一种用于免烘干纸管的胶水及其制备方法和免烘干纸管

文档序号:1841658 发布日期:2021-11-16 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于免烘干纸管的胶水及其制备方法和免烘干纸管 (Glue for drying-free paper tube, preparation method of glue and drying-free paper tube ) 是由 狄会会 张平 贾玉国 陈永生 杜桂卿 孟沉香 于 2021-08-02 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种用于免烘干纸管的胶水及其制备方法和免烘干纸管,属于造纸技术领域。该用于免烘干纸管的胶水,按重量份计包括:50~60份去离子水、3~7份聚乙烯醇、0.1~0.3份外交联剂、0.3~0.4份pH调节剂、0.1-0.15份引发剂、30~40份醋酸乙烯、2~4份叔碳酸乙烯酯、0.3~0.45份内交联剂、5~10份填料、助剂0.45~2.3份。本发明提供的胶水具有流动性好,接着强度高、耐高低温、防水性能优越、初粘速度快等特点,将其涂布于纸管原纸制得的纸管,能够免去烘干的步骤,实现全自动化生产。(The invention provides glue for a drying-free paper tube, a preparation method of the glue and the drying-free paper tube, and belongs to the technical field of papermaking. The glue for the paper tube free of drying comprises the following components in parts by weight: 50-60 parts of deionized water, 3-7 parts of polyvinyl alcohol, 0.1-0.3 part of external cross-linking agent, 0.3-0.4 part of pH regulator, 0.1-0.15 part of initiator, 30-40 parts of vinyl acetate, 2-4 parts of vinyl versatate, 0.3-0.45 part of internal cross-linking agent, 5-10 parts of filler and 0.45-2.3 parts of auxiliary agent. The glue provided by the invention has the characteristics of good fluidity, high adhesion strength, high and low temperature resistance, excellent waterproof performance, high initial adhesion speed and the like, and can be coated on a paper tube made of paper tube base paper, so that the drying step can be omitted, and full-automatic production can be realized.)

一种用于免烘干纸管的胶水及其制备方法和免烘干纸管

技术领域

本发明涉及造纸技术领域,尤其涉及一种用于免烘干纸管的胶水及其制备方法和涂布有该胶水制得的免烘干纸管。

背景技术

传统的工业纸管生产往往要经过原纸分条,卷管,烘干,精切,包装等流程。纸管从卷管机下机后需要以人力借助可移动的载体将纸管移至烘房内进行烘干,烘干完成后仍然需要借助载体将纸管移至后加工区域进行精切、包装。纸管在下机之后往往还需要在现场静放一段时间以使胶水固化,才能推进烘房进行烘干。在这整个生产过程当中,存在不符合“精益管理”的生产浪费现象:①库存积压-纸管静放等待烘干的过程,造成了时间和空间资源的浪费;②过度加工-多余的烘干工序增加了烘房的建造成本,烘房本身还需要大量的占地面积和能源消耗,且烘房死角和质量参差不齐易使纸管水分不均造成质量问题;③多余搬运-纸管进出烘房的过程增加了时间、人力、资源等方面的消耗;④多余的运动-工序间的倒运造成了人员工作中不必要的动作。这些人力、物力、时间、占地、能源等方面的浪费致使生产效率和周转效率低,不利于实现自动化生产。

发明内容

有鉴于此,为解决上述背景技术中存在的不足和缺陷,为此,本发明的目的之一在于提供一种用于免烘干纸管的胶水,具有流动性好,接着强度高、耐高低温、防水性能优越、初粘速度快等特点。

为实现上述目的,本发明提供了如下的技术方案:

一种用于免烘干纸管的胶水,按重量份计包括:50~60份去离子水、3~7份聚乙烯醇、0.1~0.3份外交联剂、0.3~0.4份pH调节剂、0.1-0.15份引发剂、30~40份醋酸乙烯、2~4份叔碳酸乙烯酯、0.3~0.45份内交联剂、5~10份填料、助剂0.45~2.3份。

优选地,按重量份计包括:50份去离子水、5份聚乙烯醇、0.3份外交联剂、0.3份pH调节剂、0.15份引发剂、40份醋酸乙烯、2份叔碳酸乙烯酯、0.3份内交联剂、8份填料、0.5份助剂。

