CN1287050C - 一种高强度纤维网络夹芯纸袋纸的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用非植物纤维或化纤制造高强度纤维网络夹芯纸袋纸的方法，其过程如下：将非植物纤维或化纤切断，开松；经湿法高剪切碎解，除渣；加入添加剂，进行磨浆；然后高频疏解，过离心筛脱除结团及余渣，浓缩，制得纸浆，在分散剂和软化剂的作用下与白水混合，配成芯浆，在三叠网纸机的斜网上抄造纸袋纸的芯层；同时，用植物纤维纸浆通过三叠网纸机的长网上抄造上下层面纸，与芯层复合，干燥，即可获得高强度纤维网络夹芯纸袋纸。本技术可利用二次纤维为原料配制芯纸浆，代替天然植物纸浆，减少生产过程的环境污染，并大大降低制造成本，解决价格低廉的高强度网络型纸袋纸制造问题，是塑料编织袋的更新换代产品，有可观的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种湿法制造纸袋纸的方法，具体地说，涉及一种在上下纸层间夹有用非植物纤维或废化纤纸芯浆就地形成的纤状网络结构的芯层的夹芯纸袋纸的制造方法。
背景技术
近年来，国外出现的夹筋纸全是由干法复合而成的，它的主要问题是结实有余，透气不足，难以适合许多粉料的现代化包装。灌装时回风，包装量不到位。国内原有的高强度夹筋纸，是利用预先织成的网布基材在特种纸机上用纸浆一次合成，生产出的成品较大幅度地提高了透气度和撕裂度，从而提高了纸袋纸的耐破指数。但一直受网布高价格的制约，成本难以降低，市场接受程度有限。
如何使纸浆复合纸袋纸既保持高强度，又降低制造成本，扩大市场接受能力，是该领域十分关注的课题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种高强度纤维网络夹芯纸袋纸的制造方法，以克服现有技术存在的价格较高市场接受程度有限的缺陷。
本发明的方法包括如下步骤：
(1)非植物纤维或化纤纸浆的制备：
将非植物纤维或化纤切碎成15～35mm，去除粗渣，用开松机松解成单纤维，用水力碎解机湿法碎解，水力碎解机湿法碎解的目的是：①使纤维长短适中，保持适当的长径比，②使纤维较平直，卷曲度小，③使纤维有一定的吸湿性，④碎解的纤维，倍长纤维和超长纤维尽量少。湿法碎解时，纤维的重量浓度为1～10％，最优选浓度为4～6％，碎解后的纤维长度为3～20mm，加入添加剂，在***机中磨浆1.5～2min，再输入高频疏解机中疏解，高频疏解时纤维的重量浓度为1～10％、水温30～60℃，主轴转速为2800～3200转/分、疏解时间为1～3min，最优选条件为纤维浓度3～5％、水温40～50℃、主轴转速为2900转/分、疏解时间为1～3min，然后通过离心机脱除粗纤维，良浆经脱水机浓缩成含固量为5～8wt％的非植物纤维或化纤纸浆；以纤维的重量计，添加剂的重量浓度为1～5％；
所说的磨浆，刀口间隙不能过小，以避免剧烈的机械作用造成刀口接触区产生高热，造成合成有机纤维浆因热熔融而彼此粘在一起，形成粗纤维束。
本发明的非植物纤维或化纤制浆过程与常规植物纤维制浆过程区别在于：非植物纤维或化纤切断成15～35mm的长度，经开松后的纤维在水中具有小纤维束状的结构特征，这些成束小纤维已经成为或接近分丝帚化。所以，随后不用打浆机处理，而是直接采用高剪切碎解机进行湿法碎解，除渣后再直接用***机进行磨浆。
(2)芯浆的配制：
上述非植物纤维或化纤纸浆在抄纸前需配制成满足专用上网浓度的芯浆，其制备方法包括如下步骤：
将上述的非植物纤维或化纤纸浆加入含有添加剂的水中，然后与白水混合，制得达到上网浓度的芯浆；
添加剂用量为绝干浆重量的1～8％；最优选用量为2～5％；
非植物纤维或化纤纸浆的加入量与含有添加剂的水的重量比例为1∶1；
芯浆的重量浓度，可根据纤维碎解处理的长度，加上白水调节的：对于长3～6mm的纤维，芯浆的浓度为0.1～1％，长度6～15mm的纤维，芯浆的浓度为0.05～0.1％，长度15～25mm的纤维，芯浆的浓度为0.01～0.05％；即纤维越长，上网浓度越低，如与植物纤维混抄，浓度则可相应地提高。由于芯浆纤维较长，不易筛选净化，白水***须在封闭中进行，以防混入杂物。并且为防止纤维浮聚和絮聚，流程要尽量简单、短小。与白水混合好的芯浆料只能短时间储存，尽快上网抄配；
