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CN112519370B - 一种含磷石膏多层发泡塑制板及其制备方法 - Google Patents

一种含磷石膏多层发泡塑制板及其制备方法 Download PDF

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CN112519370B CN202011400623.XA CN202011400623A CN112519370B CN 112519370 B CN112519370 B CN 112519370B CN 202011400623 A CN202011400623 A CN 202011400623A CN 112519370 B CN112519370 B CN 112519370B
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Abstract

本发明公开了一种含磷石膏多层发泡塑制板及其制备方法。涉及包装材料技术领域。由表层的钙塑纸、芯层的含磷石膏单层发泡塑制板、底层的钙塑纸三层组成多层结构，并提供了原料和制备方法。本发明通过聚乙二醇和聚乙烯醇与磷石膏中结晶水形成氢键和交联作用在固化磷石膏中的重金属的同时，可提高界面相互作用、层间粘结，解决多层钙塑板需要粘结剂粘结问题；另外磷石膏中结晶水部分脱水产生气泡可使钙塑板减重，提高缓冲力，无需再加入发泡剂发泡。拓展了磷石膏的使用领域。

Description

一种含磷石膏多层发泡塑制板及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，更具体的说是涉及一种含磷石膏多层发泡塑制板及其制备方法。
背景技术
钙塑板相比于纸质板具有耐磨、坚固、防霉、密封性好等优点，用于制作包装箱，推广迅速。单层钙塑瓦楞板是由表层钙塑纸、芯层钙塑瓦楞纸、底层钙塑纸热粘合而成，为包装箱的常用材料，但因其瓦楞筋疏而高、板的厚度大，致使表层钙塑纸的表面平整度差，给包箱表面的印刷相关文字与带来困难，而且这种厚而高的瓦筋结构，在热粘合后的冷却中，收缩大，更进一步造成纸的表面不平整，因此只能用手工丝网印刷，不能用机械流水线丝网钙塑印刷；并且因为板较厚，在制作箱体的四周顺痕折边时，反弹力大，也需手工逐一进行，难以用机械化流水包装。
现有技术涉及的该良较多，例如：针对通过降低单层钙塑瓦楞板的瓦楞厚度(2.3～2.5mm)，增加单位面积瓦数条数(23～25条/100mm)，从而提高表层钙塑纸平整度，提高机械化印刷与机械化流水包装的水平；或，通过添加钙塑回收料来降低钙塑瓦楞板的生产成本；或，通过添加改性碳酸钙与PVC制备钙塑板；或，通过添加发泡剂来使材料发泡，提供保温隔声功能，或，通过钙塑板表面覆合有EPE珍珠棉层，避免钙塑板表面刮擦损伤，同时使得该复合钙塑板具有较好的减震性，从而其制成的钙塑箱适合于易碎品的包装存放。然而，这些该良均需添加粘结剂来解决界面粘结问题。
因此，如何解决界面粘结、减重、提高缓冲力并减少添加剂是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种含磷石膏多层发泡塑制板及其制备方法。
既无需使用粘结剂，亦无需使用发泡剂，同时提高了塑制板的抗冲击能力，减轻了重量，并优化了制备原料。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含磷石膏多层发泡塑制板，包括：表层，芯层和底层；其中，表层和底层均为钙塑纸；芯层为含磷石膏单层发泡塑制板；芯层的原料按质量份包括：55～60份聚乙烯、20～30份磷石膏、2.5～3份聚乙二醇、1.5～2份聚乙烯醇、0.5～1.0份硬脂酸、0.02～0.04份抗氧化剂、2.0～2.5份钛白粉、2.0～2.5份硬脂酸锌。