优选地,所述外交联剂为硼酸、硼砂和金属盐中的一种或两种;所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和双氧水中的一种;所述内交联剂为丙烯酸和功能单体中的至少一种。

优选地,所述pH调节剂为磷酸氢二钠或碳酸氢钠。

优选地,所述功能单体为含有羟基或酰胺类的功能单体。

优选地,所述填料为碳酸钙、高岭土、膨润土和二氧化硅中至少一种。

优选地,所述助剂包括0.3~2份增塑剂、0.05~0.1份消泡剂、0.1~0.2份防腐剂。

本发明的目的之二在于提供上述用于免烘干纸管的胶水的制备方法,包括如下步骤:

步骤一、称取去离子水、聚乙烯醇和外交联剂水浴条件下搅拌加热溶解,得到混合溶液一;

步骤二、将混合溶液一降温后,加入pH调节剂和溶解后的引发剂,得到混合溶液二;

步骤三、称取醋酸乙烯、叔碳酸乙烯酯和内交联剂滴加至混合溶液二中,得到混合溶液三;

步骤四、向混合溶液三中滴加引发剂;

步骤五、加入填料升温,熟成;

步骤六、步骤五完成后降温,加入助剂。

本发明的目的之三在于,提供一种免烘干纸管,由纸管原纸构成,所述纸管原纸上涂布有上述用于免烘干纸管的胶水,所述纸管原纸的单层的涂胶量为3%-5%。

优选地,按重量份计,所述纸管原纸的面层、衬层和底层的松香胶的施胶比例为1:4:1;按重量百分数计,所述纸管原纸的面层、衬层和底层的挂浆比例为(15-20%):(50-60%):(20%-30%)。

本发明相对于现有技术,具有如下的有益效果:

1.本发明提供的用于免烘干纸管的胶水,具有流动性好、接着强度高、耐高低温、防水性能优越、初粘速度快等特点。

2.本发明提供的用于免烘干纸管的胶水,其原理在于以聚乙烯醇作为保护胶体,醋酸乙烯与叔碳酸乙烯酯自聚和共聚,通过内交联剂和功能单体对其进行改性,形成网状结构,提高了接着强度和防潮性。通过外交联剂与羟基的结合,进一步加大乳液的分子量,提高了乳液的干燥速度、初粘性和防水性。另外丙烯酸酯类的活性基团对填料表面进行改性,提高了填料表面的极性和对乳液的相容性。

3.本发明提供的免烘干纸管,免烘干纸管所用原纸的特性为吸胶性能的内外不同,即单张纸管原纸的外层有一定的渗水性能,而内层具有较强的抗渗水性能,从而涂胶卷制的过程中,胶水主要由原纸外层吸收起到粘接的作用,不能渗透到原纸的内部,经可勃实验法测试,本发明的原纸的吸水性能为80±30g/㎡,以保证卷制的纸管的水分7-12%,保证生产可实现卷管、分切、包装生产全自动,生产效率高,免去烘干步骤,实现了全自动化生产,节省烘房建设面积与能源消耗,加快周转效率,符合纸管下游客户要求和行业标准。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明的具体实施方式,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。因此,以下对实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

本发明提供了一种用于免烘干纸管的胶水,按重量份计包括:50~60份去离子水、3~7份聚乙烯醇、0.1~0.3份外交联剂、0.3~0.4份pH调节剂、0.1-0.15份引发剂、30~40份醋酸乙烯、2~4份叔碳酸乙烯酯、0.3~0.45份内交联剂、5~10份填料、助剂0.45~2.3份。

本发明中,叔碳酸乙烯酯是一种单体,烷基取代基所产生的位阻及屏蔽效应,使得共聚乳液有着特殊的性能。

本发明中,聚乙烯醇选自长春化学的BF-05、BF-17、BP-24和BP-05中的一种或多种。

在本发明中,按重量份计包括:50份去离子水、5份聚乙烯醇、0.3份外交联剂、0.3份pH调节剂、0.15份引发剂、40份醋酸乙烯、2份叔碳酸乙烯酯、0.3份内交联剂、8份填料、0.5份助剂。

在本发明中,所述外交联剂为硼酸、硼砂和金属盐中的一种或两种;所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和双氧水中的一种;所述内交联剂为丙烯酸和功能单体中的至少一种,丙烯酸分子中含有羧基和C=C双键。

