CN105152578A - 一种利用矿物纤维制备石头纸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用矿物纤维制备石头纸的方法，通过对矿物纤维粉体尺寸分离，分别配置成细浆和粗浆，并向细浆中加入水性粘胶剂，进一步利用粗浆和细浆进行抄纸的手段，由于细浆中的矿物纤维粉体粒径较小，能够充分包覆粘胶剂，所以在细矿物纤维粉体与粗矿物纤维粉体相接触时，能够增加粗纤维和水性粘胶剂的接触面积，进而增加了纸张的韧性，进而制备出具有抗拉性、耐热绝缘的石头纸。

Description

一种利用矿物纤维制备石头纸的方法

技术领域

本发明涉及石头纸领域，特别涉及一种利用矿物纤维制备石头纸的方法。

背景技术

石头纸（RichMineralPaper,RMP）也叫石科纸，是以地壳内最为丰富的矿产资源为主要原料，以高分子材料及多种无机物为辅助原料，利用高分子界面化学原理和填充改性技术制备而成的纸，这种纸防水不易燃烧，耐撕耐折，石头纸造纸技术在整个生产工艺中不需要传统造纸工艺中的蒸煮、洗涤、漂白等工艺，并且不需要添加强酸、强碱、漂白粉等众多有机氯化物，因而既解决了传统造纸污染给环境带来的危害问题，又能解决大量塑料包装物的使用造成的白色污染及大量石油资源浪费的问题，因此，石头纸的生产使用对提高造纸行业的环保水平起到重要作用。

传统的石头纸制备工艺是以无机石粉为主要原料（碳酸钙含量为70～80%），加入热塑性高分子材料和助剂（含量为20～30%），通过密炼机或者螺杆挤出机热塑混炼，经吹塑或者压延制得纸张。由于矿物纤维具有良好的尺寸稳定性、耐热性、抗化学性、阻燃性和电绝缘性，在石头纸的制备过程中加入矿物纤维可以改善石头纸的性能缺陷。

中国专利公开号104119600A公开了一种矿物纤维填充高强度环保石头纸，其原料由高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯树脂、无机粉体、非金属矿物纤维、发泡剂、抗氧剂、光稳定剂和助剂组合而成，缘性等性质。通过三层共挤工艺，制备出比表面积大，达到制备出降比重、改善硬度、改善纸质感、改善印刷效果和吸墨性等目的的石头纸。公开的石头纸的成型工艺需要通过密炼、挤出、造粒，并进行吹塑得到三层结构的矿物纤维填充石头纸。

中国专利公开号104626438A提出一种纤维石头纸的制备方法，该制备方法将将细粉状的矿物纤维60-75重量份、木质纤维10-15重量份、树脂粉体10-15重量份、分散剂1-1.5重量份、增白助剂0-1重量份加入微粉机中，通过分散直接进行压延成型石头纸，无需热塑混炼，确保矿物纤维、木质纤维的纤维结构在石头纸中发挥支撑作用，得到挺度高、密度低、纸面分散均匀的石头纸。

由此可知，矿物纤维在石头纸制备工艺中对改善提高石头纸的性能起着重要作用，然而现有的利用矿物纤维制备石头纸的技术中一般是将矿物纤维作为纸张的填充物，也就是说石头纸制备原料中含有部分矿物纤维，还没有一种能够完全利用矿物纤维为原料，充分发挥矿物纤维在石头纸制备工艺中的优势的石头纸制备技术。

发明内容

为了解决上述的不足和缺陷，本发明实施例提供一种利用矿物纤维制备石头纸的方法，通过对矿物纤维粉体尺寸分离，分别配置成细浆和粗浆，并向细浆中加入水性粘胶剂，进一步将粗浆和细浆进行混合和分层叠合抄纸的手段，由于细浆中的矿物纤维粉体粒径较小，能够充分包覆粘胶剂，所以在细矿物纤维粉体与粗矿物纤维粉体相接触时，能够增加粗纤维和水性粘胶剂的接触面积，进而增加了纸张的韧性，进而制备出具有抗拉性、耐热绝缘的石头纸。

