CN111074681A - 一种耐黄变高吸水改性木浆纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了本发明为一种耐黄变高吸水改性木浆纸及其制备方法，将吸水木浆纸通过去离子水、锁胶剂、增白剂、亲水剂制备的混合浆料浸轧后，再经烘道烘干、烘缸烘干制备成改性木浆纸。该改性木浆纸可极大地延长湿帘吸水加湿过程中出现黄斑及黄变的时间，提升自吸水爬升速度，提高纸张挺度及白度，由该改性木浆纸制成的湿帘加湿量提升显著，并保持连续使用1个月以上加湿性能不衰减。

Description

一种耐黄变高吸水改性木浆纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及纸张加工与空气加湿技术领域，具体涉及一种耐黄变高吸水改性木浆纸及其制备方法。
背景技术
湿帘降温一种是“湿帘-负压风机”降温系统是由多孔湿帘、水循环系统、风扇组成。未饱和的空气流经多孔、湿润的湿帘表面时，大量水分蒸发，空气中由温度体现的显热转化为蒸发潜热，从而降低空气自身的温度。风扇抽风时将经过湿帘降温的冷空气源源不断的引入室内，从而达到降温效果。另一种是湿帘冷风机降温，利用循环水泵不间断地把接水盘内的水抽出，并通过布水系统均匀地喷淋在蒸发过滤层上，使室外热空气通过蒸发换热器(蒸发湿帘)内与水分进行热量交换，通过水蒸发而达到降温、清凉，洁净的空气则由低噪音风机加压送入室内，以此达到降温效果。
湿帘作为增湿介质时，多用于种植园、温室及其他某些对湿度要求较高的特殊行业。由于湿帘具有吸水、耐水、扩散速度快，效能持久等特点，很适合用于调节室内湿度。目前室内湿度多以加湿器来达到室内增湿的效果，加湿器根据国标GB/T23332-2018中分类常见有超声波式、蒸发式、电热式、其它式，其中超声波式加湿量大、加湿迅速，但存在水源带入性污染如水垢、细菌，且白雾现象明显等，有一定的健康风险；电热式因需要加热，则能耗较高；其中蒸发式以静音无白雾、能耗低、安全系数高等日渐受到关注，而蒸发式的核心即加湿湿帘模块。
为开发较优的加湿湿帘，不少研究者做了有益探索，材质、样式、加工方法也都各有不同。如CN100366423C中提供了一种无机湿帘，由波纹片进行粘贴制成，波纹片由固化有酚醛类或氰胺类可溶性树脂的玻璃纤维布制成，有着不易燃、不助燃、高吸水、不易滋生霉菌等优点，但因采用玻纤布及树脂等原料也有着制作成本较高的缺点；CN102788393B公开了一种环保可重复使用的湿帘及其加工方法，1)水刺布、木浆纸或吸水纸经过折纸机打痕；2)将打折好的水刺布、木浆纸或吸水纸经过收折定型；3)将定型好的水刺布、木浆纸或吸水纸分切成所需尺寸的半成品水刺布、木浆纸或吸水纸，并在该半成品水刺布、木浆纸或吸水纸的正、反面对称地缝制同样材质的布条；4)在所述板成品水刺布、木浆纸或吸水纸的两端贴合一层针刺棉。缝制的两条水刺布条宽度在1公分，可根据产品的幅宽也可缝制多条，可以分隔锯齿之间的距离起到分布流水的作用，又可以增强湿帘的硬挺度。CN104197445B公开一种贯通型多孔陶瓷湿帘，其整体是烧结成一体的多孔陶瓷，其内还包括有间隔排列的缝隙和贯通多孔陶瓷的通孔。采用倾斜贯穿湿帘前后面的缝隙作为过风通道，相应增长的缝隙壁面作为吸水面，可以增大空气与湿帘内液体的接触面积；采用贯穿湿帘左右面的通孔，作为喷淋液体快速渗透湿帘的淋水通道。CN102797113A公开了一种无纺布湿帘的生产方法以及无纺布湿帘，将亲水母粒中、抗菌剂和抗氧化剂混合，升温进行混匀，然后加入到熔融状态的基料中，保持熔融状态并进一步混匀；按熔喷法无纺布的基本工艺将熔融的粒料，经过喷丝板喷出，利用气流或者机械成网得到湿帘材料。
