阅读说明：本技术 一种木质纤维发泡型包装纸板及制备方法 (Wood fiber foaming type packaging paperboard and preparation method thereof ) 是由 曾军堂 陈庆 司文彬 陈涛 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及包装材料领域,公开了一种木质纤维发泡型包装纸板及制备方法。包括如下制备过程：(1)将木质纤维加入稀硫酸浸泡后利用双氧水溶液漂白,制得预处理木质纤维；(2)将淀粉、交联剂、氢氧化钠加入水中搅拌糊化,制得稀浆状糊化淀粉；(3)将硅藻土吸附碳酸氢铵后喷覆交联聚乙烯醇胶液,制得发泡助剂；(4)将预处理木质纤维、无机纤维、发泡助剂加入稀浆状糊化淀粉中,制得膏状料；(5)将膏状料刮涂在基纸表面后夹在两基纸间辊压平整,高温发泡,裁切,即得木质纤维发泡型包装纸板。本发明制得的包装纸板具有良好的支撑性和轻质性,并且工艺简单易控,材料成本低,可以直接回收,本发明的方法为批量制备包装纸板提供了技术支撑。(The invention relates to the field of packaging materials, and discloses a wood fiber foamed packaging paperboard and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following preparation processes: (1) soaking wood fiber in dilute sulfuric acid, and bleaching with hydrogen peroxide solution to obtain pretreated wood fiber; (2) adding starch, a cross-linking agent and sodium hydroxide into water, stirring and pasting to prepare paste-like thin starch; (3) adsorbing ammonium bicarbonate by diatomite, and spraying a crosslinked polyvinyl alcohol glue solution to prepare a foaming auxiliary agent; (4) adding the pretreated wood fiber, the inorganic fiber and the foaming auxiliary agent into the pasty gelatinized starch to prepare a pasty material; (5) and scraping the paste material on the surface of base paper, clamping the base paper between two pieces of base paper, rolling and flattening, foaming at high temperature, and cutting to obtain the wood fiber foamed packaging paper board. The packaging paperboard prepared by the method has good support and light weight, the process is simple and easy to control, the material cost is low, the packaging paperboard can be directly recycled, and the method provides technical support for batch preparation of the packaging paperboard.)

一种木质纤维发泡型包装纸板及制备方法

技术领域

本发明涉及包装材料领域，公开了一种木质纤维发泡型包装纸板及制备方法。

背景技术

纸板又称板纸，由各种纸浆加工成的、纤维相互交织组成的厚纸页，通常由各种植物纤维为原料，也有掺加非植物纤维，在纸板机上抄造制成。有些特种纸板也掺用羊毛等动物纤维或石棉等矿物纤维。纸板常用作包装材料，作为一种价廉质优的包装材料，包装纸板得到了广泛的应用，特别是随着物流业的快速发展，包装纸板需求激增，受到人们的普遍关注。

包装纸板是供包装用的纸板的总称。包括白板纸、黄板纸、牛皮纸板、瓦楞纸板等。包装纸板要求具有强韧的耐折度和良好的弯曲性，通常由木材、稻麦草等为原料，采用不同方法制浆，在纸板机上抄造而成。包装纸板主要用于制包装纸盒，也用作包装材料或印刷材料等。

包装纸板的应用中，目前最常用的是瓦楞纸板。瓦楞纸板是一个多层的黏合体，它最少由一层波浪形芯纸夹层及一层纸板构成。根据需要可以进行多层复合，从而得到很高的机械强度，能抵受搬运过程中的碰撞和摔跌瓦楞纸主要起到运输过程中的储存、保护作用，与金属、塑料、玻璃包装产品相比，瓦楞纸箱废弃物较少、易于回收再利用，并且印刷时主要采用无毒易分解的环保水性油墨，是公认的“绿色包装产品”。另外，为了更进一步发展包装缓冲材料，高强支撑的蜂窝纸板液被广泛应用。蜂窝纸是人类仿照自然界蜜蜂筑建的六角形蜂巢的原理把它应用于纸板就制成了蜂窝纸芯复合板。蜂窝纸芯因其独特的力学结构，具有较强的抗压、抗折性能。然而，瓦楞纸和蜂窝纸的贴合制造工艺复杂，需要多次粘合和复合，影响了包装纸板的发展。