本发明提供一种利用矿物纤维制备石头纸的方法，其特征在于，所述石头纸具体制备步骤如下：

a、将矿物粉体过筛获得粒径为10-20μm，长度为200-300μm矿物纤维粉体A，以及粒径为1-10μm，长度为50-200μm矿物纤维粉体B；

b、对所述矿物纤维粉体B进行活化；

c、取重量百分比为15~40%矿物纤维粉体A用50℃~80℃的水配置成质量浓度小于2%的粗浆，取活化后的重量百分比为59~84%矿物纤维粉体B用50℃~80℃的水配置成质量浓度小于1%的细浆，向细浆中加入重量百分比小于1%的水溶性粘胶剂，并不断搅拌；

d、将步骤c中制备的细浆和粗浆抄造成型，得到矿物纤维石头纸。

优选的，所述矿物粉体为海泡石纤维、硅石灰纤维、石膏纤维、水镁石纤维中的至少一种。

优选的，所述对所述矿物纤维粉体B进行活化，具体包括：

取重量百分比为95~99%的所述矿物纤维粉体B和重量百分比为1~5%的耦合剂加入干法连续粉体表面改性机中，设置温度为50~90℃，给料速度为1-3t/h，转速为1000~1500rpm，其中，所述耦合剂为硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类、铝钛复合酯类中的至少一种。

优选的，所述对所述矿物纤维粉体B进行活化，具体包括：

取重量百分比为92~98%的所述矿物纤维粉体B和重量百分比为2~7%的表面活性剂加入干法连续粉体表面改性机中，设置温度为60~100℃，给料速度为500-1000kg/h，转速为1000~1500rpm，其中，所述表面活性剂为硬脂酸、硬脂酸盐、丙烯酸、丁烯酸中的至少一种。

优选的，所述水溶性粘胶剂为聚乙烯醇类水性胶黏剂、乙烯乙酸酯类水性胶黏剂、丙烯酸类水性胶黏剂、聚氨酯类水性胶黏剂、环氧水性胶黏剂、酚醛水性胶黏剂、有机硅类水性胶黏剂中的至少一种。

优选的，所述将步骤c中制备的细浆和粗浆抄造成型，得到矿物纤维石头纸，具体包括：

将粗浆以不大于200kg/h的速度加入到细浆中，并不断搅拌，搅拌速度为800~1000rpm，获得均匀的混合矿物纤维石头纸浆；

将所述混合矿物纤维石头纸浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在毛布上获得湿纸坯，湿纸坯经压榨、干燥，制备得到所述矿物纤维石头纸。