优选的：钙塑纸的原料按质量份包括：55～60份聚乙烯、2.5～3份聚乙二醇、1.5～2份聚乙烯醇、0.5～1.0份硬脂酸、0.02～0.04份抗氧化剂、2.0～2.5份钛白粉、2.0～2.5份硬脂酸锌。
优选的：芯层的原料按质量份包括：58份聚乙烯、25份磷石膏、2.8份聚乙二醇、1.8份聚乙烯醇、0.7份硬脂酸、0.03份抗氧化剂、2.2份钛白粉、2.2份硬脂酸锌；钙塑纸的原料包括：58份聚乙烯、2.8份聚乙二醇、1.8聚乙烯醇、0.7份硬脂酸、0.03份抗氧化剂、2.2份钛白粉、2.3份硬脂酸锌。
优选的：
优选的：抗氧化剂为2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚。
本发明还提供了一种含磷石膏多层发泡塑制板的制备方法，包括以下步骤：
(1)芯层的含磷石膏单层发泡塑制板的制备：
11)将聚乙烯、磷石膏、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、抗氧化剂、钛白粉、硬脂酸锌捏合搅拌，得料A；
12)塑化压延：将料A塑化，即得芯层的含磷石膏单层发泡塑制板；
(2)钙塑纸的制备：将聚乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、抗氧化剂、钛白粉、硬脂酸锌捏合搅拌，辊轧塑化；
(3)热粘压：将表层的钙塑纸、芯层的含磷石膏单层发泡塑制板与底层的钙塑纸同时经过热轧辊处理；
(4)冷却、切边定型，即得一种含磷石膏多层发泡塑制板。
有益效果在于：步骤(2)表层和底层的聚乙二醇、聚乙烯醇与芯层内部的聚乙二醇、聚乙烯醇、磷石膏中结晶水形成氢键和交联作用，提高界面相互作用、层间粘结，解决多层钙塑板需要粘结剂粘结问题；
步骤(3)材料中的聚乙二醇和聚乙烯醇与磷石膏中结晶水形成氢键和交联作用提高了三层界面相互作用；
进一步的：步骤(4)切去毛边的同时，根据待加工包装箱外形尺寸要求决定本批次钙塑瓦楞板的尺寸。
进一步的：采用用风冷冷却固化。
优选的：磷石膏的预处理：将磷石膏研磨，筛分得粒径≤50微米的粉末，在40～45℃下干燥16～24小时即得。
优选的：步骤11)捏合搅拌的温度为130～140℃，搅拌速度为110～120r/min，捏合时间为5～10min。
有益效果在于：在此工艺参数下可保证物料捏合搅拌均匀的同时，原料中石膏的结晶水不会分解。
优选的：步骤12)塑化温度170～220℃，机械施压至30～33Mpa，塑化时间为2～3min，辊轧的压延至厚度为1.05～1.1mm。
有益效果在于：在此工艺参数下可保证芯板成型过程中，石膏的结晶水分解迅速，芯板泡孔形成迅速、均匀。
优选的：步骤(2)捏合搅拌，辊轧塑化：捏合搅拌的温度为130～140℃，搅拌速度为110～120r/min，捏合时间为5～10min，塑化温度170～220℃，机械施压至30～33Mpa，塑化时间2～3min，辊轧的压延至厚度为0.55～0.6mm。
优选的：步骤(3)热轧辊处理的表面辊温为185～190℃，间距为1.9～2mm。
有益效果在于：在此工艺参数下可保证芯层材料中的聚乙二醇、聚乙烯醇与石膏中剩余的结晶水快速形成氢键和交联结构，同时三层板间的聚乙二醇、聚乙烯醇快速形成氢键和交联作用，提高界面相互作用、层间粘结，解决多层钙塑板需要粘结剂粘结问题。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种含磷石膏多层发泡塑制板及其制备方法，取得的技术效果为通过聚乙二醇和聚乙烯醇与磷石膏中结晶水形成氢键和交联作用在固化磷石膏中的重金属的同时，可提高界面相互作用、层间粘结，解决多层钙塑板需要粘结剂粘结问题；另外磷石膏中结晶水部分脱水产生气泡可使钙塑板减重，提高缓冲力，无需再加入发泡剂发泡。拓展了磷石膏的使用领域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种含磷石膏多层发泡塑制板，包括：表层，芯层和底层；其中，表层和底层均为钙塑纸；芯层为含磷石膏单层发泡塑制板；芯层的原料按质量份包括：55g聚乙烯、20g磷石膏、2.5g聚乙二醇、1.5g聚乙烯醇、0.5g硬脂酸、0.02g2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚(抗氧化剂)、2.0g钛白粉、2.0g硬脂酸锌。