中国发明专利申请号201810907774.0公开了一种新型减震瓦楞纸板，包括瓦楞纸板本体，瓦楞纸板本体包括下纸板、缓冲层和上纸板，下纸板位于缓冲层的顶部，缓冲层位于上纸板的顶部，缓冲层包括聚酯树脂层、翻膜树脂层和复合硅酸盐层，瓦楞纸板本体的顶部设置有防水层。

中国发明专利申请号201810439668.4公开了一种包装用蜂窝纸板，包括蜂窝柱层，蜂窝柱层上下设置有面纸层，蜂窝柱层和面板层之间设置有夹芯层；夹芯层的纵截面为三角形、梯形或者波浪形，蜂窝柱层和所述夹芯层之间形成空气通道；夹芯层和所述面纸层之间形成密闭结构，密闭结构内设置有吸湿剂。

中国发明专利申请号201711420665.8公开了一种人造纤维纸发泡纸板的生产方法。包括如下步骤：（1）将助剂、无机粉体、纺丝用聚合物粉体按比例混合后，在150~230℃条件下进行混炼捏合处理得到熔融物料；（2）将所述熔融物料进行纤维拉丝处理，并形成布状纤维物料；（3）在两组所述布状纤维物料之间按比例添加发泡胶水进行复合得到复合纸状纤维，并对所述复合纸状纤维进行发泡定型后得到人造纤维发泡纸板。

根据上述，现有方案中用于包装材料的纸板，具有良好的轻质化和缓冲效果的瓦楞纸、蜂窝纸贴合制备的工艺复杂，而将聚烯烃类材料和发泡剂用于发泡纸板的方法，由于聚烯烃为聚合物，难以降解，留存在纸中使得纸板回收困难，本发明提出了一种木质纤维发泡型包装纸板及制备方法，可有效解决上述技术问题。

发明内容

目前应用较广的包装纸板中，具有良好的轻质化和缓冲效果的瓦楞纸、蜂窝纸等的贴合工艺较为复杂，而已有技术将聚烯烃类材料和发泡剂用于发泡纸板时，由于聚烯烃为聚合物，难以降解，留存在纸中使得纸板回收困难的问题，影响了包装纸板的发展。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种木质纤维发泡型包装纸板的制备方法，制备的具体过程为：

（1）先将木质纤维加入质量浓度为10-15%的稀硫酸浸泡搅拌1~2h，然后滤除硫酸，过滤，水洗，再加入质量浓度30~35%的双氧水溶液漂白，最后清洗，制得预处理木质纤维；

（2）先将淀粉、交联剂、氢氧化钠加入水中，然后升温搅拌糊化，制得稀浆状糊化淀粉；各原料配比为，按重量份计，淀粉5~10重量份、交联剂0.1~0.2重量份、氢氧化钠0.1~0.2重量份、水120~150重量份；

（3）先将硅藻土浸入碳酸氢铵饱和液1~3h，使硅藻土充分吸附碳酸氢铵，然后过滤，再将交联聚乙烯醇胶液喷覆在硅藻土颗粒表面，最后高速气流风干，制得发泡助剂；各原料配比为，按重量份计，硅藻土50~60重量份、交联聚乙烯醇胶液8~15重量份；

（4）将步骤（1）制得的预处理木质纤维、无机纤维、步骤（3）制得的发泡助剂加入步骤（2）制得的稀浆状糊化淀粉中，捏炼均匀，制得膏状料；各原料配比为，按重量份计，预处理木质纤维5~10重量份、无机纤维1~3重量份、发泡助剂0.5~1重量份、稀浆状糊化淀粉80~100重量份；

