專利名稱：一種運(yùn)用力學(xué)理論的粉煤灰纖維造紙技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合生產(chǎn)紙板技術(shù)，特別涉及一種可利用電廠粉煤灰纖維生產(chǎn)節(jié)約資源的紙板技術(shù)。

背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的造紙工業(yè)造紙機(jī)和紙板機(jī)，是用針葉木漿、闊葉木漿掛面、草類紙漿和廢紙做里層，采用多個(gè)長(zhǎng)網(wǎng)組合在一起的長(zhǎng)網(wǎng)疊網(wǎng)紙板機(jī)，一個(gè)長(zhǎng)網(wǎng)生產(chǎn)一層、由幾個(gè)長(zhǎng)網(wǎng)生產(chǎn)的多層的濕紙板在濕的狀態(tài)下疊合成厚紙板；也有采用多圓網(wǎng)紙板機(jī)，每個(gè)圓網(wǎng)掛一層，幾個(gè)圓網(wǎng)的多層濕紙板在濕的狀態(tài)下疊合成厚紙板，在濕的狀態(tài)下疊合生產(chǎn)紙板，即濕法生產(chǎn)紙板。生產(chǎn)紙板也可以用紙板復(fù)合機(jī)將生產(chǎn)好的不同紙板，中間采用粘合劑，干法進(jìn)行復(fù)合生產(chǎn)紙板，即干法生產(chǎn)紙板。由上述紙板制成的紙箱，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，紙箱破損主要是由紙板挺度低，既抗彎曲變形能力低而造成的。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了克服已有技術(shù)的缺陷，采用一種用力學(xué)理論的粉煤灰纖維造紙技術(shù)。具體是使用電廠粉煤灰制成的纖維，合理配比植物纖維生產(chǎn)紙板；復(fù)合紙板的里層多配比粉煤灰纖維，外層少配比或不配比粉煤灰纖維。
為解決已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的采用的技術(shù)方案是一種運(yùn)用力學(xué)理論的粉煤灰纖維造紙技術(shù)，是按照力學(xué)理論，用粉煤灰纖維的紙漿或紙板做復(fù)合紙板的里層，越接近中間層的紙板配比的粉煤灰纖維越多；外層包括面層和底層，外層紙板用造紙纖維原料，如針葉木漿、闊葉木漿和草漿配比少量木漿制造的紙或紙板；從外層至中間層，紙板所用的原料質(zhì)量逐層下降，中間層紙板所用的原料質(zhì)量最差，如粉煤灰纖維和廢紙漿。
本發(fā)明的粉煤灰纖維造紙技術(shù)，分別有濕法和干法技術(shù) 濕法技術(shù)為使用造紙機(jī)，采用不同紙漿配比、面層和底層用針葉木漿和闊葉木漿、里層采用粉煤灰纖維配比廢紙或草漿，越接近中間層配比粉煤灰纖維越多； 干法技術(shù)為用紙板復(fù)合機(jī)，以不同原料制成的紙板，面層和底層用強(qiáng)度好、質(zhì)量高的紙板；里層用強(qiáng)度差和質(zhì)量低的粉煤灰纖維與廢紙制成的紙板，進(jìn)行一次復(fù)合2層至7層，生產(chǎn)出實(shí)心的復(fù)合紙板。
本發(fā)明的有益效果是采用電廠粉煤灰制成的纖維，生產(chǎn)復(fù)合紙板，面層和底層用強(qiáng)度高的紙板，越接近中間層配比的粉煤灰纖維越多，科學(xué)合理的用料不僅改善了紙的外觀，使紙的挺度達(dá)到使用要求，而且使廢物得到了利用，節(jié)省了能源，降低了成本。



