CN104099810A - 一种环保阻燃纸及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保型阻燃材料生产领域,公开了一种环保阻燃纸及其制备方法和应用,制备方法包括以下步骤:将植物纤维原料在不同浆浓的条件下进行碎解;并使浆料的打浆度控制在40~50°SR;然后在浆料中顺序添加不同比例的阻燃剂、增强剂、助留剂和防水剂,并混合均匀;然后在纸机上将纸浆以一定的定量抄造成纸张,接着在干燥后的纸张上以表面施胶方式施加涂料,并最终在温度为100~140℃,热压压力为30kN~60kN条件下热压烘干后便得到新型环保阻燃纸,该阻燃纸不但具有无卤、无毒、无烟等优异的阻燃效果,而且还具有生产成本低、工艺较为简单等特点,该发明具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于环保型阻燃材料生产领域,具体涉及一种环保阻燃纸及其制备方法和应用。
背景技术
纸张是由植物纤维交织构成的,其主要成分是纤维素、半纤维素和少量木素,而这些成分都是易燃成分,通常纸的燃点在130~230℃左右,氧指数在15~20之间。纸基材料经常成为火灾的引火物质,每年因其易燃烧性所造成的经济损失相当巨大,纸基材料的阻燃性已成为一些应用领域的必要的性能指标。
阻燃纸是通过浆内添加、浸渍或涂布等加工工艺将阻燃剂添加到纸张内部或表面而制成的。阻燃剂通过阻碍纤维热分解,抑制可燃气体生成,或者通过隔离热和空气以及稀释可燃气体等一种或几种途径而达到阻燃目的。
浆内添加法制备阻燃纸,具有阻燃剂分布均匀,对纸的物理性能影响小等优点,加入少量助留助率剂后,可以大幅其提高留着率,达到阻燃效果。经过阻燃处理后的纸,可使其达到难燃要求,从而满足工业生产和人们日常生活的要求。MCA因其火焰传播速度低且低烟、低毒,可作为新型的环保高效的纸基阻燃剂。综合考虑,本方案对采用浆内添加MCA方式制备阻燃纸,该工艺的研制为新型环保阻燃纸的开发提供了一种技术手段。
极限氧指数是指纸张在氧和氮混合气体中当刚能支撑其燃烧时氧的体积分数浓度。它是表征材料燃烧行为的指数。极限氧指数可以用燃烛试验测定,将一个纸条在特定条件下向下燃烧进行测定。通常认为极限氧指数为21以上时,该物质在空气中即难以顺利燃烧,已具有火焰自熄性。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足和缺点,本发明的首要目的在于提供一种环保阻燃纸的制备方法,该制备方法以植物纤维为原料通过特定抄造工艺和添加多种化学剂来达到目的;
本发明的另一目的在于提供一种方法制备而成的环保阻燃纸;
本发明的再一目的在于提供上述环保阻燃纸的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种环保阻燃纸的制备方法,包括以下操作步骤:
(1)碎浆:将植物纤维原料置于碎浆机中进行碎解,浆浓控制在质量浓度3%~8%之间,碎解时间为5~20min;
(2)打浆:将经过步骤(1)碎解的纸浆放入盘磨打浆机中以游离状打浆方式打至打浆度介于40~50°SR之间;
(3)添加:向经过步骤(2)打浆的纸浆中依次加入阻燃剂、增强剂、助留剂及防水剂进行混合;所述阻燃剂的质量为绝干纸浆重量的10%~30%,增强剂为绝干纸浆重量的1%~5%,助留剂重量为绝干纸浆重量的0.1%~1%,防水剂重量为绝干纸浆重量的2%~5%;
(4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在造纸机上按照50~200g/m2的定量进行抄造;
(5)施胶:在经过步骤(4)成型的纸张表面使用胶机施以施胶剂,并热压烘干,得到新型环保阻燃纸;所述施胶剂用量为绝干纸浆重量的5~15%;所述烘干温度介于100~140℃:烘干热压压力为30kN~60kN;
步骤(1)所述的碎浆机转子线速介于900~1200m/min。
步骤(3)所述的阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐(MCA),增强剂为阳离子淀粉,助留剂为阳离子聚丙烯酰胺,防水剂为丙烯酸树脂。
步骤(5)所述的热压烘干是在烘干时加热与压榨同时作用于烘干纸张。
步骤(5)所述的施胶剂是将阳离子淀粉在80℃下搅拌糊化后,以1:1的质量比例将三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)加入糊化液中搅拌混合均匀配置而成。
一种由上述制备方法制备得到的环保阻燃纸。
上述的环保阻燃纸在制备抄造阻燃纸方面的应用。所述应用过程中将四种化学品(即阻燃剂、增强剂、助留剂和防水剂)同时或者不同次序加入浆料中。
步骤(4)所述的定量适用于针叶木浆与阔叶木浆。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
(1)本发明可以大幅提高纸张的阻燃性能,从而提高纸张的应用范围。
(2)本发明所添加的化学药剂可以以一定比例配置成稳定的溶液,无需多次单独添加,从而简化生产流程,降低生产成本。
(3)本发明所采用的化学药品都为常见的化学品,对环境友好且成本较低。
(4)本发明所采用的抄造工艺对纸张阻燃性能改善作用明显,且物理性能损失较小。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种新型环保阻燃纸的生产工艺,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)碎解:将竹浆原料置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行一定时间的碎解;所述浆浓控制在质量分数为3%;碎解时间为5min。
(2)打浆:将经过步骤(1)碎解的纸浆放入盘磨打浆机中打浆至一定的打浆度;所述一定的打浆度为40°SR。
(3)混合:将经过步骤(2)打浆的纸浆依次与不同重量的阻燃剂、增强剂、助留剂及防水剂进行混合;所述阻燃剂的质量为绝干纸浆重量的10%;增强剂为绝干纸浆重量的1%;助留剂重量为绝干纸浆重量的0.1%;防水剂重量为绝干纸浆重量的2%;
(4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在纸机上按照一定定量进行抄造;所述定量为50g/m2;
(5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用胶机以施加一定量的施胶剂量的施胶剂,并热压烘干,便得到新型环保阻燃纸。施胶剂用量为绝干纸浆重量的5%;烘干温度为100℃;烘干热压压力为30kN;
将步骤(5)得到的阻燃纸与只经以上步骤(1)和步骤(2)处理的纸浆抄成的空白纸片对比阻燃性能(极限氧指数)。
本实施例阻燃纸极限氧指数提高了2.72%(与空白纸样的极限氧指数相比,阻燃纸的极限氧指数由18.4提高到了18.9)
实施例2
一种新型环保阻燃纸的生产工艺,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)碎解:将竹浆原料置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行一定时间的碎解;所述浆浓控制在质量分数为4%;碎解时间为10min。
(2)打浆:将经过步骤(1)碎解的纸浆放入盘磨打浆机中打浆至一定的打浆度;所述一定的打浆度为40°SR。
(3)混合:将经过步骤(2)打浆的纸浆依次与不同重量的阻燃剂、增强剂、助留剂及防水剂进行混合;所述阻燃剂的质量为绝干纸浆重量的15%;增强剂为绝干纸浆重量的2%;助留剂重量为绝干纸浆重量的0.3%;防水剂重量为绝干纸浆重量的2.5%;
(4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆按照一定定量进行抄造;所述定量为50g/m2;
(5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用胶机以施加一定量的施胶剂量的施胶剂,并热压烘干,便得到新型环保阻燃纸。施胶剂用量为绝干纸浆重量的5%;烘干温度为100℃;烘干热压压力为30kN;
将步骤(5)得到的阻燃纸与只经以上步骤(1)和步骤(2)处理的纸浆抄成的空白纸片对比阻燃性能(极限氧指数)。
本实施例阻燃纸极限氧指数提高了5.98%(与空白纸样的极限氧指数相比,阻燃纸的极限氧指数由18.4提高到了19.5)
实施例3
一种新型环保阻燃纸的生产工艺,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)碎解:将竹浆原料置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行一定时间的碎解;所述浆浓控制在质量分数为5%;碎解时间为10min。
(2)打浆:将经过步骤(1)碎解的纸浆放入盘磨打浆机中打浆至一定的打浆度;所述一定的打浆度为43°SR。
(3)混合:将经过步骤(2)打浆的纸浆依次与不同重量的阻燃剂、增强剂、助留剂及防水剂进行混合;所述阻燃剂的质量为绝干纸浆重量的20%;增强剂为绝干纸浆重量的3%;助留剂重量为绝干纸浆重量的0.5%;防水剂重量为绝干纸浆重量的3%;
(4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆按照一定定量进行抄造;所述定量为100g/m2;
(5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用胶机以施加一定量的施胶剂量的施胶剂,并热压烘干,便得到新型环保阻燃纸。施胶剂用量为绝干纸浆重量的8%;烘干温度为110℃;烘干热压压力为40kN;
将步骤(5)得到的阻燃纸与只经以上步骤(1)和步骤(2)处理的纸浆抄成的空白纸片对比阻燃性能(极限氧指数)。
本实施例阻燃纸极限氧指数提高了9.24%(与空白纸样的极限氧指数相比,阻燃纸的极限氧指数由18.4提高到了20.1)