优选的，所述将步骤c中制备的细浆和粗浆抄造成型，得到矿物纤维石头纸，具体包括：

将粗浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在毛布上获得第一层湿纸坯；

将细浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在所述第一层湿纸坯上，获得第二层湿纸坯；

将粗浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在所述第二层湿纸坯上，获得第三层湿纸坯；

将三层湿纸坯经压榨、干燥，制备得到所述矿物纤维石头纸。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

1、由于本方案完全采用矿物纤维制备石头纸，矿物纤维安全无毒，能够代替传统木质纤维造纸，利于减少树木的砍伐，保护人类生态环境。

2、由于本方案利用矿物纤维制备石头纸，制备出的石头纸张耐热性高，绝缘性好，具有良好的应用前景。

3、由于本方案原料来源丰富，价格便宜，废料回收效率高，工艺简单可控，生产成本低廉，有一定市场竞争力。

具体实施方式

通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例一

将海泡石纤维粉体原料按投料量小于等于300kg/h的速度投入浮选池用水进行清洗，以去除海泡石纤维粉体中的外来杂质，干燥之后获得清洁的海泡石纤维粉体原料，接着，将海泡石纤维粉体隔渣筛分获得粒径为10μm，长度为200μm海泡石纤维粉体A，以及粒径为1μm，长度为50μm海泡石纤维粉体B，对海泡石纤维粉体B进行活化，具体来讲，取重量百分比为95%的海泡石纤纤维粉体B和重量百分比为5%的钛酸酯加入粉体表面改性机中，设置活化温度为50℃，给料速度为500kg/h，转速为1000rpm。接下来，取重量百分比为15%海泡石纤维粉体A投入配浆箱1中，用50℃的水配置成质量浓度为1.7%的粗浆，取活化后的重量百分比为59%海泡石纤维粉体B投入与配浆箱1不同的配浆箱2中，用50℃的水配置成质量浓度为0.91%的细浆，向细浆中加入重量百分比为1%的乙烯乙酸酯粘胶剂，并不断搅拌。

接下来，将粗浆以200kg/h的速度加入到细浆中，并不断搅拌，搅拌速度为800rpm，获得均匀的混合矿物纤维石头纸浆，将混合矿物纤维石头纸浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在毛布上获得湿纸坯，由于细浆中的矿物纤维粉体粒径较小，能够充分包覆粘胶剂，所以在细矿物纤维粉体填充到粗矿物纤维粉体内部时，能够增加粗纤维和水性粘胶剂的接触面积，进而增加了所有矿物纤维和水性粘胶剂的接触面积，提高了纸张的韧性，将湿纸坯经压榨、烘缸干燥，当然，压榨以及烘干等工艺参数可以根据本领域技术人员需要进行调试，制备得到所需厚度的矿物纤维石头纸。

制备的矿物纤维石头纸的性能如表一所示。

实施例二

将海泡石纤维粉体原料按投料量小于等于300kg/h的速度投入浮选池用水进行清洗，以去除海泡石纤维粉体中的外来杂质，干燥之后获得清洁的海泡石纤维粉体原料，接着，将海泡石纤维粉体隔渣筛分获得粒径为10μm，长度为200μm海泡石纤维粉体A，以及粒径为1μm，长度为50μm海泡石纤维粉体B，对海泡石纤维粉体B进行活化，具体来讲，取重量百分比为95%的海泡石纤纤维粉体B和重量百分比为5%的钛酸酯加入粉体表面改性机中，设置活化温度为50℃，给料速度为500kg/h，转速为1000rpm。接下来，取重量百分比为15%海泡石纤维粉体A投入配浆箱1中，用50℃的水配置成质量浓度为1.7%的粗浆，取活化后的重量百分比为59%海泡石纤维粉体B投入与配浆箱1不同的配浆箱2中，用50℃的水配置成质量浓度为0.91%的细浆，向细浆中加入重量百分比为1%的乙烯乙酸酯粘胶剂，并不断搅拌。

接下来，将细浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在毛布上获得第一层湿纸坯，将粗浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在所述第一层湿纸坯上，获得第二层湿纸坯，将细浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在所述第二层湿纸坯上，获得第三层湿纸坯，即依次获得两层细纸坯夹着一层粗纸坯的结构，由于细浆中的矿物纤维粉体粒径较小，能够充分包覆粘胶剂，所以在第一层湿纸坯与第二层湿纸坯，第二层湿纸坯与第三层湿纸坯之间不同尺寸的纤维体能够进行充分粘合，并且能够提高矿物纤维的韧性，将三层湿纸坯经压榨、干燥，制备得到矿物纤维石头纸。当然，本领域技术人员也可以根据需要将纸张结构设置为两层粗纸坯夹着一层细纸坯的结构，或者设置由粗浆和细浆制成的纸坯交替分布的三层以上的结构，在此就不一一例举了。

