瓦楞纸板矿物胶、制备方法及其应用.pdf

本发明提供了一种瓦楞纸板矿物胶，所述矿物胶包括矿物粉和淀粉浆，所述矿物粉的质量占所述淀粉浆质量的5％～30％；以重量份计，所述矿物粉包括：木炭0.7～2.5份、黄土1.3～3份、硅藻土1.7～3份、玉石粉0.5～1.5份、麦板石1.2～2.4份和沸石85～95份。制备方法包括：将木炭、黄土、硅藻土、玉石粉和麦板石粉碎成粉末；沸石在500～550℃下粉碎，制得沸石粉；将所述沸石粉与所述粉末混合均匀，制备得到矿物粉；后将矿粉物与淀粉浆混合均匀。该矿物胶能够大大增强瓦楞纸板的强度、可调节湿度，适用于湿度较大的环境、能吸附有害气体和乙烯等气体，再加上具有抑菌抗菌作用，能延长保鲜时间。

权利要求书
1.  一种瓦楞纸板矿物胶，其特征在于，所述矿物胶包括矿物粉和淀粉浆，所述矿物粉的质量占所述淀粉浆质量的5％～30％；
以重量份计，所述矿物粉包括：木炭0.7～2.5份、黄土1.3～3份、硅藻土1.7～3份、玉石粉0.5～1.5份、麦板石1.2～2.4份和沸石85～95份。

2.  根据权利要求1所述的矿物胶，其特征在于，以重量份计，所述矿物胶包括：木炭1.5～2.0份、黄土2.0～2.5份、硅藻土2.5～3份、玉石粉1.0～1.3份、麦板石1.5～2.0份和沸石90～95份。

3.  根据权利要求1所述的矿物胶，其特征在于，所述矿物粉的粒度为300目以上。

4.  根据权利要求3所述的矿物胶，其特征在于，所述矿物粉的粒度为300目～500目。

5.  根据权利要求1所述的矿物胶，其特征在于，所述木炭为活性炭。

6.  根据权利要求1所述的矿物胶，其特征在于，所述淀粉浆为玉米淀粉浆。

7.  根据权利要求6所述的矿物胶，其特征在于，以质量分数计，所述玉米淀粉浆包括玉米淀粉20％～30％、火碱0.4％～0.6％、硼砂0.25％～0.5％和水余量。

8.  一种权利要求1～7任一项所述矿物胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将木炭、黄土、硅藻土、玉石粉和麦板石粉碎成粉末；沸石在500～550℃下粉碎，制得沸石粉；将所述沸石粉与所述粉末混合均匀，制备得到矿物粉；
(2)将所述淀粉浆与步骤(1)中得到的矿物粉末混合均匀。

