本发明涉及造纸技术领域，特别涉及一种瓦楞原纸表面施胶液及其制备方法和应用。
背景技术：
瓦楞原纸是生产瓦楞包装纸箱的主要材料，随着包装行业的飞速发展，对原纸提出了更高的质量要求，尤其是瓦楞原纸。
原纸表面施胶是用于改善原纸质量的重要工艺，将施胶液通过表面施胶的方式涂于纸板表面，可提高纸张的环压强度以及耐破强度等性能。目前，瓦楞原纸生产过程中，表面施胶工艺大体为表面施胶液中单一添加苯丙类表面施胶剂或者akd施胶剂，这样单一的施胶体系容易造成施胶效果不良，尤其纸张回潮严重，从而影响产品质量；此外，也有表面胶液中添加两种表面施胶剂的情况，但成本又会增加。并且，常规的施胶液往往在淀粉中添加十分昂贵的淀粉转化酶，采用酶转化淀粉工艺进行多次熬胶糊化，从而进一步提高了施胶成本。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种瓦楞原纸表面施胶液及其制备方法和应用。本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液可有效提高瓦楞原纸的抗回潮性，并降低施胶成本。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种瓦楞原纸表面施胶液，由包括以下质量百分含量的组分制备而成：
所述施胶增强剂为包括硫酸亚铁、硫酸钠和过硫酸铵的混合物。
优选地，所述硫酸亚铁、硫酸钠和过硫酸铵的质量比为(7～14):(5～11):(1～2)。
本发明提供了以上技术方案所述瓦楞原纸表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水、淀粉和施胶增强剂混合，得到混合液；
(2)将所述混合液进行糊化，得到糊化液；
(3)用水将所述糊化液进行稀释，得到稀释液；
(4)将所述稀释液与苯丙类表面施胶剂和akd施胶剂混合，得到瓦楞原纸表面施胶液。
优选地，所述步骤(1)中淀粉和水的质量比为1:(2.5～4)。
优选地，所述步骤(2)中糊化的温度为97～100℃，时间为19～21min。
优选地，所述步骤(3)中稀释的温度为79～81℃。
本发明提供了以上技术方案所述所述瓦楞原纸表面施胶液或以上技术方案所述制备方法制备的瓦楞原纸表面施胶液的应用。
优选地，所述瓦楞原纸表面施胶液的施胶量为5～9g/m2。
本发明提供了一种瓦楞原纸表面施胶液，由包括以下质量百分含量的组分制备而成：淀粉10～21％，苯丙类表面施胶剂0.5～2％，akd施胶剂0.5～2.5％，施胶增强剂3～6％，余量水；所述施胶增强剂为包括硫酸亚铁、硫酸钠和过硫酸铵的混合物。本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液是苯丙类表面施胶剂、akd施胶剂和施胶增强剂构成的三元施胶体系，该体系的成膜性和抗水性优良，可有效提高瓦楞原纸的抗回潮性；其中施胶增强剂的价格低于淀粉，且具有降低胶液粘度并提高瓦楞原纸抗回潮性的作用，在相同胶液浓度的情况下，可以部分取代淀粉，并且可完全替代价格昂贵的淀粉转化酶，因而降低了生产成本。实施例结果表明，与未添加施胶增强剂的表面施胶液相比，采用本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液施胶后的瓦楞纸的表吸降低了1.2g/m2，滴水时间增加了8min，相同胶液浓度下施胶成本降低了6.9元/吨纸。
本发明还提供了瓦楞原纸表面施胶液的制备方法和应用。本发明提供的制备方法只需进行一次淀粉糊化，过程简单，操作方便，有利于实现规模化生产。
具体实施方式
本发明提供了一种瓦楞原纸表面施胶液，由包括以下质量百分含量的组分制备而成：
所述施胶增强剂为包括硫酸亚铁、硫酸钠和过硫酸铵的混合物。
以质量百分含量计，本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液包括淀粉10～21％，优选为12～14％，更优选为13％。本发明对淀粉的种类没有特别的要求，采用本领域熟知的淀粉即可，如小麦淀粉、玉米淀粉等。淀粉作为施胶液的基体。
