一種礦物超細纖維紙漿及其制造方法

專利名稱：一種礦物超細纖維紙漿及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種紙漿，具體涉及一種礦物超細纖維紙漿的配方，以 及以此原料配方制造紙漿的方法。
背景技術：
礦物超細纖維是用燃燒煤炭或煤粉后產生的灰和渣在高溫熔融下
噴絲制造的，其直徑為5-7um (微米)，長度為2-10cm (厘米)。這種 無機纖維主要成分Si02， A1203， FeA, CaO， MgO， 1102等，可代替部分玻璃纖 維制作各種工業材料。粉煤灰纖維及礦物纖維的合理利用是人們十分關 注的課題。其中十分有意義的和高附加值的利用是應用于紙漿生產特種 紙品。
以礦物超細纖維為原料配制紙漿，可部分代替天然植物紙漿，生產 成本低，無水源污染和環境污染，既能解決礦物廢物利用問題，又能減 低天然植物造紙過程的廢物排放，并節省樹木資源的耗費。

發明內容
本發明需要解決的一個技術問題是公開一種礦物超細纖維紙漿，以 利用礦物超細纖維部分代替天然植物纖維，變廢為寶，節省森林資源，
保護環境。
本發明需要解決的另一個技術問題是公開一種礦物超細纖維紙漿 的制造方法。
本發明的解決方案是
一種礦物超細纖維紙漿，由下列組分按重量百分比含量配制而成， 組分和重量百分比含量也以干漿計 礦物超細纖維 30-60%; 有機纖維 40-70%;
輔料纖維處理劑、除渣分離劑、纖維改性劑、纖維漂白劑均以礦 物超細纖維的總重量計
纖維處理劑 1-15。/o;
除渣分離劑 1-10%; 纖維改性劑 1-10%; 纖維漂白劑 0.5-5%; 紙漿的固含量為65-75%，水25-35%。
所述纖維處理劑選自硝酸、硫酸、醋酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀或烷 基酸金屬鹽中的一種或不發生反應的兩種以上混合。
所述除渣分離劑選自多磷酸鈉、藻酰酸鈉、十二垸基硫酸鈉、十二 垸基苯磺酸鈉和乳化甲基硅油中的一種或兩種以上的混合物。
所述纖維改性劑選自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、改性淀粉、羧甲基纖 維素和松香膠乳中的一種或兩種以上的混合物。
所述纖維漂白劑選自漂白粉、石膏、熟石灰中的一種或多種。
所述礦物超細纖維是以工業粉煤灰或煤炭燃燒固態殘留物及礦渣、
冶金渣為原料制備的纖維，制備過程包括如下步驟將工業粉煤灰或煤
炭燃燒固態殘留物、添加劑和水混合造粒后，在高溫加壓下加熱熔化， 加壓下由多孔噴絲板熔融噴出成絲，然后噴灑冷卻劑或表面處理劑，制 得超細的礦物纖維。
其中，上述添加劑為無機添加劑或/和有機添加劑，無機添加劑和 有機添加劑的總量以工業粉煤灰或煤炭燃燒固態殘留物及礦渣、冶金渣 的總重量計為10_15%;無機添加劑選自石灰石、玄武巖石或白巖石中的 一種或兩種以上混合物，最優選的無機添加劑為石灰石；有機添加劑選
自垸基酸鈣、烷基酸鋇、烷基酸鋅、烷基酸鎂的一種或兩種以上混合物， 最優選的有機添加劑為烷基酸鋇。 上述冷卻劑優選是水。
上述表面處理劑包括水溶性聚合物溶液、酸性水溶液、離子型表面
活性劑或含硅表面活性劑中的一種；水溶性聚合物溶液選自乙烯醇稀水 溶液、聚丙烯酰胺稀水溶液、水性丙烯酸類樹脂稀溶液、水溶性纖維素
醚或水溶性聚氨酯溶液中的一種，其重量濃度一般為1_10%;酸性水溶
液選自鹽酸水溶液、硫酸水溶液、醋酸水溶液、十二烷基硫酸水溶液或
十二垸基苯硫酸水溶液中的一種,其重量濃度一般為O. 5-5%;離子型表