9.  根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述混合为：进行高剪切搅拌10～15分钟。

10.  一种权利要求1～7任一项所述矿物胶在作为瓦楞纸板胶中的应用。

说明书瓦楞纸板矿物胶、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及瓦楞纸板领域，具体而言，涉及一种瓦楞纸板矿物胶、制备方法及其应用。
背景技术
由瓦楞制板制备而成的瓦楞纸箱是在生活中应用非常广泛的一种包装容器，具有价格低廉、制作工艺简易、可自然降解，不污染环境、可回收利用的显著优势。
现有瓦楞纸板生产线上大都使用各类淀粉胶粘剂将瓦楞状板和纸板进行粘结。然而，淀粉本身不溶于水，在水中淀粉会随着温度升高而发生体积膨胀，膨胀到一定程度则破裂，与水溶成糊状，成为粘稠的液体。在纸板粘结过程中，渗透于瓦楞峰顶和平纸板的表面微孔中，待水分蒸发后形成具有一定网状交联的物理机械粘合力。
但是这种单纯的胶结剂中的水分子会向纸板内部不断渗透，在瓦楞中形成水分梯度，使得整个瓦楞纸板迅速受潮变软，导致瓦楞纸板的强度下降。由这种胶结剂制备而成的瓦楞纸板由于强度较弱，因此会导致组合成的瓦楞纸箱作为容器进行货物存储或运输时叠放的层数不高，空间利用率低。而且，在环境较为恶劣的运输过程中，例如长途海运时，由于海上的湿度比较大，纸箱非常容易受潮，当纸箱吸收水分达到一定程度后，其强度会极具下降，甚至是破烂。
除此之外，随着现代运输业的发展，瓦楞纸箱运输的货物也越来越多样化。例如新鲜蔬菜、瓜果、花卉等。这些货物在长时间的运输过程中常常发霉腐烂、新鲜度大大降低等。
如何克服现有瓦楞纸板胶结剂的缺陷，提高其性能，从而制备出功效突出的瓦楞纸板和瓦楞纸箱成为备受广大生产厂家关注的问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种由淀粉浆和具有特定组成的多孔性矿物粉组成的瓦楞纸板矿物胶。该矿物胶能够吸附水分，进而克服了传统瓦楞纸板生产过程中所用胶黏剂中的水分子易向纸板内部渗透的缺陷，大大增强了瓦楞纸板的强度。此外，该矿物胶可调节湿度，适用于湿度较大的环境、还能吸附有害气体和乙烯等，再加上具有抑菌抗菌作用，能延长所储食品的保鲜时间。同时，本发明提供的矿物胶还可显著增加瓦楞纸板的粘合力，使其不易变形。
本发明的第二目的在于提供一种所述的瓦楞纸板的制备方法，该方法可将原料粉碎成粒度较小的粉末，增加其表面积，并保证其粘结能力。
本发明的第三目的在于提供所述矿物胶的用途，应用其制备瓦楞纸板。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种瓦楞纸板矿物胶，所述矿物胶包括矿物粉和淀粉浆，所述矿物粉的质量占所述淀粉浆质量的5％～30％；
以重量份计，所述矿物粉包括：木炭0.7～2.5份、黄土1.3～3份、硅藻土1.7～3份、玉石粉0.5～1.5份、麦板石1.2～2.4份和沸石85～95份。
本发明提供的瓦楞纸板矿物胶包括矿物粉和淀粉浆，矿物粉的制备原料包括木炭、黄土、硅藻土、玉石粉、麦板石和沸石，均为多孔性的组分，具有较强的吸附能力，将其与淀粉浆混合后制备得到的瓦楞纸板矿物胶与传统瓦楞纸板生产过程中所用的胶黏剂相比，能够吸附水分，避免向纸板内部不断渗透，克服了传统胶黏剂的缺陷，从而大大增强瓦楞纸板的强度，提高其抗压能力，同时也使得瓦楞纸板在湿度较大的环境中应用时不易破烂。