（5）先将膏状料刮涂在基纸表面，厚度控制在1~3mm，然后将膏状料夹在两基纸间，辊压平整，再进行高温发泡处理，最后按需要裁切，即得木质纤维发泡型包装纸板。

木质纤维是天然可再生木材经过化学处理、机械法加工得到的有机絮状纤维物质，广泛用于混凝土砂浆、石膏制品、木浆海棉、沥青道路等领域，可用于制造中纤板，用于家居建材行业。选用目前市售的常规木质纤维。淀粉的选择中，为了保证可持续发展，不建议使用粮食淀粉，如玉米淀粉、小麦淀粉等，而木薯淀粉、甘薯淀粉是较佳地选择，特别是木薯淀粉不但成本低，而且产量大，非常适合用于本发明的淀粉。作为本发明的优选，步骤（2）所述淀粉为木薯淀粉、甘薯淀粉中的至少一种；作为本发明的进一步优选，所述淀粉为木薯淀粉。

交联剂选择常规淀粉交联剂，通过加入淀粉交联剂，使得淀粉糊化后的强度、耐水性和粘性等得以提高。作为本发明的优选，步骤（2）所述交联剂为环氧氯丙烷。

作为本发明的优选，步骤（2）所述升温搅拌糊化的温度为80~85℃，搅拌转速为500~600r/min，时间为1~2h。

本发明将硅藻土浸入碳酸氢铵饱和液，通过自然过滤滤除多余的液体，使硅藻土充分吸附碳酸氢铵，碳酸氢铵作为发泡剂具有发泡倍数高、泡沫稳定性好、泌水量低等优点。进一步在吸附碳酸氢铵的硅藻土表面喷覆交联聚乙烯醇液（硼砂交联聚乙烯醇液），交联聚乙烯醇液在表面成膜，得到的膜层具有一定的耐水性，可以相对的保护碳酸氢铵固定在硅藻土的微孔中；在后期加热发泡时，碳酸氢铵产生的气体使薄膜逐步撑大，并在糊化淀粉固化后形成近似于球形的泡孔支撑体，而由于发泡与固化同时进行，交联聚乙烯醇包膜防止气体快速溢出，从而使发泡的泡孔近似于球形，得到近似于球形的缓冲支撑性更好的泡孔。作为本发明的优选，步骤（3）所述交联聚乙烯醇胶液为质量浓度11~14%的硼砂交联聚乙烯醇液。

本发明以预处理木质纤维、无机纤维、发泡助剂、稀浆状糊化淀粉为原料捏炼得到均匀膏状料，由于膏状料为不易流动的状态，容易成型，易于在基纸上稳定刮涂固定为所需的厚度，厚度控制在1~3mm，优选为2mm。

作为本发明的优选，步骤（4）所述无机纤维为玻璃纤维、硅灰石纤维中的至少一种。

作为本发明的优选，步骤（5）所述基纸为120g/m²的牛皮纸。

高温发泡处理过程在固定的加热平板间进行，基纸表面的膏状物中的木质纤维、无机纤维在糊化淀粉塑性下具有一定流动性，通过发泡助剂发泡，硅藻土吸附的碳酸氢钠释放气体，将交联的聚乙烯醇包膜撑开，形成以硅藻土为核的近似球状气泡，同时糊化淀粉粘合纤维在加热下固化，通过固定的平板间距，可以保证发泡的厚度均匀，进而得到发泡效果优异的复合包装纸板。作为本发明的优选，步骤（5）所述高温发泡处理在固定的加热平板间进行，加热温度为100~120℃，加热发泡时间为3~5min。

由上述方法制备得到的一种木质纤维发泡型包装纸板，其不但具有良好的轻质性和支撑性，而且制备工艺简单，纸板便于直接回收。

本发明提供的一种木质纤维发泡型包装纸板及制备方法，将木质纤维加入稀硫酸浸泡搅拌，滤除无机酸，过滤，水洗，进一步加入双氧水溶液漂白，清洗，得到预处理木质纤维；将淀粉、交联剂、氢氧化钠加入水中搅拌糊化，得到稀浆状糊化淀粉；将硅藻土浸入碳酸氢铵饱和液，过滤，使硅藻土充分吸附碳酸氢铵；然后将交联聚乙烯醇胶液喷覆在硅藻土颗粒表面，高速气流风干，得到发泡助剂；将预处理木质纤维、无机纤维、发泡助剂、加入稀浆状糊化淀粉，捏炼均匀得到膏状料；将膏状料按照需要的厚度刮涂在基纸，将膏状料夹在两基纸间，然后经辊压平整，高温发泡处理，裁切，即可。