面活性劑選自十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺硫鈉或油酰氨酸鈉中的一
種；含硅表面活性劑選自烷氧基聚硅氧烷、乳化甲基硅油、氨基改性硅
油、羧基改性硅油、聚醚改性硅油、醇改性硅油等中的一種。
上述熔化溫度為1100-1500 °C 。 上述礦物熔體噴絲的壓力為O. 35-0. 65MPa。 所述礦物超細纖維優選的直徑為5-7um，長度為l-8cm。 所述有機纖維選自木纖維漿、草纖維漿、混合植物纖維漿以及廢紙 漿中的一種或兩種以上混合，最優選木纖維漿。
根據目標產物的用途不同，可調節礦物超細纖維漿液與有機纖維漿 液混合的比例，以滿足紙張不同應用的要求
所述礦物超細纖維紙漿用于制備各種書本、報紙、文教用紙時，礦
物超細纖維用量為40-60%，有機纖維用量為40-60%，最優選礦物超細纖 維用量為40%，有機纖維用量為60%。
所述礦物超細纖維紙漿用于制備箱板紙、瓦楞紙、工業過濾紙、裝 飾紙和各種包裝紙時，礦物超細纖維用量為40-60%，有機纖維用量為 40-60%，最優選礦物超細纖維用量為50%，有機纖維用量為50%。
所述礦物超細纖維紙漿用于制備托盤、梭錠、包裝材料時，礦物超 細纖維用量為50-70%，有機纖維用量為30-50%，最優選礦物超細纖維用 量為60%，有機纖維用量為40%。
本發明礦物超細纖維紙漿的制造方法包括如下步驟
(1) 按配方備原料礦物超細纖維、有機纖維、纖維處理劑、除 渣分離劑、纖維改性劑、纖維漂白劑；
(2) 將礦物超細纖維經過濕法進行除渣、切斷、疏解后，添加纖 維處理劑、除渣分離劑、纖維改性劑和纖維漂白劑，然后在O. 1-0. 5MPa、 溫度為120'C的條件下,攪拌80-120分鐘，獲得分散均勻的漿液，再與有 機纖維漿液混合磨漿、脫水，獲得礦物超細纖維紙漿。
將上述紙漿采用常規的方法輸送至造紙機上配抄紙品，制得紙張材料。
所述除渣處理，是指礦物超細纖維在除渣機器上進行濕法除渣，水 的重量為75-85%，礦物超細纖維的重量為15-25%，清除其中的結粒或結 塊，除渣機器為具有多層網狀過濾裝置，通常為3-5層，最優選5層過濾 網。
所述切斷處理，是指使用具有固定刀和轉刀的纖維切斷機、采用濕
法剪切將礦物超細纖維切為長度3-5mm以下的短纖維，最優選長度為4mm 以下。
所述疏解處理，是指切短的礦物超細纖維在通用的疏解機上進行疏 解，其目的是使礦物超細纖維在水中均勻分散，不產生聚集。
所述濕法是指水的重量為60-80%、礦物超細纖維的重量為20-40%， 最優選水的重量為70%，礦物超細纖維的重量為30%。
本發明所述礦物超細纖維制成的紙漿，得漿率以干漿計為85-92%， 最優化條件下，得漿率為90-92%。
采用相應的國家標準對本發明所制備的各種紙張制品進行檢測，物 理性能達到植物纖維紙張的同等性能。
礦物超細纖維紙張包裝材料可以代替聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯 等塑料包裝材料。使用后易于回收和處理，可回歸大自然，無二次污染。
本發明將礦物超細纖維用于造紙，提高了礦物工業廢棄物應用的附 加值，所制造的紙品可在文化教育、工業生產、包裝材料等方面有很好 的應用前景。該技術的工藝方法適用于工業規模生產，礦物超細纖維紙 漿制造過程無污染物排放，并降低造紙成本。本發明的方法賦予工業廢 棄物以功能化利用，取代木漿，節省原木耗費，對保護森林資源意義顯著。
具體實施例方式
實施例l