钙塑纸的原料按质量份包括：55g聚乙烯、2.5g聚乙二醇、1.5g聚乙烯醇、0.5g硬脂酸、0.02g2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚、2.0g钛白粉、2.0g硬脂酸锌。
制备方法：
磷石膏需预处理：将磷石膏研磨，筛分得粒径≤50微米的粉末，在40℃下干燥16小时即得。
11)将聚乙烯、磷石膏、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、抗氧化剂、钛白粉、硬脂酸锌捏合搅拌，得料A；
12)塑化压延：将料A塑化，即得芯层的含磷石膏单层发泡塑制板；
(2)钙塑纸的制备：将聚乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、抗氧化剂、钛白粉、硬脂酸锌捏合搅拌，辊轧塑化；
(3)热粘压：将表层的钙塑纸、芯层的含磷石膏单层发泡塑制板与底层的钙塑纸同时经过热轧辊处理；
(4)冷却、切边定型，即得一种含磷石膏多层发泡塑制板。
为进一步优化技术方案：步骤11)捏合搅拌的温度为130℃，搅拌速度为110r/min，捏合时间为5min。
为进一步优化技术方案：步骤12)塑化温度170℃，机械施压至30Mpa，塑化时间为2min，辊轧的压延至厚度为1.05mm。
为进一步优化技术方案：步骤(2)捏合搅拌，辊轧塑化：捏合搅拌的温度为130℃，搅拌速度为110r/min，捏合时间为5min，塑化温度170℃，机械施压至30Mpa，塑化时间2min，辊轧的压延至厚度为0.55mm。
为进一步优化技术方案：步骤(3)热轧辊处理的表面辊温为185℃，间距为1.9mm。
实施例2
一种含磷石膏多层发泡塑制板，包括：表层，芯层和底层；其中，表层和底层均为钙塑纸；芯层为含磷石膏单层发泡塑制板；芯层的原料按质量份包括：58g聚乙烯、25g磷石膏、2.7g聚乙二醇、1.8g聚乙烯醇、0.7g硬脂酸、0.03g2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚(抗氧化剂)、2.2g钛白粉、2.3g硬脂酸锌。
钙塑纸的原料按质量份包括：58g聚乙烯、2.7g聚乙二醇、1.8g聚乙烯醇、0.7g硬脂酸、0.03g抗氧化剂、2.2g钛白粉、2.3g硬脂酸锌。
制备方法：
磷石膏需预处理：将磷石膏研磨，筛分得粒径≤50微米的粉末，在43℃下干燥20小时即得。
11)将聚乙烯、磷石膏、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、抗氧化剂、钛白粉、硬脂酸锌捏合搅拌，得料A；
12)塑化压延：将料A塑化，即得芯层的含磷石膏单层发泡塑制板；
(2)钙塑纸的制备：将聚乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、抗氧化剂、钛白粉、硬脂酸锌捏合搅拌，辊轧塑化；
(3)热粘压：将表层的钙塑纸、芯层的含磷石膏单层发泡塑制板与底层的钙塑纸同时经过热轧辊处理；
(4)冷却、切边定型，即得一种含磷石膏多层发泡塑制板。
为进一步优化技术方案：步骤11)捏合搅拌的温度为135℃，搅拌速度为115r/min，捏合时间为8min。
为进一步优化技术方案：步骤12)塑化温度200℃，机械施压至32Mpa，塑化时间为2.5min，辊轧的压延至厚度为1.08mm。