以质量百分含量计，本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液包括苯丙类表面施胶剂0.5～2％，优选为0.8～1.3％，更优选为1％。在本发明中，所述苯丙类表面施胶剂为苯乙烯和丙烯酸酯类共聚而成的乳液型施胶剂。苯丙类表面施胶剂能与淀粉链状分子进行交联反应，形成以聚合物高分子为核心节点的网状结构覆盖在纸张的表面，并形成一个致密的抗水薄膜，从而阻止水蒸气进入纸张内部与纸纤维结合，防止纸张返潮，提高纸张环压强度和抗水性能。本发明对苯丙类表面施胶剂的来源没有特别的要求，采用市售或自行制备的产品均可，如sae表面施胶剂等。
以质量百分含量计，本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液包括akd施胶剂0.5～2.5％，优选为0.8～1.3％，更优选为1％。在本发明中，所述akd施胶剂为烷基烯酮二聚体乳液，可以在纸纤维表面均匀扩散和重新分布，形成高度取向的单分子层，在干燥和贮存阶段与纸纤维分子上的羟基发生酯化反应而牢固地键合在纸纤维上，具有憎水性的长链脂肪基团转向纸面，从而达到优良的抗水效果。本发明对akd施胶剂的来源没有特别的要求，采用市售产品即可。
以质量百分含量计，本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液包括施胶增强剂3～6％，优选为3.2～3.6％，更优选为3.5％。本发明所述施胶增强剂为包括硫酸亚铁、硫酸钠和过硫酸铵的混合物，所述硫酸亚铁、硫酸钠和过硫酸铵的质量比优选为(7～14):(5～11):(1～2)，更优选为12：10：2。在本发明中，所述硫酸亚铁具有增强作用，所述硫酸钠可替代部分淀粉并能够降粘，所述过硫酸铵能够起到降粘的作用，使得所述施胶增强剂的价格低于淀粉，且具有降低胶液粘度并提高瓦楞原纸抗回潮性的作用，在相同胶液浓度的情况下，可以部分取代淀粉，并且可完全替代价格昂贵的淀粉转化酶，因而降低了生产成本。本发明对所述的硫酸亚铁、硫酸钠和过硫酸铵的来源没有特别的要求，采用市售的相应产品即可。
本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液还包括余量水。本发明对所述水没有特别的要求，采用本领域熟知的水即可。
在本发明中，苯丙类表面施胶剂、akd施胶剂和施胶增强剂构成三元施胶体系，胶液的成膜性、抗水性更好，施胶后可有效提高瓦楞原纸的抗回潮性。
本发明提供了上述技术方案所述瓦楞原纸表面施胶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水、淀粉和施胶增强剂混合，得到混合液；
(2)将所述混合液进行糊化，得到糊化液；
(3)用水将所述糊化液进行稀释，得到稀释液；
(4)将所述稀释液与苯丙类表面施胶剂和akd施胶剂混合，得到瓦楞原纸表面施胶液。
本发明将水、淀粉和施胶增强剂混合，得到混合液。在本发明中，所述淀粉和水的质量比优选为1:(2.5～4)，更优选为1:3.5。在本发明具体实施例中，所述混合具体优选为：在搅拌的条件下将淀粉加入水中，淀粉加入完毕后，搅拌5～8min，然后再加入施胶增强剂，施胶增强剂加入完毕后，继续搅拌5～8min，以使水、淀粉和施胶增强剂混合均匀。在本发明中，所述搅拌的转速优选为60～80rpm；在本发明具体实施例中，所述混合优选在分散桶中进行；本发明对所述分散桶没有特别的要求，采用本领域熟知的分散桶即可。
得到混合溶液后，本发明将所述混合液进行糊化，得到糊化液。在本发明中，所述糊化的温度优选为97～100℃，更优选为98℃，时间优选为19～21min，更优选为20min。在本发明中，所述糊化的温度优选通过蒸汽加热的方式实现。在本发明具体实施例中，所述糊化优选在熬胶锅内进行；本发明对所述熬胶锅没有特别的要求，采用本领域熟知的熬胶锅即可。在本发明中，所述淀粉在施胶增强剂的作用下糊化成胶体溶液。在本领域中，常规的淀粉糊化方法需要在淀粉中添加昂贵的淀粉转化酶，需要采用酶转化淀粉工艺进行多次熬胶糊化；而本发明不添加淀粉转化酶，淀粉在施胶增强剂的作用下进行一次糊化即可，简化了工艺流程。
得到糊化液后，本发明用水将所述糊化液进行稀释，得到稀释液。在本发明中，所述稀释的温度优选为79～81℃，更优选为80℃。在本发明中，所述步骤(1)中的水和所述稀释用水的总量符合上述质量百分含量的要求；本发明优选在搅拌条件下，将水加入至糊化液中进行稀释；所述搅拌的转速优选为60～80rpm，搅拌的时间优选为5～8min；所述搅拌的时间自水加入完毕开始计算。在本发明具体实施例中，所述稀释优选在胶液稀释桶中进行；本发明对所述胶液稀释桶没有特别的要求，采用本领域熟知的胶液稀释桶即可。在本发明中，糊化的温度较高，加入水一方面将糊化液进行浓度稀释，另一方面将混合液的温度降到上述稀释温度的范围内。
