CN110670394A - 一种研磨钢纸中夹心纸的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢纸技术领域，具体公开了一种研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，步骤一，制浆：取木纤维，对木纤维进行制浆，制浆得到浆料湿重为15‑17g；步骤二，部分打浆：将浆料分为两份，对占比为60‑75％的浆料进行打浆，对占比为25‑40％的浆料不打浆；步骤三，配浆：将打浆和未打浆的浆料全部送进配浆池中，并向配浆池中加入涤纶超短纤维和粘合剂，使得打浆后的木纤维、未打浆的木纤维、涤纶超短纤维和粘合剂搅拌均匀；步骤四，上网、脱水和干燥。本方案用以解决现有技术中采用木浆生产的夹心纸撕裂度低而无法通过高强度机械加工用研磨钢纸的弯折snap测试的问题。
Description
技术领域
本发明涉及钢纸技术领域，具体是一种研磨钢纸中夹心纸的制作工艺。
背景技术
钢纸原纸主要是以植物纤维为原料，经造纸机抄造而成的特种纸，钢纸原纸经层层叠加和胶化反应后可制得钢纸，钢纸纸质坚硬，具有优良的弹性、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性、机械强度、绝缘性能和机械加工成型性能，极易适用各种各样的机械加工，如切削、钻孔、粘叠、冲制和研磨等。
现有技术中用于研磨的钢纸(下文统称研磨钢纸)，根据研磨钢纸的结构分为面层和夹心层，面层的钢纸原纸也称面纸，夹心层的钢纸原纸也称夹心纸，目前国内采用木浆制作的夹心纸在配合高强度的面纸制成研磨钢纸后(采用具备高强度的横向伸长率大于4.6％、纵向伸长率大于2.6％、横向断裂长大于2600km、纵向断裂长大于4000km的面纸)，研磨钢纸在使用时依然存在断裂的情况，生产的研磨钢纸无法满足高强度的机械加工要求，经过对研磨钢纸中面纸和夹心纸的测试，发现夹心纸的平均横向和纵向撕裂度均不到1300mN。
在本领域中，为了提高研磨钢纸的撕裂度，从木浆的处理方式出发进行改进，如改变打浆方式、打浆度又或者是增加助剂等方式来提高夹心纸撕裂度的；比如将原有传统的分丝帚化型的打浆方式更改成切断型的打浆方式，夹心纸的横向和纵向撕裂度均能够提高100mN左右，夹心纸的平均横向和纵向撕裂度均提高到1400mN；也有将两种打浆方式后的纸浆进行混合后制造夹心纸，这样的方式也能使得夹心纸的平均横向和纵向撕裂度超过1400mN，但无论如何夹心纸的横向和纵向撕裂度均不会超过1600mN，导致在将这种夹心纸配合高强度的面纸制成研磨钢纸进行弯折snap测试时依然出现断裂的情况(弯折snap测试的测试方法为先对研磨钢纸进行烘烤，再将烘烤完成并达到水分平衡的研磨钢纸放入到台虎钳中进行测试)；此外改变打浆度的方式和添加助剂的方式等均对夹心纸撕裂度的提高有促进作用，但是均无法使得夹心纸制成的研磨钢纸在弯折snap测试时不发生断裂。
而随着国内外机械化的迅猛发展，对研磨钢纸适应高强度的机械加工变得更为迫切，因而急需研发一种撕裂度高的夹心纸以保证研磨钢纸的不断裂。
发明内容
本发明意在提供一种研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，以解决现有技术中采用木浆生产的夹心纸撕裂度低而无法通过研磨钢纸的弯折snap测试的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：
