CN117822347A - 一种大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的制备方法,包括:(1)通过除渣设备锥形除渣器对无机纤维进行纯化处理,得到纯化后的无机纤维;(2)将有机纤维浆料和纯化后的无机纤维混合均匀后,得到复合浆料;(3)将复合浆料在网部采用主动吸浆的方式滤水成型形成湿纸页,再经压榨和干燥,得到大尺寸阻燃/耐火“宣纸”。
Description
技术领域
本发明涉及无机纤维和有机纤维复合或一种以上无机纤维复合作为原料制备大尺寸阻燃/耐火“宣纸”,属于复合纤维阻燃纸基材料制备工艺技术领域。
背景技术
2014年,中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员带领的团队首次合成了羟基磷灰石(HAP)超长纳米线,并首次提出以HAP超长纳米线作为无机耐火纸的构建材料,发明了无机耐火纸。近几年来,朱英杰团队在HAP超长纳米线量产技术探索、无机耐火纸应用研究领域取得了较多突破,目前正在着力推进无机耐火纸的产业化进程。无机纳米材料HAP超长纳米线作为耐火纸的原料,扩展了复合纤维阻燃纸基特种材料的原料和应用领域。近期,朱英杰研究员带领的研究团队合成的微米级磷酸钙纤维在作为无机阻燃纸的构建材料和应用领域也取得了重要进展。
发明内容
基于此,本发明提供了一种大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的制备方法,包括:
(1)通过除渣设备锥形除渣器对无机纤维进行纯化处理,得到纯化后的无机纤维;
(2)将有机纤维浆料和纯化后的无机纤维混合均匀后,得到混合浆料;
(3)将混合浆料在网部采用主动吸浆的方式滤水成型形成湿纸页,再经压榨和干燥,得到大尺寸阻燃/耐火“宣纸”。
较佳的,所述有机纤维包括微米级植物纤维、植物纳米纤维素、细菌纤维素、微米级芳纶纤维、芳纶纳米纤维、有机高分子纤维等。
较佳的,所述无机纤维包括羟基磷灰石超长纳米线、磷酸钙纤维、硅酸铝纤维、硅酸镁纤维、氧化铝纤维、玻璃纤维中的至少一种。
较佳的,所述有机纤维浆料的打浆度>20°S。
较佳的,将有机纤维(植物纳米纤维素和纳米细菌纤维素除外)放入磨浆机中进行磨浆,得到有机纤维浆料;所述磨浆机的参数包括:浆料浓度0.1~3wt.%,磨浆机刀距范围≤5mm。浆料浓度0.1~3wt.%的含量为所得有机纤维浆料的浓度0.1~3wt.%。或者,将有机纤维分散在溶剂中,得到有机纤维浆料,所述溶剂为水,所得有机纤维浆料的含量为0.05~40wt.%。
较佳的,所述锥形除渣器除渣设备的参数包括:除渣级数为1~5级,直至除渣后渣球量小于5wt.%,或是成纸纸页上无肉眼可见的颗粒物。
较佳的,所述有机纤维浆料中有机纤维和纯化后的无机纤维的质量比为(0~10):(0~1)。
较佳的,所述主动吸浆的方式,传动轴带动网部,走过流浆箱中的浆料,网部通过真空系统的抽吸力,网部将浆料抽吸至滤网上,在滤网上形成湿纸页,所述主动吸浆的方式的参数包括:主动吸浆真空系统真空度≤0.1MPa,主动吸浆网部的运行速率为0~5m/min且不为0。在滤水成型过程中保证湿纸页的运行速率为0~5m/min且不为0;所述压榨的压力≤0.6MPa;所述干燥的温度为50~300℃,干燥的时间为3~30min
较佳的,所述混合浆料中还包含助剂;所述助剂选自干强剂、湿强剂、防水剂、防油剂、表面施胶剂、无机胶粘剂中的至少一种。
较佳的,在上网浆料中可以添加助留剂、消泡剂、杀菌剂等(不一定添加,根据实际情况确定)。
另一方面,本发明提供了一种根据上述制备方法制备的大尺寸阻燃/耐火“宣纸”,其特征在于,所述大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的尺寸至少为A3尺寸,典型尺寸至少为70cm×140cm。
再一方面,本发明提供了一种上述大尺寸阻燃/耐火“宣纸”在电气绝缘领域、隔热领域、耐高温领域、阻燃领域、书画纸领域中的应用。
附图说明
图1为本发明制备的一种大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的照片(图中纸尺寸为75cm×140cm)。
图2为本发明制备的一种大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的照片(图中纸尺寸为75cm×140cm)。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明,应理解,下述实施方式仅用于说明本发明,而非限制本发明。
本公开中,采用滤水成型、压榨、干燥等工艺过程制备大尺寸阻燃/耐火“宣纸”,有别于传统造纸工艺过程。本发明首次将传统纸浆模塑的成型方式应用于大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的成型过程中,浆料在网布采用主动吸浆方式,可实现对大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的定量的简易调控。
本发明中,大尺寸阻燃/耐火“宣纸”基材料是由无机纤维(HAP超长纳米线、HAP纳米管、磷酸钙纤维、硅酸镁纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维、玻璃纤维、碳纤维等的一种或几种)与有机纤维(微米级芳纶纤维、芳纶纳米纤维、植物纤维、植物纳米纤维素、细菌纤维素、有机合成纤维等的一种或几种)复合制备而成。其中,有机纤维的直径可为10nm~50μm,长度可为100μm~12mm。无机纤维的直径可为10nm~50μm,长度可为100μm~12μm。
由于在现有无机纤维制备工艺过程中,传统无机纤维原料通常中含有大量的渣球,影响纸的匀度、透气性等。为此,本发明通过对无机纤维经过锥形除渣器进行纯化处理,去除非纤维渣球等杂质。
本发明中,将有机纤维通过磨浆机磨浆过程,使有机纤维获得一定的打浆度(打浆度大于20°S),使有机纤维细纤维化,增加纸浆纤维之间的接触点和接触面积,从而改善纸张的力学性能。
本发明中,滤水成型步骤采用类似纸浆模塑成型方式,采用主动吸浆方式,解决浆料滤水困难的问题。
本发明可根据大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的用途和性能要求,可以添加功能性助剂,例如干强剂、湿强剂、防水剂、防油剂、表面施胶剂、无机胶粘剂等使纸张获得可满足某种领域用途的性能。
本发明中,在实际生产中根据抄纸过程湿部化学性能和工艺,可以添加抄纸过程性助剂,例如助留剂、消泡剂、杀菌剂等改善纸的抄造性能。
本发明中,所得大尺寸阻燃/耐火“宣纸”可以应用于电气绝缘领域、隔热领域、耐高温领域、阻燃领域、书画纸领域等特种领域。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例,即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择,而并非要限定于下文示例的具体数值。若无特殊说明,下述实施例中主动吸浆的方式的参数包括:主动吸浆在真空系统中,真空度≤0.1MPa;主动吸浆时网部的运行速率为小于5m/min;在滤水成型过程中保证湿纸页的运行速率为1m/min;所述压榨的压力为0.4MPa;
所述干燥的温度为50~300℃,干燥的时间为3~30min。
实施例1:
首先将芳纶纤维加入磨浆机中进行磨浆(浆料浓度为2wt.%,磨浆机刀距范围为3mm),使芳纶浆打浆度>20°S。将磷酸钙纤维在锥形除渣器中进行除渣(除渣级数为2级)。将80g芳纶纤维分散在水中,再加入20g干燥的磷酸钙纤维(有机纤维:无机纤维=4:1),分散搅拌均匀,将配好的浆料在网部通过主动吸浆的方式滤水成型形成湿纸页,湿纸页经过压榨、干燥形成大尺寸阻燃/耐火“宣纸”。
实施例2:
将磷酸钙纤维在锥形除渣器中进行除渣(除渣级数为2级)。将20g纳米纤维素分散在水中(纳米纤维素的浓度0.1wt.%),加入80g干燥的磷酸钙纤维(有机纤维:无机纤维=1:4),分散搅拌均匀,将配好的浆料在网部通过主动吸浆的方式滤水成型形成湿纸页,湿纸页经过压榨干燥形成大尺寸阻燃/耐火“宣纸”。
实施例3:
将HAP超长纳米线在锥形除渣器中进行除渣(除渣级数为2级)。将30g细菌纤维素分散在水中加入80g HAP超长纳米线(有机纤维:无机纤维=3/8:1),分散搅拌均匀,得到浆料。将配好的浆料在网部通过主动吸浆的方式滤水成型形成湿纸页,湿纸页经过压榨、干燥形成大尺寸阻燃/耐火“宣纸”。
Claims (10)
1.一种大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的制备方法,其特征在于,包括:
(1)通过除渣设备锥形除渣器对无机纤维进行纯化处理,得到纯化后的无机纤维;
(2)将有机纤维浆料和纯化后的无机纤维混合均匀后,得到复合浆料;
(3)将复合浆料在网部采用主动吸浆的方式滤水成型形成湿纸页,再经压榨和干燥,得到大尺寸阻燃/耐火“宣纸”。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述有机纤维包括微米级植物纤维、植物纳米纤维素、细菌纤维素、微米级芳纶纤维、芳纶纳米纤维、有机高分子纤维中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述无机纤维包括羟基磷灰石超长纳米线、磷酸钙纤维、硅酸铝纤维、硅酸镁纤维、氧化铝纤维、玻璃纤维中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法,其特征在于,将有机纤维放入磨浆机中进行磨浆,得到有机纤维浆料;所述有机纤维浆料的打浆度>20oS;所述磨浆机的参数包括:浆料浓度为0.1~3 wt.%,磨浆机刀距范围≤5 mm;
或者,将有机纤维分散在溶剂中,得到有机纤维浆料,所述溶剂为水,所得有机纤维浆料的含量为0.05~40 wt.%。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述除渣设备锥形除渣器的参数包括:除渣级数为1~5级,直至除渣后渣球量小于5 wt.%,或是成纸纸页上无肉眼可见的颗粒物;
所述有机纤维浆料中有机纤维和纯化后的无机纤维的质量比为(0~10):(0~1)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述主动吸浆的方式的参数包括:主动吸浆在真空系统中,真空度≤0.1 MPa;主动吸浆时网部的运行速率≤5 m/min;
在滤水成型过程中保证湿纸页的运行速率≤5 m/min;
所述压榨的压力≤0.6 MPa;
所述干燥的温度为50~300℃,干燥的时间为3~30 min。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述复合浆料中还包含助剂;所述助剂选自干强剂、湿强剂、防水剂、防油剂、表面施胶剂、无机胶粘剂中的至少一种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法,其特征在于,在上网的复合浆料中添加助留剂、消泡剂、杀菌剂中的至少一种。
9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备的大尺寸阻燃/耐火“宣纸”,其特征在于,所述大尺寸阻燃/耐火“宣纸”的尺寸至少为A3尺寸,典型尺寸至少为70 cm×140cm。
10.一种权利要求9所述的大尺寸阻燃/耐火“宣纸”在电气绝缘领域、隔热领域、耐高温领域、阻燃领域、书画纸领域中的应用。
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