本发明提供了一种木质纤维发泡型包装纸板及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

1、提出了采用硅藻土吸附发泡剂并薄膜交联聚乙烯醇制备木质纤维发泡型包装纸板的方法。

2、通过硅藻土吸附发泡剂，并薄膜交联聚乙烯醇，在后续加热发泡时，发泡剂释放的气体将包膜撑大，形成近似于球形的发泡孔，得到具有良好的支撑性和轻质性的发泡包装纸板；而进一步通过将木质纤维、无机纤维在糊化淀粉辅助下分散开，形成缓冲，显著增加了发泡纸板的支撑性能。

3、本发明制备发泡纸板的工艺简单易控，材料成本低，纸板可以直接回收，避免了使用聚烯烃作发泡材料导致纸板难以回收的问题；同时，本发明的技术为批量制备包装纸板提供了技术支撑。

说明书附图

图1为本发明的方法制备包装纸板的工艺流程示意图；其中：1-基纸；2-刮涂的膏状料；3-辊压平整；4-发泡体；5-加热平板；

图2为本发明制得的木质纤维发泡型包装纸板的结构示意图。

具体实施方式

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。

实施例1

（1）先将木质纤维加入质量浓度为15%的稀硫酸浸泡搅拌1.5h，然后滤除硫酸，过滤，水洗，再加入质量浓度30%的双氧水溶液漂白20min，最后清洗，烘干，制得预处理木质纤维；

（2）先将淀粉、交联剂、氢氧化钠加入水中，然后升温搅拌糊化，制得稀浆状糊化淀粉；各原料配比为，按重量份计，淀粉7重量份、交联剂0.16重量份、氢氧化钠0.1重量份、水137重量份；淀粉为木薯淀粉；交联剂为环氧氯丙烷；升温搅拌糊化的温度为83℃，搅拌转速为560r/min，时间为1.5h；

（3）先将硅藻土浸入碳酸氢铵饱和液2h，使硅藻土充分吸附碳酸氢铵，然后过滤，再将交联聚乙烯醇胶液喷覆在硅藻土颗粒表面，最后高速气流风干，制得发泡助剂；各原料配比为，按重量份计，硅藻土56重量份、交联聚乙烯醇胶液11重量份；交联聚乙烯醇胶液为质量浓度13%的硼砂交联聚乙烯醇液；

（4）将步骤（1）制得的预处理木质纤维、玻璃纤维、步骤（3）制得的发泡助剂加入步骤（2）制得的稀浆状糊化淀粉中，捏炼均匀，制得膏状料；各原料配比为，按重量份计，预处理木质纤维10重量份、玻璃纤维2.2重量份、发泡助剂0.7重量份、稀浆状糊化淀粉88重量份；

（5）先将膏状料刮涂在基纸表面，平均厚度控制在2mm，然后将膏状料夹在两基纸间，辊压平整，再进行高温发泡处理，最后按需要裁切，即得木质纤维发泡型包装纸板；基纸为120g/m²的牛皮纸；高温发泡处理在固定的加热平板间进行，加热温度为108℃，加热发泡时间为4min。

实施例1制得的包装纸板，其定量及环压指数如表1所示。

实施例2

（1）先将木质纤维加入质量浓度为15%的稀硫酸浸泡搅拌2h，然后滤除硫酸，过滤，水洗，再加入质量浓度30%的双氧水溶液漂白20min，最后清洗，烘干，制得预处理木质纤维；

（2）先将淀粉、交联剂、氢氧化钠加入水中，然后升温搅拌糊化，制得稀浆状糊化淀粉；各原料配比为，按重量份计，淀粉6重量份、交联剂0.12重量份、氢氧化钠0.2重量份、水140重量份；淀粉为甘薯淀粉；交联剂为环氧氯丙烷；升温搅拌糊化的温度为81℃，搅拌转速为520r/min，时间为2h；

