一種高挺度復合包裝紙及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及包裝箱、盒、袋等包裝容器包裝用紙領域，特別是涉及一種以礦物纖維為主原料的高挺度復合包裝紙及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著紙張在包裝等領域的大量應用，需求量越來越大。特別是白卡紙在包裝領域的應用包括藥品、保健品、化妝品、電子產品、手提袋、服裝盒、玩具盒、香煙包裝、紙杯、方便面盒、漢堡盒、糕點盒等食品包裝大量的應用白卡紙，導致白卡紙需求急劇增長。目前電子商務、物流快速發展，進一步推動了紙箱、紙盒等包裝紙產品的需求激增。
[0003]由于傳統紙漿紙的生產弊端與木漿用紙的資源矛盾，使其不能滿足種類繁多與需求巨大的包裝產業，更不能滿足社會可持續發展的需要。特別是目前傳統紙為了滿足包裝的需求，需要進一步表面覆膜處理，加大了包裝紙的成本。
[0004]—種以礦物質無機粉體為主要原料的復合原紙為開發綠色包裝制品替代傳統的包裝制品提供了可行的途徑，如合成紙、石頭紙。
[0005]中國發明專利CN102225576A公開了一種全自動石頭造紙生產工藝。該生產工藝將改性處理后的石頭粉與比例15%-20%的塑料PP或PE或PHBV及助劑混合攪拌送入造粒機通過密煉雙螺桿擠出，經過密煉裝置單螺桿高速旋轉將制成膠狀流體擠出至寬膜頭再擠出片材，經過三輥壓延得到石頭紙張；中國專利公開號CNl 378909A提出了一種環保紙，將56-80%的無機礦物粉體與43-18%的聚乙烯樹脂以及助劑通過擠壓造粒，在O型模口通過吹塑得到石頭紙；中國專利公開號CN1202166C公開了將超細碳酸鈣經偶聯劑表面處理后，依次與抗靜電劑、著色劑、潤滑劑和聚烯烴樹脂混煉擠出后送至延壓機延壓成型石頭紙的制造方法；中國專利公開號CN101462387A公開了將超細無機粉體經鋁酸酯偶聯處理后與高密度聚乙烯熔融擠出得到造紙用粒料的方法。以無機粉體為加工主體的石頭紙擺脫了對紙漿的依賴，生產過程不再產生廢水污染環境。
[0006]由于石頭紙是通過熱塑性加工設備螺桿擠壓、壓延成型而成，因而缺少纖維的支撐，石頭紙用于制作紙箱、紙盒、紙袋時表現為挺括度低。使用部分礦物纖維用于制備石頭紙可以改善石頭紙的挺度，但由于石頭是由熱塑流動加工而成，礦物纖維的網狀結構難以充分保留，因而使得礦物纖維在石頭紙中難以發揮纖維的網狀支撐性，從而導致石頭紙用于包裝紙時存在挺括度低的缺陷。
【發明內容】
[0007]為了克服上述缺陷，本發明的目的在于提供一種高挺度復合包裝紙，其特征是復合包裝紙含有由硫酸鋇包覆的礦物纖維，復合包裝紙表面浸漬增硬施膠劑。通過硫酸鋇包覆礦物纖維，使礦物纖維在擠出加工時纖維損傷降低，并均勻分散形成網絡結構，特別是通過表面浸漬施膠劑，最終獲得高挺度復合包裝紙，適用于制作各類包裝紙盒、紙袋。進一步提供該復合包裝紙的制備方法。
[0008]—種高挺度復合包裝紙的制備方法，其特征是復合包裝紙含有由硫酸鋇包覆的礦物纖維，復合包裝紙表面浸漬增硬施膠劑，按下述方式操作:
(1)將8-10重量份的硫酸鈉溶于水，配制成質量濃度為25-30%的溶液，將25-35重量份的礦物纖維分散在入硫酸鈉溶液中，以1500-2500rpm的攪拌速度分散5-15min形成漿料，然后加入硫酸將漿料PH調至3-5，并將10-15重量份的碳酸鋇緩慢加入，逐漸形成的沉淀硫酸鋇均勻包覆在礦物纖維表面，然后濾干備用；
(2)將步驟(I)得到的由沉淀硫酸鋇包覆的礦物纖維與20-30重量份的滑石粉、10-15重量份的高嶺土、1-2重量份的潤滑助劑、10-15重量份的高分子聚合物在混合機中高速攪拌20-25分鐘，混合溫度為100-120°C ；
(3)將步驟(2)得到的混合料經喂料器加入擠出機中，通過擠出機擠出，再經T型模具形成復合包裝紙雛形;所述擠出機設有五個溫控區，其中，第一溫控區的溫度為165-175°C，第二溫控區的溫度為185-190°C，第三溫控區的溫度為190-200°C，第四溫控區的溫度為200-205°C，第五溫控區的溫度為190-185°C，所述模具為T型模具，控制區兩側溫度為190-200°C，中間溫度為180-185°C;
(4)將步驟(3)T型模具擠出的復合包裝紙雛形經過4個輥筒進行貼輥拉伸，在進行貼輥拉伸時，輥筒之間不需要擠壓，片形物料貼輥筒運行，沿拉伸方向輥筒轉速逐漸提高，輥筒間速度差控制在0.5-1.0cm/s，沿拉伸方向設置輥筒溫度依次為150°C、140°C、120°C、90°C，通過逐漸拉薄，表面形成網紋；
(5)將步驟(4)通過拉伸形成網紋的紙張趁熱進入施膠池進行浸漬式施膠，施膠劑將表面的網紋填平并在上下雙面形成施膠層，施膠量控制在1.5-3.5 g/m2，然后通過雙輥平整、切邊、收卷，得到一種復合包裝紙;所述的施膠劑為氧化淀粉、片狀碳酸鈣、聚乙烯醇、三聚氰胺樹脂、水以質量比5:2:2:1:25-30混合后配制的混合液。
[0009]上述制備方法，步驟(I)所述的礦物纖維為水鎂石纖維、粉煤灰纖維、硅灰石纖維、碳酸鈣纖維、海泡石纖維中的至少一種。
[0010]上述制備方法，步驟(2)所述的潤滑助劑為硬脂酸鹽、單硬脂酸甘油酯中的至少一種，具有一定極性的潤滑劑促進施膠牢固的粘接。
[0011]上述制備方法，步驟(2)所述的高分子聚合物為聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚氯乙烯中的至少一種。
[0012]上述制備方法，步驟(2)所述的滑石粉、高嶺土為粒徑在800-1250目的微細粉體。
[0013]上述制備方法，步驟(3)所述的擠出機優選雙螺桿擠出機。
[0014]上述制備方法，步驟(5)優選的施膠劑為氧化淀粉、針狀碳酸鈣、聚乙烯醇、三聚氰胺樹脂、水以質量比5:2:2:1:25-30混合后配制的混合液。
[0015]—種高挺度復合包裝紙，其特征是由上述制備方法獲得，含有由硫酸鋇包覆的礦物纖維，復合包裝紙表面涂敷增硬施膠劑。
[0016]本發明利用硫酸鋇的形成從而使硫酸鋇包覆礦物纖維，硫酸鋇的球形特性使礦物纖維在擠出機中加工時更容易產生滾動和滑動，從而促進礦物纖維的分散、防止纖維損傷，使礦物纖維在紙張中形成網絡結構，實現提高紙張挺度的目的。同時通過硫酸鋇包覆礦物纖維降低潤滑助劑的使用量，克服因大量使用潤滑劑造成紙張變軟的缺陷。進一步，在熱拉伸過程中紙張形成網紋，通過浸漬增剛性施膠劑，使施膠劑填平網紋并在紙張上下雙面形成施膠層，最終獲得高挺度復合包裝紙，適用于制作各類包裝紙盒、紙袋。
[0017]通過典型的實施例，制備的厚度0.23mm的復合包裝紙，其定量為220g/m2，抗張指數為 17.6N.m/g，挺度(縱/橫)為 16.5/14.2mN.m，平滑度 2 120S。