术语“白水”在本领域一般的技术资料上均有描述。
(3)夹芯纸袋纸的抄造：
将植物纤维或木纤维纸浆送入三叠网纸机长网上抄造上下层面纸、同时将芯浆经流浆箱送入斜网上抄造芯层，嵌合入上下层面纸之间；在真空度为50～80Pa的条件下脱水抄造，干燥，即获得纤维网络夹芯纸袋纸；
在真空条件下抄造，可在较短的时间内脱出大量的水，特别是芯浆浓度较低的情况；
所说的开松机、水力碎解机、***机或高频疏解机、离心机、脱水机、三叠网纸机等均为造纸领域的通用设备。
所说的非植物纤维包括粉煤灰纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维等无机纤维中的一种或其混合物；
所说的化纤包括聚酯纤维、聚丙烯腈纤维或聚氨酯纤维等合成有机纤维，以及它们的二次纤维、废弃或回收的纤维等中的一种或其混合物；最优选的为聚酯纤维；
所说的纤维直径为1～5μm；最优选的直径为3μm；
所说的添加剂是指分散剂和软化剂；
分散剂选自聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、改性淀粉或羧甲基纤维素中一种或其混合物；
软化剂选自醋酸水溶液、盐酸水溶液、胺基类化合物水溶液如乙醇胺、二乙醇胺、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇等、烷基酸锌、烷基酸钠、烷基酸镁、烷基酸钙、多磷酸钠或藻酰酸钠中的一种或其混合物；
醋酸水溶液、盐酸水溶液或胺基类化合物水溶液的重量浓度为1～5％；
按照本发明，所说的非植物纤维或化纤纸浆可与木纤维纸浆混合使用，木纤维纸浆添加的范围为非植物纤维纸浆的5～50％。最优选的添加量为10％。
组成网络夹芯纸袋纸所用的非植物纤维或化纤纸浆用量，以纤维绝干量计，每平方米纸袋纸8～12克纤维，最优选用量8～9克。在化纤用量较少情况下，可添加以纤维绝干量的重量计为0.01～0.1％的水溶性聚合物，如聚乙烯醇，即能增加纸张整体性能，且有利于回收。
本发明将非植物纤维或化纤或废化纤用于中间夹芯层制造纸袋纸，提高废弃纤维的应用附加值，制造出物美价廉的夹芯纸，该技术的工艺方法适用于工业规模生产，能耗低，节省能源。这种纸袋纸可作为“白色污染”的塑料编织袋的更新换代产品，质量和价格在市场上竞争力非常强，是新一代适应国内外市场要求的新型纸袋纸，在工业生产、包装材料等方面有很好的应用前景和经济效益。
具体实施方式
实施例1
取长度35～45mm的粉煤灰超细纤维，通过开松机充分开松成单纤维。取其6份(重量)，加入水94份，通过高剪切碎浆切丝机，将纤维碎解成3mm。切碎后的纤维经高浓度除渣器清除渣料后，泵入混合池中，在物料中加入聚丙烯酰胺0.05份、1％二甲基甲酰胺水溶液5份、烷基酸锌0.01份、聚氧化乙烯0.03份，调和后送入大锥度磨浆机中磨浆2min，再输入高频疏解机中疏解，使纤维均匀分散，增大比表面积，控制温度40～50C，主轴转速为3000转/分、疏解时间为1.5min。然后通过离心筛，脱除粗大结团的纤维渣料；其良浆通过脱水机浓缩，得到浓度约8％的纸浆，放入配料池中备用。
上网芯浆的配制：在带有螺杆泵和螺旋浆搅拌器的混合池中，在连续搅拌下不停地加入100份水、聚丙烯酸钠0.05份、聚乙烯醇0.05份，藻酰酸钠0.06份、溶解并搅拌均匀后，逐渐加入上述制备的粉煤灰纤维纸浆100份；经充分混合，得到浓度为4％的纤维均匀分散的浆液，再送入混合器中与3800份白水混合，配成0.1％浓度的芯浆，纤维密度控制在0.1～0.5g/cm3之间，而后转入带有搅拌装置的抄前池，准备在同一时间与上下网层植物纤维纸浆抄造合成。
夹芯纸的抄造：将预先配制的植物纤维纸浆经流浆箱流送到三叠网纸机长网部上抄造上下层面纸；同时，将上述制备的粉煤灰纤维芯浆经过流浆箱，控制滞留时间3秒，流送到三叠网纸机斜网部上，调节脱水箱真空度50Pa，脱水后合堰进入植物纤维纸上下层间。随后，按常规网纸机抄造纸袋纸的后续步骤，获得纤维网络夹芯纸袋纸。
参照国标GB/T 7968-1996(纸袋纸)对所制备的夹芯纸袋纸进行测定，其性能指标处于1等之间：