（3）先将硅藻土浸入碳酸氢铵饱和液1.5h，使硅藻土充分吸附碳酸氢铵，然后过滤，再将交联聚乙烯醇胶液喷覆在硅藻土颗粒表面，最后高速气流风干，制得发泡助剂；各原料配比为，按重量份计，硅藻土58重量份、交联聚乙烯醇胶液9重量份；交联聚乙烯醇胶液为质量浓度12%的硼砂交联聚乙烯醇液；

（4）将步骤（1）制得的预处理木质纤维、硅灰石纤维、步骤（3）制得的发泡助剂加入步骤（2）制得的稀浆状糊化淀粉中，捏炼均匀，制得膏状料；各原料配比为，按重量份计，预处理木质纤维6重量份、硅灰石纤维1.5重量份、发泡助剂0.7重量份、稀浆状糊化淀粉95重量份；

（5）先将膏状料刮涂在基纸表面，平均厚度控制在2mm，然后将膏状料夹在两基纸间，辊压平整，再进行高温发泡处理，最后按需要裁切，即得木质纤维发泡型包装纸板；基纸为120g/m²的牛皮纸；高温发泡处理在固定的加热平板间进行，加热温度为105℃，加热发泡时间为4.5min。

实施例2制得的包装纸板，其定量及环压指数如表1所示。

实施例3

（1）先将木质纤维加入质量浓度为15%的稀硫酸浸泡搅拌1h，然后滤除硫酸，过滤，水洗，再加入质量浓度30%的双氧水溶液漂白20min，最后清洗，烘干，制得预处理木质纤维；

（2）先将淀粉、交联剂、氢氧化钠加入水中，然后升温搅拌糊化，制得稀浆状糊化淀粉；各原料配比为，按重量份计，淀粉9重量份、交联剂0.18重量份、氢氧化钠0.2重量份、水130重量份；淀粉为木薯淀粉；交联剂为环氧氯丙烷；升温搅拌糊化的温度为84℃，搅拌转速为580r/min，时间为1h；

（3）先将硅藻土浸入碳酸氢铵饱和液2.5h，使硅藻土充分吸附碳酸氢铵，然后过滤，再将交联聚乙烯醇胶液喷覆在硅藻土颗粒表面，最后高速气流风干，制得发泡助剂；各原料配比为，按重量份计，硅藻土52重量份、交联聚乙烯醇胶液13重量份；交联聚乙烯醇胶液为质量浓度13%的硼砂交联聚乙烯醇液；

（4）将步骤（1）制得的预处理木质纤维、玻璃纤维、步骤（3）制得的发泡助剂加入步骤（2）制得的稀浆状糊化淀粉中，捏炼均匀，制得膏状料；各原料配比为，按重量份计，预处理木质纤维9重量份、玻璃纤维2.5重量份、发泡助剂0.9重量份、稀浆状糊化淀粉85重量份；无机纤维为玻璃纤维；

（5）先将膏状料刮涂在基纸表面，平均厚度控制在2mm，然后将膏状料夹在两基纸间，辊压平整，再进行高温发泡处理，最后按需要裁切，即得木质纤维发泡型包装纸板；基纸为120g/m²的牛皮纸；高温发泡处理在固定的加热平板间进行，加热温度为115℃，加热发泡时间为3.5min。

实施例3制得的包装纸板，其定量及环压指数如表1所示。

实施例4

（1）先将木质纤维加入质量浓度为15%的稀硫酸浸泡搅拌2h，然后滤除硫酸，过滤，水洗，再加入质量浓度30%的双氧水溶液漂白25min，最后清洗，烘干制得预处理木质纤维；木质纤维的原料为松树；

（2）先将淀粉、交联剂、氢氧化钠加入水中，然后升温搅拌糊化，制得稀浆状糊化淀粉；各原料配比为，按重量份计，淀粉5重量份、交联剂0.1重量份、氢氧化钠0.2重量份、水150重量份；淀粉为甘薯淀粉；交联剂为环氧氯丙烷；升温搅拌糊化的温度为80℃，搅拌转速为500r/min，时间为2h；