为进一步优化技术方案：步骤(2)捏合搅拌，辊轧塑化：捏合搅拌的温度为135℃，搅拌速度为115r/min，捏合时间为8min，塑化温度200℃，机械施压至32Mpa，塑化时间2.5min，辊轧的压延至厚度为0.58mm。
为进一步优化技术方案：步骤(3)热轧辊处理的表面辊温为188℃，间距为1.95mm。
实施例3
一种含磷石膏多层发泡塑制板，包括：表层，芯层和底层；其中，表层和底层均为钙塑纸；芯层为含磷石膏单层发泡塑制板；芯层的原料按质量份包括：60g聚乙烯、30g磷石膏、3g聚乙二醇、2g聚乙烯醇、1.0g硬脂酸、0.04g2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚(抗氧化剂)、2.5g钛白粉、2.5g硬脂酸锌。
钙塑纸的原料按质量份包括：60g聚乙烯、3g聚乙二醇、2g聚乙烯醇、1.0g硬脂酸、0.04g抗氧化剂、2.5g钛白粉、2.5g硬脂酸锌。
制备方法：
磷石膏需预处理：将磷石膏研磨，筛分得粒径≤50微米的粉末，在45℃下干燥24小时即得。
11)将聚乙烯、磷石膏、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、抗氧化剂、钛白粉、硬脂酸锌捏合搅拌，得料A；
12)塑化压延：将料A塑化，即得芯层的含磷石膏单层发泡塑制板；
(2)钙塑纸的制备：将聚乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、抗氧化剂、钛白粉、硬脂酸锌捏合搅拌，辊轧塑化；
(3)热粘压：将表层的钙塑纸、芯层的含磷石膏单层发泡塑制板与底层的钙塑纸同时经过热轧辊处理；
(4)冷却、切边定型，即得一种含磷石膏多层发泡塑制板。
为进一步优化技术方案：步骤11)捏合搅拌的温度为140℃，搅拌速度为120r/min，捏合时间为10min。
为进一步优化技术方案：步骤12)塑化温度220℃，机械施压至33Mpa，塑化时间为3min，辊轧的压延至厚度为1.1mm。
为进一步优化技术方案：步骤(2)捏合搅拌，辊轧塑化：捏合搅拌的温度为140℃，搅拌速度为120r/min，捏合时间为10min，塑化温度220℃，机械施压至33Mpa，塑化时间3min，辊轧的压延至厚度为0.6mm。
为进一步优化技术方案：步骤(3)热轧辊处理的表面辊温为190℃，间距为2mm。
对比例1
与实施例2的区别仅在于原料成分省略了磷石膏、聚乙二醇，其余同实施例2。
对比例2(省略了步骤2、3)
(1)将58g聚乙烯、25g碳酸钙、0.7g硬脂酸、0.03g2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚、2.2g钛白粉、2.2g硬脂酸锌捏合搅拌，捏合搅拌的温度为135℃，捏合时间为8min，搅拌速度为120r/min，得料A；
(2)塑化压延：将料A塑化，塑化温度185℃，机械施压至33Mpa，塑化时间为2min，压延成厚度1.9mm；，
(3)冷却、切边定型，即得聚乙烯钙塑板。
表1含磷石膏多层发泡塑制板及普通聚乙烯钙塑板性能对比表
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
密度(g/cm<sup>3</sup>) 0.97 1.02 1.03 1.05 1.16
拉断力(N) 379 375 371 306 364
平面压缩力(N) 1318 1307 1296 1177 1287
垂直压缩力(N) 797 785 741 550 769
撕裂力(N) 86 83 81 68 83
综合表1数据，对比实施例1、2、3与对比例1，实施例的撕裂力得到大幅提升，原因是聚乙二醇和聚乙烯醇与磷石膏中结晶水形成氢键和交联作用，提高界面相互作用、层间粘结，这解决多层钙塑板需要粘结剂粘结问题；
对比实施例1、2、3与对比例2，实施例的密度大幅减小，平面压缩力小幅提升，原因是磷石膏中结晶水部分脱水产生气泡可使钙塑板减重，三层板中的聚乙二醇和聚乙烯醇氢键和交联作用。
实施例较现有技术具有明显的进步。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种含磷石膏多层发泡塑制板，其特征在于，包括：表层，芯层和底层；其中，所述表层和底层均为钙塑纸；所述芯层为含磷石膏单层发泡塑制板；所述芯层的原料按质量份包括：55~60份聚乙烯、20~30份磷石膏、2.5~3份聚乙二醇、1.5~2份聚乙烯醇、0.5~1.0份硬脂酸、0.02~0.04份抗氧化剂、2.0~2.5份钛白粉、2.0~2.5份硬脂酸锌；
所述钙塑纸的原料按质量份包括：55~60份聚乙烯、2.5~3份聚乙二醇、1.5~2份聚乙烯醇、0.5~1.0份硬脂酸、0.02~0.04份抗氧化剂、2.0~2.5份钛白粉、2.0~2.5份硬脂酸锌。
2.如权利要求1所述的一种含磷石膏多层发泡塑制板，其特征在于，所述芯层的原料按质量份包括：58份聚乙烯、25份磷石膏、2.8份聚乙二醇、1.8份聚乙烯醇、0.7份硬脂酸、0.03份抗氧化剂、2.2份钛白粉、2.2份硬脂酸锌；
所述钙塑纸的原料包括：58份聚乙烯、2.8份聚乙二醇、1.8聚乙烯醇、0.7份硬脂酸、0.03份抗氧化剂、2.2份钛白粉、2.3份硬脂酸锌。
3.如权利要求1~2任一所述的一种含磷石膏多层发泡塑制板，其特征在于，所述抗氧化剂为2-（2H-苯并三唑-2-基）-4,6-二叔戊基苯酚。
4.一种基于权利要求1~3任一所述含磷石膏多层发泡塑制板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）芯层的含磷石膏单层发泡塑制板的制备：
11）将聚乙烯、磷石膏、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、抗氧化剂、钛白粉、硬脂酸锌捏合搅拌，得料A；
12）塑化压延：将料A塑化，即得芯层的含磷石膏单层发泡塑制板；
（2）钙塑纸的制备：将聚乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、抗氧化剂、钛白粉、硬脂酸锌捏合搅拌，辊轧塑化；
（3）热粘压：将表层的钙塑纸、芯层的含磷石膏单层发泡塑制板与底层的钙塑纸同时经过热轧辊处理；
（4）冷却、切边定型，即得一种含磷石膏多层发泡塑制板。
5.如权利要求4所述的一种含磷石膏多层发泡塑制板的制备方法，其特征在于，所述磷石膏的预处理：将磷石膏研磨，筛分得粒径≤50微米的粉末，在40~45℃下干燥16~24小时即得。
6.如权利要求4所述的一种含磷石膏多层发泡塑制板的制备方法，其特征在于，步骤11）所述捏合搅拌的温度为130~140℃，搅拌速度为110~120 r/min，捏合时间为5~10 min。
7.如权利要求6所述的一种含磷石膏多层发泡塑制板的制备方法，其特征在于，步骤12）所述塑化温度170~220℃，机械施压至30~33 Mpa，塑化时间为2~3 min，辊轧的压延至厚度为1.05~1.1 mm。
8.如权利要求4所述的一种含磷石膏多层发泡塑制板的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述捏合搅拌，辊轧塑化：所述捏合搅拌的温度为130~140℃，搅拌速度为110~120 r/min，捏合时间为5~10 min，塑化温度170~220℃，机械施压至30~33 Mpa，塑化时间2~3 min，辊轧的压延至厚度为0.55~0.6 mm。
9.如权利要求4所述的一种含磷石膏多层发泡塑制板的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述热轧辊处理的表面辊温为185~190℃，间距为1.9~2 mm。
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