用直徑5-7"m長度2-10cm的礦物超細纖維20份(按重量計，后述相 同)，水80份，調和后物料進入5層網的除渣機器中，除渣過濾后，用
纖維切斷機將纖維切成長度5-7cm的短纖。隨后，送入多量疏解機中疏 解；接著，加入5%醋酸水溶液8份，8%改性淀粉水溶液5份、6%乳化甲基 硅油6份和10%漂白粉3份，物料輸送到壓力容器中，控制容器中壓力 0.5MPa、控制溫度90-IO(TC、攪拌80分鐘，制得礦物超細纖維分散均勻 的漿液。以干漿計，得率90%。然后在礦物超細纖維溶液中，加入預先 制備好的木纖維漿以干漿計20份，磨漿，使之分散均勻；再轉入脫水機 中脫水；所得到的復合紙漿，再輸送至高位槽，控制出料流速，輸往造 紙機上造紙。所制得的紙張適合于做箱板紙。依據國標GB/T 13024-1999 (箱板紙)對所制備的箱板紙進行測試，其性能指標處于A-B級之間
抗張指數
耐破指數
(橫向)環壓指數
(橫向)耐折度
吸水性(正/反)
交貨水分
258g/m2
19. 2 Nm/g
1. 04kPa m2/g
5. 2Nm/g
》55次
27g/m2
7. 5%
實施例2
用直徑5-7um長度2-10cm的礦物超細纖維20份(按重量計，后述相 同)，水80份，調和后物料進入5層網的除渣機器中，除渣過濾后，用 纖維切斷機將纖維切成長度5-7cm的短纖。隨后，送入多量疏解機中疏 解；接著，加入5%醋酸水溶液2份、2%硫酸水溶液1份、垸基酸鎂3份、烷 基酸鋅3份、6%聚丙烯酰胺水溶液2份、10%聚乙烯醇水溶液2份、6%乳化 甲基硅油2份和10%漂白粉1份，物料輸送到壓力容器中，控制容器中壓
力0.3MPa、控制溫度90-10(TC、攪拌80分鐘，制得礦物超細纖維分散均 勻的漿液。以干漿計，得率91%。然后在礦物超細纖維溶液中，加入預 先制備好的木纖維漿以干漿計80份，磨漿，使之分散均勻；再轉入脫水 機中脫水；所得到的復合紙漿再輸送至高位槽，控制出料流速，輸往造 紙機上造紙。所制得的紙張適合于文教紙。依據國標GB/T 18935-2001 (中小學教科書用紙、印刷質量標準和檢驗方法)對所制備的紙張進行 測定，其性能指標處于A-C級之間
定量60g/m2
厚度65 u m
白度80%
不透明度85%
平滑度(正反面平均)30s
(正反面差)25%
抗張強度(縱橫平均)25Nm/g
施膠度0. 30mm
耐折度(橫向)17次
塵埃度(0. 2)85%
印刷表面強度(正反面均)1. 20m/;
交貨水分4. 0%
實施例3
用直徑5-7um長度2-10cm的礦物超細纖維18份(按重量計，后述相 同)，水82份，調和后物料進入5層網的除渣機器中，除渣過濾后，用 纖維切斷機將纖維切成長度3-5cm的短纖。隨后，送入多量疏解機中疏
解；接著，加入4%多磷酸鈉水溶液3份、2%十二垸基硫酸鈉2份、垸基酸 鋇1份、藻酰酸鈉2份、10%聚乙烯醇溶液1份、6%乳化甲基硅油2份、12% 熟石灰1份，物料輸送到壓力容器中，控制容器中壓力O. 5MPa、控制溫 度70-80。C、攪拌90分鐘，制得礦物超細纖維分散均勻的漿液。以干漿 計，得率92%。然后在礦物超細纖維溶液中，加入預先制備好的木纖維 漿以干漿計12份，磨漿，使之分散均勻；再轉入脫水機中脫水；所得到 的復合紙漿再輸送至高位槽，控制出料流速，輸往造紙機上造紙。所制 得的紙張適合于做包裝紙袋紙。依據國標GB/T 7968-1996 (紙袋紙)對 所制備的紙袋進行測定，其性能指標處于優等 1之間
定量90g/m2
撕裂度800mN
透氣度4. 0 ii m/Pa S
吸水性17g/m2