（3）先将硅藻土浸入碳酸氢铵饱和液1h，使硅藻土充分吸附碳酸氢铵，然后过滤，再将交联聚乙烯醇胶液喷覆在硅藻土颗粒表面，最后高速气流风干，制得发泡助剂；各原料配比为，按重量份计，硅藻土60重量份、交联聚乙烯醇胶液8重量份；交联聚乙烯醇胶液为质量浓度11%的硼砂交联聚乙烯醇液；

（4）将步骤（1）制得的预处理木质纤维、硅灰石纤维、步骤（3）制得的发泡助剂加入步骤（2）制得的稀浆状糊化淀粉中，捏炼均匀，制得膏状料；各原料配比为，按重量份计，预处理木质纤维5重量份、硅灰石纤维1重量份、发泡助剂0.5重量份、稀浆状糊化淀粉100重量份；

（5）先将膏状料刮涂在基纸表面，平均厚度控制在2mm，然后将膏状料夹在两基纸间，辊压平整，再进行高温发泡处理，最后按需要裁切，即得木质纤维发泡型包装纸板；基纸为120g/m²的牛皮纸；高温发泡处理在固定的加热平板间进行，加热温度为100℃，加热发泡时间为5min。

实施例4制得的包装纸板，其定量及环压指数如表1所示。

实施例5

（1）先将木质纤维加入质量浓度为15%的稀硫酸浸泡搅拌1h，然后滤除硫酸，过滤，水洗，再加入质量浓度30%的双氧水溶液漂白20min，最后清洗，烘干制得预处理木质纤维；

（2）先将淀粉、交联剂、氢氧化钠加入水中，然后升温搅拌糊化，制得稀浆状糊化淀粉；各原料配比为，按重量份计，淀粉10重量份、交联剂0.1重量份、氢氧化钠0.1重量份、水120重量份；淀粉为木薯淀粉；交联剂为环氧氯丙烷；升温搅拌糊化的温度为85℃，搅拌转速为600r/min，时间为1h；

（3）先将硅藻土浸入碳酸氢铵饱和液1~3h，使硅藻土充分吸附碳酸氢铵，然后过滤，再将交联聚乙烯醇胶液喷覆在硅藻土颗粒表面，最后高速气流风干，制得发泡助剂；各原料配比为，按重量份计，硅藻土50重量份、交联聚乙烯醇胶液15重量份；交联聚乙烯醇胶液为质量浓度14%的硼砂交联聚乙烯醇液；

（4）将步骤（1）制得的预处理木质纤维、玻璃纤维、步骤（3）制得的发泡助剂加入步骤（2）制得的稀浆状糊化淀粉中，捏炼均匀，制得膏状料；各原料配比为，按重量份计，预处理木质纤维10重量份、无机纤维3重量份、发泡助剂1重量份、稀浆状糊化淀粉80重量份；

（5）先将膏状料刮涂在基纸表面，平均厚度控制在2mm，然后将膏状料夹在两基纸间，辊压平整，再进行高温发泡处理，最后按需要裁切，即得木质纤维发泡型包装纸板；基纸为120g/m²的牛皮纸；高温发泡处理在固定的加热平板间进行，加热温度为120℃，加热发泡时间为3min。

实施例5制得的包装纸板，其定量及环压指数如表1所示。

对比例1

对比例1没有在硅藻土吸附发泡剂表面包覆交联聚乙烯醇，其他制备条件与实施例5相同，制得的包装纸板，其定量及环压指数如表1所示。

上述性能指标的测试方法为：

定量：测试方法参照GBT 451.2-2002《纸和纸板 定量的测定》进行，分别测试本发明实施例1-5和对比例1制得的包装纸板的定量。

环压指数：测试方法参照GB/T 13024-2016《箱纸板》和GB/T 2679.8-2016 《纸和纸板 环压强度的测定》，分别测试本发明实施例和对比例制得的为保证纸板的环压指数。如表1所示。

表1：

由表1可见：本发明得到的包装纸板具有较好的环压指数，满足GB/T 13024-2016《箱纸板》的性能要求，具有良好的支撑性和轻质性，可作为包装纸板按照常规包装使用。