本發明屬于瓦楞紙,具體涉及一種耐水型瓦楞紙及其制備工藝和應用。
背景技術:
1、瓦楞紙是由掛面紙與瓦楞芯紙通過粘合形成的板狀材料,其核心結構為波浪形瓦楞層,具有輕量化、高抗壓、緩沖性能優異等特點。廣泛應用于食品、電子產品、家電、快遞物流等領域。近年來,隨著電商物流的爆發式增長,瓦楞紙需求持續攀升。
2、傳統瓦楞紙的主要成分為纖維素,易吸濕軟化,導致強度下降甚至結構崩塌。在日常使用中耐水性成為關鍵性能需求,尤其是低溫高濕環境中,普通瓦楞紙易受冷凝水侵蝕,需通過耐水處理保持包裝完整性。東南亞、華南等潮濕氣候地區,瓦楞紙箱需長期抵御雨水和空氣濕度。
3、現有技術中提高瓦楞紙防水性的方法主要包括表面涂覆、添加防水劑以及改性處理等方式。這些方法雖然在一定程度上能夠改善瓦楞紙的防水性能,但各自存在明顯的缺陷和局限性。現有技術中提高瓦楞紙防水性的方法主要有以下幾種:1.表面涂層與覆膜技術:疏水涂層:在瓦楞紙表面涂布低表面能物質(如聚乳酸、聚烯烴、石蠟等),形成類似荷葉的疏水表面,使水珠滾落。覆膜工藝:使用聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或聚氯乙烯(pvc)薄膜覆蓋紙板表面,形成物理阻隔層。但是疏水涂層防水時間短(僅能短時防濺水),無法應對長時間浸泡。覆膜材料(如pe、pvc)不可回收,環保性差,且高溫下易軟化或變形。納米涂層的長期穩定性和工業化生產可行性仍需驗證。2.紙漿改性技術:重度施膠:在制漿階段向淀粉糊液中添加耐水助劑(如脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂),提升纖維疏水性。耐水劑添加:在瓦楞糊料中加入高分子聚合物(如交聯劑),增強粘合線的防水性。但是施膠工藝成本高,且過量添加可能導致瓦楞紙板開膠,影響結構強度。耐水劑可能降低紙張柔韌性,導致脆化問題。3.結構設計與填充技術:多層復合結構:在瓦楞紙板中嵌入防水層(如聚乙烯薄膜、丙烯酸涂料)或填充防潮材料(如氯化鈣、珍珠棉),形成物理阻隔。蜂窩層與緩沖層:通過蜂窩結構或珍珠棉填充,增強抗壓性和隔水能力。多層結構導致生產工藝復雜,成本增加(如需要額外層壓設備)。4.特殊工藝與材料:鍍鋁膜復合:將鍍鋁聚氯乙烯薄膜與牛皮紙復合,兼具防水和電磁屏蔽功能。但鍍鋁膜成本極高,且復合材料難以分離回收。另外,現有技術中通過在制漿階段添加烷基烯酮二聚體(akd)或松香膠,提升纖維疏水性,此類方法環保性較好,但可能導致紙張脆化,抗壓強度下降10%-15%。
4、因此,亟需一種耐水型瓦楞紙及其制備工藝和應用。
技術實現思路
1、本發明的目的是提供一種耐水型瓦楞紙及其制備工藝和應用。
2、為了實現上述目的,本發明提供了以下技術方案:
3、一種耐水型瓦楞紙,由外向內依次包括面紙、瓦楞紙板層和內層紙,所述瓦楞紙板層通過將瓦楞紙板浸泡于耐水增強液后烘干得到,所述瓦楞紙板層通過膠粘劑分別粘附在面紙和內層紙表面;
4、耐水增強液包括以下重量百分比的組分:有機硅改性丙烯酸樹脂25-30%、水性氟碳樹脂8-12%、水性環氧樹脂6-10%、改性硅溶膠12-17%、水性增粘乳液6-10%、碳化二亞胺抗水解劑3-6%、改性氧化鋅晶須2-7%、水性聚氨酯交聯劑6-8%,余量為水。
5、進一步地,有機硅改性丙烯酸樹脂,粘度3500-4000mpa.s,固含量38-42wt%。型號j-611。
6、水性氟碳樹脂,型號ht-104fw。
7、水性增粘乳液,型號dermulsenehbr509。
8、水性環氧樹脂,型號npew-261w55。
9、本發明通過將有機硅改性丙烯酸樹脂、水性氟碳樹脂和水性環氧樹脂進行復配,三者發揮增效作用,可以降低瓦楞紙的吸水率。
10、碳化二亞胺抗水解劑,型號抗水解劑aq-aha101。
11、氧化鋅晶須,直徑0.5-5μm,長度10-50μm。
12、進一步地,所述改性硅溶膠包括改性硅溶膠a、改性硅溶膠b和改性硅溶膠c;其中,改性硅溶膠a的粒徑6-9nm,型號ma7-30;改性硅溶膠b的粒徑10-15nm,型號m12-40;改性硅溶膠c的粒徑4-6nm,型號m5-15。