而且，本发明中的矿物胶不但可以吸附水分，增加瓦楞纸板的强度，还可以通过吸附水分达到调节纸箱内部湿度的目的、还可以吸附其他组分，例如有害气体、乙烯等，从而可通过防止纸箱中新鲜蔬菜、瓜果和花卉水分蒸发并抑制其呼吸作用达到保鲜的目的，保鲜时间延长。
本发明制备的瓦楞纸板矿物胶还具有显著的抗菌抑菌性能，加上能够吸附有害气体，两者共同作用，能够显著降低瓦楞纸箱中存放的新鲜蔬菜、瓜果和花卉的腐烂变质程度。
矿物粉和淀粉浆之间的质量比影响瓦楞纸板胶的性能，矿物粉的含量太高时会破坏矿物胶的粘结性能，含量太低则矿物粉的性能不突出，最优选地，矿物粉的质量占淀粉浆质量的5％～30％，使得瓦楞纸板胶可大大增加瓦楞纸板的粘合力。
矿物粉中各组分的配比关系也显著影响瓦楞纸板胶的性能，优选地，以重量份计，所述矿物粉包括：木炭0.7～2.5份、黄土1.3～3份、硅藻土1.7～3份、玉石粉0.5～1.5份、麦板石1.2～2.4份和沸石 85～95份。进一步优选，以重量份计，所述矿物胶包括：木炭1.5～2.0份、黄土2.0～2.5份、硅藻土2.5～3份、玉石粉1.0～1.3份、麦板石1.5～2.0份和沸石90～95份。
优选地，所述矿物粉的粒度为300目以上，不会影响矿物胶的粘结性能，更重要的是，可增加矿物粉末的表面积，大大增强其吸附能力。进一步优选地，所述矿物粉的粒度为300目～500目。
优选地，所述木炭为活性炭，使得矿物胶的吸附性能一步增强。
在瓦楞纸板矿物胶中，淀粉浆起到粘结的作用，淀粉浆优选为玉米淀粉浆，玉米淀粉的蛋白含量低，保证淀粉浆的粘合性能。玉米淀粉浆中包括玉米淀粉和水，同时还添加了火碱和硼砂。添加的火碱溶于水时会产生热量，与淀粉作用，可降低淀粉的糊化作用，提高粘度。而硼砂溶于水后放出游离酸，通过氢键与淀粉结合，增加胶粘剂膜的坚固性，促进胶粘剂粘力。各组分的用量对玉米淀粉浆的粘度产生影响，优选地，以质量分数计，所述玉米淀粉浆包括玉米淀粉20％～30％、火碱0.4％～0.6％、硼砂0.25％～0.5％和水余量。
一种本发明所提供的矿物胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将木炭、黄土、硅藻土、玉石粉和麦板石粉碎成粉末；沸石在500～550℃下粉碎，制得沸石粉；将所述沸石粉与所述粉末混合均匀，制备得到矿物粉；
(2)将所述淀粉浆与步骤(1)中得到的矿物粉末混合均匀。
本发明提供的所述瓦楞纸板矿物胶的制备方法简便快捷，既能增加矿物粉的表面积，也能保证矿物胶的粘结性能。该方法中，高温下粉碎沸石可将其粉碎成粒度较小的沸石粉，增加其表面积。
优选地，所述步骤(2)中，所述混合为：进行高剪切搅拌10～15分钟。通过高剪切搅拌，进一步将矿物胶中的所有组分混合均匀，同时也使得胶黏剂和矿物粉末的颗粒直径接近纳米级。
一种本发明提供的瓦楞纸板矿物胶在作为瓦楞纸板胶，制备瓦楞纸板中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的瓦楞纸板矿物胶能够吸附水分，避免水分子向纸板内部不断渗透，克服了传统胶黏剂的缺陷，从而大大增强瓦楞纸板的强度，提高其抗压能力，同时也使得瓦楞纸板在湿度较大的环境中应用时不易破烂。
(2)本发明提供的矿物胶还可以通过吸附水分达到调节纸箱内部湿度的目的、还可以吸附其他组分，例如有害气体、乙烯等，从而可通过防止纸箱中新鲜蔬菜、瓜果和花卉水分蒸发并抑制其呼吸作用达到保鲜的目的，保鲜时间延长。
(3)本发明提供的瓦楞纸板矿物胶还具有显著的抗菌抑菌性能，加上能够吸附有害气体，两者共同作用，能够显著降低瓦楞纸箱中存放的新鲜蔬菜、瓜果和花卉的腐烂变质程度。