实施例4
一种新型环保阻燃纸的生产工艺,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)碎解:将竹浆原料置于碎浆机(转子线速900m/min)中进行一定时间的碎解;所述浆浓控制在质量分数为6%;碎解时间为15min。
(2)打浆:将经过步骤(1)碎解的纸浆放入盘磨打浆机中打浆至一定的打浆度;所述一定的打浆度为45°SR。
(3)混合:将经过步骤(2)打浆的纸浆依次与不同重量的阻燃剂、增强剂、助留剂及防水剂进行混合;所述阻燃剂的质量为绝干纸浆重量的25%;增强剂为绝干纸浆重量的4%;助留剂重量为绝干纸浆重量的0.8%;防水剂重量为绝干纸浆重量的4%;
(4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆按照一定定量进行抄造;所述定量为100g/m2;
(5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用胶机以施加一定量的施胶剂量的施胶剂,并热压烘干,便得到新型环保阻燃纸。施胶剂用量为绝干纸浆重量的10%;烘干温度为110℃;烘干热压压力为40kN;
将步骤(5)得到的阻燃纸与只经以上步骤(1)和步骤(2)处理的纸浆抄成的空白纸片对比阻燃性能(极限氧指数)。
本实施例阻燃纸极限氧指数提高了15.76%(与空白纸样的极限氧指数相比,阻燃纸的极限氧指数由18.4提高到了21.3)
实施例5
一种新型环保阻燃纸的生产工艺,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)碎解:将竹浆原料置于碎浆机(转子线速900m/min)中进行一定时间的碎解;所述浆浓控制在质量分数为3%~8%;碎解时间为20min。
(2)打浆:将经过步骤(1)碎解的纸浆放入盘磨打浆机中打浆至一定的打浆度;所述一定的打浆度为45°SR。
(3)混合:将经过步骤(2)打浆的纸浆依次与不同重量的阻燃剂、增强剂、助留剂及防水剂进行混合;所述阻燃剂的质量为绝干纸浆重量的30%;增强剂为绝干纸浆重量的5%;助留剂重量为绝干纸浆重量的1%;防水剂重量为绝干纸浆重量的5%;
(4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆按照一定定量进行抄造;所述定量介于150g/m2;
(5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用胶机以施加一定量的施胶剂量的施胶剂,并热压烘干,便得到新型环保阻燃纸。施胶剂用量为绝干纸浆重量的12%;烘干温度为120℃;烘干热压压力为50kN;
将步骤(5)得到的阻燃纸与只经以上步骤(1)和步骤(2)处理的纸浆抄成的空白纸片对比阻燃性能(极限氧指数)。
本实施例阻燃纸极限氧指数提高了20.65%(与空白纸样的极限氧指数相比,阻燃纸的极限氧指数由18.4提高到了22.2)
实施例6
一种新型环保阻燃纸的生产工艺,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)碎解:将竹浆原料置于碎浆机(转子线速900m/min)中进行一定时间的碎解;所述浆浓控制在质量分数为8%;碎解时间为5~20min。
(2)打浆:将经过步骤(1)碎解的纸浆放入盘磨打浆机中打浆至一定的打浆度;所述一定的打浆度为45°SR。
(3)混合:将经过步骤(2)打浆的纸浆依次与不同重量的阻燃剂、增强剂、助留剂及防水剂进行混合;所述阻燃剂的质量为绝干纸浆重量的30%;增强剂为绝干纸浆重量的5%;助留剂重量为绝干纸浆重量的1%;防水剂重量为绝干纸浆重量的5%;
(4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆按照一定定量进行抄造;所述定量为150g/m2;
(5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用胶机以施加一定量的施胶剂量的施胶剂,并热压烘干,便得到新型环保阻燃纸。施胶剂用量为绝干纸浆重量的12%;烘干温度为130℃;烘干热压压力为50kN;
将步骤(5)得到的阻燃纸与只经以上步骤(1)和步骤(2)处理的纸浆抄成的空白纸片对比阻燃性能(极限氧指数)。
本实施例阻燃纸极限氧指数提高了23.37%(与空白纸样的极限氧指数相比,阻燃纸的极限氧指数由18.4提高到了22.7)
实施例7
一种新型环保阻燃纸的生产工艺,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)碎解:将竹浆原料置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行一定时间的碎解;所述浆浓控制在质量分数为8%;碎解时间为20min。
(2)打浆:将经过步骤(1)碎解的纸浆放入盘磨打浆机中打浆至一定的打浆度;所述一定的打浆度为47°SR。
