CN104589613B - 一种基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法 - Google Patents

一种基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，其在现有技术的基础上，在口模上采用套管结构形式的中心气管，利用外接压缩空气对纸膜成型初期进行膨胀冷却，并利用套装在中心气管内管上的撑开装置与气流之间的相互配合与协同作用，进行成型初期纸膜的横向拉伸与拉伸幅度的自动调节、利用设置在撑开装置外部的圆筒，在纸膜与圆筒壁之间通入的气体对纸膜进行限位；通过中心气管将纸膜筒内的热气流及时导引出来进行回收、将导引装置改进为滚筒式导引结构等系列技术手段的采用，使得本发明相对于现有技术具有工艺控制简单、关键工序的核心工艺参数调节简便，产品质量稳定、生产成本低等有益效果。

Description

一种基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法
技术领域
本发明涉及一种环保合成造纸工艺及其生产设备，尤其涉及一种以碳酸钙粉体和树脂为主要原料基于双向拉伸的合成环保纸生产工艺及其生产装置。
背景技术
以碳酸钙粉体和树脂为主要原料的环保合成纸的研发应用是在塑料制品生产技术的基础上发展起来的。这种环保合成纸的生产过程中，不用水、不用蒸汽，无苯、无甲醛，无任何排放物，所用原料中石粉占比重较大，人们把这种环保合成纸说成了石头造纸，纸品流向社会人们俗称石头纸。
中国专利申请CN102093632A公开了一种环保合成纸的制备方法，其在成膜步骤中采用的是流沿法，通过带有一字型出口口模的共挤机连续流出纸膜后，再通过后级牵伸、收卷得到原纸。在该方法造纸过程中，只是初步的纵向拉伸环节，生产出的纸品较厚，横向强度较低，产能偏低。
发明内容
本发明的目的是，提供一种基于双向拉伸的合成环保纸生产方法，以改善环保合成纸原纸成型的物理性能指标，提高成品质量，并降低生产成本、提高生产效率。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，包括混合颗粒造粒工序和造纸工序，其特征在于：
所述混合颗粒造粒工序包括以下步骤：按质量份数，分别称取粒径为600-1200目的碳酸钙粉体75-85份、树脂15-25份、偶联剂1-2.5份、润滑剂2-3.5份和干燥剂1-2.5份，加入温控混料机，将温度控制在40-65℃，搅拌10分钟至混合均匀；
将上述混合均匀的物料加入双螺杆造粒机，密炼挤出、热切风冷，完成混合颗粒造粒；其中，
偶联剂选用钛酸丁酯；
润滑剂选用聚乙烯蜡；
干燥剂选用氧化钙；
所述造纸工序包括原纸成型步骤和成品纸生产步骤，
所述原纸成型步骤在原纸成型装置内完成；
所述原纸成型装置包括共挤机、口模、撑开装置和引导装置；其中，所述口模、撑开装置和引导装置从下向上沿竖直方向依次布置；
所述共挤机包括相互并联的三台螺杆挤出机，三台螺杆挤出机的出口分别与口模的三个进料口对应连接；
所述口模内部分别设置有外层、中间层和内层三个同心布置的螺旋状通道，口模的前端设置有带环形缝隙的模唇，三个同心布置的螺旋状通道的前端交汇在一起与模唇的环形缝隙连通；口模的后端连接有进料座，进料座有三个进料口，三个进料口分别与口模的三个同心布置的螺旋状通道一一对应地连通；
所述口模的前部中心有一个容气腔，容气腔前端封堵有一匀气盘，匀气盘靠外侧的圆周上均匀开设有若干数量的出气孔；
所述口模内部设置有一中心气管，所述中心气管为套管，套管的外管的出气端与所述容气腔连通，套管的内管穿过容气腔向上方延伸，直至引导装置附近；
上述套管的外管的进气端外接3-7个大气压的压缩空气；
上述套管的内管上方为热空气回流进气口，供热空气回流进入，下方为出气口，该出气口通过管路输送，回收热空气向外部的用热设备供送；
三台螺杆挤出机的出口端均分别与该口模的外层、中间层和内层的螺旋状通道连通，并同步向各自对应的螺旋状通道供料；