(4)本发明提供的瓦楞纸板胶可大大增加瓦楞纸板的粘合力。
(5)本发明提供了一种所述瓦楞纸板矿物胶的制备方法，该制备方法简便快捷，既能增加矿物粉的表面积，也能保证矿物胶的粘结性能。该方法中，高温下粉碎沸石可将其粉碎成粒度较小的沸石粉，增加其表面积。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视 为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
在实施例1中，矿物粉末的质量占淀粉浆质量的5％，具体的制备方法如下：
制备矿物粉：称取木炭70g、黄土130g、硅藻土170g、玉石粉50g、麦板石120g、沸石8500g。将木炭、黄土、硅藻土、玉石粉和麦板石粉碎成300目的粉末，将沸石在500℃下多孔净化处理后粉碎成300目的沸石粉，然后将两次粉碎的粉末混合均匀，得到矿物粉备用。
制备玉米淀粉浆：在本实施例中，玉米淀粉浆中包括玉米淀粉20％、火碱0.4％、硼砂0.25％和水余量。经计算，称取36kg玉米淀粉、723g火碱和452g硼砂备用，水的用量为143kg。
将全部火碱溶于1kg水中，制成火碱溶液。取71kg水放入反应罐中，加热至30℃。将18kg玉米淀粉缓缓投入反应罐中，边投边搅拌，搅拌均匀后，将火碱溶液均分三次加入反应罐中，每次均搅拌15分钟。然后将反应罐的温度升高至65℃，搅拌20分钟，制得熟浆。然后取71kg水投入另一反应罐中，加热至30℃。将剩余的玉米淀粉投入反应罐中，边投边搅拌。将硼砂磨成粉末，加入反应罐中搅拌10分钟。最后，将制得的熟浆加入反应罐中，边加边搅拌，全部加入后，继续搅拌15分钟，制备得到玉米淀粉浆。
将矿物粉与玉米淀粉浆混合均匀，制得瓦楞纸板矿物胶。
实施例2
在实施例2中，矿物粉末的质量占淀粉浆质量的17％，具体的制备方法如下：
制备矿物粉：称取木炭150g、黄土200g、硅藻土250g、玉石粉100g、麦板石150g、沸石9000g。将木炭、黄土、硅藻土、玉石粉和麦板石粉碎成300目的粉末，将沸石在500℃下多孔净化处理后粉碎成300目的沸石粉，然后将两次粉碎的粉末混合均匀，得到矿物粉备用。
制备玉米淀粉浆：在本实施例中，玉米淀粉浆中包括玉米淀粉20％、火碱0.4％、硼砂0.25％和水余量。经计算，称取11.6kg玉米淀粉、232g火碱和145g硼砂备用，水的用量为46kg。
将全部火碱溶于1kg水中，制成火碱溶液。取22kg水放入反应罐中，加热至35℃。将5.8kg玉米淀粉缓缓投入反应罐中，边投边搅拌，搅拌均匀后，将火碱溶液均分三次加入反应罐中，每次均搅拌10分钟。然后将反应罐的温度升高至60℃，搅拌15分钟，制得熟浆。然后取23kg水投入另一反应罐中，加热至30℃。将剩余的玉米淀粉投入反应罐中，边投边搅拌。将硼砂磨成粉末，加入反应罐中搅拌10分钟。最后，将制得的熟浆加入反应罐中，边加边搅拌，全部加入后，继续搅拌15分钟，制备得到玉米淀粉浆。
将矿物粉与玉米淀粉浆混合均匀，制得瓦楞纸板矿物胶。
实施例3
在实施例3中，矿物粉末的质量占淀粉浆质量的23％，具体的制备方法如下：
制备矿物粉：称取木炭200g、黄土250g、硅藻土300g、玉石粉130g、麦板石200g、沸石9500g。将木炭、黄土、硅藻土、玉石 粉和麦板石粉碎成400目的粉末，将沸石在500℃下多孔净化处理后粉碎成400目的沸石粉，然后将两次粉碎的粉末混合均匀，得到矿物粉备用。
