專利名稱：高爐干渣纖維復合紙及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無機纖維復合紙及其制造方法，特別是高爐干渣纖維復合紙及其制造方法。
目前，國內(nèi)外造紙纖維主要以植物草被纖維如木漿和草漿為主要原料，采用植物草被纖維生產(chǎn)紙張成本高，易腐蝕、不耐高溫、不防火、吸濕變形及強度差。所以這種紙張制作文件不利于保存，制作包裝紙、箱板紙不利于運輸。另外，使用木漿或草漿對森林資源和植物草被是一種極大的浪費，同時也是對生態(tài)環(huán)境的一種破壞。利用木漿或草漿造紙用水量大，其排污對環(huán)境又造成污染，因此，尋找新型造紙原料替代木材是急待解決的問題。
為解決上述問題，現(xiàn)有技術中采用含硅或其它金屬氧化物制備造紙用復合纖維。例如采用玄武巖等制備復合纖維，但該由于玄武巖的主要成分為(重量)SiO2-55％,Al2O312-14％,Fe2O3-,MgO 3％,CaO 8-10％，由于玄武巖本身為黑灰色，用于造紙其白度只能達到40％左右。高爐干渣的主要成分為(重量)SiO235-40％,CaO 40-45％,Fe2O32-3％，其余為MgO、氧化硼、鐵氧化物等，它可生產(chǎn)高爐干渣棉，采用目前技術生產(chǎn)的高爐干渣棉，主要加工成氈、管等，用作保溫材料，不能用于、也未用于造紙。原因在于，用于保溫材料的高爐干渣棉與造紙相比較，除噴加樹脂、固化等加工工藝不同外，用途完全不同。另外，高爐干渣纖維本身的渣球含量高達15％-20％，而高爐干渣纖維紙要求不能含有此類雜質(zhì)?，F(xiàn)在的高爐干渣纖維長度一般2-20毫米，纖維平均直徑6-8毫米，纖維長度和纖維直徑分散度大，若用與造紙，必須使纖維長度均勻，直徑降低，達到合理的打漿度，否則不能用于造紙。目前生產(chǎn)的高爐干渣纖維，柔韌性差，如未經(jīng)軟化和改性處理，以木漿高爐干渣纖維=50％:50％抄造的紙樣為例，耐折度僅2次以下，撕裂度1500米以下；上述指標，均達不到造紙要求。
因此，將高爐干渣保溫材料及其工藝技術用于抄造書刊紙、文教紙、包裝紙、特殊功能紙和各類紙板在現(xiàn)有技術中還未見報道。
本發(fā)明的目的是得到一種高爐干渣纖維復合紙，該復合紙白度較高，不易腐蝕、耐高溫、防火、抗吸濕變形及強度較好。
本發(fā)明的另一個目的是得到一種上述高爐干渣纖維復合紙的制造方法，可利用傳統(tǒng)造紙設備，并可大大減少傳統(tǒng)造紙用水和后期的水污染，節(jié)水效果顯著。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種高爐干渣纖維復合紙，包括纖維主料和輔料，關鍵是所述的纖維主料為高爐干渣纖維和植物纖維，主料包括(重量百分比)高爐干渣纖維20-80％，木漿、草漿或廢紙等植物纖維80-20％，制成復合漿；輔料為松香膠、硫酸鋁、造紙淀粉、聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素、滑石粉中的兩種至全部，輔料占主料總量的比例(重量百分比)為松香膠2-8％，硫酸鋁1-5％，其它1-5％。
所述的復合漿可用木漿、草漿或廢紙漿中的任意一種，也可選用其中兩種或兩種以上混合后再與主料混合。
一種高爐干渣纖維復合紙的制造方法，是把木漿板、草漿板或廢紙等植物漿先疏解、然后打漿到40-60叩解度；制備高爐干渣纖維、除渣、軟化、改性，然后與備好的植物漿混合打漿至65-70叩解度后，經(jīng)2-3級水力除渣，篩漿，脫氣，施膠和填加后制成復合漿，送入流漿箱，上紙機抄紙或紙板，切紙(板)，打包，入庫。
上述高爐干渣纖維的制備方法包括如下步驟配料、熔融、成纖、除渣和軟化。