一种研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，包括如下步骤：步骤一，制浆：取木纤维，对木纤维进行制浆，制浆得到浆料湿重为15-17g；步骤二，部分打浆：将浆料分为两份，对占比为60-75％的浆料进行打浆，对占比为25-40％的浆料不打浆；60-75％的浆料打浆完成后其打浆度为20-30°SR、湿重为10-15g；步骤三，配浆：将打浆和未打浆的浆料全部送进配浆池中，并向配浆池中加入涤纶超短纤维和粘合剂，使得打浆后的木纤维、未打浆的木纤维、涤纶超短纤维和粘合剂搅拌均匀，其中加入的涤纶超短纤维的质量为木纤维总量的10-12％，加入的粘合剂的质量为木纤维总量的0.3-0.4％；步骤四，上网、脱水和干燥：对经过步骤三的混合浆料通过流浆箱后上网，再经造纸机的网部、压榨部成形脱水后，采用烘缸干燥，得到夹心纸。
相比于现有技术的有益效果：
本方案中，打浆后的木纤维其初生壁和次生壁被破除，纤维吸水膨胀，纤维的柔韧性、可塑性增强，同时纤维比表面积增大、游离羟基的数量大幅度增加，有利于提高纤维间的结合力，打浆时纤维被切断，使得纤维长度降低，纤维自身强度降低。
打浆后的木纤维长度降低，在增加未打浆的木纤维和涤纶超短纤维后，使得浆池中纤维的整体长度得以提高，也即纤维的自身强度得以提升；打浆后的纤维更加细小柔软，且纤维比表面积增大、游离羟基数量的大幅度增加，使得纤维间相互交织更加紧密，在纤维交织的过程中，利用搅拌的方式使得打浆的纤维、未打浆的纤维和涤纶超短纤维能够均匀分布，并在该均匀分布下使得三种纤维均匀交织在一起，在该交织中，未打浆的木纤维和涤纶超短纤维因长度相对较长，相当于起到了钢筋骨架的作用，使得纤维自身强度大幅度增强；在后续步骤的压榨和干燥后，纤维中游离出的羟基有利于纤维间氢键的结合，在氢键的结合和未打浆纤维和涤纶超短纤维的钢筋骨架作用下使得夹心纸结合更加坚实。
在涤纶超短纤维与木纤维的交织结合过程中，因涤纶超短纤维比重较大，容易沉降，因而在搅拌混合时加入粘合剂，以增强纤维交织后的稳定性，并且在纸张干燥时，粘合剂呈胶状体，进一步使得纤维之间形成有效的粘结，提供纤维之间的结合力。
采用本方案的制作工艺制作出来的夹心纸其横向和纵向撕裂度均大幅度提高，横向和纵向撕裂度均突破1800mN，大大超出了现有技术中对夹心纸撕裂度的认知，打破了现有技术中100％打浆的方式，撕裂度提高了12.5％-30％，所生产的夹心纸配合高强度的面纸制作出的研磨钢纸的弯折snap测试不断裂，达到了意料不到的技术效果。
进一步，所述步骤三和步骤四之间还包括步骤A和步骤B；步骤A，配备分散剂：取质量为木纤维总量的0.01-0.02％的分散剂，并将分散剂制调配成质量浓度为0.1-0.3％的分散剂溶液；步骤B，加入分散剂：将完成步骤A的分散剂溶液均匀加入到步骤三所得的混合浆料中。
有益效果：在不加入分散剂时，因涤纶超短纤维比重较大容易沉降，此时如若不加入分散剂使得涤纶超短纤维均匀地分散开来，则涤纶超短纤维会在自身重力作用下沉降，进而影响后续纸张的均匀性。
进一步，所述步骤三和步骤A之间还包括步骤C；步骤C，混合浆处理：对完成步骤三所得的混合浆料进行除渣和筛浆处理。
有益效果：将混合浆料中的轻、重杂质(如纤维束、砂子)去除，避免混合浆料中因杂质的存在而使得夹心纸强度降低或因杂质存在而增加后续加工设备的磨损。
进一步，所述步骤B中，在分散剂未加入混合浆料前，完成步骤C的混合浆料需要经过锥形高位箱，在混合浆料进入锥形高位箱时，利用计量泵将步骤A中配备好的分散剂溶液加入到锥形高位箱中。
有益效果：采用锥形高位箱时，混合浆料从锥形高位箱的底部进入顶部流出，使得混合浆料在经过浆泵时因涡流产生的气泡得以排出，混合浆料流量稳定，有利于纸张质量的提升。
