本發(fā)明涉及造紙領(lǐng)域，具體涉及具有負離子發(fā)生作用的紙品及其制造工藝。
背景技術(shù)：
負離子是空氣中一種帶負電荷的氣體離子，它能促成人體合成和儲存維生素，強化和激活人體的生理活動。20世紀30年代，德國Dissuader開創(chuàng)了大氣正、負離子(負氧離子)生物的研究。大量論文、研究和實驗報告，證明了負離子(負氧離子)對人體有明顯的有益作用；在醫(yī)學(xué)界，負離子被確認是具有殺滅病菌及凈化空氣的有效手段；空氣中帶負電的微粒使血中含氧量增加，有利于血氧輸送、吸收和利用，可促進人體新陳代謝，提高人體免疫能力，增強人體肌能，調(diào)節(jié)肌體功能平衡。
根據(jù)科學(xué)界已有的認知，一種以含硼為主的環(huán)狀硅酸鹽礦物【化學(xué)式為：Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6<Si6O18><BO3>3<OH,F>4】，具備自動釋放負離子及發(fā)射遠紅外線的功能，這類物質(zhì)通稱為電氣石。它是天然的礦物，是以含硼為主特征的包括鋁、鈉、鐵、鋰等的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽物質(zhì)。因其本身具有的熱電性和壓電性，使其極性離子在平衡位置振動引起偶極矩變化而產(chǎn)生遠紅外波段的電磁輻射，形成了較強的輻射寬帶。20世紀80年代，日本學(xué)者T.Kubo對電氣石的電極性進行了深入研究，首次提出了存在自發(fā)電極、顆粒存在靜電場現(xiàn)象，并對微粉的電場效應(yīng)展開了一系列應(yīng)用研究。此后，日本、歐美等國學(xué)者紛紛開始對這一方面的應(yīng)用性研究，陸續(xù)申請了諸多專利。然而我國對其研究卻起步較晚，落后于日本、歐美等國家。
人類發(fā)展歷史表明，紙張的發(fā)明對人類的進步及文化的傳播起到了巨大的作用。進入現(xiàn)代，通過新材料和新技術(shù)研發(fā)，可以賦予紙品新的功能。電氣石是目前已知自然界中唯一可自行釋放負離子的天然礦物，將其與紙品制造工藝相結(jié)合，通過新工藝賦予普通紙品效果可控的負離子釋放功能，可避免單純采用高壓或強射線激發(fā)產(chǎn)生負離子帶來的能耗和安全等潛在風(fēng)險。紙品具有負離子釋放功能后，不僅能傳播文化，也能調(diào)節(jié)或改善區(qū)域空氣質(zhì)量，兼具應(yīng)用價值和環(huán)保效益。目前此類物質(zhì)的自極化性較弱，釋放的負離子量不太穩(wěn)定，且在紙品制造領(lǐng)域尚無應(yīng)用。
首先，具備負離子釋放功能的紙品的組分、配比、工藝是目前亟待解決的問題之一?，F(xiàn)有紙張制造技術(shù)中尚無在紙品中添加相關(guān)成分的方案，使得紙品充分釋放負離子，負離子濃度達到最佳，同時又很好的適應(yīng)紙品自身的品質(zhì)需求。
同時，超細粒度和粒徑選擇的超細負離子粉的制造是亟待解決的問題之二。負離子粉是把原礦經(jīng)過去除雜質(zhì)后,經(jīng)過機械粉碎得到的粉體。因經(jīng)過加工提純的粉體具有較高的負離子產(chǎn)生量，又稱負離子粉。據(jù)測試，負離子粉體對遠紅外的發(fā)射率為90％以上。負離子粉中產(chǎn)生的負氧離子具有較高的活性，有很強的氧化還原作用，能破壞細菌的細胞膜或細胞原生質(zhì)活性酶的活性，有優(yōu)良的抗菌殺菌功能。已知的技術(shù)表明，由于粉末化后，其表面積提高，粉末的粒徑越小，其負離子釋放能力越強。因此，獲得超細粒徑的負離子粉是本領(lǐng)域的技術(shù)難點之一。
此外，紙品制作成本的控制是亟待解決的問題之三。眾所周知，隨著粉粒徑的減小，粉末加工成本則顯著上升。然而，通過我們的研究進一步發(fā)現(xiàn)，隨著粒徑減小至某一范圍，其負離子釋放能力提高的幅度明顯減緩。因此，在生產(chǎn)加工選擇粉末超細粒徑的合理范圍，是保證紙品質(zhì)量，確保負離子釋放的合理濃度，同時控制紙品制造成本的關(guān)鍵。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種具有負離子發(fā)生作用的紙品及制造工藝，主要目的有兩個：一是通過在環(huán)狀硅酸鹽類礦物中合理添加其他成份的元素，激發(fā)加強其自極化的強度，并使釋放的負離子量趨于穩(wěn)定；二是在此基礎(chǔ)上制備具有釋放負離子功能的紙品，通過其配方的改變，實現(xiàn)在紙品制造領(lǐng)域的應(yīng)用。
一方面，本發(fā)明提供了一種具有負離子發(fā)生作用的紙品的組成，包括的組分：闊葉或針葉木漿，國廢或美廢漿，脫墨漿，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物，激發(fā)劑，穩(wěn)定劑。
優(yōu)選的，該紙品包括的組分按照質(zhì)量比為：闊葉或針葉木漿45－55份，國廢或美廢漿20—25份，脫墨漿5—8份，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物5—10份，激發(fā)劑1－2份，穩(wěn)定劑1－2份。
優(yōu)選的，所述激發(fā)劑為稀土元素、磁性粉或玉石粉中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物的粉末的粒徑d50為0.3μm～1.0μm。
另一方面，本發(fā)明提供了一種具有負離子發(fā)生作用的紙品的制造工藝，具體包括如下步驟：
步驟1：將硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物用粉碎機粉碎，形成硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物碎料；
步驟2：將硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物用球磨機進行球磨，形成硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物粉末；
步驟3：取上述步驟2中獲得硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物粉末，采用流化床高速氣流磨進行超細粉碎，獲得改性的超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物粉末；
步驟4：按重量比，闊葉或針葉木漿45－55份，國廢或美廢漿20—25份，脫墨漿5—8份，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，步驟3獲得的改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物5—10份，激發(fā)劑1—2份，穩(wěn)定劑1—2份，在攪拌機中混合均勻，進行攪拌，攪拌速度1800r/min，加熱至95攝氏度左右，然后進行冷卻；
步驟5：抄紙、絲網(wǎng)濾水、壓榨、焙紙、復(fù)卷，制成成品。
優(yōu)選的，在所述步驟3中將硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物粉末粉碎，獲得改性的超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物粉末的粒徑d50約為0.3μm。
優(yōu)選的，所述激發(fā)劑為稀土元素、磁性粉或玉石粉中的一種或幾種。
又一方面，本發(fā)明提供了一種具有負離子發(fā)生作用的紙品，其采用如上述制造工藝制造而成。
基于上述方案，在紙品制造加工中，通過紙品的組成成分、配比、抄造工藝優(yōu)化，進一步解決了如何兼顧負離子釋放濃度和紙品品質(zhì)的技術(shù)問題；
基于上述方案，通過制造工藝的優(yōu)化，獲得了超細粒徑的粉末，使得負離子充分釋放，進一步解決了負離子粉的超細粉碎加工技術(shù)問題；
基于上述方案，通過合理選擇負離子粉粒徑范圍，將粉末粒徑選擇為0.3μm左右，進一步解決兼顧負離子釋放濃度和造紙成本控制的技術(shù)問題。
具體實施方式
本發(fā)明的紙品制備工藝，具體包括如下步驟：
步驟1)：將硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物用粉碎機粉碎，形成硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物碎料；
步驟2)：將硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物用球磨機進行球磨，形成硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物粉末；
步驟3)：取上述步驟2)中獲得硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物粉末，采用流化床高速氣流磨進行超細粉碎，獲得改性的超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物粉末，將粉末粒徑d50加工至0.3μm～1.0μm左右(d50在本領(lǐng)域有明確的定義)；
步驟4)：按重量比，闊葉或針葉木漿45－55份，國廢或美廢漿20—25份，脫墨漿5—8份，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，步驟3)獲得的改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物5—10份，激發(fā)劑1—2份，穩(wěn)定劑1—2份，在攪拌機中混合均勻，進行攪拌，攪拌速度1800r/min，加熱至95攝氏度左右，然后進行冷卻；
步驟5)：抄紙、絲網(wǎng)濾水、壓榨、焙紙、復(fù)卷，制成成品。
上述工藝中，紙漿為纖維成分混合紙漿。
首先，上述工藝中，通過不斷試驗，調(diào)整，最終設(shè)置出紙品的最佳組分配比，使得紙品充分釋放負離子，同時又很好的適應(yīng)紙品的質(zhì)量需求。經(jīng)過上述工藝制備的紙品，負離子釋放濃度達到600ions/m3以上；同時，通過對紙張表面平滑度、均勻度、緊度、含水量、拉力長等性能指標的綜合測試，上述組分配比數(shù)值范圍內(nèi)的紙品性能明顯優(yōu)于數(shù)值范圍之外的試驗對比例，能夠同時滿足負離子釋放濃度和紙品品質(zhì)的需求。
其次，為了使超細負離子粉達到超微粒度要求，本發(fā)明中采用了機械粉碎/球磨/高速氣流磨的工藝步驟，有效避免了超細粒徑物質(zhì)在研磨過程中的再聚合效應(yīng)，使得礦物粉末既能達到超細粒度要求，同時能非常均勻的分布。通過球磨和氣流磨加工過程的控制，粉末粒徑d50可小于1.0μm。
此外，試驗發(fā)現(xiàn)，隨著粉末粒徑d50減小至0.3μm左右，其負離子釋放量提高的幅度明顯減緩。上述工藝中，在生產(chǎn)加工選擇粉末超細粒徑的合理范圍，保證d50加工至0.3μm左右，既確保負離子釋放的合理濃度，同時又控制了造紙工藝的成本。
本發(fā)明經(jīng)過上述工藝，提供的具有負離子發(fā)生作用的紙品，包括的組分按照質(zhì)量比為：闊葉或針葉木漿45－55份，國廢或美廢漿20—25份，脫墨漿5—8份，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物5—10份，激發(fā)劑1—2份，穩(wěn)定劑1—2份。
優(yōu)選的，改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物粉末的粒徑d50為0.3μm左右。
優(yōu)選的，所述激發(fā)劑為稀土元素、磁性粉、玉石粉等。
結(jié)合實施例進一步對本發(fā)明進行描述。
實施例1：本發(fā)明提供的具有負離子發(fā)生作用的紙品，包括的組分按照質(zhì)量比為：闊葉或針葉木漿45-55份，國廢或美廢漿20—25份，脫墨漿5—8份，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物10份，激發(fā)劑1份，穩(wěn)定劑1份。負離子釋放濃度達到1600ions/m3以上；紙張表面平滑度、均勻度、緊度、含水量，拉力長等性能指標優(yōu)。
實施例2：本發(fā)明提供的具有負離子發(fā)生作用的紙品，包括的組分按照質(zhì)量比為：闊葉或針葉木漿45-55份，國廢或美廢漿15—20份，脫墨漿5—8份，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物8份，激發(fā)劑2份，穩(wěn)定劑1份。負離子釋放濃度達到1700ions/m3以上；紙張表面平滑度、均勻度、緊度、含水量，拉力長等性能指標優(yōu)。
實施例3：本發(fā)明提供的具有負離子發(fā)生作用的紙品，包括的組分按照質(zhì)量比為：闊葉或針葉木漿50-60份，國廢或美廢漿10—15份，脫墨漿5—8份，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物10份，激發(fā)劑1份，穩(wěn)定劑2份。負離子釋放濃度達到1800ions/m3以上；紙張表面平滑度、均勻度、緊度、含水量，拉力長等性能指標優(yōu)。
實施例4：本發(fā)明提供的具有負離子發(fā)生作用的紙品，包括的組分按照質(zhì)量比為：闊葉或針葉木漿55-65份，國廢或美廢漿5—10份，脫墨漿2—5份，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物12份，激發(fā)劑1份，穩(wěn)定劑1份。負離子釋放濃度達到1800ions/m3以上；紙張表面平滑度、均勻度、緊度、含水量，拉力長等性能指標優(yōu)。
實施例5：作為對比例的紙品，包括的組分按照質(zhì)量比為：闊葉或針葉木漿60-65份，國廢或美廢漿20—25份，脫墨漿5—8份，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物15份，激發(fā)劑3份，穩(wěn)定劑3份。負離子釋放濃度達到1300ions/m3；紙張均勻度差、緊度差。
實施例6：作為對比例的紙品，包括的組分按照質(zhì)量比為：闊葉或針葉木漿65-70份，國廢或美廢漿15—20份，脫墨漿2—5份，染料，滑石粉，淀粉，助留劑，殺菌劑，增強劑若干，改性超微硼類環(huán)狀硅酸鹽礦物15份，激發(fā)劑4份，穩(wěn)定劑2份。負離子釋放濃度達到1100ions/m3；紙張表面平滑度差、緊度中、均勻度差。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，還可以對以上內(nèi)容進行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍并不僅限于以上的說明，而是由權(quán)利要求書的范圍來確定的。