上述配料步驟為高爐干渣和硅石為主要原料，高爐干渣所占比例50-80％，硅石所占比例50-20％，石料破碎為10-150毫米。
上述除渣步驟為采用兩級刺輥干式除渣。一級刺輥采用錐型齒，二級刺輥采用鋸形齒，纖維經(jīng)過二級刺輥時，采用沉籠方式真空吸塵。
上述的一級刺輥輥徑為300-600毫米，轉速1200-1700轉/分。
上述的二級刺輥輥徑為180-350毫米，轉速1100-1400轉/分。
上述的軟化步驟為將纖維喂入蒸球供蒸汽間歇蒸煮或采用潘地亞機供蒸汽連續(xù)蒸煮，預熱、保溫30-100分鐘，溫度130-190℃。
下面對本發(fā)明進行詳細敘述。
本發(fā)明的關鍵在于，采用高爐干渣為主要原料制造一種復合紙，同時提供了該造紙高爐干渣纖維的制備方法，其上述制備高爐干渣纖維的具體工藝步驟包括(1)配料利用高爐干渣和硅石為主要原料，兩種主要原料可同時配入。高爐干渣所占比例50-80％，硅石所占比例50-20％，石料破碎為10-150毫米，不需磨細除鐵。
硅石的主要成分為SiO285-90％，其余為Al2O3、鐵氧化物、硼、鋅等，加入硅石的主要目的為通過提高SiO2含量，降低CaO含量，提高纖維的韌性和柔軟性、強度，且白度不會有影響。
(2)熔融采用專門的熔融爐融化石料，采用焦碳燃燒加熱，可連續(xù)或間歇投入冷態(tài)混配石料，升溫至1190-1350度，0.1MPa，石料熔融。
(3)成纖采用4輥離心機一級喂料輥2800轉/分至四級成纖輥7500轉/分或盤式離心頭8000轉/分，4輥離心機成纖輥或盤式離心頭成纖溫度850-980度。
(4)除渣采用兩級刺輥干式除渣。一級刺輥采用錐型齒，輥徑300-600毫米，1200-1700轉/分，纖維經(jīng)過一級刺輥后，其中所含的較大渣球既被排除；二級刺輥采用鋸形齒，輥徑180-350毫米，1100-1400轉/分，纖維經(jīng)過二級刺輥時，采用沉籠方式真空吸塵，負壓0.4-0.8大氣壓，吸除細小渣球，同時較粗纖維和較廠纖維分別被排除和得到切割均化，使除渣后的纖維的長度分布和細度得到改善，控制高爐干渣纖維直徑1-3微米，長度3-5微米，渣球含量小于2％。
(5)軟化通過軟化處理使高爐干渣纖維達到適當柔軟性。將纖維喂入蒸球供蒸汽間歇蒸煮或采用潘地亞機供蒸汽連續(xù)蒸煮，預熱+保溫約30-100分鐘，溫度130-190℃。
(6)出料即可得到高爐干渣造紙纖維，白度65-85％。
上述方法制備的高爐干渣纖維直徑1-3微米，長度3-5微米，渣球含量小于2％，應具有適當柔軟性，平均白度70％。
處理后出料的高爐干渣纖維的柔韌性，以木漿高爐干渣纖維=50％:50％抄造的紙樣為例，耐折度6次以上，撕裂度2500米以上。上述指標的高爐干渣造紙纖維，經(jīng)與植物纖維混合打漿后，抄造的不同紙品可達到國家或行業(yè)標準。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明利用高爐干渣纖維復合造紙，可達63％以上代替木漿或草漿，為造紙工業(yè)提供了新原料，從而節(jié)省木材和其它植物草被，保護環(huán)境。并通過軟化工藝技術，使制備的復合纖維柔韌不脆，纖維直徑、長度和白度均達到了造紙的要求。利用該原料生產(chǎn)復合漿板或復合紙，成本約為木漿或草漿漿板或紙張的60％；此種高爐干渣復合紙可用作家具貼面紙、室壁裝修紙、文教紙、包裝紙和各類紙板。與現(xiàn)有草、木漿紙相比較，該復合纖維紙具有抗腐蝕、耐溫、防火、吸濕變形小和強度高等優(yōu)良的物化性質(zhì)。