圖1是本發(fā)明的紙板厚度放大圖； 圖2是本發(fā)明的紙板厚度方向受力彎曲變形示意圖； 圖3是紙板厚度截面1-1和2-2部分示意圖； 圖4是紙板厚度方向受力彎曲時(shí)的示意圖，圖中示意ab層縮短、cd層伸長(zhǎng)、O1O2層中間層不變； 圖5是紙板厚度方向彎曲變形受壓和拉力示意圖； 圖6是紙板厚度方向受力示意圖； 圖7是本發(fā)明用造紙機(jī)濕法生產(chǎn)復(fù)合紙板，每層紙板紙漿和粉煤灰纖維的配比； 圖8是本發(fā)明用紙板復(fù)合機(jī)干法生產(chǎn)復(fù)合紙板，每層紙板的粉煤灰纖維的配比。
一般紙的挺度是指彎曲15°角時(shí)的彎矩，從材料力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)試分析紙的挺度。
我們把紙的厚度放大，如圖1所示，并假定紙是由許多與X軸平行的纖維所組成。用兩個(gè)相近的截面1-1和2-2從紙上取出一段長(zhǎng)為dx的單元體(參見(jiàn)圖2)。從圖3可以看到，紙?jiān)趶澢鷷r(shí)與線段ab等高層上的纖維將縮短，而cd等高層上的纖維將伸長(zhǎng)。在彎曲時(shí)不縮短也不伸長(zhǎng)的層稱中間層(圖中與O1O2等高層)。中間層與橫截面的交線稱中性軸(圖5中Y軸)，截面的對(duì)稱軸為Z軸。在彎曲時(shí)，截面1-1和2-2將繞中性軸旋轉(zhuǎn)成一個(gè)夾角dα(測(cè)定紙的挺度時(shí)，dα的積分∫dα＝15°角)。中性層上的纖維O1O2和距中性層為Z的纖維cd將變成圓弧線。O1O2弧線的長(zhǎng)度不變?nèi)詾閐x，但cd弧線的長(zhǎng)度比dx長(zhǎng)，用ρ表示O1O2的曲率半徑，從圖3可得
所以纖維cd的單位伸長(zhǎng)為
這就是說(shuō)，纖維的單位伸長(zhǎng)與距中性層的距離成正比。
纖維的變形只與單向正應(yīng)力σ有關(guān)，按照虎克定律 σ＝Eε……………………………………………………………(1) 由此得 這就是說(shuō)，彎曲時(shí)截面上正應(yīng)力與距中性層的距離成正比，正應(yīng)力σ的分布參見(jiàn)圖4。
這一點(diǎn)對(duì)要求高挺度紙板的生產(chǎn)和使用很有意義，如生產(chǎn)厚紙板時(shí)，面層和底層采用強(qiáng)度較好的紙漿或是處理較好的紙漿、中間層采用質(zhì)量最差的紙漿和代用原料。同樣道理，生產(chǎn)復(fù)合紙板時(shí)，面層和底層用強(qiáng)度高的紙板，中間層采用強(qiáng)度差的紙板復(fù)合。
取截面以左部分(參見(jiàn)圖5)進(jìn)行力的平衡，取截面上一個(gè)坐標(biāo)為Z和Y的微面積dF，作用在這個(gè)微面上的力為σdF。根據(jù)平衡方程∑My＝0，各微面積上的力σdF對(duì)Y軸的力矩之和應(yīng)與彎矩平衡，即
上式中積分∫FZ2dF是截面面積對(duì)Y軸的慣矩，用J表示，上式可寫(xiě)成 或 在測(cè)定紙的挺度時(shí)，試樣夾在挺度儀上的長(zhǎng)度(泰伯挺度儀為70mm)是固定的，彎曲角度(泰伯挺度儀為15°)也是規(guī)定的，所以1/ρ是常數(shù)，表現(xiàn)在紙的挺度上就沒(méi)意義了。即紙的挺度(彎矩M)可以用EJ的乘積來(lái)表示(材料力學(xué)中E·J的乘積叫做抗彎剛度)。其中彈性模數(shù)E表示材料(如紙的纖維種類、填料、纖維間結(jié)合力等)抵抗彎曲的性能，而慣矩J表示截面尺寸(如紙的厚度)抵抗彎曲變形的性能。
