CN102899953A

CN102899953A - 一种提高造纸法纤维复合材料浆料滤水速度的配料方法

Info

Publication number: CN102899953A
Application number: CN2012100756518A
Authority: CN
Inventors: 李红; 羡羽佳; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: China National Pulp and Paper Research Institute
Current assignee: China National Pulp and Paper Research Institute
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-01-30

Abstract

本发明涉及一种提高造纸法纤维复合材料浆料滤水速度的配料方法。首先，将纤维用水力碎浆机分散，然后加入填料打浆，再加入炭黑、硫化体系、防老剂、胶乳和化学助剂在配料罐中混合均匀，然后加入水调整浆料体系至特定的浓度，在一定温度和搅拌速度下使胶乳吸附在纤维和填料上即可。本发明通过优化和控制浆料的配浆浓度，可以显著地提高所配制的浆料在纸机网部的滤水速度，并改善材料在网部的成型性和匀度，从而使纤维复合材料的生产可以在长网纸机上实现连续化运行。

Description

一种提高造纸法纤维复合材料浆料滤水速度的配料方法

技术领域

本发明属于造纸技术与化学工艺技术的交叉领域，尤其涉及一种提高造纸法纤维复合材料浆料滤水速度的配料方法。

背景技术

制备纤维密封材料和其它特种纸基材料的胶乳抄取工艺也称造纸法，其配料是在水分散体系中进行，与另一种常用的辊压法工艺相比，造纸法无需使用有机溶剂，因此对环境无污染，生产安全性高，同时能耗也低，符合当今环保发展的要求。纤维复合材料的造纸法生产，欧美等发达国家普遍采用长网造纸机连续化生产，用圆网纸机的间歇式生产方法早已被淘汰，因为此方法生产效率低，产品质量差，污染也较严重；但国内目前仍普遍采用间歇式的圆网湿抄机生产，无法采用长网纸机进行连续化生产。概因国内的配方技术和配料技术较落后，配制的浆料滤水性能太差，导致在长网纸机网部脱水困难而无法运行。

为实现从圆网纸机间歇式生产向长网纸机连续化生产的跃进，最关键的技术突破是提高所配制浆料的滤水速度，这样不仅可以满足纸机的运行，还可以提高生产效率和产能，改善产品质量。此技术突破即为本发明的着重点。

发明内容

本发明的目的是为了克服国内目前因配料方法和配料工艺落后而导致浆料滤水性能差的缺点，提出一种能提高造纸法纤维复合材料滤水性能的配料方法，从而实现连续化生产。

本发明的新颖性在于视纤维复合材料配方中的各个组分为反应物，视配料后所得的浆料为生成物，通过研究化学反应的方法来研究胶乳在纤维和填料上的吸附成浆过程，并以此方法来详细研究配料体系的浓度、温度、pH值和搅拌速度等反应条件对生成物即所生成的浆料的加工特性的影响，结果发现优化配浆浓度可以显著地提高所得浆料絮凝团的抗剪切能力和滤水速度。在最佳配料浓度下，所得浆料的滤水速率可以提高30％～300％。

若通过常规的造纸技术即添加造纸常用的絮凝剂或助留助滤剂，如高分子量聚丙烯酰胺(PAM)等来改善浆料的滤水性能，虽能达到一定的效果，但却会不可避免地对成型产品的匀度，进而对成品的各种物理性能产生不利的影响。本发明方法可有效地改善浆料的滤水性能，而不会对成型产品的匀度产生不良影响，与常规使用絮凝类助滤剂的技术相比具有明显的优点。

本发明的具体实施方法：首先，将各种纤维在水力碎浆机中进行疏解碎浆，其疏解浓度为1.0-10％，然后将疏解浆料与填料混合经打浆机打浆，打浆浓度为2.0-20％，其中各种纤维的加入量为总绝干量的5.0-50％，填料的加入量为总绝干量的10-90％，接着将浆料泵送到配浆罐；其次，往配浆罐中加入相对于总绝干量质量比为0.5-3.0％的炭黑，混合均匀；然后加入相对于总绝干量质量比为0.1-5.0％的硫化体系和0.1-3.0％的防老剂，混合均匀；最后，向配料罐中添加相对总绝干量质量比为5.0-35％的胶乳，然后将混合体系的浓度调至最佳值，在搅拌下使胶乳吸附在纤维和填料上即可。

本发明所述的纤维为石棉纤维、植物纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、腈纶纤维、陶瓷纤维或岩棉纤维；填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅酸铝或硅灰石；硫化剂为硫磺；促进剂为噻唑类、二硫代磷酸盐类和秋兰姆类；活性剂为氧化锌、硬脂酸；防老剂为苯乙烯化二苯胺、对，对’-二异丙苯基二苯胺、2-硫醇基甲基苯并咪唑和2，6-二叔丁基对甲酚；胶乳为丙烯酸胶乳、丁腈胶乳、丁苯胶乳、氯丁胶乳或天然胶乳。