进一步，所述粘合剂为水溶性的聚乙烯醇纤维；水溶性的聚乙烯醇纤维能够提高混合浆料的分散效果。
进一步，所述聚乙烯醇纤维的水解温度为55-65℃；这种聚乙烯醇纤维的分子主链上有许多亲水性羟基，具有极高的聚合度和醇解度，故而具有高亲水吸湿性，有利于纤维间氢键的结合。
进一步，所述分散剂为聚氧乙化烯；聚氧乙化烯作为分散剂不但能够起到分散作用，还能改良纤维的表面特性。
进一步，所述分散剂为非离子型聚氧乙化烯；非离子型聚氧乙化烯具备分散剂的作用，且该材料成本较高但用量少，综合成本较低，易于采购。
进一步，所述涤纶超短纤维的长度为4-6mm，木纤维的长度为2-4mm；涤纶超短纤维的长度大于木纤维的长度，进而便于利用涤纶超短纤维来提升整个浆料中纤维的整体长度，以增强纤维的整体强度。
进一步，所述步骤二中的打浆方式采用分丝帚化型的打浆方式；这种打浆方式能够使得纤维的帚化效果更好，对纤维的切断作用较弱，有利于保证纤维的长度，减少纤维湿重的流失。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例
实施例基本如附图1所示：
步骤一，制浆：准备木纤维(长度2-4mm、直径约0.035mm)、涤纶超短纤维(规格为1.67dtex，长度为5mm，直径约0.035mm，也称聚对苯二甲酸乙二醇酯)、粘合剂(水解温度为60℃的聚乙烯醇纤维)和分散剂(非离子型聚氧乙化烯)；对木纤维进行制浆，制浆得到浆料湿重为15-17g。
步骤二，部分打浆：将浆料分为两份，对占比为60-75％的浆料进行打浆，对占比为25-40％的浆料不打浆；采用分丝帚化的打浆方式使得60-75％的浆料打浆完成后其打浆度为20-30°SR、湿重为10-15g。
步骤三，配浆：将打浆和未打浆的浆料全部送进配浆池中，并向配浆池中加入涤纶超短纤维和粘合剂，使对打浆后的木纤维、未打浆的木纤维、涤纶超短纤维和粘合剂进行搅拌，使得混合均匀；其中加入的涤纶超短纤维的质量为木纤维总量的10-12％，加入的粘合剂的质量为木纤维总量的0.3-0.4％。
步骤四，混合浆处理：对完成步骤三所得的混合浆料利用除渣器进行除渣处理，再利用筛浆机进行筛浆处理。
步骤五，配备分散剂：取质量为木纤维总量的0.01-0.02％的分散剂，并将分散剂制调配成质量浓度为0.1-0.3％的分散剂溶液。
步骤六，加入分散剂：使得完成步骤四后的混合浆料流经锥形高位箱，在混合浆料进入锥形高位箱时，利用计量泵将完成步骤五的分散剂溶液均匀分散地加入到锥形高位箱中。
在分散剂加入时，根据车速、定量和抄纸宽度计算出每分钟的毛抄纸量，再根据分散剂的加入量以及溶解质量浓度计算出每分钟需要加入的分散剂溶液的ml数。
步骤七，上网、脱水和干燥：对经过步骤六的混合浆料通过流浆箱后上网，再经造纸机的网部、压榨部成形脱水后，采用烘缸干燥，得到夹心纸；其中根据网部脱水的情况来调节流浆箱的水位，进而控制上网速度；而干燥的温度根据夹心纸所要达到的含水量来控制，在干燥过程中烘缸温度最高110℃(烘干温度从60℃逐渐上升至110℃)。
本实施例的原理在于：
打浆后的木纤维其初生壁和次生壁被破除，纤维吸水膨胀，纤维的柔韧性、可塑性增强，同时纤维比表面积增大、游离羟基的数量大幅度增加，有利于提高纤维间的结合力。