制备玉米淀粉浆：在本实施例中，玉米淀粉浆中包括玉米淀粉30％、火碱0.6％、硼砂0.5％和水余量。经计算，称取13.8kg玉米淀粉、276g火碱和230g硼砂备用，水的用量为31.7kg。
将全部火碱溶于700g水中，制成火碱溶液。取15kg水放入反应罐中，加热至35℃。将6.9kg玉米淀粉缓缓投入反应罐中，边投边搅拌，搅拌均匀后，将火碱溶液均分三次加入反应罐中，每次均搅拌10分钟。然后将反应罐的温度升高至60℃，搅拌15分钟，制得熟浆。然后取16kg水投入另一反应罐中，加热至30℃。将剩余的玉米淀粉投入反应罐中，边投边搅拌。将硼砂磨成粉末，加入反应罐中搅拌10分钟。最后，将制得的熟浆加入反应罐中，边加边搅拌，全部加入后，继续搅拌15分钟，制备得到玉米淀粉浆。
将矿物粉与玉米淀粉浆进行高剪切搅拌15分钟，制得瓦楞纸板矿物胶。
实施例4
在实施例4中，矿物粉末的质量占淀粉浆质量的30％，具体的制备方法如下：
制备矿物粉：称取活性炭250g、黄土300g、硅藻土300g、玉石粉150g、麦板石240g、沸石9500g。将木炭、黄土、硅藻土、玉石粉和麦板石粉碎成500目的粉末，将沸石在550℃下多孔净化处理后粉碎成500目的沸石粉，然后将两次粉碎的粉末混合均匀，得到矿物粉备用。
制备玉米淀粉浆：在本实施例中，玉米淀粉浆中包括玉米淀粉25％、火碱0.5％、硼砂0.4％和水余量。经计算，称取8.95kg玉米淀粉、179g火碱和144g硼砂备用，水的用量为26.5kg。
将全部火碱溶于500g水中，制成火碱溶液。取13kg水放入反应罐中，加热至35℃。将4.5kg玉米淀粉缓缓投入反应罐中，边投边搅拌，搅拌均匀后，将火碱溶液均分三次加入反应罐中，每次均搅拌10分钟。然后将反应罐的温度升高至60℃，搅拌15分钟，制得熟浆。然后取13kg水投入另一反应罐中，加热至30℃。将剩余的玉米淀粉投入反应罐中，边投边搅拌。将硼砂磨成粉末，加入反应罐中搅拌10分钟。最后，将制得的熟浆加入反应罐中，边加边搅拌，全部加入后，继续搅拌15分钟，制备得到玉米淀粉浆。
将矿物粉与玉米淀粉浆进行高剪切搅拌10分钟，制得瓦楞纸板矿物胶。
实验例
将本发明提供的瓦楞纸板矿物胶应用到瓦楞纸板生产线中，用以制备瓦楞纸板，矿物胶的使用方法和瓦楞纸板的生产均为常规方法。
下面通过对比试验对本发明所达到的技术效果做进一步的验证。
(1)保鲜效果对比试验
为了保证试验结果的准确性，本组对比试验进行三组对比试验，每组试验中所用到的瓦楞纸板矿物胶中矿物粉的含量均不相同。
第一组
本组中所用的瓦楞纸板矿物胶中矿物粉的质量占矿物胶质量的5％、15％和30％，对照组不添加矿物粉，仅仅为玉米淀粉浆。实验 组中矿物粉均与实施例1中的矿物粉组成相同，实验组和对照组中所用到的玉米淀粉浆中则组分含量也与实施例1相同，均包括玉米淀粉20％、火碱0.4％、硼砂0.25％和水余量。具体的用量可根据矿物粉占矿物胶的不同配比进行计算。
依次将四种瓦楞纸板胶用以生产同规格的瓦楞纸板，并组合成同规格的瓦楞纸箱，分别标记为A1(5％配比)、A2(15％配比)、A3(30％配比)和A4(对照组)
分别装入同一批次摘取的昌平大桃放入A1、A2、A3和A4中，将A1、A2、A3和A4同时密封装好，让入常温常压的环境下保存。
经过7天后打开纸箱，A4中30％的桃已经腐烂；而A1、A2、A3中桃都保持新鲜。
第二组