上述外层、中层和内层三个螺旋状通道所供料的配比各不相同：
按质量份数，外层料的配比：经过造粒的混合颗粒70-60份、树脂30-40份；
中层料的配比：经过造粒的混合颗粒30-55份、树脂70-45份；
内层料的配比：经过造粒的混合颗粒65-45份、树脂45-65份；
上述外层料、中层料和内层料的配制方法均是将经过造粒的混合颗粒与树脂分别加入温控混料机，将温度控制在30-40℃，搅拌5分钟至混合均匀，取出加入对应的螺杆挤出机的料斗；
物料分别经上述三台螺杆挤出机挤出，在口模中三种物料复合后，以旋转状态的糊状从模唇的环形缝隙中被挤出形成纸膜，在匀气盘的出气孔吹出的压缩空气的吹动下，向四周膨胀形成筒状纸膜，实现纸膜的横向拉伸；
经横向拉伸后的筒状纸膜，罩在撑开装置的外表面上，并继续向前移动，通过一罩在筒状纸膜外周上的冷却固化装置对筒状纸膜进行冷却固化；
所述撑开装置包括前后左右两两对称的四块弧形板和一上一下两个圆盘，上述弧形板对称焊接在上述两个圆盘的外壁上，上下两个圆盘的中心开孔并分别套装在所述套管的内管的外壁上，形成可滑动连接，依据纸膜参数的要求，撑开装置受压缩空气的推动上下滑动；
所述撑开装置外部还设置有一圆筒，所述圆筒的内壁与所述撑开装置的外壁保持一定间隙，筒状纸膜从所述间隙形成的狭缝中通过，所述圆筒的内壁与所述筒状纸膜之间通入压缩空气，对筒状纸膜进行限位；
经过冷却固化的筒状纸膜在后级牵伸装置的牵引下，实现纵向拉伸，并从引导装置中出来，再依次经过切边机切边、完成原纸成型；
成型后的原纸，依次经丝网涂布、涂布烘干、温控压光、除静电、摆布、收卷，得成品纸；
所述挤出机挤出物料时，其出口部和所述口模的模体部均提前预热并控制在200-260℃。
优选为，上述树脂为PE7042、PE9057或PP。
进一步优选，上述碳酸钙粉体中，按质量份数计，轻质碳酸钙占3-5份。
进一步优选，上述造纸工序中，糊状物料从模唇的环形缝隙中被挤出形成纸膜，在压缩空气作用下向四周膨胀实现横向拉伸的过程中，其膨胀比为4︰1。
进一步优选，上述冷却固化装置为以水为冷却介质的螺旋管结构形式的换热器，冷却介质的温度为15-25℃。
进一步优选，上述丝网涂布采用的涂布液，是按质量份数聚乙烯醇2份、白乳胶2份、钛白粉1.5份、淀粉1.5份、碳酸钙3份，适量加水调成均匀浆糊状，调浆温度70-90℃。
进一步优选，上述温控压光的温度为40-60℃。
进一步优选，上述引导装置呈倒喇叭口形状，其左右两侧分别设置有若干数量相互平行的滚筒。
进一步优选，上述口模用中碳钢加工而成，表面镀铬并抛光；
所述挤出机的挤出螺杆和套筒的材质均为38铬锰铝合金，并经调质处理。
上述技术方案直接带来的技术效果是，在现有技术的基础上，在口模上通过采用套管结构形式的中心气管，利用外接冷空气对纸膜成型初期进行冷却，并利用套装在中心气管内管上可上下滑动的撑开装置对纸膜的向四周有效撑开，从而实现了对原纸成型初期纸膜的横向拉伸；
而且，由于撑开装置可沿中心气管的内管上下自由滑动，其最终停留的位置为其自身重量与所受向上的风力之间的平衡点，因而，在冷却用风的吹动下，撑开装置上下自由滑动，始终保持在撑开装置自重与冷却用风风压之间的动态平衡点处，这将有效保证成型初期原纸横向拉伸的自动调节；
更为重要的是，上述技术方案采用压缩空气与撑开装置相结合的简单的设备结构形式和简单的工艺控制技术手段，实现了原纸成型过程中的横向拉伸，以及横向拉伸工艺参数的自动调节。一方面，简化了横向拉伸工艺的控制难度，降低了产品质量事故发生的概率，确保了成品质量的有效提升；另一方面，减少了降低了设备的制造成本和维护维修费用，以及可能出现的设备停车检修所致生产效率的降低和生产成本的上升；
上述技术方案中，在撑开装置外部还设置有一圆筒，该圆筒的内壁与所述撑开装置的外壁保持一定间隙，筒状纸膜从该间隙形成的狭缝中通过，在圆筒的内壁与筒状纸膜之间通入压缩空气，对筒状纸膜进行限位。这一技术特征与上述撑开装置配合使用下，可以对原纸成型初期筒状纸膜的筒体直径进行控制，以避免筒状纸膜在压缩空气吹动进行横向拉伸的过程中，出现鼓泡或局部胀大等现象的发生。