在本发明中,所述pH调节剂为磷酸氢二钠或碳酸氢钠。

在本发明中,所述功能单体为含有羟基或酰胺类的功能单体,优选为羟乙基改性丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯中一种或者两种。

在本发明中,所述填料为碳酸钙、高岭土、膨润土和二氧化硅中至少一种。

在本发明中,所述助剂包括0.3~2份增塑剂、0.05~0.1份消泡剂、0.1~0.2份防腐剂。

本发明的目的之二在于提供上述用于免烘干纸管的胶水的制备方法,包括如下步骤:

将一定量的聚乙烯醇、PH调节剂和催化剂加入带有电动搅拌、恒压漏斗的四颈瓶中混合溶解,然后加入醋酸乙烯、内交联剂和催化剂进行共聚反应,水浴控制反应温度。待聚合反应结束后,加入外交联剂进行交联反应。最后加入填料和增塑剂等搅拌1h,冷却即可。

具体过程如下:

步骤一、称取去离子水、聚乙烯醇、外交联剂,加入四口烧瓶中,于90℃水浴条件下搅拌溶解1-2h;

步骤二、待溶解完全,将水浴锅温度降至75-80℃,加入pH调节剂,水中溶解引发剂,加入烧瓶搅拌均匀;

步骤三、称取醋酸乙烯单体、叔碳酸乙烯酯和内交联剂,加入恒压漏斗,接在四口烧瓶上,在75-80℃滴加混合单体,4h滴加完成,控制滴加速率平稳;

步骤四、水中溶解引发剂,加入另一个恒压漏斗,接在四口烧瓶上,滴加引发剂,4h滴加完成,控制滴加速率平稳;

步骤五、加入填料,升温至90℃,熟成1h;

步骤六、水浴锅降温50℃以下,加入助剂,搅拌20-30min。

下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1

步骤一、称取去离子水50份、聚乙烯醇5份、硼酸0.3份,加入四口烧瓶中,于90℃水浴条件下搅拌溶解1.5h;

步骤二、待溶解完全,将水浴锅温度降至78℃,加入磷酸氢二钠0.3份,水中溶解过硫酸铵0.1份,加入烧瓶搅拌均匀;

步骤三、称取醋酸乙烯40份、叔碳酸乙烯酯2份、丙烯酸0.3份,羟乙基改性丙烯酰胺0.1份加入恒压漏斗,接在四口烧瓶上,在78℃滴加混合单体,4h滴加完成,控制滴加速率平稳;

步骤四、水中溶解过硫酸铵,加入另一个恒压漏斗,接在四口烧瓶上,滴加0.05份催化剂过硫酸铵,4h滴加完成,控制滴加速率平稳;

步骤五、加入高岭土4份、膨润土4份,升温至90℃,熟成1h。

步骤六、水浴锅降温50℃以下,加入0.3份增塑剂、0.1份消泡剂、0.1份防腐剂,搅拌25min。

实施例2

同实施例1,不同之处在于,55份去离子水、3份聚乙烯醇、0.2份硼砂、0.35份碳酸氢钠、步骤二中滴加0.07份过硫酸铵、步骤三中滴加0.04份过硫酸铵、30份醋酸乙烯、4份叔碳酸乙烯酯、0.25份丙烯酸、4份膨润土、4份高岭土、1.2份增塑剂、0.05份消泡剂、0.2份防腐剂。步骤一中搅拌溶解时间为2h,步骤二中水浴锅温度降至80℃,步骤三中在80℃滴加0.05份羟甲基丙烯酰胺、0.03份丙烯酸羟乙酯,步骤六中搅拌时间30min。

实施例3

同实施例1,不同之处在于,60份去离子水、7份聚乙烯醇、0.2份硫酸铝、0.3份磷酸氢二钠、步骤二中滴加0.05份双氧水、步骤三中滴加0.05份过硫酸钾、33份醋酸乙烯、3份叔碳酸乙烯酯、0.25份丙烯酸、2份二氧化硅、4份碳酸钙、2份高岭土、2份增塑剂、0.08份消泡剂、0.15份防腐剂。步骤一中搅拌溶解时间为1.5h,步骤二中水浴锅温度降至75℃,步骤三中在75℃滴加0.07份羟乙基改性丙烯酰胺、0.03份丙烯酸羟乙酯,步骤六中搅拌时间20min。