13、進一步地,改性硅溶膠a、改性硅溶膠b和改性硅溶膠c的重量比為1:(1.2-1.5):(0.5-0.7)。
14、本發明通過將改性硅溶膠進行不同粒徑的復配,可以改善瓦楞紙的防潮效果。改性硅溶膠的表面結構為有機碳羥基(c-oh),與本發明的樹脂體系的相容性好。
15、改性氧化鋅晶須的制備方法包括以下步驟:
16、(1)將硅烷偶聯劑kh570加入乙醇水溶液中,攪拌50-60min,繼續加入氧化鋅晶須,并置于40-45℃恒溫水浴中超聲攪拌,取出、抽濾、干燥,得到預改性氧化鋅晶須;
17、(2)將γ-氨丙基三甲氧基硅烷加熱至35℃,緩慢加入4-甲基環己基異氰酸酯,回流反應3-4h,停止反應,冷卻至室溫,得到改性硅烷;
18、(3)將異丙醇和改性硅烷混合,加入預改性氧化鋅晶須,升溫至70-75℃反應3-4h,取出、抽濾、干燥,得到改性氧化鋅晶須。
19、進一步地,硅烷偶聯劑kh570和氧化鋅晶須的重量比為(0.1-0.3):1。
20、進一步地,乙醇水溶液的體積濃度為50-60%。進一步地,γ-氨丙基三甲氧基硅烷和4-甲基環己基異氰酸酯的重量比為1:(0.92-0.97)。
21、進一步地,改性硅烷和預改性氧化鋅晶須的重量比為(0.1-0.2):1。
22、本發明通過將氧化鋅晶須進行改性,在體系中氧化鋅晶須的分散性更高,可以改善瓦楞紙濕熱環境下的強度保留率。本發明通過在氧化鋅晶須上引入環己基與脲基,改善了氧化鋅晶須與樹脂基材的兼容性。
23、耐水增強液的制備方法包括以下步驟:將耐水增強液組分混合均勻,得到耐水增強液。
24、本發明還提供了一種耐水型瓦楞紙的制備方法,包括以下步驟:
25、(1)將增強液涂覆于瓦楞紙層表面,在50-55℃干燥25-30h,增強液干燥后得到的增強層厚度為2-4μm,制得瓦楞紙板層;
26、(2)將硬質瓦楞紙層通過膠粘劑粘附在面紙和內紙表面,膠粘劑為型號gbs-02的表面施膠劑,得到高強度新型瓦楞紙板。
27、與現有技術相比,本發明的優點和有益效果為:
28、1、本發明通過將有機硅改性丙烯酸樹脂、水性氟碳樹脂和水性環氧樹脂進行復配,三者發揮增效的作用,可以降低瓦楞紙的吸水率。
29、2、本發明通過將改性硅溶膠進行不同粒徑的復配,可以改善瓦楞紙的防潮效果。
30、3、本發明通過將氧化鋅晶須進行改性,在體系中氧化鋅晶須的分散性更高,可以改善瓦楞紙濕熱環境下的強度保留率。
1.一種耐水型瓦楞紙,其特征在于,由外向內依次包括面紙、瓦楞紙板層和內層紙,所述瓦楞紙板層通過將瓦楞紙板浸泡于耐水增強液后烘干得到,所述瓦楞紙板層通過膠粘劑分別粘附在面紙和內層紙表面;
2.根據權利要求1所述的耐水型瓦楞紙,其特征在于,有機硅改性丙烯酸樹脂,粘度3500-4000mpa.s,固含量38-42wt%。
3.根據權利要求1所述的耐水型瓦楞紙,其特征在于,所述改性硅溶膠包括重量比1:(1.2-1.5):(0.5-0.7)的改性硅溶膠a、改性硅溶膠b和改性硅溶膠c;其中,改性硅溶膠a的粒徑6-9nm;改性硅溶膠b的粒徑10-15nm;改性硅溶膠c的粒徑4-6nm。
4.根據權利要求1所述的耐水型瓦楞紙,其特征在于,改性氧化鋅晶須的制備方法包括以下步驟:
5.根據權利要求4所述的耐水型瓦楞紙,其特征在于,改性硅烷的制備方法包括以下步驟:將1重量份γ-氨丙基三甲氧基硅烷中加入0.92-0.97重量份4-甲基環己基異氰酸酯,回流反應3-4h,停止反應,冷卻至室溫,得到改性硅烷。
6.根據權利要求4所述的耐水型瓦楞紙,其特征在于,氧化鋅晶須,直徑0.5-5μm,長度10-50μm。
7.根據權利要求4所述的耐水型瓦楞紙,其特征在于,乙醇水溶液的體積濃度為50-60%。
8.根據權利要求1所述的耐水型瓦楞紙,其特征在于,耐水增強液的制備方法包括以下步驟:將耐水增強液組分混合均勻,得到耐水增強液。
9.一種權利要求1-8任一項所述的耐水型瓦楞紙的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
10.一種權利要求1-8任一項所述的耐水型瓦楞紙在物流包裝中的應用。