[0018]本發明一種高挺度復合包裝紙及其制備方法，與現有技術相比突出的特點和有益的效果在于:
1、通過硫酸鋇包覆礦物纖維，利用硫酸鋇的球形特性使礦物纖維在擠出機中加工時具備良好的分散性流動性，防止纖維損傷，礦物纖維的網狀結構充分保留，從而通過礦物纖維支撐提高紙張挺度；
2、通過拉伸形成網紋使增硬施膠劑牢固附著在紙張雙面，進一步提高了紙張的挺度
3、高挺度復合包裝紙的制備方法，制備工藝連續易控，成本低，適合于大規模化生產應用。
【具體實施方式】
[0019]以下通過【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發明的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發明上述方法思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包含在本發明的范圍內。
[0020]實施例1
(1)將8重量份的硫酸鈉溶于水，配制成質量濃度為25-30%的溶液，將25重量份的水鎂石礦物纖維分散在入硫酸鈉溶液中，以1500-2500rpm的攪拌速度分散5min形成楽料，然后加入硫酸將漿料PH調至3-5，并將10重量份的碳酸鋇緩慢加入，逐漸形成的沉淀硫酸鋇均勻包覆在礦物纖維表面，然后濾干備用；
(2)將步驟(I)得到的由沉淀硫酸鋇包覆的礦物纖維與20重量份的滑石粉、15重量份的高嶺土、2重量份的潤滑助劑硬脂酸鈉、15重量份的聚氯乙烯在混合機中高速攪拌20-25分鐘，混合溫度為100-120°C;
(3)將步驟(2)得到的混合料經喂料器加入擠出機中，通過擠出機擠出，再經T型模具形成復合包裝紙雛形;所述擠出機設有五個溫控區，其中，第一溫控區的溫度為165-175°C，第二溫控區的溫度為185-190°C，第三溫控區的溫度為190-200°C，第四溫控區的溫度為200-205°C，第五溫控區的溫度為190-185°C，所述模具為T型模具，控制區兩側溫度為190-200°C，中間溫度為180-185°C;
(4)將步驟(3)T型模具擠出的復合包裝紙雛形經過4個輥筒進行貼輥拉伸，在進行貼輥拉伸時，輥筒之間不需要擠壓，片形物料貼輥筒運行，沿拉伸方向輥筒轉速逐漸提高，輥筒間速度差控制在0.5-1.0cm/s，沿拉伸方向設置輥筒溫度依次為150°C、140°C、120°C、90°C，通過逐漸拉薄，表面形成網紋；
(5)將步驟(4)通過拉伸形成網紋的紙張趁熱進入施膠池進行浸漬式施膠，施膠劑將表面的網紋填平并在上下雙面形成施膠層，施膠量控制在1.5-3.5 g/m2，然后通過雙輥平整、切邊、收卷，得到一種復合包裝紙;所述的施膠劑為氧化淀粉、片狀碳酸鈣、聚乙烯醇、三聚氰胺樹脂、水以質量比5:2:2:1:25-30混合后配制的混合液。
[0021]實施例2
(I)將10重量份的硫酸鈉溶于水，配制成質量濃度為25-30%的溶液，將35重量份的碳酸鈣礦物纖維分散在入硫酸鈉溶液中，以1500-2500rpm的攪拌速度分散1min形成漿料，然后加入硫酸將漿料PH調至3-5，并將15重量份的碳酸鋇緩慢加入，逐漸形成的沉淀硫酸鋇均勻包覆在礦物纖維表面，然后濾干備用；
(2)將步