本组中所用的瓦楞纸板矿物胶中矿物粉的质量占矿物胶质量的7％、17％和27％，对照组不添加矿物粉，仅仅为玉米淀粉浆。实验组中矿物粉均与实施例2中的矿物粉组成相同，实验组和对照组中所用到的玉米淀粉浆中则组分含量也与实施例2相同，均包括玉米淀粉20％、火碱0.4％、硼砂0.25％和水余量。具体的用量可根据矿物粉占矿物胶的不同配比进行计算。
依次将四种瓦楞纸板胶用以生产同规格的瓦楞纸板，并组合成同规格的瓦楞纸箱，分别标记为B1(7％配比)、B2(17％配比)、B3(27％配比)和B4(对照组)
分别装入同一批次摘取的昌平大桃放入B1、B2、B3和B4中，将B1、B2、B3和B4同时密封装好，让入常温常压的环境下保存。
经过9天后打开纸箱，B4中50％的桃已经腐烂；而B1、B2、B3中桃的腐烂率不足5％。
第三组
本组中所用的瓦楞纸板矿物胶中矿物粉的质量占矿物胶质量的9％、19％和23％，对照组不添加矿物粉，仅仅为玉米淀粉浆。实验组中矿物粉均与实施例3中的矿物粉组成相同，实验组和对照组中所用到的玉米淀粉浆中则组分含量也与实施例3相同，均包括玉米淀粉30％、火碱0.6％、硼砂0.5％和水余量。具体的用量可根据矿物粉占矿物胶的不同配比进行计算。
依次将四种瓦楞纸板胶用以生产同规格的瓦楞纸板，并组合成同规格的瓦楞纸箱，分别标记为C1(7％配比)、C2(17％配比)、C3(27％配比)和C4(对照组)
分别装入同一批次摘取的昌平大桃放入C1、C2、C3和C4中，将C1、C2、C3和C4同时密封装好，让入常温常压的环境下保存。
经过15天后打开纸箱，B4中桃已经全部腐烂；而B1、B2、B3中桃的腐烂率不足20％。
由上述三组试验的结果可以看出，本发明所提供的瓦楞纸板矿物胶可大大延长保鲜时间。
(2)防潮效果对比试验
本组中所用的瓦楞纸板矿物胶中矿物粉的质量占矿物胶质量的5％、15％和30％，对照组不添加矿物粉，仅仅为玉米淀粉浆。实验组中矿物粉均与实施例4中的矿物粉组成相同，实验组和对照组中所用到的玉米淀粉浆中则组分含量也与实施例3相同，均包括玉米淀粉25％、火碱0.5％、硼砂0.4％和水余量。具体的用量可根据矿物粉占矿物胶的不同配比进行计算。
依次将四种瓦楞纸板胶用以生产同规格的瓦楞纸板，并组合成同规格的瓦楞纸箱，分别标记为D1(5％配比)、D2(15％配比)、D3(30％配比)和D4(对照组)。
将所述D1、D2、D3和D4放入常温常压，湿度为90％的环境下密封保存。
经过7天后，D4已经吸水受潮，而D1、D2、D3仍然保持干燥状态。
由上述结果可以看出，由本发明提供的瓦楞纸板矿物胶制备而成的瓦楞纸板箱其吸附水分的能力大大增强，可在在潮湿的环境中应用。
(3)抗压效果对比试验
继续采用试验(2)中所用到的纸箱进行抗压效果试验，分别装入同一批次摘取的昌平大桃放入3个试验纸箱和对照纸箱中，每箱规格均为10kg。
将D1、D2、D3和D4分别叠放，当D4叠放至第5层时，最下层纸箱开始变形；而D1、D2、D3均能够叠放至第9层而不变形。
由上述结果可以看出，由本发明提供的瓦楞纸板矿物胶制备而成的瓦楞纸板箱其强度显著增强，抗压能力大大提高。
(4)粘合力效果对比试验
继续采用试验(2)中所用到的纸箱进行粘合力效果对比试验。
给予D1、D2、D3和D4相同方向，相同大小的剪切力。观察不同纸箱可撕裂的裂缝长度。裂缝越短，说明越难以撕裂，即粘合力越强。
由结果可知，D4的撕裂距离计算为D1、D2、D3的三倍。
由上述结果可以看出，应用本发明提供的矿物胶制备的瓦楞纸板的粘合性能大大增强。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。