打浆后的木纤维长度降低，在增加未打浆的木纤维和涤纶超短纤维后，使得浆池中纤维的整体长度得以提高，也即纤维的自身强度得以提升；打浆后的纤维更加细小柔软，且纤维比表面积增大、游离羟基数量的大幅度增加，使得纤维间相互交织更加紧密，在纤维交织的过程中，利用搅拌的方式使得打浆的纤维、未打浆的纤维和涤纶超短纤维能够均匀分布，并在该均匀分布下使得三种纤维均匀交织在一起，在该交织中，未打浆的木纤维和涤纶超短纤维因长度相对较长，相当于起到了钢筋骨架的作用，使得纤维自身强度大幅度增强；在后续步骤的压榨和干燥后，纤维中游离出的羟基有利于纤维间氢键的结合，在氢键的结合和未打浆纤维和涤纶超短纤维的钢筋骨架作用下使得夹心纸结合更加坚实。
在涤纶超短纤维与木纤维的交织结合过程中，因涤纶超短纤维比重较大，容易沉降，因而在搅拌混合时就加入粘合剂聚乙烯醇纤维，增强纤维交织后的稳定性，并且在纸张干燥时，聚乙烯醇纤维呈胶状体，进一步使得纤维之间形成有效的粘结，提供纤维之间的结合力。
在混合浆料经过步骤四后混合浆料没有了搅拌，此时如若不加入分散剂使得涤纶超短纤维均匀地分散开来，则涤纶超短纤维一样会在自身重力的作用下沉降，进而影响后续纸张的均匀性以及整个纤维的强度。
具体实施方式：
现有技术中将木纤维全部打浆，并按照表一的格式进行记录，其中表一中的打浆浓度、打浆度、湿重和打浆方式均为采用100％木纤维制作夹心纸时的参数，并对现有生产方式所得夹心纸进行裂断长、吸水性、透气度和撕裂度进行测试，而对采用现有生产方式生产的夹心纸配合高强度的面纸(采用横向伸长率大于4.6％、纵向伸长率大于2.6％、横向断裂长大于2600km、纵向断裂长大于4000km的面纸)制成的研磨钢纸进行弯折snap测试，采用现有技术生产的夹心纸和研磨钢纸的情况如下表一所示。
按照本实施方式所得生产的夹心纸的具体参数如下表二，本实施例中，涤纶超短纤维的质量为木纤维总质量的11.15％，粘合剂的质量为木纤维总质量的0.33％，分散剂的质量为木纤维总质量的0.02％，实施例中所有木纤维制浆完成的浆料湿重为17g；制浆完成的浆料中有70％进行打浆，有30％不再进行打浆。(表一和表二中针对夹心纸的测量方式完全相同，表二中生产的研磨钢纸中采用的面纸与表一中生产研磨钢纸采用的面纸和其他工艺完全相同)。
此外，在表二中还增加了对比例一、对比例二、对比例三和对比例四；对比例一与本实施例的制作工艺不同之处在于，还是将制浆湿度为17g的浆料分为两份，一份30％的浆料不打浆，另一份70％的浆料进行打浆，但不添加涤纶超短纤维、粘合剂和分散剂。
对比例二与对比例一的不同在于不打浆的浆料占比为40％；对比例三与对比例一的不同在于不打浆的浆料占比为60％；对比例四与对比例一的不同在于，还加入了11.15％的涤纶超短纤维。
表一和表二中的弯折snap测试所采用的具体方式如下：
一，取对应生产方式生产出的夹心纸配合面纸制作的研磨钢纸放入105℃的烘箱中，烘烤20小时，然后取出研磨钢纸，并使得研磨钢纸在温度为23℃、湿度为55％的环境下进行水分平衡1小时。
二，取水分平衡完成的研磨钢纸(长*宽为2.5mm*5mm),将研磨钢纸放置在台虎钳的钳口上(通过活动钳口和固定钳口夹住夹心纸使其不掉落)，转动台虎钳的手柄，使得夹住研磨钢纸的活动钳口和固定钳口之间的间距越来越小，研磨钢纸被弯折，继续转动手轮直至研磨钢纸从钳口上掉落，最后观察掉落的研磨钢纸的断裂情况。
表一 现有技术生产出的夹心纸的参数表
表二 对比例和本实施例生产的夹心纸的参数表
由表一可知，现有的生产方式对木纤维进行全打浆，全打浆后，无论是改变打浆方式还是改变打浆度，都不能使得所得到的夹心纸配合高强度的面纸生产的研磨钢纸通过弯折snap测试，且撕裂度也始终无法突破1600mN。
从对比例一至对比例四可知，改变现有技术的方式采用部分打浆和部分不打浆的方式，所得到的夹心纸，虽然撕裂度得以提升，但以此夹心纸配合高强度的面纸生产的研磨钢纸，出现了不同程度的断裂，因而由这类方式制作出来的研磨钢纸也无法满足高强度的机械加工要求。