將上面公式(4)代入(2) 則 在材料力學(xué)中令J/Z＝W，叫截面矩量，則 M＝σW………………………………………………………………………………(5) 對(duì)直徑為d的圓截面，截面矩量W為 上面已假設(shè)紙的厚度為無(wú)數(shù)平行X軸的纖維，這些纖維直徑d代入式(5) 即挺度與d3成正比，這些微細(xì)纖維直徑d的積分就是紙的厚度，即紙的挺度與厚度的立方成正比。
用力學(xué)理論的粉煤灰纖維造紙技術(shù)，包括濕法技術(shù)和干法技術(shù)。
1.濕法技術(shù)用針葉木漿、闊葉木漿、草類漿和廢紙漿，不配加粉煤灰纖維或少量配加粉煤灰纖維，做紙板的面層和底層紙漿。用越接近中間層(力學(xué)上稱中性層)配比粉煤灰纖維越多的上述紙漿做紙板的芯層紙漿。在造紙機(jī)上將上述面層、底層與芯層紙漿分層上漿，生產(chǎn)多層不同配比的紙板。
如圖6用造紙機(jī)生產(chǎn)復(fù)合紙板每層紙板的紙漿和粉煤灰纖維配比不同。
第1層(7層)針葉木漿0～100％、闊葉木漿100～0％、定量45～90g/m2 第2層(6層)針葉木漿0～30％、或闊葉木漿0～30％、廢紙漿或草漿0～70％、粉煤灰纖維0～20％、定量127～310g/m2 第3層(5層)草漿0～50％、或廢紙漿0～50％、粉煤灰纖維20～50％、定量127～310g/m2 第4層廢紙漿0～30％、或草漿0～30％、粉煤灰纖維40～70％、定量127～310g/m2 2.干法技術(shù)用針葉木漿、闊葉木漿、草類漿和廢紙漿，不配加粉煤灰纖維或少量配加粉煤灰纖維制成的紙板做面層和底層。用越接近中間層(力學(xué)上稱中性層)配比粉煤灰纖維越多的上述紙漿制成的紙板做紙板的芯層。在紙板復(fù)合機(jī)上，將上述面層、底層與芯層紙板用粘合劑粘合生產(chǎn)多層復(fù)合紙板。
如圖7用紙板復(fù)合機(jī)生產(chǎn)復(fù)合紙板，原每層紙板配比。
第1層(7層)紙板針葉木漿0～100％紙板、闊葉木漿100～0％紙板、定量45～90g/m2紙板 第2層(6層)紙板針葉木漿0～30％紙板、或闊葉木漿0～30％、廢紙或草漿0～70％、粉煤灰纖維0～20％、定量127～310g/m2 第3層(5層)紙板草漿0～50％、或廢紙漿0～50％、粉煤灰纖維20～50％、定量127～310g/m2 第4層紙板廢紙漿0～3％、或草漿0～30％、粉煤灰纖維40～70％、定量127～310g/m2 實(shí)例1.濕法技術(shù)定量2050g/m2厚紙板，粉煤灰纖維占35.2％。
第1層、7層漂白針葉木漿100％，一層定量55g/m2； 第2層、6層本色針葉木漿20％、本色麥草漿60％、粉煤灰纖維20％，一層定量310g/m2； 第3層、5層本色麥草漿60％、粉煤灰纖維40％，一層定量310g/m2； 第4層(中性層)廢紙漿50％、粉煤灰纖維50％，每層100g/m2，以七層復(fù)合成紙板，七層總計(jì)定量700g/m2。
實(shí)例2.濕法技術(shù)定量1694g/m2，粉煤灰纖維占39.2％。
第1層、7層漂白針葉木漿40％、漂白闊葉木漿40％，一層定量60g/m2； 第2層、6層本色闊葉木漿14％、本色稻草漿60％、粉煤灰纖維26％，一層定量127g/m2 第3層、5層本色稻草漿30％、廢紙漿30％、粉煤灰纖維40％，每層定量310g/m2； 第4層(中性層)廢紙漿50％、粉煤灰纖維50％，每層100g/m2，以七層復(fù)合成紙板，七層總計(jì)定量700g/m2。
