瓦楞纸板底层纸吸水性能可勃值

由表2可知，与未施胶试样相比，采用酶解淀粉表面施胶后的底纸吸水性有略微提高，但变化不显著。且由于该工艺是将酶解淀粉仅仅施胶于包装瓦楞纸板的底层纸表面(即包装的内侧)，薄薄一层并未渗透到瓦楞纸的芯层和面层纸，其防水性能对整体瓦楞纸板外包装的防水性影响极小，因此，采用酶解淀粉进行底纸表面施胶后的瓦楞纸板防水性能没有显著影响。

3.棱部局部施胶和整体施胶后的口字型纸箱的最大抗压载荷测试

将瓦楞纸箱体结构简化成最简形式——口字型基础结构(如图3所示，长宽高尺寸分别为120mm、90mm、120mm)，采用实施例1的施胶剂对其进行棱部局部施胶和整体施胶两种表面施胶工艺，施胶量选取25g/m²。采用万能力学试验机对棱部局部施胶和整体施胶后的口字型纸箱进行平行于瓦楞断面方向的静态压缩试验，加载速度为30mm/min。力学测试结果如表3所示：

表3棱部局部施胶和整体施胶后的口字型纸箱最大抗压载荷值

由表3可见，经棱部局部施胶和整体施胶后的口字型纸箱的最大抗压载荷有显著提高，与未施胶的纸箱相比，分别提高了45％和51％。经棱部局部施胶和整体施胶后的纸箱平行抗压强度相当，因此，从节省生产成本、提高生产效率的角度来看，可选择棱部局部施胶纸箱的方式来提高纸箱抗压强度。