本發(fā)明的高爐干渣纖維復合紙可利用傳統(tǒng)造紙設備和造紙工藝生產(chǎn)，每生產(chǎn)一噸復合紙可比傳統(tǒng)的百分之百植物纖維紙節(jié)水120-1 50噸，80％白水可循環(huán)利用，20％白水可經(jīng)處理后排放，處理白水費用約為傳統(tǒng)造紙的60％。由于高爐干渣復合造紙源頭節(jié)水，可大大減少傳統(tǒng)造紙用水和后期的水污染，加之沒有制漿黑液排放，從而節(jié)水效果十分顯著。
本發(fā)明得到的高爐干渣纖維復合紙可在自然條件下降解，降解產(chǎn)物與環(huán)境協(xié)調(diào)一致，不產(chǎn)生任何污染。
下面介紹本發(fā)明的實施例。
實施例1 生產(chǎn)單面膠版印刷紙高爐干渣造紙纖維制(1)備料利用高爐干渣和硅石為主要原料，兩種主要原料同時配入。高爐干渣所占比例50-80％，硅石所占比例50-20％。石料破碎為10-150毫米，不需磨細除鐵；(2)熔融采用專門的熔融爐融化石料，采用焦碳燃燒加熱，可連續(xù)或間歇投入冷態(tài)混配石料，升溫至1190-1350℃,0.1MPa，石料熔融；(3)成纖采用4輥離心機一級喂料輥2800轉/分至四級成纖輥7500轉/分或盤式離心頭8000轉/分，4輥離心機成纖輥或盤式離心頭成纖溫度850-980℃；(4)除渣采用兩級刺輥干式除渣。一級刺輥采用錐型齒，輥徑500毫米，1600轉/分，纖維經(jīng)過一級刺輥后，其中所含的較大渣球既被排除；二級刺輥采用鋸形齒，輥徑300毫米，1300轉/分，纖維經(jīng)過二級刺輥時，采用沉籠方式吸除細小渣球，同時較粗纖維和較廠纖維分別被排除和得到切割均化，使除渣后的纖維的長度分布和細度得到改善，控制高爐干渣纖維直徑1-3微米，長度3-5微米，渣球含量小于2％；(5)軟化通過軟化處理使高爐干渣纖維達到適當柔軟性。將纖維喂入蒸球間歇蒸煮或潘地亞機連續(xù)蒸煮，預熱+保溫約30-50分鐘，溫度130-190度；(6)出料得到高爐干渣造紙纖維，白度65-85％。
取以上制備好的高爐干渣纖維500公斤，與漂白針葉木漿500公斤混配；把木漿板先疏解，然后打漿到40-60叩解度；再把已處理好的造紙高爐干渣纖維與已備好的木漿混合打漿至65-70叩解度；然后每100公斤復合漿(絕干重)投放松香膠2公斤、硫酸鋁0.5公斤、聚丙稀酰胺0.5公斤、羧甲基纖維素0.5公斤；經(jīng)2-3級水力除渣，篩漿，脫氣后送入流漿箱，上紙機即可抄造出單面膠版印刷紙，然后切紙(板)，打包，入庫。抄造的單面膠版印刷紙技術指標見表1。
上述方法抄造每噸高爐干渣纖維復合單面膠版印刷紙，無制漿黑液排放，生產(chǎn)用水量100-120噸，造紙循環(huán)白水80％可在打漿、配漿中重復利用，排放的白液占20％，可經(jīng)處理后排放。目前處理造紙黑液的費用約250元/噸紙，而處理排放白液的費用約80元/噸紙。采用高爐干渣纖維復合造紙其防腐性能比純植物纖維紙?zhí)岣?0倍以上，吸濕性能比植物纖維紙降低30％以上，吸濕變形相應減小30％以上。
表1利用高爐干渣纖維抄造的單面膠版印刷復合紙技術指標與行業(yè)標準的比較
實施例2生產(chǎn)膠印書刊紙取與實施例1相同條件的高爐干渣纖維500公斤，漂白闊葉或針葉木漿500公斤進行混合(絕干重)；施加松香膠2公斤，硫酸鋁0.5公斤；經(jīng)2-3級水力除渣，篩漿，脫氣制成復合漿，送入流漿箱，上紙機抄紙。抄造的膠印書刊紙技術指標見表2。
表2利用高爐干渣纖維抄造的膠版書刊復合紙技術指標與行業(yè)標準的比較
實施例3生產(chǎn)凸版印刷紙取與實施例1相同條件的高爐干渣纖維500公斤，漂白草漿500公斤進行混合(絕干重)；施加松香膠3公斤，硫酸鋁1.0公斤，造紙淀粉3公斤，滑石粉5公斤，聚丙稀酰胺0.5公斤、羧甲基纖維素0.5公斤；經(jīng)2-3級水力除渣，篩漿，脫氣制成復合漿，送入流漿箱，上紙機抄紙。抄造的凸版印刷復合紙技術指標見表3。