由于纸机流浆箱的最佳上网浓度通常在1.0％左右，因此国内目前普遍采用的配浆浓度也较低，本发明改变了固定配浆浓度的习惯做法，选择在特定配方的最佳配浆浓度下配料，从而可以取得最优的浆料滤水性能。然后再加水将浆料稀释到1.0％左右的浓度后，泵送到流浆箱上网，这样既可以取得良好的成型匀度，又可以显著改善浆料在网部的滤水速率，从而使纤维复合材料浆料在长网纸机上实现连续化生产成为可能。

具体实施方式

实施例1：首先，将植物纤维在水力碎浆机中进行疏解碎浆，其疏解浓度为4.0％，然后将疏解的植物纤维与高岭土混合经打浆机打浆，打浆浓度为4.5％，其中植物纤维的加入量为总绝干量的30％，高岭土的加入量为总绝干量的45％，接着将混合浆料泵送到配浆罐；其次，往配浆罐中加入相对于总绝干量质量比为2.5％的炭黑，混合均匀；再加入相对于总绝干量质量比为2.0％的硫化体系和0.5％的对，对’-二异丙苯基二苯胺，混合均匀；最后，向配料罐中添加相对总绝干量质量比为20％的丁腈胶乳，然后将混合体系的浓度分别调至1.0％、3.0％、5.0％，在一定的搅拌速度下成浆即可。

调整配浆浓度对浆料滤水性能的影响如下表所示：

上表中抄纸滤水时间采用实验室抄纸器检测；动态滤水时间采用实验室德国动态滤水仪检测(以下实例中检测结果采用同样的方法)。本实例通过把配浆浓度从1.0％提高到5.0％，使浆料的动态滤水时间从42秒减少为10秒，动态滤水速率提高约300％。

实施例2：首先，将芳纶纤维和岩棉纤维在水力碎浆机中进行疏解碎浆，其疏解浓度为4.0％，然后将疏解的芳纶纤维、岩棉纤维与碳酸钙混合经打浆机打浆，打浆浓度为3.5％，其中芳纶纤维的加入量为总绝干量的20％，岩棉纤维的加入量为总绝干量的21％，碳酸钙的加入量为总绝干量的40％，接着将混合浆料泵送到配浆罐；其次，往配浆罐中加入相对于总绝干量质量比为2.0％的炭黑，混合均匀；再加入相对于总绝干量质量比为1.5％的硫化体系和0.5％的对，对’-二异丙苯基二苯胺，混合均匀；最后，向配料罐中添加相对总绝干量质量比为15％的丁腈胶乳，然后将混合体系的浓度分别调至1.0％、2.0％、4.0％，在一定的搅拌速度下成浆即可。

调整配浆浓度对浆料滤水性能的影响如下表所示：

本实例通过把配浆浓度从1.0％提高到4.0％，使浆料的动态滤水时间由96秒下降为35秒，动态滤水速度提高约170％。

实施例3：首先，将芳纶纤维和木浆纤维在水力碎浆机中进行疏解碎浆，其疏解浓度为4.0％，然后将疏解的混合纤维与高岭土混合经打浆机打浆，打浆浓度为2.5％，其中芳纶纤维的加入量为总绝干量的16％，木浆加入量为总绝干量的15％，高岭土的加入量为总绝干量的50％，接着将混合浆料泵送到配浆罐；其次，往配浆罐中加入相对于总绝干量质量比为1.0％的炭黑，混合均匀；再加入相对于总绝干量质量比为2.0％的硫化体系和1.0％的2，6-二叔丁基对甲酚，混合均匀；最后，向配料罐中添加相对总绝干量质量比为15％的丁苯胶乳，然后将混合体系的浓度分别调至1.2％、2.5％，在一定的搅拌速度下成浆即可。

调整配浆浓度对浆料滤水性能的影响如下表所示：

本实例通过把配浆浓度由1.2％调节到2.5％，所得浆料的动态滤水时间由119秒减少为94秒，动态滤水速度提高约27％。

实施例4：首先，将芳纶纤维、植物纤维和玻璃纤维在水力碎浆机中进行疏解碎浆，其疏解浓度为4.5％，然后将疏解的混合纤维与高岭土、滑石粉混合经打浆机打浆，打浆浓度为3.5％，其中芳纶纤维的加入量为总绝干量的15％、植物纤维的加入量为总绝干量的8.0％，玻璃纤维加入量为总绝干量的10％，高岭土的加入量为总绝干量的35％、滑石粉的加入量为总绝干量的15％，接着将混合浆料泵送到配浆罐；其次，往配浆罐中加入相对于总绝干量质量比为1.5％的炭黑，混合均匀；再加入相对于总绝干量质量比为1.5％的硫化体系和2.0％的2，6-二叔丁基对甲酚，混合均匀；最后，向配料罐中添加相对总绝干量质量比为12％的丁苯胶乳，然后将混合体系的浓度分别调至1.0％、2.5％，在一定的搅拌速度下成浆即可。

调整配浆浓度对浆料滤水性能的影响如下表所示：

本实例通过把配浆浓度由1.0％调节到2.5％，所得浆料的动态滤水时间由57秒减少为37秒，动态滤水速度提高约55％。

实施例5：首先，将芳纶纤维和岩棉纤维在水力碎浆机中进行疏解碎浆，其疏解浓度为3.5％，然后将疏解的混合纤维与高岭土、滑石粉混合经打浆机打浆，打浆浓度为3.5％，其中芳纶纤维的加入量为总绝干量的15％、岩棉纤维的加入量为总绝干量的20％，高岭土的加入量为总绝干量的30％、滑石粉的加入量为总绝干量的10％，接着将混合浆料泵送到配浆罐；其次，往配浆罐中加入相对于总绝干量质量比为1.5％的炭黑，混合均匀；再加入相对于总绝干量质量比为1.5％的硫化体系和2.0％的2，6-二叔丁基对甲酚，混合均匀；最后，向配料罐中添加相对总绝干量质量比为20％的丁腈胶乳，然后将混合体系的浓度分别调至1.0％、2.5％，在一定的搅拌速度下成浆即可。

调整配浆浓度对浆料滤水性能的影响如下表所示：

本实例通过把配浆浓度由1.0％调节到2.5％，所得浆料的动态滤水时间由51秒减少为20秒，动态滤水速度提高约150％。

实施例6：首先，将芳纶纤维在水力碎浆机中进行疏解碎浆，其疏解浓度为4.0％，然后将疏解的纤维与高岭土混合经打浆机打浆，打浆浓度为3.5％，其中芳纶纤维的加入量为总绝干量的14％，高岭土的加入量为总绝干量的62％，接着将混合浆料泵送到配浆罐；其次，往配浆罐中加入相对于总绝干量质量比为1.5％的炭黑，混合均匀；再加入相对于总绝干量质量比为1.5％的硫化体系和1.0％的2，6-二叔丁基对甲酚，混合均匀；最后，向配料罐中添加相对总绝干量质量比为20％的丁腈胶乳，然后将混合体系的浓度分别调至1.0％、2.0％、3.0％，在一定的搅拌速度下成浆即可。

调整配浆浓度对浆料滤水性能的影响如下表所示：

本实例通过把配浆浓度由1.0％调节到3.0％，所得浆料的动态滤水时间由116秒减少为53秒，动态滤水速度提高约120％。

Claims

1.一种提高造纸法纤维复合材料浆料滤水速度的配料方法，可使得浆料滤水性能显著改善，适合在长网纸机上进行连续抄造，其特征在于：配料时通过调节加入水量，把配料浓度控制在2.0％至8.0％的范围之内，再按一定的配料方法进行沉淀反应。

2.根据权利要求1所述的配料方法，其特征在于：

1)首先，将各种纤维在水力碎浆机中进行疏解碎浆，其疏解浓度为1.0-10％，然后将疏解浆料与填料混合经打浆机打浆，打浆浓度为2.0-20％，其中纤维的加入量为总绝干量的5.0-50％，填料的加入量为总绝干量的10-90％，接着将浆料泵送到配浆罐；

2)其次，往配浆罐中加入相对于总绝干量质量比为0.5-3.0％的炭黑，混合均匀；然后加入相对于总绝干量质量比为0.1-5.0％的硫化体系和0.1-3.0％的防老剂，混合均匀；

3)最后，向配料罐中添加相对总绝干量质量比为5.0-35％的胶乳，同时加入适量的水将混合体系的浓度调至最佳浓度，在搅拌下使胶乳吸附在纤维和填料上即得；

4)将浆料泵送至流浆箱，再加入白水把浆料的浓度稀释到1.0-1.5％后上网抄造，以获得成型均匀的材料。

3.根据权利要求2所述的配料方法，其特征在于：所说的纤维为石棉纤维、植物纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、腈纶纤维、陶瓷纤维或岩棉纤维；所说的填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅酸铝或硅灰石；所说的硫化体系包含硫化剂、促进剂和活化剂。

4.根据权利要求3所述的硫化剂、促进剂和活化剂，其特征在于：其中硫化剂为硫磺；促进剂为噻唑类、二硫代磷酸盐类和秋兰姆类；活性剂为氧化锌、硬脂酸。

5.根据权利要求2所述的配料方法，其特征在于：所说的防老剂为苯乙烯化二苯胺、对，对’-二异丙苯基二苯胺、2-硫醇基甲基苯并咪唑和2，6-二叔丁基对甲酚。

6.根据权利要求2所述的配料方法，其特征在于：所说的胶乳为丙烯酸胶乳、丁腈胶乳、丁苯胶乳、氯丁胶乳或天然胶乳。