再者，上述中心气管的内管可将纸膜筒内的热气流及时导引出来进行气流的二次回收利用，这一方面，可以保证冷热气流的适时新陈代谢，稳定工艺参数；另一方面，回收后的热气流可用于其他用热设备，从而实现了热能的回收利用，有利于进一步降低生产成本。
此外，由于引导装置从现有技术的挡板式结构形式改进为滚筒式结构，使得原纸从原纸成型装置被牵引抽拉出来时，原纸纸筒与挡板之间的静摩擦力转变为滚动摩擦，从而有效避免了原纸纸筒与挡板之间可能出现的相对运动；
更为重要的是，可以有效避免原纸纸筒因过度摩擦所致局部变薄、破损等问题的出现。
综上所述，本发明相对于现有技术具有工艺控制简单、关键工序的核心工艺参数调节简便，产品质量稳定、生产成本低等有益效果。
附图说明
图1为本发明的原纸成型装置的结构示意图。
附图标记说明：1外管；2进料口；3口模；4螺旋通道；5模唇；6出气孔；7匀气盘；8容气腔；9下圆盘；10上圆盘；11弧形板；12内管；13圆筒；14换热器；15热空气回流进气口；16滚筒。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明的基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，包括混合颗粒造粒工序和造纸工序，其特征在于：
上述混合颗粒造粒工序包括以下步骤：按质量份数，分别称取粒径为600-1200目的碳酸钙粉体75-85份、树脂15-25份、偶联剂1-2.5份、润滑剂2-3.5份和干燥剂1-2.5份，加入温控混料机，将温度控制在40-65℃，搅拌10分钟至混合均匀；
将上述混合均匀的物料加入双螺杆造粒机，密炼挤出、热切风冷，完成混合颗粒造粒；其中，
偶联剂选用钛酸丁酯；
润滑剂选用聚乙烯蜡；
干燥剂选用氧化钙；
上述造纸工序包括原纸成型步骤和成品纸生产步骤，
所述原纸成型步骤在原纸成型装置内完成，所述原纸成型装置包括一共挤机、口模3、撑开装置和引导装置；其中，所述口模3、撑开装置和引导装置从下向上沿竖直方向依次布置；；
上述共挤机包括相互并联的三台螺杆挤出机，三台螺杆挤出机的出口分别与口模的三个进料口2对应连接；
上述口模3内部分别设置有外层、中间层和内层三个同心布置的螺旋状通道4，口模的前端设置有带环形缝隙的模唇5，三个同心布置的螺旋状通道的前端交汇在一起与模唇的环形缝隙连通；口模的后端为进料座，进料座上设置有三个进料口2，三个进料口2分别与口模的三个同心布置的螺旋状通道4一一对应地连通；
口模3的前部中心有一个容气腔8，容气腔8前端封堵有一匀气盘7，匀气盘7靠外侧的圆周上均匀开设有若干数量的出气孔6；
所述口模3内部设置有一中心气管，所述中心气管为套管，套管的外管1的出气端与所述容气腔8连通，套管的内管12穿过容气腔8向上方延伸，直至引导装置附近；
上述套管的外管1的进气端外接3-7大气压的压缩空气；
上述套管的内管12上方为热空气回流进气口15，供热空气回流进入，下方为出气口，该出气口通过管路输送，回收热空气向外部的用热设备供送；
三台螺杆挤出机的出口端均分别与该口模的外层、中间层和内层的螺旋状通道4连通，并同步向各自对应的螺旋状通道供料；
上述外层、中层和内层三个螺旋状通道4所供料的配比各不相同：
按质量份数，外层料的配比：经过造粒的混合颗粒70-60份、树脂30-40份；
中层料的配比：经过造粒的混合颗粒30-55份、树脂70-45份；
内层料的配比：经过造粒的混合颗粒65-45份、树脂45-65份；
上述三种配比均是将经过造粒的混合颗粒与树脂分别加入温控混料机，将温度控制在30-40℃，搅拌5分钟至混合均匀，取出加入对应的螺杆挤出机的料斗；
物料分别经上述三台螺杆挤出机挤出，在口模中三种物料复合后，以旋转状态的糊状从模唇5的环形缝隙中被挤出形成纸膜，在匀气盘7的出气孔6吹出的压缩空气的吹动下，向四周膨胀形成筒状纸膜，实现纸膜的横向拉伸；