得到稀释液后，本发明将所述稀释液与苯丙类表面施胶剂和akd施胶剂混合，得到瓦楞原纸表面施胶液。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为60～80rpm，搅拌的时间优选为5～10min。在本发明具体实施例中，优选将苯丙类表面施胶剂和akd施胶剂加入稀释液中进行混合；所述混合优选在纸机胶液机前罐中进行。本发明对所述纸机胶液机前罐没有特别的要求，采用本领域熟知的纸机胶液机前罐即可。
本发明提供的制备方法只需进行一次淀粉糊化，过程简单，操作方便，有利于实现规模化生产。
本发明还提供了上述技术方案所述瓦楞原纸表面施胶液或上述技术方案所述制备方法制备的瓦楞原纸表面施胶液的应用。本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液在应用时，施胶量优选为5～9g/m2，更优选为6～8g/m2。本发明对所述瓦楞原纸表面施胶液的应用方法没有特别的要求，采用本领域常规的施胶工艺即可。
下面结合实施例对本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)加清水170kg加至分散桶，开启搅拌器(转速为60rmp)，加入淀粉57.2kg后再搅拌5min；加入施胶增强剂14.0kg(硫酸亚铁7kg、硫酸钠5.5kg、过硫酸铵1.5kg)，搅拌5min；
(2)打开阀门待混合液全部进入熬胶锅内，开启蒸汽阀门通汽加热至98℃，保温20min；
(3)加入稀释水30kg，搅拌5min，温度控制在80℃；
(4)将稀释液倒入贮存桶内备用，再倒入纸机胶液机前罐，计量泵添加苯丙表面施胶剂5.0kg和akd施胶剂6.0kg，得到瓦楞原纸表面施胶液。
以上各组分用量均为吨纸用量。
将瓦楞原纸表面施胶液通过表面施胶工艺涂于瓦楞纸板表面，检测施胶后瓦楞纸板的表面吸水量值，结果为：成纸表吸(正)为26.4g/m2，成纸表吸(反)为27.8g/m2，滴水时间(正)为53min。
经计算，瓦楞原纸表面施胶液的成本为155.6元/吨纸(水的成本不计)，具体计算过程见表1。
对比例1
(1)加清水170kg加至分散桶，开启搅拌器(转速为60rmp)，加入淀粉67kg后再搅拌5min；
(2)打开阀门待混合液全部进入熬胶锅内，开启蒸汽阀门通汽加热至98℃，保温20min；
(3)加入稀释水30kg，搅拌5min，温度控制在80℃；
(4)将稀释液倒入贮存桶内备用，再倒入纸机胶液机前罐，计量泵添加苯丙表面施胶剂5.0kg和akd施胶剂6.0kg，得到与实施例1施胶液浓度相同的瓦楞原纸表面施胶液。
以上各组分用量均为吨纸用量。
将瓦楞原纸表面施胶液通过表面施胶工艺涂于瓦楞纸板表面，检测施胶后瓦楞纸板的表面吸水量值，结果为：成纸表吸(正)为27.6g/m2，成纸表吸(反)为29.0g/m2，滴水时间(正)为45min。
经计算，瓦楞原纸表面施胶液的成本为162.5元/吨纸(水的成本不计)，具体计算过程见表1。
表1实施例1与对比例1的成本计算对照表
通过与对比例进行比较可以看出，采用实施例1制备的瓦楞原纸表面施胶液施胶后的瓦楞纸的表吸降低了1.2g/m2，滴水时间增加了8min；且施胶增强剂可取代部分淀粉，在相同胶液浓度下，施胶成本降低了6.9元/吨纸。可见，本发明提供的瓦楞原纸表面施胶液有效提高了瓦楞原纸的抗回潮性，并降低了施胶成本。
实施例2
(1)加清水300kg加至分散桶，开启搅拌器(转速为80rmp)，加入淀粉100kg后再搅拌5min；加入施胶增强剂27kg(硫酸亚铁14kg、硫酸钠11kg、过硫酸铵2kg)，搅拌5min；
(2)打开阀门待混合液全部进入熬胶锅内，开启蒸汽阀门通汽加热至98℃，保温20min；
(3)加入稀释水50kg，搅拌5min，温度控制在80℃；
(4)将稀释液倒入贮存桶内备用，再倒入纸机胶液机前罐，计量泵添加苯丙表面施胶剂5kg和akd施胶剂6kg，得到瓦楞原纸表面施胶液。
将瓦楞原纸表面施胶液通过表面施胶工艺涂于瓦楞纸板表面，检测施胶后瓦楞纸板的表面吸水量值，结果为：成纸表吸(正)为25.5g/m2，成纸表吸(反)为27.6g/m2，滴水时间(正)为50min。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。