而采用本实施例中的制作工艺所得到的夹心纸，撕裂度得以突破，全部突破1800mN，以此夹心纸配合高强度的面纸生产的研磨钢纸弯折snap测试时也没有出现断裂的现象。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，制浆：取木纤维，对木纤维进行制浆，制浆得到浆料湿重为15-17g；
步骤二，部分打浆：将浆料分为两份，对占比为60-75％的浆料进行打浆，对占比为25-40％的浆料不打浆；60-75％的浆料打浆完成后其打浆度为20-30°SR、湿重为10-15g；
步骤三，配浆：将打浆和未打浆的浆料全部送进配浆池中，并向配浆池中加入涤纶超短纤维和粘合剂，使得打浆后的木纤维、未打浆的木纤维、涤纶超短纤维和粘合剂搅拌均匀，其中加入的涤纶超短纤维的质量为木纤维总量的10-12％，加入的粘合剂的质量为木纤维总量的0.3-0.4％；
步骤四，上网、脱水和干燥：对经过步骤三的混合浆料通过流浆箱后上网，再经造纸机的网部、压榨部成形脱水后，采用烘缸干燥，得到夹心纸。
2.根据权利要求1所述的研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，其特征在于，所述步骤三和步骤四之间还包括步骤A和步骤B；
步骤A，配备分散剂：取质量为木纤维总量的0.01-0.02％的分散剂，并将分散剂制调配成质量浓度为0.1-0.3％的分散剂溶液；
步骤B，加入分散剂：将完成步骤A的分散剂溶液均匀加入到步骤三所得的混合浆料中。
3.根据权利要求2所述的研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，其特征在于，所述步骤三和步骤A之间还包括步骤C；
步骤C，混合浆处理：对完成步骤三所得的混合浆料进行除渣和筛浆处理。
4.根据权利要求3所述的研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，其特征在于，所述步骤B中，在分散剂未加入混合浆料前，完成步骤C的混合浆料需要经过锥形高位箱，在混合浆料进入锥形高位箱时，利用计量泵将步骤A中配备好的分散剂溶液加入到锥形高位箱中。
5.根据权利要求1所述的研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，其特征在于，所述粘合剂为水溶性的聚乙烯醇纤维。
6.根据权利要求5所述的研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，其特征在于，所述聚乙烯醇纤维的水解温度为55-65℃。
7.根据权利要求1所述的研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，其特征在于，所述分散剂为聚氧乙化烯。
8.根据权利要求7所述的研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，其特征在于，所述分散剂为非离子型聚氧乙化烯。
9.根据权利要求1所述的研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，其特征在于，所述涤纶超短纤维的长度为4-6mm，木纤维的长度为2-4mm。
10.根据权利要求1-9中任一项中所述的研磨钢纸中夹心纸的制作工艺，其特征在于，所述步骤二中的打浆方式采用分丝帚化型的打浆方式。
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