可见目前开发研制的湿帘用材呈现多样化：如改性玻纤布、陶瓷、水刺布、木浆纸、无纺布等，但木浆纸仍是以其廉价、吸水性好等优点成为加湿网的常见用材。而市售的木浆纸常出现吸湿量及湿挺度无法协调的弊端，为此一些研究者针对木浆纸不足做了一些强化，如CN102877366B发明提供了一种湿帘纸的制备方法，包括以下步骤：将酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或脲醛树脂与间苯二酚醛类树脂、水混合，得到树脂水溶液；将纸张浸渍所述树脂水溶液，再依次经压制瓦楞、定型、固化，得到湿帘纸，能使制备的湿帘纸具有较好的吸水性和韧性。
现有市售的湿帘用木浆纸(白色)的初期吸水性及挺度已得到较好的解决，但是随着加湿时间的延长(尤其是自吸水型加湿模式，即依靠湿帘自身的吸水性，将底端水爬升布满湿帘表面，经风携带蒸发达到加湿效果)，湿帘出风端出现黄斑，加湿性能逐步下降，木浆湿帘进而大面积黄变，极大地影响客户使用体验及加湿效能。
究其原因，造纸厂在木浆吸水纸加工过程中为提高木浆耐水挺度及强度，会加入的各类湿强剂及施胶剂。纸张自吸水过程中，纸张中水溶性胶质会随着水爬升方向富集，进而头部会出现胶印(黄斑)；另外水中的矿物元素也会随着吸水方向向上爬升顶部富集(白斑，若与胶剂反应也会呈现黄斑)。自有胶质及矿物质形成的水垢在纸张爬升末端的富集大量，堵住木浆纸纤维的间隙(水自吸的毛细虹吸通道)，减缓及抑制水的的爬升；另外由于水垢及胶质的亲水性都远低于木浆中的木浆纤维(纤维素及木质素)，致使水爬升无力，爬升高度下降，进而湿帘上部的不吸水面积逐步扩大，导致出现加湿容量下降的现象。
因而，为实现白色木浆纸湿帘的长时间良好应用，所用木浆纸的黄变及加湿性能下降过速等问题急需克服，以便改善客户的使用体验，但该类问题解决方案仍未见文献报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种可极大地延长湿帘吸水加湿过程中出现黄斑及黄变的时间，提升自吸水爬升速度，提高纸张挺度及白度的耐黄变高吸水改性木浆纸及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐黄变高吸水改性木浆纸，包括吸水木浆纸，其创新点在于：还包括浆料，所述主要浆料由去离子水、锁胶剂、增白剂、亲水剂混合制备而成，所述吸水木浆纸经浆料浸轧，再经烘道烘干、烘缸烘干制备而成。
进一步的，所述浆料由以下重量份的组分制备而成：
Figure BDA0002341452230000041
一种耐黄变高吸水改性木浆纸的制备方法，其创新点在于，包括以下步骤：
1)制浆：以重量份计，称取100份去离子水、1-20份锁胶剂、0-0.2份增白剂、1-10份亲水剂倒入混料桶中，开启升降搅拌机头以300-700rpm混合30-120min，即得混合浆料；
2)浸轧上浆：将所制的混合浆料倒入浸轧槽内，将木浆纸卷垛经送纸辊轮送至并浸入浸轧槽，保证纸张浸入液面以下2cm，经传送辊轮送入对轧辊道压出余液，余液收集并回用；
3)烘道烘干：将浸轧后的纸张铺于烘道传送带上，70℃±5℃干燥30min；
4)烘缸烘干：烘道烘干后的改性纸张经传送辊轮绕于烘缸转鼓上，转鼓温度140℃±5℃干燥30min；
5)收卷：将烘干的木浆于收卷转轮上收卷即得成品。
进一步的，所述锁胶剂为阳离子型水溶性高分子，为聚季铵盐-7、聚季铵盐-10、聚季铵盐-28、聚季铵盐-37、阳离子聚丙烯酰胺中的任意一种或任意两种的混合物。
进一步的，所述增白剂为二苯二烯类荧光增白剂，分子式为C40H40N12Na4O16S4，CAS号为12768-91-1。
进一步的，所述亲水剂为纳米氧化铝溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶、酸性硅溶胶、纳米氧化钛溶胶、羟丙基甲基纤维素中的任意一种或任意两种的混合物。
进一步的，所述纳米氧化铝溶胶的固含量为10-25wt％、碱性硅溶胶的固含量为10-35wt％、中性硅溶胶的固含量为10-35wt％、酸性硅溶胶的固含量为10-35wt％、纳米氧化钛溶胶的固含量为10-25wt％、羟丙基甲基纤维素为粉末且纯度>99.98％。
本发明有益效果为：
本发明工艺设计科学合理，能够在已有市售木浆纸上简易浸轧、烘干加工即可制取，工艺简便，成本较低；改性浆料安全绿色，可显著提升木浆纸爬水速度，14cm爬升时间缩短至原1/3以下，并可长时间维持表面白度；该纸制作的湿帘加湿量可提升35％以上，使用寿命延长4倍以上。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种耐黄变高吸水改性木浆纸的制备方法，包括以下步骤：
1)制浆：以重量份计，称取100kg去离子水、5kg聚季铵盐-28(固含量20％)、0.05kg份增白剂(粉末，纯度>99.8％)、5kg纳米氧化铝溶胶(固含量20％)、1kg羟丙基甲基纤维素倒入混料桶中，开启升降搅拌机头以700rpm混合90min，即得混合浆料；
2)浸轧上浆：将所制的混合浆料倒入浸轧槽内，将木浆纸(120-130g/m2)卷垛(幅宽80cm)经送纸辊轮送至并浸入浸轧槽，保证纸张浸入液面以下2cm，经传送辊轮送入对轧辊道压出余液，余液收集并回用；
3)烘道烘干：将浸轧后的纸张铺于烘道传送带上，70℃±5℃干燥30min；
4)烘缸烘干：烘道烘干后的改性纸张经传送辊轮绕于烘缸转鼓上，转鼓温度140℃±5℃干燥30min；
5)收卷：将烘干的木浆于收卷转轮上收卷即得成品。
所得改性木浆纸裁成140×70mm，长端垂直浸入自来水中1cm，水线自吸沿纸张爬升至140mm端仅用2min50s，纸张插入水中观察30天未出现黄斑及色变，烘干后对照未改性木浆原纸白度，未有明显变化。
由该纸张制成的502(周长)×130(高)×30(厚)mm圆形湿帘于加湿器中加湿量可达368g/h，每天开机8h，可持续1个月无衰减，外形未有明显垮塌。
实施例2
一种耐黄变高吸水改性木浆纸的制备方法，包括以下步骤：
1)制浆：以重量份计，称取100kg去离子水、10kg聚季铵盐-7(固含量10％)、0.5kg聚季铵盐-10(粉末，纯度>99.8％)、0.04kg份增白剂(粉末，纯度>99.8％)、3kg酸性硅溶胶(固含量30％)、4kg纳米氧化钛溶胶(固含量25％)倒入混料桶中，开启升降搅拌机头以400rpm混合30min，即得混合浆料；
2)浸轧上浆：将所制的混合浆料倒入浸轧槽内，将木浆纸(120-130g/m2)卷垛(幅宽80cm)经送纸辊轮送至并浸入浸轧槽，保证纸张浸入液面以下2cm，经传送辊轮送入对轧辊道压出余液，余液收集并回用；
3)烘道烘干：将浸轧后的纸张铺于烘道传送带上，70℃±5℃干燥30min；
4)烘缸烘干：烘道烘干后的改性纸张经传送辊轮绕于烘缸转鼓上，转鼓温度140℃±5℃干燥30min；
5)收卷：将烘干的木浆于收卷转轮上收卷即得成品。
所得改性木浆纸裁成140×70mm，长端垂直浸入自来水中1cm，水线自吸沿纸张爬升至140mm端仅用2min30s，纸张插入水中观察30天未出现黄斑及色变，烘干后对照未改性木浆原纸白度，未有明显变化。