制备的矿物纤维石头纸的性能如表一所示。

实施例三

选取清洁后的水镁石纤维粉体筛分获得粒径为15μm，长度为250μm水镁石纤维粉体A，以及粒径为8μm，长度为150μm海泡石纤维粉体B，对水镁石纤维粉体B进行活化，具体来讲，取重量百分比为97%的水镁石纤纤维粉体B和重量百分比为3%的硬脂酸加入粉体表面改性机中，设置活化温度为50℃，给料速度为600kg/h，转速为1200rpm。接下来，取重量百分比为25%水镁石纤维粉体A投入配浆箱1中，用50℃的水配置成质量浓度为1.2%的粗浆，取活化后的重量百分比为75%水镁石纤维粉体B投入与配浆箱1不同的配浆箱2中，用50℃的水配置成质量浓度为0.6%的细浆，向细浆中加入重量百分比为1%的乙烯乙酸酯粘胶剂，并不断搅拌。

接下来，将粗浆以100kg/h的速度加入到细浆中，并不断搅拌，搅拌速度为1000rpm，获得均匀的混合矿物纤维石头纸浆，将混合矿物纤维石头纸浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在毛布上获得湿纸坯，由于细浆中的矿物纤维粉体粒径较小，能够充分包覆粘胶剂，所以在细矿物纤维粉体填充到粗矿物纤维粉体内部时，能够增加粗纤维和水性粘胶剂的接触面积，进而增加了所有矿物纤维和水性粘胶剂的接触面积，提高了纸张的韧性，将湿纸坯经压榨、烘缸干燥，当然，压榨以及烘干等工艺参数可以根据本领域技术人员需要进行调试，制备得到所需厚度的矿物纤维石头纸。

制备的矿物纤维石头纸的性能如表一所示。

实施例四

选取清洁后的水镁石纤维粉体筛分获得粒径为15μm，长度为250μm水镁石纤维粉体A，以及粒径为8μm，长度为150μm海泡石纤维粉体B，对水镁石纤维粉体B进行活化，具体来讲，取重量百分比为97%的水镁石纤纤维粉体B和重量百分比为3%的硬脂酸加入粉体表面改性机中，设置活化温度为50℃，给料速度为600kg/h，转速为1200rpm。接下来，取重量百分比为25%水镁石纤维粉体A投入配浆箱1中，用50℃的水配置成质量浓度为1.2%的粗浆，取活化后的重量百分比为75%水镁石纤维粉体B投入与配浆箱1不同的配浆箱2中，用50℃的水配置成质量浓度为0.6%的细浆，向细浆中加入重量百分比为1%的乙烯乙酸酯粘胶剂，并不断搅拌。

接下来，将细浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在毛布上获得第一层湿纸坯，将粗浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在所述第一层湿纸坯上，获得第二层湿纸坯，将细浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在所述第二层湿纸坯上，获得第三层湿纸坯，即依次获得两层细纸坯夹着一层粗纸坯的结构，由于细浆中的矿物纤维粉体粒径较小，能够充分包覆粘胶剂，所以在第一层湿纸坯与第二层湿纸坯，第二层湿纸坯与第三层湿纸坯之间不同尺寸的纤维体能够进行充分粘合，并且能够提高矿物纤维的韧性，将三层湿纸坯经压榨、干燥，制备得到矿物纤维石头纸。当然，本领域技术人员也可以根据需要将纸张结构设置为两层粗纸坯夹着一层细纸坯的结构，或者设置由粗浆和细浆制成的纸坯交替分布的三层以上的结构，在此就不一一例举了。

制备的矿物纤维石头纸的性能如表一所示。

实施例五

选取清洁后的水镁石纤维粉体筛分获得粒径为20μm，长度为300μm水镁石纤维粉体A，以及粒径为10μm，长度为200μm海泡石纤维粉体B，对水镁石纤维粉体B进行活化，具体来讲，取重量百分比为97%的水镁石纤纤维粉体B和重量百分比为3%的硬脂酸加入粉体表面改性机中，设置活化温度为50℃，给料速度为600kg/h，转速为1200rpm。接下来，取重量百分比为25%水镁石纤维粉体A投入配浆箱1中，用50℃的水配置成质量浓度为1.98%的粗浆，取活化后的重量百分比为75%水镁石纤维粉体B投入与配浆箱1不同的配浆箱2中，用50℃的水配置成质量浓度为0.5%的细浆，向细浆中加入重量百分比为1%的乙烯乙酸酯粘胶剂，并不断搅拌。