经横向拉伸后的筒状纸膜，罩在撑开装置的外表面上，并继续向前移动，通过一罩在筒状纸膜外周上的冷却固化装置对筒状纸膜进行冷却固化；
所述撑开装置包括前后左右两两对称的四块弧形板11和一上一下两个圆盘9、10，上述弧形板11对称焊接在上述两个圆盘的外壁上，上下两个圆盘的中心开孔并分别套装在所述套管的内管的外壁上，形成可滑动连接；
上述撑开装置外部还设置有一圆筒13，所述圆筒的内壁与所述撑开装置的外壁保持一定间隙，所述筒状纸膜从所述间隙形成的狭缝中通过，所述圆筒的内壁与所述筒状纸膜之间通入压缩空气，对筒状纸膜进行限位；
经过冷却固化的筒状纸膜在后级牵伸装置的牵引下，实现纵向拉伸，并从引导装置中出来，再依次经过切边机切边、完成原纸成型；
成型后的原纸，依次经丝网涂布、进入电加热烘干机烘干、温控压光、除静电、摆布、收卷，得成品纸。
所述挤出机挤出物料时，其出口部和所述口模模体部均提前预热并控制在200-260℃。
上述树脂为PE7042、PE9057或PP。
上述碳酸钙粉体中，按质量份数计，轻质碳酸钙占3-5份。
说明：在碳酸钙粉体中掺入轻质碳酸钙的目的在于增加纸品的挺度，这需要根据具体生产的成品纸的纸品要求而定。
上述造纸工序中，糊状物料从模唇5的环形缝隙中被挤出形成纸膜，在压缩空气作用下向四周膨胀实现横向拉伸的过程中，其膨胀比为4︰1。
上述冷却固化装置为以水为冷却介质的螺旋管结构形式的换热器14，冷却介质的温度为15-25℃。
上述丝网涂布采用的涂布液，是按质量份数聚乙烯醇2份、白乳胶2份、钛白粉1.5份、淀粉1.5份、碳酸钙3份，适量加水调成均匀浆糊状，调浆温度70-90℃。
上述温控压光的温度为40-60℃。
上述引导装置呈倒喇叭口形状，其左右两侧分别设置有若干数量相互平行的滚筒16。
上述口模用中碳钢加工而成，表面镀铬并抛光；挤出机的挤出螺杆和套筒的材质均为38铬锰铝合金，并经调质处理。

Claims (9)

1.一种基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，包括混合颗粒造粒工序和造纸工序，其特征在于：
所述混合颗粒造粒工序包括以下步骤：按质量份数，分别称取粒径为600-1200目的碳酸钙粉体75-85份、树脂15-25份、偶联剂1-2.5份、润滑剂2-3.5份和干燥剂1-2.5份，加入温控混料机，将温度控制在40-65℃，搅拌10分钟至混合均匀；
将上述混合均匀的物料加入双螺杆造粒机，密炼挤出、热切风冷，完成混合颗粒造粒；其中，
偶联剂选用钛酸丁酯；
润滑剂选用聚乙烯蜡；
干燥剂选用氧化钙；
所述造纸工序包括原纸成型步骤和成品纸生产步骤，
所述原纸成型步骤在原纸成型装置内完成；
所述原纸成型装置包括共挤机、口模、撑开装置和引导装置；其中，所述口模、撑开装置和引导装置从下向上沿竖直方向依次布置；
所述共挤机包括相互并联的三台螺杆挤出机，三台螺杆挤出机的出口分别与口模的三个进料口对应连接；
所述口模内部分别设置有外层、中间层和内层三个同心布置的螺旋状通道，口模的前端设置有带环形缝隙的模唇，三个同心布置的螺旋状通道的前端交汇在一起与模唇的环形缝隙连通；口模的后端连接有进料座，进料座有三个进料口，三个进料口分别与口模的三个同心布置的螺旋状通道一一对应地连通；
所述口模的前部中心有一个容气腔，容气腔前端封堵有一匀气盘，匀气盘靠外侧的圆周上均匀开设有若干数量的出气孔；
所述口模内部设置有一中心气管，所述中心气管为套管，套管的外管的出气端与所述容气腔连通，套管的内管穿过容气腔向上方延伸，直至引导装置附近；
上述套管的外管的进气端外接3-7个大气压的压缩空气；
上述套管的内管上方为热空气回流进气口，供热空气回流进入，下方为出气口，该出气口通过管路输送，回收热空气向外部的用热设备供送；
三台螺杆挤出机的出口端均分别与该口模的外层、中间层和内层的螺旋状通道连通，并同步向各自对应的螺旋状通道供料；