由该纸张制成的502(周长)×130(高)×30(厚)mm圆形湿帘于加湿器中加湿量可达372g/h，每天开机8h，可持续1个月无衰减，外形未有明显垮塌。
实施例3
一种耐黄变高吸水改性木浆纸的制备方法，包括以下步骤：
1)制浆：以重量份计，称取100kg去离子水、1kg聚季铵盐-37(粉末，纯度>99％)、0.5kg阳离子聚丙烯酰胺(粉末，纯度>99.8％)、0.08kg份增白剂(粉末，纯度>99.8％)、6kg中性硅溶胶(固含量30％)倒入混料桶中，开启升降搅拌机头以500rpm混合60min，即得混合浆料；
2)浸轧上浆：将所制的混合浆料倒入浸轧槽内，将木浆纸(120-130g/m2)卷垛(幅宽80cm)经送纸辊轮送至并浸入浸轧槽，保证纸张浸入液面以下2cm，经传送辊轮送入对轧辊道压出余液，余液收集并回用；
3)烘道烘干：将浸轧后的纸张铺于烘道传送带上，70℃±5℃干燥30min；
4)烘缸烘干：烘道烘干后的改性纸张经传送辊轮绕于烘缸转鼓上，转鼓温度140℃±5℃干燥30min；
5)收卷：将烘干的木浆于收卷转轮上收卷即得成品。
所得改性木浆纸裁成140×70mm，长端垂直浸入自来水中1cm，水线自吸沿纸张爬升至140mm端仅用2min58s，纸张插入水中观察30天未出现黄斑及色变，烘干后对照未改性木浆原纸白度，未有明显变化。
由该纸张制成的502(周长)×130(高)×30(厚)mm圆形湿帘于加湿器中加湿量可达362g/h，每天开机8h，可持续1个月无衰减，外形未有明显垮塌。
实施例4
一种耐黄变高吸水改性木浆纸的制备方法，包括以下步骤：
1)制浆：以重量份计，称取100kg去离子水、10kg聚季铵盐-7(固含量10％)、5kg聚季铵盐-28(固含量20％)、2.5kg纳米氧化铝溶胶(固含量20％)、6kg碱性硅溶胶(固含量30％)倒入混料桶中，开启升降搅拌机头以600rpm混合40min，即得混合浆料；
2)浸轧上浆：将所制的混合浆料倒入浸轧槽内，将木浆纸(120-130g/m2)卷垛(幅宽80cm)经送纸辊轮送至并浸入浸轧槽，保证纸张浸入液面以下2cm，经传送辊轮送入对轧辊道压出余液，余液收集并回用；
3)烘道烘干：将浸轧后的纸张铺于烘道传送带上，70℃±5℃干燥30min；
4)烘缸烘干：烘道烘干后的改性纸张经传送辊轮绕于烘缸转鼓上，转鼓温度140℃±5℃干燥30min；
5)收卷：将烘干的木浆于收卷转轮上收卷即得成品。
所得改性木浆纸裁成140×70mm，长端垂直浸入自来水中1cm，水线自吸沿纸张爬升至140mm端仅用2min20s，纸张插入水中观察30天未出现黄斑及色变，烘干后对照未改性木浆原纸白度，未有明显变化。
由该纸张制成的502(周长)×130(高)×30(厚)mm圆形湿帘于加湿器中加湿量可达378g/h，每天开机8h，可持续1个月无衰减，外形未有明显垮塌。
对比例1
取未改性木浆纸并裁成140×70mm，长端垂直浸入自来水中1cm，水线自吸沿纸张爬升至140mm端用时6min40s，纸张插入水中观察1天后顶端出现黄色胶印，烘干后对照未改性木浆原纸白度，黄色区域白度下降15％。
未改性木浆纸制成的502(周长)×130(高)×30(厚)mm圆形湿帘于加湿器中加湿量可达268g/h，每天开机8h，7天加湿量即衰减15％，20天加湿量即衰减50％，湿帘顶部出现明显黄斑，黄斑部位水线无法爬升，湿帘浸水部分略有垮塌。
对比例2
1)制浆：以重量份计，称取1000g去离子水、10g聚丙烯酰胺、0.5g荧光增白剂倒入2L烧杯中，开启强力搅拌机以600rpm混合40min，即得混合浆料；