接下来，将粗浆以50kg/h的速度加入到细浆中，并不断搅拌，搅拌速度为1000rpm，获得均匀的混合矿物纤维石头纸浆，将混合矿物纤维石头纸浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在毛布上获得湿纸坯，由于细浆中的矿物纤维粉体粒径较小，能够充分包覆粘胶剂，所以在细矿物纤维粉体填充到粗矿物纤维粉体内部时，能够增加粗纤维和水性粘胶剂的接触面积，进而增加了所有矿物纤维和水性粘胶剂的接触面积，提高了纸张的韧性，将湿纸坯经压榨、烘缸干燥，当然，压榨以及烘干等工艺参数可以根据本领域技术人员需要进行调试，制备得到所需厚度的矿物纤维石头纸。

制备的矿物纤维石头纸的性能如表一所示。

表一

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种利用矿物纤维制备石头纸的方法，其特征在于，所述石头纸具体制备步骤如下：

a、将矿物粉体过筛获得粒径为10-20μm，长度为200-300μm矿物纤维粉体A，以及粒径为1-10μm，长度为50-200μm矿物纤维粉体B；

b、对所述矿物纤维粉体B进行活化；

c、取重量百分比为15~40%矿物纤维粉体A用50~80℃的水配置成质量浓度小于2%的粗浆，取活化后的重量百分比为59~84%矿物纤维粉体B用50~80℃的水配置成质量浓度小于1%的细浆，向细浆中加入重量百分比小于1%的水溶性粘胶剂，并不断搅拌；

d、将步骤c中制备的细浆和粗浆抄造成型，得到矿物纤维石头纸。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矿物粉体为海泡石纤维、硅石灰纤维、石膏纤维、水镁石纤维中的至少一种。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述矿物纤维粉体B进行活化，具体包括：

取重量百分比为95~99%的所述矿物纤维粉体B和重量百分比为1~5%的耦合剂加入粉体表面改性机中，设置温度为50~90℃，给料速度为500-800kg/h，转速为800~1500rpm，其中，所述耦合剂为硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类、铝钛复合酯类中的至少一种。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对矿物纤维粉体B进行活化，具体包括：

取重量百分比为92~98%的所述矿物纤维粉体B和重量百分比为2~7%的表面活性剂加入粉体表面改性机中，设置温度为60~100℃，给料速度为500-1000kg/h，转速为1000~1500rpm，其中，所述表面活性剂为硬脂酸、硬脂酸盐、丙烯酸、丁烯酸中的至少一种。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性粘胶剂为聚乙烯醇类水性胶黏剂、乙烯乙酸酯类水性胶黏剂、丙烯酸类水性胶黏剂、聚氨酯类水性胶黏剂、环氧水性胶黏剂、酚醛水性胶黏剂、有机硅类水性胶黏剂中的至少一种。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将步骤c中制备的细浆和粗浆抄造成型，得到矿物纤维石头纸，具体包括：

将粗浆以不大于200kg/h的速度加入到细浆中，并不断搅拌，搅拌速度为800~1000rpm，获得均匀的混合矿物纤维石头纸浆；

将所述混合矿物纤维石头纸浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在毛布上获得湿纸坯，湿纸坯经压榨、干燥，制备得到所述矿物纤维石头纸。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将步骤c中制备的细浆和粗浆抄造成型，得到矿物纤维石头纸，具体包括：

将细浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在毛布上获得第一层湿纸坯；

将粗浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在所述第一层湿纸坯上，获得第二层湿纸坯；

将细浆加入造纸机，经滤网滤水后叠合在所述第二层湿纸坯上，获得第三层湿纸坯；

将三层湿纸坯经压榨、干燥，制备得到所述矿物纤维石头纸。