上述外层、中层和内层三个螺旋状通道所供料的配比各不相同：
按质量份数，外层料的配比：经过造粒的混合颗粒70-60份、树脂30-40份；
中层料的配比：经过造粒的混合颗粒30-55份、树脂70-45份；
内层料的配比：经过造粒的混合颗粒65-45份、树脂45-65份；
上述外层料、中层料和内层料的配制方法均是将经过造粒的混合颗粒与树脂分别加入温控混料机，将温度控制在30-40℃，搅拌5分钟至混合均匀，取出加入对应的螺杆挤出机的料斗；
物料分别经上述三台螺杆挤出机挤出，在口模中三种物料复合后，以旋转状态的糊状从模唇的环形缝隙中被挤出形成纸膜，在匀气盘的出气孔吹出的压缩空气的吹动下，向四周膨胀形成筒状纸膜，实现纸膜的横向拉伸；
经横向拉伸后的筒状纸膜，罩在撑开装置的外表面上，并继续向前移动，通过一罩在筒状纸膜外周上的冷却固化装置对筒状纸膜进行冷却固化；
所述撑开装置包括前后左右两两对称的四块弧形板和一上一下两个圆盘，上述弧形板对称焊接在上述两个圆盘的外壁上，上下两个圆盘的中心开孔并分别套装在所述套管的内管的外壁上，形成可滑动连接，依据纸膜参数的要求，撑开装置受压缩空气的推动上下滑动；
所述撑开装置外部还设置有一圆筒，所述圆筒的内壁与所述撑开装置的外壁保持一定间隙，筒状纸膜从所述间隙形成的狭缝中通过，所述圆筒的内壁与所述筒状纸膜之间通入压缩空气，对筒状纸膜进行限位；
经过冷却固化的筒状纸膜在后级牵伸装置的牵引下，实现纵向拉伸，并从引导装置中出来，再依次经过切边机切边、完成原纸成型；
成型后的原纸，依次经丝网涂布、涂布烘干、温控压光、除静电、摆布、收卷，得成品纸；
所述挤出机挤出物料时，其出口部和所述口模的模体部均提前预热并控制在200-260℃。
2.根据权利要求1所述的基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，其特征在于，所述树脂为PE7042、PE9057或PP。
3.根据权利要求1所述的基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，其特征在于，所述碳酸钙粉体中，按质量份数计，轻质碳酸钙占3-5份。
4.根据权利要求1所述的基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，其特征在于，所述造纸工序中，糊状物料从模唇的环形缝隙中被挤出形成纸膜，在压缩空气作用下向四周膨胀实现横向拉伸的过程中，其膨胀比为4︰1。
5.根据权利要求1所述的基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，其特征在于，所述冷却固化装置以水为冷却介质的螺旋管结构形式的换热器，冷却介质的温度为15-25℃。
6.根据权利要求1所述的基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，其特征在于，所述丝网涂布采用的涂布液，是按质量份数聚乙烯醇2份、白乳胶2份、钛白粉1.5份、淀粉1.5份、碳酸钙3份，适量加水调成均匀浆糊状，调浆温度70-90℃。
7.根据权利要求1所述的基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，其特征在于，所述温控压光的温度为40-60℃。
8.根据权利要求1-7任一所述的基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，其特征在于，所述引导装置呈倒喇叭口形状，其左右两侧分别设置有若干数量相互平行的滚筒。
9.根据权利要求1-7任一所述的基于双向拉伸工艺的合成环保纸生产方法，其特征在于，所述口模用中碳钢加工而成，表面镀铬并抛光；
所述挤出机的挤出螺杆和套筒的材质均为38铬锰铝合金，并经调质处理。
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