(3)混合:将经过步骤(2)打浆的纸浆依次与不同重量的阻燃剂、增强剂、助留剂及防水剂进行混合;所述阻燃剂的质量为绝干纸浆重量的30%;增强剂为绝干纸浆重量的5%;助留剂重量为绝干纸浆重量的1%;防水剂重量为绝干纸浆重量的5%;
(4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆按照一定定量进行抄造;所述定量为150g/m2;
(5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用胶机以施加一定量的施胶剂量的施胶剂,并热压烘干,便得到新型环保阻燃纸。施胶剂用量为绝干纸浆重量的15%;烘干温度为130℃;烘干热压压力为60kN;
将步骤(5)得到的阻燃纸与只经以上步骤(1)和步骤(2)处理的纸浆抄成的空白纸片对比阻燃性能(极限氧指数)。
本实施例阻燃纸极限氧指数提高了25.00%(与空白纸样的极限氧指数相比,阻燃纸的极限氧指数由18.4提高到了23.0)
实施例8
一种新型环保阻燃纸的生产工艺,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)碎解:将竹浆原料置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行一定时间的碎解;所述浆浓控制在质量分数为8%;碎解时间为20min。
(2)打浆:将经过步骤(1)碎解的纸浆放入盘磨打浆机中打浆至一定的打浆度;所述一定的打浆度为50°SR。
(3)混合:将经过步骤(2)打浆的纸浆依次与不同重量的阻燃剂、增强剂、助留剂及防水剂进行混合;所述阻燃剂的质量为绝干纸浆重量的30%;增强剂为绝干纸浆重量的5%;助留剂重量为绝干纸浆重量的1%;防水剂重量为绝干纸浆重量的5%;
(4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆按照一定定量进行抄造;所述定量为200g/m2;
(5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用胶机以施加一定量的施胶剂量的施胶剂,并热压烘干,便得到新型环保阻燃纸。施胶剂用量为绝干纸浆重量的15%;烘干温度为140℃;烘干热压压力为60kN;
将步骤(5)得到的阻燃纸与只经以上步骤(1)和步骤(2)处理的纸浆抄成的空白纸片对比阻燃性能(极限氧指数)。
本实施例阻燃纸极限氧指数提高了28.26%(与空白纸样的极限氧指数相比,阻燃纸的极限氧指数由18.4提高到了23.6)
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种环保阻燃纸的制备方法,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)碎浆:将植物纤维原料置于碎浆机中进行碎解,浆浓控制在质量浓度3%~8%之间,碎解时间为5~20min;
(2)打浆:将经过步骤(1)碎解的纸浆放入盘磨打浆机中以游离状打浆方式打至打浆度介于40~50°SR之间;
(3)添加:向经过步骤(2)打浆的纸浆中依次加入阻燃剂、增强剂、助留剂及防水剂进行混合;所述阻燃剂的质量为绝干纸浆重量的10%~30%,增强剂为绝干纸浆重量的1%~5%,助留剂重量为绝干纸浆重量的0.1%~1%,防水剂重量为绝干纸浆重量的2%~5%;
(4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在造纸机上按照50~200g/m2的定量进行抄造;
(5)施胶:在经过步骤(4)成型的纸张表面使用胶机施以施胶剂,并热压烘干,得到新型环保阻燃纸;所述施胶剂用量为绝干纸浆重量的5~15%;所述烘干温度介于100~140℃:烘干热压压力为30kN~60kN。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的碎浆机转子线速介于900~1200m/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐(MCA),增强剂为阳离子淀粉,助留剂为阳离子聚丙烯酰胺,防水剂为丙烯酸树脂。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(5)所述的热压烘干是在烘干时加热与压榨同时作用于烘干纸张。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(5)所述的施胶剂是将阳离子淀粉在80℃下搅拌糊化后,以1:1的质量比例将三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)加入糊化液中搅拌混合均匀配置而成。
6.一种由权利要求1~5任一项所述的制备方法制备得到的环保阻燃纸。
7.根据权利要求6所述的环保阻燃纸在制备抄造阻燃纸方面的应用。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |