CN108824061A - 一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，包括如下步骤：S1、取铁渣、炉渣、粉煤灰、水泥和玻璃微珠混合；S2、将步骤S1中得到的超细矿物纤维分散体加入到质量分数为20‑30%的柠檬酸溶液中；S3、将所述超细矿物纤维进行除渣、改性、漂白、破碎、达到有机纤维纸浆的抗拉、抗压、抗折特性；S4、取有机纤维纸浆，与所述超细矿物纤维渗配、搅拌、配超、脱水、碾压，最后进入制纸机，制作出纸产品；本发明主要用于制备书写纸、印刷纸、包装纸、瓦棱纸、工业用纸等，利于柔性凝胶聚集、渗透到无机纤维的表面和孔隙结构中，避免造纸过程中机械力对纤维结构的破坏，改善无机纤维的柔韧性。
Description
技术领域
本发明涉及纸产品生产技术领域，具体是一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法。
背景技术
粉煤灰、炼铁厂的铁渣浆、燃煤锅炉的炉底矿物质渣等固体排放物，现有技术都作为废物处理，不仅不环保，而且处理起来成本较高。另一方面，现有技术的纸浆行业，都以有机纸浆纤维为主要中间原料，也存在环保和成本问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，包括如下步骤：
S1、取铁渣、炉渣、粉煤灰、水泥和玻璃微珠混合，然后将混合物投入到冲击式粉碎机中，以1000-1400的转速粉碎5-10min；然后冷却除渣、造粒工艺处理而成的直径小于5μm的超细矿物纤维棉，所述的冲击式粉碎机为旋转冲击式粉碎机，能量通过转子直接传递给无机纤维粒子，由于气流作用对极细粒子间接传递能量，使无机纤维在粉碎机工作部件上受力进行细化处理，得到矿物纤维分散体；
S2、将步骤S1中得到的超细矿物纤维分散体加入到质量分数为20-30%的柠檬酸溶液中，利用微波加热反应30min，反应温度为60-80℃，离心过滤，使超细矿物纤维变成表面粗糙具有疏松孔隙的形态；
S3、将所述超细矿物纤维进行除渣、改性、漂白、破碎、达到有机纤维纸浆的抗拉、抗压、抗折特性；
S4、取有机纤维纸浆，与所述超细矿物纤维渗配、搅拌、配超、脱水、碾压，最后进入制纸机，制作出纸产品。
作为本发明进一步的方案：在步骤S1中，超细矿物纤维包括以下按照重量份的原料：铁渣500-550份，粉煤灰150-200份，玻璃微珠20-30份，水泥200-300份。
作为本发明再进一步的方案：在步骤S4中，将5-15份的改性淀粉、5-10份的聚乙烯亚胺和1-5份的马来酸酐混合投入到高速搅拌反应釜中，与水配成质量百分浓度为10-15%的溶液，在40-60℃条件下搅拌反应10-15min，形成柔性凝胶预聚体，将步骤S3中得到的超细矿物纤维加入到溶液中，加入4-10份的交联剂，继续搅拌反应20-40min，使柔性凝胶聚合、渗透到无机纤维的表面和孔隙结构中，形成一种造纸用的微细柔性无机纤维；所述交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸丙酯，二甲基丙烯酸乙二醇酯，三丙烯酸丙烷三甲醇酯中的至少一种。
作为本发明再进一步的方案：所述玻璃微珠为粒径为20-60微米的3M中空玻璃微珠；所述玻璃微珠中每个玻珠都是一个薄壁的空心球体，主要成分为碱石灰硼硅酸盐，颜色纯白，密度为0.60g/cc，该材料抗压强度为94MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明主要用于制备书写纸、印刷纸、包装纸、瓦棱纸、工业用纸等。通过机械化学使无机纤维纳米化，在微波辅助加热条件下通过酸化使无机纤维表面呈现微孔结构，利于柔性凝胶聚集、渗透到无机纤维的表面和孔隙结构中，避免造纸过程中机械力对纤维结构的破坏，改善无机纤维的柔韧性。本发明制备的造纸用无机纤维柔软性高，分散良好，与植物纤维紧密结合，可以作为植物纤维纸浆替代物，节约成本，且制备的纸张具有较高的柔软性和强度，表面光滑不掉粉，印刷性能良好。本发明制备的柔性无机纤维用于抄纸的使用方法与普通植物纤维相同，无需对现有造纸设备和工艺流程进行改造，适合于规模化生产。
具体实施方式
下面将对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
一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，包括如下步骤：
S1、取铁渣、炉渣、粉煤灰、水泥和玻璃微珠混合，然后将混合物投入到冲击式粉碎机中，以1000的转速粉碎5min；然后冷却除渣、造粒工艺处理而成的直径小于5μm的超细矿物纤维，所述的冲击式粉碎机为旋转冲击式粉碎机；
S2、将步骤S1中得到的超细矿物纤维分散体加入到质量分数为20%的柠檬酸溶液中，利用微波加热反应30min，反应温度为6080℃，离心过滤，使超细矿物纤维变成表面粗糙具有疏松孔隙的形态；
S3、将所述超细矿物纤维进行除渣、改性、漂白、破碎、达到有机纤维纸浆的抗拉、抗压、抗折特性；
S4、取有机纤维纸浆，与所述超细矿物纤维渗配、搅拌、配超、脱水、碾压，最后进入制纸机，制作出纸产品。
在步骤S1中，纳米级粉煤灰纤维或矿物质纤维包括以下按照重量份的原料：铁渣500份，粉煤灰150份，玻璃微珠20份，水泥200份。
在步骤S4中，将5份的改性淀粉、5份的聚乙烯亚胺和1份的马来酸酐混合投入到高速搅拌反应釜中，与水配成质量百分浓度为10%的溶液，在40℃条件下搅拌反应10-15min，形成柔性凝胶预聚体，将步骤S3中得到的超细矿物纤维加入到溶液中，加入4份的交联剂，继续搅拌反应20min，使柔性凝胶聚合、渗透到无机纤维的表面和孔隙结构中，形成一种造纸用的微细柔性无机纤维。
所述交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述玻璃微珠为粒径为20微米的3M中空玻璃微珠。
所述玻璃微珠中每个玻珠都是一个薄壁的空心球体，主要成分为碱石灰硼硅酸盐，颜色纯白，密度为0.60g/cc，该材料抗压强度为94MPa。
实施例2
一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，包括如下步骤：
S1、取铁渣、炉渣、粉煤灰、水泥和玻璃微珠混合，然后将混合物投入到冲击式粉碎机中，以1100的转速粉碎5min；然后冷却除渣、造粒工艺处理而成的直径小于5μm的超细矿物纤维，所述的冲击式粉碎机为旋转冲击式粉碎机；
S2、将步骤S1中得到的超细矿物纤维分散体加入到质量分数为22%的柠檬酸溶液中，利用微波加热反应30min，反应温度为64℃，离心过滤，使超细矿物纤维变成表面粗糙具有疏松孔隙的形态；
S3、将所述超细矿物纤维进行除渣、改性、漂白、破碎、达到有机纤维纸浆的抗拉、抗压、抗折特性；
S4、取有机纤维纸浆，与所述超细矿物纤维渗配、搅拌、配超、脱水、碾压，最后进入制纸机，制作出纸产品。
在步骤S1中，纳米级粉煤灰纤维或矿物质纤维包括以下按照重量份的原料：铁渣510份，粉煤灰160份，玻璃微珠220份，水泥220份。
在步骤S4中，将6份的改性淀粉、6份的聚乙烯亚胺和2份的马来酸酐混合投入到高速搅拌反应釜中，与水配成质量百分浓度为11%的溶液，在45℃条件下搅拌反应11min，形成柔性凝胶预聚体，将步骤S3中得到的超细矿物纤维加入到溶液中，加入5份的交联剂，继续搅拌反应25min，使柔性凝胶聚合、渗透到无机纤维的表面和孔隙结构中，形成一种造纸用的微细柔性无机纤维。
所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，三丙烯酸丙烷三甲醇酯的混合物。
所述玻璃微珠为粒径为30微米的3M中空玻璃微珠。
所述玻璃微珠中每个玻珠都是一个薄壁的空心球体，主要成分为碱石灰硼硅酸盐，颜色纯白，密度为0.60g/cc，该材料抗压强度为94MPa。
实施例3
一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，包括如下步骤：
S1、取铁渣、炉渣、粉煤灰、水泥和玻璃微珠混合，然后将混合物投入到冲击式粉碎机中，以1200的转速粉碎7min；然后冷却除渣、造粒工艺处理而成的直径小于5μm的超细矿物纤维，所述的冲击式粉碎机为旋转冲击式粉碎机；
S2、将步骤S1中得到的超细矿物纤维分散体加入到质量分数为24%的柠檬酸溶液中，利用微波加热反应30min，反应温度为68℃，离心过滤，使超细矿物纤维变成表面粗糙具有疏松孔隙的形态；
S3、将所述超细矿物纤维进行除渣、改性、漂白、破碎、达到有机纤维纸浆的抗拉、抗压、抗折特性；
S4、取有机纤维纸浆，与所述超细矿物纤维渗配、搅拌、配超、脱水、碾压，最后进入制纸机，制作出纸产品。
在步骤S1中，纳米级粉煤灰纤维或矿物质纤维包括以下按照重量份的原料：铁渣520份，粉煤灰170份，玻璃微珠28份，水泥240份。
在步骤S4中，将10份的改性淀粉、8份的聚乙烯亚胺和4份的马来酸酐混合投入到高速搅拌反应釜中，与水配成质量百分浓度为13%的溶液，在52℃条件下搅拌反应13min，形成柔性凝胶预聚体，将步骤S3中得到的超细矿物纤维加入到溶液中，加入7份的交联剂，继续搅拌反应28min，使柔性凝胶聚合、渗透到无机纤维的表面和孔隙结构中，形成一种造纸用的微细柔性无机纤维。
所述交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯和三丙烯酸丙烷三甲醇酯中的混合物。
所述玻璃微珠为粒径为33微米的3M中空玻璃微珠。
所述玻璃微珠中每个玻珠都是一个薄壁的空心球体，主要成分为碱石灰硼硅酸盐，颜色纯白，密度为0.60g/cc，该材料抗压强度为94MPa。
实施例4
一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，包括如下步骤：
S1、取铁渣、炉渣、粉煤灰、水泥和玻璃微珠混合，然后将混合物投入到冲击式粉碎机中，以1300的转速粉碎8min；然后冷却除渣、造粒工艺处理而成的直径小于5μm的超细矿物纤维，所述的冲击式粉碎机为旋转冲击式粉碎机；
S2、将步骤S1中得到的超细矿物纤维分散体加入到质量分数为28%的柠檬酸溶液中，利用微波加热反应30min，反应温度为75℃，离心过滤，使超细矿物纤维变成表面粗糙具有疏松孔隙的形态；
S3、将所述超细矿物纤维进行除渣、改性、漂白、破碎、达到有机纤维纸浆的抗拉、抗压、抗折特性；
S4、取有机纤维纸浆，与所述超细矿物纤维渗配、搅拌、配超、脱水、碾压，最后进入制纸机，制作出纸产品。
在步骤S1中，纳米级粉煤灰纤维或矿物质纤维包括以下按照重量份的原料：铁渣540份，粉煤灰190份，玻璃微珠28份，水泥290份。
在步骤S4中，将12份的改性淀粉、8份的聚乙烯亚胺和4份的马来酸酐混合投入到高速搅拌反应釜中，与水配成质量百分浓度为14%的溶液，在58℃条件下搅拌反应11min，形成柔性凝胶预聚体，将步骤S3中得到的超细矿物纤维加入到溶液中，加入8份的交联剂，继续搅拌反应38min，使柔性凝胶聚合、渗透到无机纤维的表面和孔隙结构中，形成一种造纸用的微细柔性无机纤维。
所述交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸丙酯，二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物。
所述玻璃微珠为粒径为50微米的3M中空玻璃微珠。
所述玻璃微珠中每个玻珠都是一个薄壁的空心球体，主要成分为碱石灰硼硅酸盐，颜色纯白，密度为0.60g/cc，该材料抗压强度为94MPa。
实施例5
一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，包括如下步骤：
S1、取铁渣、炉渣、粉煤灰、水泥和玻璃微珠混合，然后将混合物投入到冲击式粉碎机中，以1400的转速粉碎10min；然后冷却除渣、造粒工艺处理而成的直径小于5μm的超细矿物纤维，所述的冲击式粉碎机为旋转冲击式粉碎机；
S2、将步骤S1中得到的超细矿物纤维分散体加入到质量分数为30%的柠檬酸溶液中，利用微波加热反应30min，反应温度为80℃，离心过滤，使超细矿物纤维变成表面粗糙具有疏松孔隙的形态；
S3、将所述超细矿物纤维进行除渣、改性、漂白、破碎、达到有机纤维纸浆的抗拉、抗压、抗折特性；
S4、取有机纤维纸浆，与所述超细矿物纤维渗配、搅拌、配超、脱水、碾压，最后进入制纸机，制作出纸产品。