实施例4

同实施例1,不同之处在于,52份去离子水、5份聚乙烯醇、0.3份硫酸铝、0.35份磷酸氢二钠、步骤二中滴加0.05份双氧水、步骤三中滴加0.05份过硫酸钾、30份醋酸乙烯、3份叔碳酸乙烯酯、0.3份丙烯酸、2份二氧化硅、3份碳酸钙、3份高岭土、1.5份增塑剂、0.05份消泡剂、0.1份防腐剂。步骤一中搅拌溶解时间为2h,步骤二中水浴锅温度降至75℃,步骤三中在75℃滴加0.07份羟乙基改性丙烯酰胺、0.03份丙烯酸羟乙酯,步骤六中搅拌时间30min。

实施例5

同实施例1,不同之处在于,55份去离子水、3份聚乙烯醇、0.2份硼酸、0.05份硼砂、0.3份碳酸氢钠、步骤二中滴加0.07份过硫酸铵、步骤三中滴加0.04份过硫酸铵、32份醋酸乙烯、4份叔碳酸乙烯酯、0.25份丙烯酸、5份膨润土、3份高岭土、1.2份增塑剂、0.05份消泡剂、0.2份防腐剂。步骤一中搅拌溶解时间为1h,步骤二中水浴锅温度降至80℃,步骤三中在75℃滴加0.05份羟甲基丙烯酰胺、0.05份丙烯酸羟乙酯,步骤六中搅拌时间30min。

实施例6

同实施例1,不同之处在于,55份去离子水、6份聚乙烯醇、0.1份硼酸、0.1份硫酸铝、0.3份磷酸氢二钠、步骤二中滴加0.05份双氧水、步骤三中滴加0.05份过硫酸钾、30份醋酸乙烯、3份叔碳酸乙烯酯、0.3份丙烯酸、5份二氧化硅、3份高岭土、2份增塑剂、0.06份消泡剂、0.15份防腐剂。步骤一中搅拌溶解时间为1.5h,步骤二中水浴锅温度降至75℃,步骤三中在75℃滴加0.04份羟乙基改性丙烯酰胺、0.04份丙烯酸羟乙酯,步骤六中搅拌时间30min。

对比例1

对比例1选用传统纸管用白乳胶指标为固含量20-30%,pH4-6,粘度1000-2500cps之间,初粘时间一般为40-60s,接着强度为10-15N/cm2

对实施例1-6制得的胶水按照进行检测,粘度的检测依据GB/T 2794-1995;固含量的检测依据GB/T 2793-1995;PH的检测依据GB/T 14518-1993;接着强度的检测依据GB/T34444-2017。结果如下表:

表1实施例1-6的检测结果

由上述表1的内容可知,本发明实施例1-6制得的胶水的固含量40-45%,pH3.5-5.5,粘度600-1200cps,初粘时间10-20s,接着强度为15-20N/cm2。与传统纸管所用常规白乳胶相比,本发明制备的胶水具有流动性好,接着强度高、初粘速度快等特点。

本发明的目的之三在于,提供一种免烘干纸管,由纸管原纸构成,所述纸管原纸上涂布有上述用于免烘干纸管的胶水,所述纸管原纸的单层的涂胶量为3%-5%。

本发明中,所述纸管原纸的水分为4.5-6%,水分过低,纸张韧性差容易断纸;原纸水分过高,成管水分偏大。

在本发明中,按重量份计,所述纸管原纸的面层、衬层和底层的松香胶的施胶比例为1:4:1;按重量百分数计,所述纸管原纸的面层、衬层和底层的挂浆比例为(15-20%):(50-60%):(20%-30%)。

纸管原纸的面层、衬层和底层的松香胶的施胶比例为1:4:1,挂浆比例为(15-20%):(50-60%):(20%-30%),并利用可勃(Cobb)实验法检测纸管原纸的吸水性能,具体结果如下表2所示:

表2按照如下的松香胶的施胶比例和挂浆比例测试纸管原纸的吸水性能(g/m2)

具体实施例 松香胶施胶比例 挂浆比例 吸水性能
实施例7 1:4:1 15%:55%:30% 70/94
实施例8 1:4:1 18%:52%:30% 74/92
实施例9 1:4:1 20%:50%:30% 81/92
实施例10 1:4:1 15%:60%:25% 71/89
实施例11 1:4:1 18%:60%:22% 77/86
实施例12 1:4:1 20%:60%:20% 81/82

上述表2中的吸水性能表示的是原纸的正反两面的吸水性能,例如:70/94其中70表示的是正面或反面的吸水值,94表示的是反面或正面的吸水值,其中,正面和反面仅仅只是便于描述所用,具体对正面还是反面没有要求。

对比例2

与实施例7不同之处在于,松香胶施胶比例为常规的1:1:1的比例。同时常规的挂浆比例为(20-30%):(30-40%):(30%-40%)。

所选常规原纸的定量为450g/m2、施胶比例为1:1:1,吸水性能为内外均匀吸水,面衬底挂浆比例为25%:35%:40%,原纸水分7.0%,检测吸水性能结果为300/310g/m2

由表2内容可以得出,本发明制得的免烘干纸管的原纸的吸水性能为80±30g/㎡,其远低于常规的纸管卷制所用常规原纸的吸水性能为300±50g/m2,也远低于对比例2的纸管原纸的吸水性能。

使用常规原纸分别与传统白乳胶和实施例1进行卷管试验,具体结果如下表3所示:

表3:76.2*8规格纸管(常规原纸分别与常规白乳胶胶水和实施例1卷管试验结果):

其中表3中胶水涂布量为保证粘合的最低涂胶量。从表3数据可以看出,常规原纸因吸水性能较高,吸胶量比较大,纸管烘干前后抗压强度变化大,尺寸如内径、外径、长度等指标变化大,不烘干难以达到客户或者行业要求。

本发明提供的纸管原纸与卷管所用的普通纸管原纸相比,免烘干纸管所用纸管原纸的特性为吸胶性能的内外不同,即单张纸管原纸的外层有一定的渗水性能,而内层具有较强的抗渗水性能,从而涂胶卷制的过程中,胶水主要由原纸外层吸收起到粘接的作用,不能渗透到原纸的内部,其最终的吸水性能达到了80±30g/㎡,保证了卷制的纸管的水分7-12%,符合纸管下游客户要求和行业标准。

同时利用上述实施例1-6制备的胶水涂布于实施例7-12的纸管原纸的单层上,制成免烘干纸管,进行了下机追踪,并测定了免烘干纸管的性能。从数据中可以看出,纸管下机不用烘干,水分即达到客户或者行业要求,并且纸管尺寸和抗压稳定。

表4:76.2*8规格纸管卷管实验结果

上述表4中免烘干纸管的含水性能(水分)的测试采用本领域中常规的烘干法进行测试即可,在此,不再详细赘述。

本发明还提供了上述纸管原纸的制备工艺以及卷管工艺流程(免烘干纸管的制备):

纸管原纸的制备工艺:

将国废COCC12#B以及国废COCC2#,按照一定比例投入碎浆机,通过浆料碎解、除渣、筛选等工序,去除浆料中杂质,再经浓缩、磨浆工序,使浆料的洁净度和叩解度达到待用要求,泵入调节池。

在调节池按吨纸3kg的添加量加入阳离子施胶剂(松香胶),按吨纸6kg的加入量加入硫酸铝,浆池搅拌器正常开启,使松香胶与浆料混合均匀。

在浆料进入纸机前的流送环节,在三层冲浆泵进口添加硫酸铝,硫酸铝吨纸加入量为6kg,在衬浆冲浆泵进口添加阳离子施胶剂(松香胶),吨纸加入量为9kg,混合后经冲浆泵导入纸机。

在浆料进入成形前,其它化工辅料根据需要进行配合加入,以提高成纸的各项性能。

在纸机网部,调整三层浆的挂浆比例为(15-20%):(50-60%):(20%-30%)。浆料经成形、压榨、烘干、卷取、复卷等工序,制得免烘干纸管专用原纸。

卷管流程:纸管原纸分条机进行分条,按照配纸级别、幅宽依次在上纸架放置,纸条经张力板保持一定张力(0.3-0.4MPa),经过胶架单面上胶,通过刮刀角度调整上胶量,纸条在卷管芯轴上螺旋形卷绕,皮带拉力形成动力,最终卷绕成管。卷管车速≥15m/min。卷管车速低于15m/min,会因免烘干胶水初粘过快,导致胶膜干涸,没有粘性。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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