表3利用高爐干渣纖維抄造的凸版印刷復合紙技術指標與行業(yè)標準的比較
權利要求
1．一種高爐干渣纖維復合紙，包括纖維主料和輔料，其特征在于所述的纖維主料為高爐干渣纖維和植物纖維，主料包括(重量百分比)高爐干渣纖維20-80％，木漿、草漿或廢紙等植物纖維80-20％，制成復合漿；輔料為松香膠、硫酸鋁、造紙淀粉、聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素、滑石粉中的兩種至全部，輔料占主料總量的比例(重量百分比)為松香膠2-8％，硫酸鋁1-5％，其它1-5％。
2．根據(jù)權利要求1所述的高爐干渣纖維復合紙，其特征在于所述的復合漿可用木漿、草漿或廢紙漿中的任意一種，也可選用其中兩種或兩種以上混合后再與主料混合。
3．一種高爐干渣纖維復合紙的制造方法，其特征在于把木漿板、草漿板或廢紙等植物漿先疏解、然后打漿到400-60叩解度；制備高爐干渣纖維、除渣、軟化、改性，然后與備好的植物漿混合打漿至65-70叩解度后，經(jīng)2-3級水力除渣，篩漿，脫氣，施膠和填加后制成復合漿，送入流漿箱，上紙機抄紙或紙板，切紙(板)，打包，入庫。
4．根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于所述的高爐干渣纖維的制備方法包括如下步驟配料、熔融、成纖、除渣和軟化。
5．根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于所述的配料步驟為高爐干渣和硅石為主要原料，高爐干渣所占比例50-80％，硅石所占比例50-20％，石料破碎為10-150毫米。
6．根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于所述的除渣步驟為采用兩級刺輥干式除渣。一級刺輥采用錐型齒，二級刺輥采用鋸形齒，纖維經(jīng)過二級刺輥時，采用沉籠方式真空吸塵。
7．根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于所述的一級刺輥輥徑為300-600毫米，轉速1200-1700轉/分。
8．根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于所述的二級刺輥輥徑為180-350毫米，轉速1100-1400轉/分。
9．根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于所述的軟化步驟為將纖維喂入蒸球供蒸汽間歇蒸煮或采用潘地亞機供蒸汽連續(xù)蒸煮，預熱、保溫30-100分鐘，溫度130-190℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高爐干渣纖維復合紙及其制造方法,該復合紙采用纖維主料和輔料制造,主料包括(重量):高爐干渣纖維20—80%。同時提供了一種采用高爐干渣纖維造紙的方法,該方法中高爐干渣纖維制備工藝包括如下工藝步驟:配料、熔融、成纖、除渣和軟化。本發(fā)明可達63%以上代替木漿或草漿,利用傳統(tǒng)造紙設備和造紙工藝生產(chǎn),大大減少傳造統(tǒng)紙用水和后期的水污染。該復合纖維紙具有抗腐蝕、耐溫、防火、吸濕變形小和強度高等優(yōu)良的物化性質(zhì),可在自然條件下降解,降解產(chǎn)物與環(huán)境協(xié)調(diào)一致,不產(chǎn)生任何污染。
文檔編號D21H15/12GK1305033SQ01100029
公開日2001年7月25日 申請日期2001年1月4日 優(yōu)先權日2001年1月4日
發(fā)明者尚德庫 申請人:尚德庫