定量 160～180g/m2
纵向撕裂度 23mN m2/g
透气度 3.3μm/Pa·S
抗张强度(横向) 3.2kN/m
伸长率(纵向) 5％
抗张能量吸收(纵向) 295J/m2
(横向) 260J/m2
耐折度(纵向) 920次
(横向) 880次
耐破度 920kPa
交货水分 9.0±2％
实施例2
将回收的氨纶纤维原料经切断机切断成20mm长度，通过开松机充分开松成单纤维。取纤维4份(重量)，加入水96份，通过高剪切碎浆切丝机，将纤维碎解成10～15mm。切碎后的纤维经高浓度除渣器清除渣料后，泵入混合池中，在物料中加入聚丙烯酰胺0.02份、1％盐酸水溶液3份、烷基酸钠0.01份、聚氧化乙烯0.02份，调和后送入大锥度磨浆机中磨浆2min，再输入高频疏解机中疏解，使纤维均匀分散，增大比表面积，控制温度40C，主轴转速为3000转/分、疏解时间为1.5min。然后通过离心筛，脱除粗大结团的纤维渣料；其良浆通过脱水机浓缩，得到浓度约6％的纸浆，放入配料池中备用。
上网芯浆的配制：在带有螺杆泵和螺旋浆搅拌器的混合池中，在连续搅拌下不停地加入100份水、羧甲基纤维素0.05份、改性淀粉0.05份，多磷酸钠0.05份，溶解并搅拌均匀后，逐渐加入上述制备的氨纶纤维纸浆100份；经充分混合，得到浓度为3％的纤维均匀分散的浆液，再送入混合器中与5800份白水混合，配成0.05％浓度的芯浆，纤维密度控制在0.1g/cm3，而后转入带有搅拌装置的抄前池，准备在同一时间与上下网层植物纤维纸浆抄造合成。
夹芯纸的抄造：将预先配制的植物纤维纸浆经流浆箱流送到三叠网纸机长网部上抄造上下层面纸；同时，将上述制备的氨纶纤维芯浆经过流浆箱，控制滞留时间4秒，流送到三叠网纸机斜网部上，调节脱水箱真空度60Pa，脱水后合堰进入植物纤维纸上下层间。随后，按常规网纸机抄造纸袋纸的后续步骤，获得纤维网络夹芯纸袋纸。
参照国标GB/T 7968-1996(纸袋纸)对所制备的夹芯纸袋纸进行测定，其性能指标处于优等～1等之间：
定量 160～180g/m2
纵向撕裂度 24mN m2/g
透气度 3.3μm/Pa·S
抗张强度(横向) 3.3kN/m
伸长率(纵向) 6.5％
抗张能量吸收(纵向) 310J/m2
(横向) 260J/m2
耐折度(纵向) 1030次
(横向) 910次
耐破度 945kPa
交货水分 9.0±2％
实施例3
将回收的晴纶纤维原料经切断机切断成30～35mm长度，通过开松机充分开松成单纤维。取纤维3份(重量)，加入水97份，通过高剪切碎浆切丝机，将纤维碎解成15～25mm。切碎后的纤维经高浓度除渣器清除渣料后，泵入混合池中，在物料中加入聚丙烯酰胺0.02份、1％醋酸水溶液5份、烷基酸钙0.01份、聚乙烯醇0.02份，调和后送入大锥度磨浆机中磨浆2min，再输入高频疏解机中疏解，使纤维均匀分散，增大比表面积，控制温度50C，主轴转速为3000转/分、疏解时间为1.5min。然后通过离心筛，脱除粗大结团的纤维渣料；其良浆通过脱水机浓缩，得到浓度约6％的纸浆，放入配料池中备用。
上网芯浆的配制：在带有螺杆泵和螺旋浆搅拌器的混合池中，在连续搅拌下不停地加入100份水、聚丙烯酸钠0.05份、聚乙烯醇0.05份，多磷酸钠0.05份，溶解并搅拌均匀后，逐渐加入上述制备的晴纶纤维纸浆100份；经充分混合，得到浓度为3％的纤维均匀分散的浆液，再送入混合器中与29800份白水混合，配成0.01％浓度的芯浆，纤维密度控制在0.05g/cm3之间，而后转入带有搅拌装置的抄前池，准备在同一时间与上下网层植物纤维纸浆抄造合成。
夹芯纸的抄造：将预先配制的植物纤维纸浆经流浆箱流送到三叠网纸机长网部上抄造上下层面纸；同时，将上述制备的晴纶纤维芯浆经过流浆箱，控制滞留时间3～4秒，流送到三叠网纸机斜网部上，调节脱水箱真空度70Pa，脱水后合堰进入植物纤维纸上下层间。随后，按常规网纸机抄造纸袋纸的后续步骤，获得纤维网络夹芯纸袋纸。
参照国标GB/T 7968-1996(纸袋纸)对所制备的夹芯纸袋纸进行测定，其性能指标处于优等～1等之间：
定量 160～180g/m2
纵向撕裂度 24.5mN m2/g
透气度 3.4μm/Pa·S