在步骤S1中，纳米级粉煤灰纤维或矿物质纤维包括以下按照重量份的原料：铁渣550份，粉煤灰200份，玻璃微珠30份，水泥300份。
在步骤S4中，将15份的改性淀粉、10份的聚乙烯亚胺和5份的马来酸酐混合投入到高速搅拌反应釜中，与水配成质量百分浓度为15%的溶液，在60℃条件下搅拌反应15min，形成柔性凝胶预聚体，将步骤S3中得到的超细矿物纤维加入到溶液中，加入10份的交联剂，继续搅拌反应40min，使柔性凝胶聚合、渗透到无机纤维的表面和孔隙结构中，形成一种造纸用的微细柔性无机纤维。
所述交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯，二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物。
所述玻璃微珠为粒径为60微米的3M中空玻璃微珠。
所述玻璃微珠中每个玻珠都是一个薄壁的空心球体，主要成分为碱石灰硼硅酸盐，颜色纯白，密度为0.60g/cc，该材料抗压强度为94MPa。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、取铁渣、炉渣、粉煤灰、水泥和玻璃微珠混合，然后将混合物投入到冲击式粉碎 机中，以1000-1400的转速粉碎5-10min；然后冷却除渣、造粒工艺处理而成的直径小于5μm的超细矿物纤维；
S2、将步骤S1中得到的超细矿物纤维分散体加入到质量分数为20-30%的柠檬酸溶液中，利用微波加热反应30min，反应温度为60-80℃，离心过滤，使超细矿物纤维变成表面粗糙具有疏松孔隙的形态；
S3、将所述超细矿物纤维进行除渣、改性、漂白、破碎、达到有机纤维纸浆的抗拉、抗压、抗折特性；
S4、取有机纤维纸浆，与所述超细矿物纤维渗配、搅拌、配超、脱水、碾压，最后进入制纸机，制作出纸产品。
2.根据权利要求1所述的基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，其特征在于，在步骤S1中，纳米级粉煤灰纤维或矿物质纤维包括以下按照重量份的原料：铁渣500-550份，粉煤灰150-200份，玻璃微珠20-30份，水泥200-300份。
3.根据权利要求1所述的基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的冲击式粉碎机为旋转冲击式粉碎机。
4.根据权利要求1所述的基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，其特征在于，在步骤S4中，将5-15份的改性淀粉、5-10份的聚乙烯亚胺和1-5份的马来酸酐混合投入到高速搅拌反应釜中，与水配成质量百分浓度为10-15%的溶液，在40-60℃条件下搅拌反应10-15min，形成柔性凝胶预聚体，将步骤S3中得到的超细矿物纤维加入到溶液中，加入4-10份的交联剂，继续搅拌反应20-40min，使柔性凝胶聚合、渗透到无机纤维的表面和孔隙结构中，形成一种造纸用的微细柔性无机纤维。
5.根据权利要求4所述的基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，其特征在于，所述交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸丙酯，二甲基丙烯酸乙二醇酯， 三丙烯酸丙烷三甲醇酯中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，其特征在于，所述玻璃微珠为粒径为20-60微米的3M中空玻璃微珠。
7.根据权利要求6所述的基于无机纤维纸浆生产纸产品的方法，其特征在于，所述玻璃微珠中每个玻珠都是一个薄壁的空心球体，主要成分为碱石灰硼硅酸盐，颜色纯白，密度为0.60g/cc，该材料抗压强度为94MPa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181116 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |