CN103711022A - 一种碳纤维高强瓦楞原纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维高强瓦楞原纸及其制备方法，属于造纸技术领域。它是由下述原料制备而成：废纸78-82%，碳纤维3-5%，淀粉6-9%，助剂：0.5-0.8%，水：8-9%，所述助剂为松香，明矾，氧化淀粉，纯碱，分散剂，非离子型高分子絮凝剂，表面施胶剂，杀菌剂，消泡剂，助留剂。本发明的高强瓦楞原纸碳纤维添加量少，很大程度上降低了瓦楞原纸的成本，机械强度高，电阻率为10⁷-10⁴Ω·cm，具有优异的防静电作用。并且制备过程中固体废弃物主要成分均为纤维，可用于生产纤维板，可以废物利用，减少了对环境的污染。

Description

一种碳纤维高强瓦楞原纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，尤其是一种碳纤维高强瓦楞原纸及其制备方法。

背景技术

碳纤维是经过1300~1600℃高温碳化制得的含碳量高达93%以上的新型碳材料。其中具有很多优于植物纤维的优越性能如下：热导率高、热膨胀系数小，摩擦系数小，电导率高；几乎没有弹性疲劳；质轻，机械强度、弹性、抗拉伸强度和抗压缩都比较好；耐酸性能好，能耐浓盐酸、浓硫酸、磷酸等侵蚀；耐高温，可在2000℃使用，在3000℃环境中，不发生软化、熔化现象。正是因为碳纤维具有以上优越性能，其应用领域越来越广泛。碳纤维是无机纤维中非常有发展潜力的功能纸原料之一。瓦楞原纸是生产瓦楞纸板的重要组成材料之一。瓦楞原纸要求纤维结合强度好，纸面平整，有较好的紧度和挺度，要求有一定的弹性，以保证制成的纸箱具有防震和耐压能力。

碳纤维纸是使用碳纤维或活性碳纤维及碳纤维或活性碳纤维与其它植物或非植物纤维混合生产的具有特殊性能的功能纸。碳纤维纸在保留碳纤维优越性能的同时，又具有了功能纸所具备的纸的特性，碳纤维纸中碳纤维的含量不同其应用领域也不同。

碳纤维含量在1%~5%的范围内，此时碳纤维含量较低，制成的碳纤维纸表面电阻较小，具有抗静电性能，可做防护用品、医用用品、计算机房抗静电以及电器包装等行业。近几年来，瓦楞原纸的的生产量和消费量大大增加，供不应求，且目前市场上用于防静电的包装材料，价格比较贵，机械强度低，性能较差，现有一些高强度瓦楞纸添加碳纤维的量比较多，从而大大增加了成本，因此，亟待研究出一种价格低廉，高强度，优异防静电的碳纤维瓦楞原纸。

发明内容

本发明提供了一种碳纤维高强瓦楞原纸及其制备方法，解决了现有瓦楞原纸成本高，机械性能和防静电性能较低的问题。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：

一种碳纤维高强瓦楞原纸，其特征是，由以下重量百分比的原料制成：

废纸        78-82%

碳纤维     3-5%

淀粉        6-9%

助剂       0.5-0.8%

水          8-9% 。

所述助剂为松香，明矾，氧化淀粉，纯碱，分散剂，非离子型高分子絮凝剂，表面施胶剂，杀菌剂，消泡剂，助留剂。

优选的，由以下重量百分比的原料制成：

废纸       80%

碳纤维   4%

淀粉       7.4%

助剂       0.6%

水          8%  。

优选的，所述松香，明矾，氧化淀粉，纯碱，分散剂，非离子型高分子絮凝剂，表面施胶剂，杀菌剂，消泡剂，助留剂的重量比为(40-120)：(100-350)：(100-350)：(5-12)：(1-4)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)。

优选的，所述废纸为AOCC废纸、LOCC废纸。其中，AOCC废纸为进口美废，LOCC废纸为国产废纸。

优选的，所述AOCC废纸和LOCC废纸的重量比为3：2。

优选的，所述分散剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或两种。

本发明还提供了一种碳纤维高强瓦楞原纸的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

S1：称取原料

按照上述的重量份称取原料；

S2：碳纤维处理

将步骤S1中称取的碳纤维切短或磨碎为2-8mm；

S3：制浆过程

①将上述S1中称取的废纸加入到水力碎浆机中碎解；

②粗筛：将经过步骤①碎解的废纸送至高浓除渣器，除去重杂质，进行压力粗筛筛选；

③细筛：将经过上述步骤②粗筛筛选的废纸浆稀释到0.8~1.0（wt）%，然后转入低浓除渣器，除去较小重杂质；低浓度筛选后的废纸浆经两段压力精选后，进行浓缩，加入分散剂和经过步骤S2处理的碳纤维，再经磨浆机磨浆疏解，即得待用纸浆，其中，磨浆疏解前加入助留剂、杀菌剂及消泡剂；

S4：抄造步骤

将步骤S3制得的待用纸浆与浓白水混合，然后经二段压力筛选，然后转至成形器，成形后进行压榨脱水，至含水量低于54（wt）%，经过一段烘干部干燥后，加入氧化淀粉和表面施胶剂，再经过二段烘干部干燥后，含水量低于8（wt）%，即得成品纸页；

S5：将步骤S4得到的成品纸页经卷纸机卷取后，然后送至复卷机进行分切，包装入库S5：将步骤S4得到的成品纸页经卷纸机卷取后，然后送至复卷机进行分切，包装入库。

本发明的有益效果：

（1）本发明的高强瓦楞原纸在制备的过程中加入了碳纤维，基于碳纤维的一些特性，如热导率高、热膨胀系数小，摩擦系数小，电导率高；几乎没有弹性疲劳；质轻，机械强度、弹性、抗拉伸强度和抗压缩都比较好；并且具有耐酸性、耐高温性能，从而使添加了碳纤维的高强瓦楞原纸具有相应的特性。

（2）本发明的高强瓦楞原纸碳纤维添加量少，同时，机械性能和防静电性能较高，由于碳纤维价格较高，降低了添加量，很大程度上降低了瓦楞原纸的成本。

（3）本发明的高强瓦楞原纸机械强度高，电阻率为10⁷-10⁴Ω·cm，具有优异的防静电作用。用于需要抗静电要求的电子器件的包装材料。

（4）本发明产生的固体废弃物主要成分均为纤维，可用于生产纤维板，可以废物利用，减少了对环境的污染。碳纤维高强瓦楞原纸的制备过程中全部采用生活用纸车间的白水及其魏桥污水处理厂的回用水，节约了水资源。

附图说明

附图1 本发明制备方法流程图。

具体实施方式

实施例1

一种碳纤维高强瓦楞原纸，由以下重量百分比的原料制成：

废纸80%，碳纤维4%，淀粉 7.4%，助剂 0.6%，水 8%；

其中，助剂为松香，明矾，氧化淀粉，纯碱，分散剂，非离子型高分子絮凝剂，表面施胶剂，杀菌剂，消泡剂，助留剂，以上几者的重量比为(40-120)：(100-350)：(100-350)：(5-12)：(1-4)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)。

所述废纸为AOCC废纸、LOCC废纸，二者的重量比为3：2。所述分散剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或两种。

上碳纤维高强瓦楞原纸的制备方法，包括以下步骤：

S1：称取原料

按照上述的重量份称取原料；

S2：碳纤维处理

将步骤S1中称取的碳纤维切短或磨碎为2-8mm；

S3：制浆过程

①将上述S1中称取的废纸加入到水力碎浆机中碎解；

②粗筛：将经过步骤①碎解的废纸送至高浓除渣器，除去重杂质，进行压力粗筛筛选；

③细筛：将经过上述步骤②粗筛筛选的废纸浆稀释到0.8~1.0（wt）%，然后转入低浓除渣器，除去较小重杂质；低浓度筛选后的废纸浆经两段压力精选后，进行浓缩，加入分散剂,松香，明矾，纯碱，非离子型高分子絮凝剂和经过步骤S2处理的碳纤维，再经磨浆机磨浆疏解，即得待用纸浆，其中，磨浆疏解过程中加入助留剂、杀菌剂及消泡剂；

S4：抄造步骤

将步骤S3制得的待用纸浆与浓白水混合，然后经二段压力筛选，然后转至成形器，成形后进行压榨脱水，至含水量低于54（wt）%，经过一段烘干部干燥后，加入氧化淀粉和表面施胶剂，再经过二段烘干部干燥后，含水量低于8（wt）%，即得成品纸页；

S5：将步骤S4得到的成品纸页经卷纸机卷取后，然后送至复卷机进行分切，包装入库。

下表为瓦楞芯（原）纸国家标准，经测定，而本发明的瓦楞原纸的各项性能指标均达到AAA级。

表1 瓦楞芯（原）纸国家标准（GB/T 13023-2008）

除此之外，碳纤维的价格较贵，AOCC1.97元/kg，LOCC1.28元/kg，碳纤维47.76元/kg；本发明中，碳纤维的添加量为5%以下，很大程度上降低了成本。

Claims (7)

1.一种碳纤维高强瓦楞原纸，其特征是，由以下重量百分比的原料制成：

废纸       78-82%

碳纤维     3-5%

淀粉       6-9%

助剂       0.5-0.8%

水         8-9%  ；

所述助剂为松香，明矾，氧化淀粉，纯碱，分散剂，非离子型高分子絮凝剂，表面施胶剂，杀菌剂，消泡剂，助留剂。

2.根据权利要求1所述的碳纤维高强瓦楞原纸，其特征是，由以下重量百分比的原料制成：

废纸     80%

碳纤维   4%

淀粉     7.4%

助剂     0.6%

水       8%  。

3.根据权利要求1所述的碳纤维高强瓦楞原纸，其特征是，所述松香，明矾，氧化淀粉，纯碱，分散剂，非离子型高分子絮凝剂，表面施胶剂，杀菌剂，消泡剂，助留剂的重量比为(40-120)：(100-350)：(100-350)：(5-12)：(1-4)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)：(0.2-1)。

4.根据权利要求3所述的碳纤维高强瓦楞原纸，其特征是，所述废纸为AOCC废纸、LOCC废纸。

5.根据权利要求4所述的碳纤维高强瓦楞原纸，其特征是，所述AOCC废纸和LOCC废纸的重量比为3：2。

6.根据权利要求1所述的碳纤维高强瓦楞原纸，其特征是，所述分散剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或两种。

7.一种根据权利要求1-6任一权利要求所述的碳纤维高强瓦楞原纸的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

S1：称取原料

按照权利要求1-6所述的重量份称取原料；

S2：碳纤维处理

将步骤S1中称取的碳纤维切短或磨碎为2-8mm；

S3：制浆过程

①将上述S1中称取的废纸加入到水力碎浆机中碎解；

②粗筛：将经过步骤①碎解的废纸送至高浓除渣器，除去重杂质，进行压力粗筛筛选；

③细筛：将经过上述步骤②粗筛筛选的废纸浆稀释到0.8~1.0（wt）%，然后转入低浓除渣器，除去较小重杂质；低浓度筛选后的废纸浆经两段压力精选后，进行浓缩，加入分散剂,松香，明矾，纯碱，非离子型高分子絮凝剂和经过步骤S2处理的碳纤维，再经磨浆机磨浆疏解，即得待用纸浆，其中，磨浆疏解过程中加入助留剂、杀菌剂及消泡剂；

S4：抄造步骤

将步骤S3制得的待用纸浆与浓白水混合，然后经二段压力筛选，然后转至成形器，成形后进行压榨脱水，至含水量低于54（wt）%，经过一段烘干部干燥后，加入氧化淀粉和表面施胶剂，再经过二段烘干部干燥后，含水量低于8（wt）%，即得成品纸页；

S5：将步骤S4得到的成品纸页经卷纸机卷取后，然后送至复卷机进行分切，包装入库。