抗张强度(横向) 3.35kN/m
伸长率(纵向) 6.8％
抗张能量吸收(纵向) 308J/m2
(横向) 262J/m2
耐折度(纵向) 1010次
(横向) 920次
耐破度 950kPa
交货水分 9.0±2％
实施例4
将回收的聚酯纤维原料经切断机切断成15～20mm长度，通过开松机充分开松成单纤维，取纤维5份(重量)，加入水95份，通过高剪切碎浆切丝机，将纤维碎解成3～6mm。切碎后的纤维经高浓度除渣器清除渣料后，泵入混合池中，在物料中加入聚丙烯酰胺0.02份、1％醋酸水溶液3份、烷基酸锌0.01份、聚氧化乙烯0.02份，调和后送入大锥度磨浆机中磨浆2min，再输入高频疏解机中疏解，使纤维均匀分散，增大比表面积，控制温度45C，主轴转速为3000转/分、疏解时间为1.5min。然后通过离心筛，脱除粗大结团的纤维渣料；其良浆通过脱水机浓缩，得到浓度约8％的纸浆，放入配料池中备用。
上网芯浆的配制：在带有螺杆泵和螺旋浆搅拌器的混合池中，在连续搅拌下不停地加入100份水、聚丙烯酸钠0.05份、聚乙烯醇0.05份，藻酰酸钠0.06份、溶解并搅拌均匀后，逐渐加入上述制备的聚酯纤维纸浆100份；经充分混合，得到浓度为4％的纤维均匀分散的浆液，再送入混合器中与3800份白水混合，配成0.1％浓度的芯浆，纤维密度控制在0.1～0.5g/cm3之间，而后转入带有搅拌装置的抄前池，准备在同一时间与上下网层植物纤维纸浆抄造合成。
夹芯纸的抄造：将预先配制的植物纤维纸浆经流浆箱流送到三叠网纸机长网部上抄造上下层面纸；同时，将上述制备的聚酯纤维芯浆经过流浆箱，控制滞留时间3秒，流送到三叠网纸机斜网部上，调节脱水箱真空度60Pa，脱水后合堰进入植物纤维纸上下层间。随后，按常规网纸机抄造纸袋纸的后续步骤，获得纤维网络夹芯纸袋纸。
参照国标GB/T 7968-1996(纸袋纸)对所制备的夹芯纸袋纸进行测定，其性能指标处于优等～1等之间：
定量 160～180g/m2
纵向撕裂度 24mN m2/g
透气度 3.4m/Pa·S
抗张强度(横向) 3.2kN/m
伸长率(纵向) 6％
抗张能量吸收(纵向) 300J/m2
(横向) 260J/m2
耐折度(纵向) 1000次
(横向) 900次
耐破度 940kPa
交货水分 9.0±2％
实施例5
将回收的混合化纤原料经切断机切断成20～25mm长度，通过开松机充分开松成单纤维。取其4份(重量)，加入水96份，通过高剪切碎浆切丝机，将纤维碎解成6mm。切碎后的纤维经高浓度除渣器清除渣料后，泵入混合池中，在物料中加入聚丙烯酰胺0.03份、1％硫酸水溶液3份、烷基酸锌0.01份、聚氧化乙烯0.03份，调和后送入大锥度磨浆机中磨浆2min，再输入高频疏解机中疏解，使纤维均匀分散，增大比表面积，控制温度40～50C，主轴转速为3000转/分、疏解时间为1.5min。然后通过离心筛，脱除粗大结团的纤维渣料；其良浆通过脱水机浓缩，得到浓度约6％的纸浆，放入配料池中备用。
上网芯浆的配制：在带有螺杆泵和螺旋浆搅拌器的混合池中，在连续搅拌下不停地加入100份水、聚丙烯酸钠0.05份、聚乙烯醇0.05份，藻酰酸钠0.06份、溶解并搅拌均匀后，逐渐加入上述制备的混合化纤纸浆100份；经充分混合，得到浓度为3％的纤维均匀分散的浆液，再送入混合器中与2800份白水混合，配成0.1％浓度的芯浆，纤维密度控制在0.5g/cm3之间，而后转入带有搅拌装置的抄前池，准备在同一时间与上下网层植物纤维纸浆抄造合成。
夹芯纸的抄造：将预先配制的植物纤维纸浆经流浆箱流送到三叠网纸机长网部上抄造上下层面纸；同时，将上述制备的混合化纤芯浆经过流浆箱，控制滞留时间3秒，流送到三叠网纸机斜网部上，调节脱水箱真空度80Pa，脱水后合堰进入植物纤维纸上下层间。随后，按常规网纸机抄造纸袋纸的后续步骤，获得纤维网络夹芯纸袋纸。
参照国标GB/T 7968-1996(纸袋纸)对所制备的夹芯纸袋纸进行测定，其性能指标处于1等之间：
定量 160～180g/m2
纵向撕裂度 23.5mN m2/g
透气度 3.3μm/Pa·S
抗张强度(横向) 3.3kN/m
伸长率(纵向) 5.5％
抗张能量吸收(纵向) 298J/m2