2)浸渍上浆：取尺寸140×70mm木浆纸(120-130g/m2)浸入2L烧杯中30min取出；
3)烘干：将浸渍后木浆纸放入鼓风干燥箱中于140℃干燥30min；
所得改性木浆纸长端垂直浸入自来水中1cm，水线自吸沿纸张爬升至140mm端用时10min30s，纸张插入水中观察5天后顶部出现黄斑(不到2mm)，烘干后对照未改性木浆原纸白度，主体部位未有明显变化。
表一为各实施例与对比例所制得的木浆纸及所得木浆纸的圆形湿帘状态对比表。
Figure BDA0002341452230000101
表一
综上所述，本发明制备工艺可显著提升木浆纸爬水速度，14cm爬升时间缩短至原1/3以下，并可长时间维持表面白度；该木浆纸制作的湿帘加湿量可提升35％以上，使用寿命延长4倍以上。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种耐黄变高吸水改性木浆纸，包括吸水木浆纸，其特征在于：还包括浆料，所述主要浆料由去离子水、锁胶剂、增白剂、亲水剂混合制备而成，所述吸水木浆纸经浆料浸轧，再经烘道烘干、烘缸烘干制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种耐黄变高吸水改性木浆纸，其特征在于：所述浆料由以下重量份的组分制备而成：
Figure FDA0002341452220000011
3.一种根据权利要求1或2所述的耐黄变高吸水改性木浆纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制浆：以重量份计，称取100份去离子水、1-20份锁胶剂、0-0.2份增白剂、1-10份亲水剂倒入混料桶中，开启升降搅拌机头以300-700rpm混合30-120min，即得混合浆料；
2)浸轧上浆：将所制的混合浆料倒入浸轧槽内，将木浆纸卷垛经送纸辊轮送至并浸入浸轧槽，保证纸张浸入液面以下2cm，经传送辊轮送入对轧辊道压出余液，余液收集并回用；
3)烘道烘干：将浸轧后的纸张铺于烘道传送带上，70℃±5℃干燥30min；
4)烘缸烘干：烘道烘干后的改性纸张经传送辊轮绕于烘缸转鼓上，转鼓温度140℃±5℃干燥30min；
5)收卷：将烘干的木浆于收卷转轮上收卷即得成品。
4.根据权利要求3所述的一种耐黄变高吸水改性木浆纸的制备方法，其特征在于：所述锁胶剂为阳离子型水溶性高分子，为聚季铵盐-7、聚季铵盐-10、聚季铵盐-28、聚季铵盐-37、阳离子聚丙烯酰胺中的任意一种或任意两种的混合物。
5.根据权利要求3所述的一种耐黄变高吸水改性木浆纸的制备方法，其特征在于：所述增白剂为二苯二烯类荧光增白剂，分子式为C40H40N12Na4O16S4，CAS号为12768-91-1。
6.根据权利要求3所述的一种耐黄变高吸水改性木浆纸的制备方法，其特征在于：所述亲水剂为纳米氧化铝溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶、酸性硅溶胶、纳米氧化钛溶胶、羟丙基甲基纤维素中的任意一种或任意两种的混合物。
7.根据权利要求6所述的一种耐黄变高吸水改性木浆纸的制备方法，其特征在于：所述纳米氧化铝溶胶的固含量为10-25wt％、碱性硅溶胶的固含量为10-35wt％、中性硅溶胶的固含量为10-35wt％、酸性硅溶胶的固含量为10-35wt％、纳米氧化钛溶胶的固含量为10-25wt％、羟丙基甲基纤维素为粉末且纯度>99.98％。
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