CN109881524A - 一种耐磨纱管纸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种耐磨纱管纸的制备方法。本发明将树脂基料、分散胶液混合，掺入乙烯基三甲氧基硅烷、苯并三唑等保温反应得到增强涂层液，将石釉料、磨球、水等混合球磨得到耐磨石浆，向原纸基层先涂布复合树脂层，喷洒硅烷偶联剂KH550，再浸渍耐磨石浆，热烘后辊压得到耐磨纱管纸，硅酸钠在乙烯基三甲氧基硅烷的作用下可与Al2O3表面偶联形成了硅氧长链，使复合树脂涂层对原纸基层的附着力增强，减少磨损量，本发明利用氢氧化铝颗粒提高原纸基层与复合树脂涂层的界面结合力，提高纱管纸的强度，通过硅烷偶联剂加强耐磨层与复合树脂层的界面结合性能，使纱管纸更加坚硬光滑，提高纱管纸的耐磨性能和强度，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种耐磨纱管纸的制备方法。
背景技术
纱管纸是专供纺织工业制纸纱管和锥形纸筒用的一种工业用纸，是一种薄型钢纸。纸质坚韧耐磨，纸面平滑均整，具有良好的耐水性，使用时能抵抗边缘压陷和承受车床加工。纱管纸主要应用于内核和管道的制作，如：工业管、地膜管、花炮管、纺织管、螺旋管、宝塔管、平行管、纸箱、蜂窝纸板等等。
纱管纸相比于其它类型的纸张来说所需要的浆料造价比较低廉，多数采用各种废纸浆或生物原料经碎浆、除杂、筛分、磨浆等步骤完成打浆，再进一步制纸，无需树木原浆。因此，纱管纸不仅降低了生产成本，同时还可减少原木的消耗，保护环境。
现有技术制备出来的纱管纸往往存在原料成本高，使用强度低，硬度不够，比较脆，耐磨性差，防水性差，使用寿命短的缺陷。在运输过程中，产品往往很难避免磕碰，因此，采用这种纱管纸时常会使产品掉落损坏。有些生产厂家为了更进一步降低成本，会在浆料中添加各种填料，如石粉、瓷土、碳酸钙、钛白粉等提高纸张的性能，而一些厂家为了成本不顾纸张质量，随意按比例进行添加，造就生产出来的纱管纸质量变成非常差，档次变低。
因此，如何利用废旧纸张制造一种高强度、耐磨的纱管纸一直是企业所要研发的课题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对纱管纸由于耐磨性差，力学强度低，在运输过程中，产品往往很难避免磕碰，使用普通纱管纸时常会使产品发生损坏的缺陷，提供了一种耐磨纱管纸的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
耐磨纱管纸的具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，将40～50份纸浆悬浮液、0.2～0.3份聚苯乙烯磺酸钠，加热至50～60℃，搅拌条件下加入蒸馏水调浆，再将调好的浆料用圆网成型器成形，随后在0.08～0.10Mpa的真空条件下对成形后的湿纸进行抽吸脱水，得到原纸基层；
（2）将原纸基层用预热的增强涂层液喷雾涂覆，冷凝后形成厚度为0.2～0.4mm的复合树脂层，再向复合树脂层表面喷洒硅烷偶联剂KH550，喷洒量为40～50mL/m2，随后放入耐磨石浆中浸渍处理40～50min，取出后放入设定温度为250～300℃的通风烘箱中热烘30～35min后，用辊压机以0.4～0.6MPa的压力卷压得到耐磨纱管纸；
耐磨石浆具体制备步骤为：
将45～47份钠长石、22～24份石英、12～15份黄沙、10～12硅酸锆置于混料机中，以200～250r/min的转速混料20～25min得到石釉料，将40～50份球磨料加入行星球磨机中，并向其中滴加1～2份质量分数为0.5%的三聚磷酸钠溶液和2～3份质量分数为3%的硅酸钠溶液，混合球磨1～2h，得到耐磨石浆；
纸浆悬浮液具体制备步骤为：
将固体质量含量为20%的漂白针叶木浆放入水力碎浆机碎解，再经打浆机搅拌，控制打浆度在40～45°SR，得到打浆液，将打浆液与玻纤悬浮液按体积比为3︰1混合，加入阴离子聚丙烯酰胺，继续搅拌，得到纸浆悬浮液；
增强涂层液的具体制备步骤为：
（1）将200～220g氢氧化铝超细粉倒入装有500～550mL质量分数为30%的硅酸钠溶液中，随后置于高速分散机中以3000～3300r/min的转速高速分散，得到分散胶液；
（2）按重量份数计，将20～25份E-51环氧树脂粒料、50～60份标准型双酚A环氧乙烯基树脂粒料混合得到树脂基料，将树脂基料、40～50份分散胶液置于金属槽中搅拌混合，加热升温至100～110℃，保温4～5h，再向金属槽加入10～12份乙烯基三甲氧基硅烷、15～18份苯并三唑，继续反应10～20min，得到增强涂层液。
原纸基层的制备过程中蒸馏水调浆后应使固体质量含量为4～5%。
增强涂层液应预热至100～120℃再进行喷雾涂覆，以保持良好的喷雾粘度。
耐磨石浆具体制备步骤中耐磨石浆各组分原料，按重量份数计，包括钠长石45～47份、石英22～24份、黄沙12～15份、硅酸锆10～12份、球磨料40～50份、质量分数为0.5%的三聚磷酸钠溶液1～2份和质量分数为3%的硅酸钠溶液2～3份。
耐磨石浆具体制备步骤中球磨料由石釉料、磨球、水混合质量比为2︰10︰3混合而成。
纸浆悬浮液具体制备步骤中玻纤悬浮液的具体制备步骤为：
向长度为3～5mm的无碱超细玻璃纤维中加入蒸馏水制成固体质量含量为20%的悬浮液，再加入质量分数为98%的浓硫酸，调节pH为3.5～4.0，搅拌分散得到玻纤悬浮液。
纸浆悬浮液具体制备步骤中阴离子聚丙烯酰胺质量占纸浆悬浮液0.6～0.8%。
增强涂层液的具体制备步骤（2）中增强涂层液所用原料，按重量份数计，包括E-51环氧树脂粒料20～25份、标准型双酚A环氧乙烯基树脂粒料50～60份、分散胶液40～50份、乙烯基三甲氧基硅烷10～12份、苯并三唑15～18份。
本发明的有益效果是：
（1）本发明将氢氧化铝细粉与硅酸钠溶液混合，高速分散得到均匀的分散胶液，将E-51环氧树脂粒料和标准型双酚A环氧乙烯基树脂粒料混合得到树脂基料，将树脂基料、分散胶液混合，掺入乙烯基三甲氧基硅烷、苯并三唑等添加剂，保温反应得到增强涂层液，将钠长石、石英、苏州土、硅酸锆等混料，得到石釉料，将石釉料、磨球、水按一定比例混合，并加入三聚磷酸钠溶液和硅酸钠溶液球磨得到耐磨石浆，用漂白针叶木浆制成原纸基层，向原纸基层先涂布复合树脂层，喷洒硅烷偶联剂KH550，再浸渍耐磨石浆，热烘后辊压得到耐磨纱管纸，本发明在原纸基层表面涂覆一层复合树脂层，复合涂层表面的氢氧化铝细粉会氧化形成氧化铝保护层，硅酸钠在乙烯基三甲氧基硅烷的作用下可与Al2O3表面偶联形成了硅氧长链，硅氧长链与有机树脂长分子链互相缠结，互穿达到了很好的偶联化，使复合涂层的内部微观结构发生变化，分子链规整性变好，材料表面能提升，导致复合树脂涂层对原纸基层的附着力增强，并且在摩擦过程中树脂生成的转移层较难剥落，减少磨损量；
（2）本发明利用具有高比表面积的超细的氢氧化铝颗粒，在复合涂层中与树脂形成很大的接触面积，提高原纸基层与复合树脂涂层的界面结合力，增加纱管纸密实度，提高纱管纸的强度，原纸基层制备过程中玻璃纤维通过酸性改性后与针叶木浆混合，在保持玻璃纤维分散均匀良好的同时增强玻璃纤维的强度，降低玻璃纤维的脆性，兼顾了纸层的强度和韧性，本发明所用石釉料主要原料黄沙是高瘠性料，粘粒含量极少，颗粒表面活性低，可在复合树脂层表面形成出高硬度的耐磨层，通过硅烷偶联剂加强耐磨层与复合树脂层的界面结合性能，树脂层可包覆石釉料使纱管纸更加坚硬光滑，提高纱管纸的耐磨性能和强度，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
将200～220g氢氧化铝超细粉倒入装有500～550mL质量分数为30%的硅酸钠溶液中，随后置于高速分散机中以3000～3300r/min的转速高速分散，得到分散胶液；按重量份数计，将20～25份E-51环氧树脂粒料、50～60份标准型双酚A环氧乙烯基树脂粒料混合得到树脂基料，将树脂基料、40～50份分散胶液置于金属槽中搅拌混合，加热升温至100～110℃，保温4～5h，再向金属槽加入10～12份乙烯基三甲氧基硅烷、15～18份苯并三唑，继续反应10～20min，得到增强涂层液；按重量份数计，将45～47份钠长石、22～24份石英、12～15份黄沙、10～12硅酸锆置于混料机中，以200～250r/min的转速混料20～25min得到石釉料，将石釉料、磨球、水按质量比为2︰10︰3混合得到球磨料，将40～50份球磨料加入行星球磨机中，并向其中滴加1～2份质量分数为0.5%的三聚磷酸钠溶液和2～3份质量分数为3%的硅酸钠溶液，混合球磨1～2h，得到耐磨石浆；向长度为3～5mm的无碱超细玻璃纤维中加入蒸馏水制成固体质量含量为20%的玻纤悬浮液，再加入质量分数为98%的浓硫酸，调节pH为3.5～4.0，搅拌分散得到悬浮液，将固体质量含量为20%的漂白针叶木浆放入水力碎浆机碎解，再经打浆机搅拌，控制打浆度在40～45°SR，得到打浆液，将打浆液与玻纤悬浮液按体积比为3︰1混合，加入阴离子聚丙烯酰胺，继续搅拌，得到纸浆悬浮液，备用，其中阴离子聚丙烯酰胺质量占纸浆悬浮液0.6～0.8%；按重量份数计，将40～50份纸浆悬浮液、0.2～0.3份聚苯乙烯磺酸钠，加热至50～60℃，搅拌条件下加入蒸馏水调浆至固体质量含量为4～5%，再将调好的浆料用圆网成型器成形，随后在0.08～0.10Mpa的真空条件下对成形后的湿纸进行抽吸脱水，得到原纸基层；将原纸基层用预热至100～120℃的增强涂层液喷雾涂覆，冷凝后形成厚度为0.2～0.4mm的复合树脂层，再向复合树脂层表面喷洒硅烷偶联剂KH550，喷洒量为40～50mL/m2，随后放入耐磨石浆中浸渍处理40～50min，取出后放入设定温度为250～300℃的通风烘箱中热烘30～35min后，用辊压机以0.4～0.6MPa的压力卷压得到耐磨纱管纸。
分散胶液的制备：将200g氢氧化铝超细粉倒入装有500mL质量分数为30%的硅酸钠溶液中，随后置于高速分散机中以3000r/min的转速高速分散，得到分散胶液。
增强涂层液的制备：按重量份数计，将20份E-51环氧树脂粒料、50份标准型双酚A环氧乙烯基树脂粒料混合得到树脂基料，将树脂基料、40份分散胶液置于金属槽中搅拌混合，加热升温至100℃，保温4h，再向金属槽加入10份乙烯基三甲氧基硅烷、15份苯并三唑，继续反应10min，得到增强涂层液。
耐磨石浆的制备：按重量份数计，将45份钠长石、22份石英、12份黄沙、10硅酸锆置于混料机中，以200r/min的转速混料20min得到石釉料，将石釉料、磨球、水按质量比为2︰10︰3混合得到球磨料，将40份球磨料加入行星球磨机中，并向其中滴加1份质量分数为0.5%的三聚磷酸钠溶液和2份质量分数为3%的硅酸钠溶液，混合球磨1h，得到耐磨石浆。
原纸基层的制备：向长度为3mm的无碱超细玻璃纤维中加入蒸馏水制成固体质量含量为20%的玻纤悬浮液，再加入质量分数为98%的浓硫酸，调节pH为3.5，搅拌分散得到悬浮液，将固体质量含量为20%的漂白针叶木浆放入水力碎浆机碎解，再经打浆机搅拌，控制打浆度在40°SR，得到打浆液，将打浆液与玻纤悬浮液按体积比为3︰1混合，加入阴离子聚丙烯酰胺，继续搅拌，得到纸浆悬浮液，备用，其中阴离子聚丙烯酰胺质量占纸浆悬浮液0.6%；按重量份数计，将40份纸浆悬浮液、0.2份聚苯乙烯磺酸钠，加热至50℃，搅拌条件下加入蒸馏水调浆至固体质量含量为4%，再将调好的浆料用圆网成型器成形，随后在0.08Mpa的真空条件下对成形后的湿纸进行抽吸脱水，得到原纸基层。
耐磨纱管纸的制备：将原纸基层用预热至100℃的增强涂层液喷雾涂覆，冷凝后形成厚度为0.2mm的复合树脂层，再向复合树脂层表面喷洒硅烷偶联剂KH550，喷洒量为40mL/m2，随后放入耐磨石浆中浸渍处理40min，取出后放入设定温度为250℃的通风烘箱中热烘30min后，用辊压机以0.4MPa的压力卷压得到耐磨纱管纸。
分散胶液的制备：将210g氢氧化铝超细粉倒入装有525mL质量分数为30%的硅酸钠溶液中，随后置于高速分散机中以3150r/min的转速高速分散，得到分散胶液。
增强涂层液的制备：按重量份数计，将23份E-51环氧树脂粒料、55份标准型双酚A环氧乙烯基树脂粒料混合得到树脂基料，将树脂基料、45份分散胶液置于金属槽中搅拌混合，加热升温至105℃，保温4h，再向金属槽加入11份乙烯基三甲氧基硅烷、16份苯并三唑，继续反应15min，得到增强涂层液。
耐磨石浆的制备：按重量份数计，将46份钠长石、23份石英、13份黄沙、11硅酸锆置于混料机中，以225r/min的转速混料23min得到石釉料，将石釉料、磨球、水按质量比为2︰10︰3混合得到球磨料，将45份球磨料加入行星球磨机中，并向其中滴加1份质量分数为0.5%的三聚磷酸钠溶液和2份质量分数为3%的硅酸钠溶液，混合球磨1h，得到耐磨石浆。
原纸基层的制备：向长度为4mm的无碱超细玻璃纤维中加入蒸馏水制成固体质量含量为20%的玻纤悬浮液，再加入质量分数为98%的浓硫酸，调节pH为3.7，搅拌分散得到悬浮液，将固体质量含量为20%的漂白针叶木浆放入水力碎浆机碎解，再经打浆机搅拌，控制打浆度在43°SR，得到打浆液，将打浆液与玻纤悬浮液按体积比为3︰1混合，加入阴离子聚丙烯酰胺，继续搅拌，得到纸浆悬浮液，备用，其中阴离子聚丙烯酰胺质量占纸浆悬浮液0.7%；按重量份数计，将45份纸浆悬浮液、0.2份聚苯乙烯磺酸钠，加热至55℃，搅拌条件下加入蒸馏水调浆至固体质量含量为4%，再将调好的浆料用圆网成型器成形，随后在0.09Mpa的真空条件下对成形后的湿纸进行抽吸脱水，得到原纸基层。
耐磨纱管纸的制备：将原纸基层用预热至110℃的增强涂层液喷雾涂覆，冷凝后形成厚度为0.3mm的复合树脂层，再向复合树脂层表面喷洒硅烷偶联剂KH550，喷洒量为45mL/m2，随后放入耐磨石浆中浸渍处理45min，取出后放入设定温度为280℃的通风烘箱中热烘33min后，用辊压机以0.5MPa的压力卷压得到耐磨纱管纸。
分散胶液的制备：将220g氢氧化铝超细粉倒入装有550mL质量分数为30%的硅酸钠溶液中，随后置于高速分散机中以3300r/min的转速高速分散，得到分散胶液。
增强涂层液的制备：按重量份数计，将25份E-51环氧树脂粒料、60份标准型双酚A环氧乙烯基树脂粒料混合得到树脂基料，将树脂基料、50份分散胶液置于金属槽中搅拌混合，加热升温至110℃，保温5h，再向金属槽加入12份乙烯基三甲氧基硅烷、18份苯并三唑，继续反应20min，得到增强涂层液。
耐磨石浆的制备：按重量份数计，将47份钠长石、24份石英、15份黄沙、12硅酸锆置于混料机中，以250r/min的转速混料25min得到石釉料，将石釉料、磨球、水按质量比为2︰10︰3混合得到球磨料，将50份球磨料加入行星球磨机中，并向其中滴加2份质量分数为0.5%的三聚磷酸钠溶液和3份质量分数为3%的硅酸钠溶液，混合球磨2h，得到耐磨石浆。
原纸基层的制备：向长度为5mm的无碱超细玻璃纤维中加入蒸馏水制成固体质量含量为20%的玻纤悬浮液，再加入质量分数为98%的浓硫酸，调节pH为4.0，搅拌分散得到悬浮液，将固体质量含量为20%的漂白针叶木浆放入水力碎浆机碎解，再经打浆机搅拌，控制打浆度在45°SR，得到打浆液，将打浆液与玻纤悬浮液按体积比为3︰1混合，加入阴离子聚丙烯酰胺，继续搅拌，得到纸浆悬浮液，备用，其中阴离子聚丙烯酰胺质量占纸浆悬浮液0.8%；按重量份数计，将50份纸浆悬浮液、0.3份聚苯乙烯磺酸钠，加热至60℃，搅拌条件下加入蒸馏水调浆至固体质量含量为5%，再将调好的浆料用圆网成型器成形，随后在0.10Mpa的真空条件下对成形后的湿纸进行抽吸脱水，得到原纸基层。
耐磨纱管纸的制备：将原纸基层用预热至120℃的增强涂层液喷雾涂覆，冷凝后形成厚度为0.4mm的复合树脂层，再向复合树脂层表面喷洒硅烷偶联剂KH550，喷洒量为50mL/m2，随后放入耐磨石浆中浸渍处理50min，取出后放入设定温度为300℃的通风烘箱中热烘35min后，用辊压机以0.6MPa的压力卷压得到耐磨纱管纸。
对比例1：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是未加入分散胶液。
对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是未加入增强涂层液。
对比例3：唐山市某公司生产的纱管纸。
对本发明制得的耐磨纱管纸和对比例中的纱管纸进行检测，检测结果如表1所示：
光泽度测试
根据标准《GB/T8941-2013纸和纸板镜面光泽度的测定》相关规定进行检测。
平滑度测试根据标准《GB/T456-2002纸和纸板平滑度的测定》相关规定进行检测。
耐磨性测试采用摩擦性能试验机进行测定。
表1性能测定结果
由表1数据可知，采用本发明制造工艺制作的纱管纸，产品强度高，耐磨性好，延长了使用寿命，制作原料低廉，工艺简单，生产成本降低，成品率高，广泛应用于纱管纸技术领域，满足了多领域用纸使用要求。
Claims (8)
1.一种耐磨纱管纸的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，将40～50份纸浆悬浮液、0.2～0.3份聚苯乙烯磺酸钠，加热至50～60℃，搅拌条件下加入蒸馏水调浆，再将调好的浆料用圆网成型器成形，随后在0.08～0.10Mpa的真空条件下对成形后的湿纸进行抽吸脱水，得到原纸基层；
（2）将原纸基层用预热的增强涂层液喷雾涂覆，冷凝后形成厚度为0.2～0.4mm的复合树脂层，再向复合树脂层表面喷洒硅烷偶联剂KH550，喷洒量为40～50mL/m2，随后放入耐磨石浆中浸渍处理40～50min，取出后放入设定温度为250～300℃的通风烘箱中热烘30～35min后，用辊压机以0.4～0.6MPa的压力卷压得到耐磨纱管纸；
所述的耐磨石浆具体制备步骤为：
将45～47份钠长石、22～24份石英、12～15份黄沙、10～12硅酸锆置于混料机中，以200～250r/min的转速混料20～25min得到石釉料，将40～50份球磨料加入行星球磨机中，并向其中滴加1～2份质量分数为0.5%的三聚磷酸钠溶液和2～3份质量分数为3%的硅酸钠溶液，混合球磨1～2h，得到耐磨石浆；
所述的纸浆悬浮液具体制备步骤为：
将固体质量含量为20%的漂白针叶木浆放入水力碎浆机碎解，再经打浆机搅拌，控制打浆度在40～45°SR，得到打浆液，将打浆液与玻纤悬浮液按体积比为3︰1混合，加入阴离子聚丙烯酰胺，继续搅拌，得到纸浆悬浮液；
所述的增强涂层液的具体制备步骤为：
（1）将200～220g氢氧化铝超细粉倒入装有500～550mL质量分数为30%的硅酸钠溶液中，随后置于高速分散机中以3000～3300r/min的转速高速分散，得到分散胶液；
（2）按重量份数计，将20～25份E-51环氧树脂粒料、50～60份标准型双酚A环氧乙烯基树脂粒料混合得到树脂基料，将树脂基料、40～50份分散胶液置于金属槽中搅拌混合，加热升温至100～110℃，保温4～5h，再向金属槽加入10～12份乙烯基三甲氧基硅烷、15～18份苯并三唑，继续反应10～20min，得到增强涂层液。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨纱管纸的制备方法，其特征在于：所述的原纸基层的制备过程中蒸馏水调浆后应使固体质量含量为4～5%。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨纱管纸的制备方法，其特征在于：所述的增强涂层液应预热至100～120℃再进行喷雾涂覆，以保持良好的喷雾粘度。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨纱管纸的制备方法，其特征在于：所述的耐磨石浆具体制备步骤中耐磨石浆各组分原料，按重量份数计，包括钠长石45～47份、石英22～24份、黄沙12～15份、硅酸锆10～12份、球磨料40～50份、质量分数为0.5%的三聚磷酸钠溶液1～2份和质量分数为3%的硅酸钠溶液2～3份。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨纱管纸的制备方法，其特征在于：所述的耐磨石浆具体制备步骤中球磨料由石釉料、磨球、水混合质量比为2︰10︰3混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨纱管纸的制备方法，其特征在于：所述的纸浆悬浮液具体制备步骤中玻纤悬浮液的具体制备步骤为：
向长度为3～5mm的无碱超细玻璃纤维中加入蒸馏水制成固体质量含量为20%的悬浮液，再加入质量分数为98%的浓硫酸，调节pH为3.5～4.0，搅拌分散得到玻纤悬浮液。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨纱管纸的制备方法，其特征在于：所述的纸浆悬浮液具体制备步骤中阴离子聚丙烯酰胺质量占纸浆悬浮液0.6～0.8%。
8.根据权利要求1所述的一种耐磨纱管纸的制备方法，其特征在于：所述的增强涂层液的具体制备步骤（2）中增强涂层液所用原料，按重量份数计，包括E-51环氧树脂粒料20～25份、标准型双酚A环氧乙烯基树脂粒料50～60份、分散胶液40～50份、乙烯基三甲氧基硅烷10～12份、苯并三唑15～18份。
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| CN110228731A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-09-13 | 福建省三丰纺织器材有限公司 | 一种具有改善退绕效果和纸管性能的fdy纸管及制备 |
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