(横向) 263J/m2
耐折度(纵向) 980次
(横向) 900次
耐破度 930kPa
交货水分 9.0±2％
Claims (10)
1.一种纤维网络夹芯纸袋纸的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)非植物纤维或化纤纸浆的制备：
将非植物纤维或化纤切碎成15～35mm，用开松机松解成单纤维，用水力碎解机湿法碎解，除渣，加入添加剂，在***机中磨浆，再输入高频疏解机中疏解，通过离心机脱除粗纤维，再经脱水机浓缩成含固量为5～8wt％的非植物纤维或化纤纸浆；
以纤维的重量计，添加剂的重量浓度为1～5％；
(2)芯浆的配制：
将上述的非植物纤维或化纤纸浆加入含有添加剂的水中，然后与白水混合，制得达到上网浓度的芯浆；
添加剂用量为绝干浆重量的1～8％；
非植物纤维或化纤纸浆的加入量与含有添加剂的水的重量比例为1∶1；
芯浆的重量浓度以绝干浆计为0.01～1％；
(3)夹芯纸袋纸的抄造：
将植物纤维或木纤维纸浆送入三叠网纸机长网上抄造上下层面纸、同时将芯浆经流浆箱送入斜网上抄造芯层，嵌合入上下层面纸之间；在真空度为50～80Pa的条件下脱水抄造，干燥，即获得纤维网络夹芯纸袋纸；
所说的非植物纤维选自粉煤灰纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维中的一种或其混合物；
所说的化纤选自聚酯纤维、聚丙烯腈纤维或聚氨酯纤维，以及它们的二次纤维；
所说的添加剂是指分散剂和软化剂；
分散剂选自聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、改性淀粉或羧甲基纤维素中一种或其混合物；
软化剂选自醋酸水溶液、盐酸水溶液、乙醇胺、二乙醇胺、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、烷基酸锌、烷基酸钠、烷基酸镁、烷基酸钙、多磷酸钠和藻酰酸钠中的一种或其混合物；
醋酸水溶液和盐酸水溶液的重量浓度为1～5％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用水力碎解机湿法碎解时，纤维的重量浓度为1～10％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，纤维的重量浓度为4～6％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，高频疏解时纤维的重量浓度为1～10％、水温30～60℃，主轴转速为2800～3200转/分、疏解时间为1～3min。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，纤维浓度3～5％、水温40～50℃、主轴转速为2900转/分、疏解时间为1～3min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，芯浆的重量浓度以绝干浆计为：对于长3～6mm的纤维，芯浆的浓度为0.1～1％，长度6～15mm的纤维，芯浆的浓度为0.05～0.1％，长度15～25mm的纤维，芯浆的浓度为0.01～0.05％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的非植物纤维或化纤纸浆可与木纤维纸浆混合使用，木纤维纸浆添加的重量为非植物纤维或化纤纸浆的5～50％。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，木纤维纸浆的添加量为10％。
9.根据权利要求1～8任一项所述的方法，其特征在于，组成网络夹芯纸袋纸所用的非植物纤维或化纤纸浆用量，以纤维绝干量计，每平方米纸袋纸8～12克纤维。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，添加以非植物纤维或化纤纸浆绝干量重量计为0.01～0.1％的水溶性聚合物。
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