實(shí)例3.濕法技術(shù)定量2050g/m2，粉煤灰纖維占38.2％。
第1層、7層漂白闊葉木漿80％、漂白針葉木漿20％，一層定量55g/m2； 第2層、6層本色稻草漿35％、廢紙漿35％、粉煤灰纖維30％，一層定量310g/m2； 第3層、5層本色稻草漿30％、廢紙漿30％、粉煤灰纖維40％，每層定量310g/m2； 第4層(中間層)廢紙漿50％、粉煤灰纖維50％，每層100g/m2，以七層復(fù)合成紙板，七層總計(jì)定量700g/m2。
實(shí)例4.干法技術(shù)定量(共三層)450g/m2，粉煤灰纖維占34.4％。
面層和底層俄羅斯漂白針葉木漿15％、漂白稻草漿85％，一層定量70g/m2(雙膠紙)； 中性層廢紙漿50％、粉煤灰纖維50％，一層定量310g/m2。
實(shí)例5.干法技術(shù)定量(共三層)430g/m2，粉煤灰纖維占36％。
面層和底層牛皮紙，每一層定量60g/m2(牛皮紙)； 中性層310g/m250％廢紙漿、50％粉煤灰纖維已制成的紙板。
用紙板復(fù)合機(jī)將上述三層紙和紙板復(fù)合成定量430g/m2紙板。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)用力學(xué)理論的粉煤灰纖維造紙技術(shù)，其特征在于按照力學(xué)理論，用配比粉煤灰纖維的紙漿或紙板做復(fù)合紙板的里層，越接近中間層的紙板配比的粉煤灰纖維越多；外層包括面層和底層，外層紙板用造紙纖維原料，如針葉木漿、闊葉木漿和草漿配比少量木漿制造的紙或紙板；從外層至中間層，紙板所用的原料質(zhì)量逐層下降，中間層紙板所用的原料質(zhì)量最差，如配比粉煤灰纖維的廢紙漿；
2.一種運(yùn)用力學(xué)理論的粉煤灰纖維造紙技術(shù)，其特征在于所述的粉煤灰纖維造紙技術(shù)，分別有濕法和干法技術(shù)
濕法技術(shù)為使用造紙機(jī)，采用不同紙漿配比、面層和底層用針葉木漿和闊葉木漿、里層采用粉煤灰纖維配比廢紙漿和草漿，越接近中間層配比粉煤灰纖維越多；
干法技術(shù)為用紙板復(fù)合機(jī)，以不同原料制成的紙板，面層和底層用強(qiáng)度好、質(zhì)量高的紙板；里層用強(qiáng)度差和質(zhì)量低的粉煤灰纖維與廢紙制成的紙板，進(jìn)行一次復(fù)合2層至7層實(shí)心紙板，生產(chǎn)出實(shí)心的復(fù)合紙板。
全文摘要
一種運(yùn)用力學(xué)理論的粉煤灰纖維造紙技術(shù)，是按照力學(xué)理論，用配比粉煤灰纖維的紙漿或紙板做復(fù)合紙板的里層，越接近中間層的紙板配比的粉煤灰纖維越多；外層包括面層和底層，外層紙板用造紙纖維原料，如針葉木漿、闊葉木漿和草漿配比木漿制造的紙或紙板；從外層至中間層，紙板所用的原料質(zhì)量逐層下降，中間層紙板所用的原料質(zhì)量最差，如配比較多粉煤灰纖維的和廢紙漿。采用電廠粉煤灰制成的纖維，生產(chǎn)復(fù)合紙板，面層和底層用強(qiáng)度高的紙板，中間層采用配比較多粉煤灰制成的纖維，不僅改善了紙的外觀，使紙的挺度達(dá)到使用要求，使廢物得到充分利用、節(jié)省資源、降低了成本。
文檔編號(hào)D21H27/38GK101806010SQ2010101416
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者羅少初, 許玉新, 劉純, 田勇 申請(qǐng)人:遼寧省輕工設(shè)計(jì)院有限公司