抗張強度(橫向)3. OkN/m
伸長率(縱向)2. 0%
抗張能量吸收(縱向)65J/m2
(橫向)70J/m2
水分8. 7%
實施例4
用直徑5-7um長度2-10cm的礦物超細纖維20份(按重量計，后述相 同)，水80份，調和后物料進入5層網的除渣機器中，除渣過濾后，用 纖維切斷機將纖維切成長度3-5cm的短纖。隨后，送入多量疏解機中疏 解；接著,加入4%醋酸水溶液3份、垸基酸鎂2份、多磷酸鈉3份、6%聚丙
烯酰胺水溶液2份、6%羧甲基纖維素水溶液2份、10%熟石灰1份，物料輸 送到壓力容器中，控制容器中壓力O. 3MPa、控制溫度90-95。C、攪拌80 分鐘，制得礦物超細纖維分散均勻的漿液。以干漿計，得率90%。然后 在礦物超細纖維溶液中，加入預先制備好的木纖維漿以干漿計5份，磨 漿，使之分散均勻；再轉入脫水機中脫水；所得到的復合紙漿再輸送至 高位槽，控制出料流速，輸往造紙機上造紙。所制得的紙張適合于做包 裝托盤。依據GB/T 453-2002 (紙和紙板抗張強度的測定)和GB/T 13024-1999 (箱板紙)對所制備的紙質托盤進行測定，其性能如下 定量 500g/m2
0. 88g/m3 18kN/m(厚1.0mm) 26kN/m(厚1. 5mm) 吸水性 3.5g/m2
耐溫 500 C
橫向抗張強度
實施例5 纖維的制備
用粉煤灰100份(按重量計，后述相同)、石灰石8份、烷基酸鈉鋅2 份，摻和25份水使粉料潤濕并有粘結性，利用雙棍型造粒機，造成粒徑 約8cm的球粒，投入125(TC的封閉式融化爐中，待完全熔融后，利用熔 體液面于噴絲嘴的高度差來調節壓力差，當壓力達O. 5MPa時,開閘噴絲。 在噴絲嘴出口5cm,朝噴出的細絲上均勻地噴灑乳化甲基硅油和油酰氨 基酸鈉混合液水霧，使之冷卻。收絲，得到直徑為5-7um，長度為2-10cni 的礦物超細纖維。
權利要求
1.一種礦物超細纖維紙漿，其特征在于由下列組分按重量百分比含量配制而成，組分和重量百分比含量也以干漿計礦物超細纖維 30-60％；有機纖維 40-70％；輔料纖維處理劑、除渣分離劑、纖維改性劑、纖維漂白劑均以礦物超細纖維的總重量計纖維處理劑 1-15％；除渣分離劑 1-10％；纖維改性劑 1-10％；纖維漂白劑 0.5-5％；紙漿的固含量為65-75％，水25-35％。
2、 如權利要求l所述的一種礦物超細纖維紙漿，其特征在于礦物 超細纖維是以工業粉煤灰或煤炭燃燒固態殘留物及礦渣、冶金渣為原料制備的纖維，制備過程包括如下步驟將工業粉煤灰或煤炭燃燒固態殘留物、添加劑和水混合造粒后，在高溫加壓下加熱熔化，加壓下由多孔 噴絲板熔融噴出成絲，然后噴灑冷卻劑或表面處理劑，制得超細的礦物 纖維。
3、 如權利要求l所述的一種礦物超細纖維紙漿，其特征在于礦物超細纖維的直徑為5-7wm，長度為1-8cm。
4、 如權利要求l所述的一種礦物超細纖維紙槳，其特征在于用于 制備各種書本、報紙、文教用紙時，礦物超細纖維用量為40%，有機纖 維用量為60%。
5、 如權利要求l所述的一種礦物超細纖維紙漿，其特征在于用于 制備各種書本、報紙、文教用紙時，礦物超細纖維用量為50%，有機纖維用量為50%。
6、 如權利要求l所述的一種礦物超細纖維紙漿，其特征在于用于制備各種書本、報紙、文教用紙時，礦物超細纖維用量為60%，有機纖 維用量為40%。
7、 如權利要求l所述的一種礦物超細纖維紙漿，其特征在于制造 方法包括如下步驟(1) 按配方備原料礦物超細纖維、有機纖維、纖維處理劑、除 渣分離劑、纖維改性劑、纖維漂白劑；(2) 將礦物超細纖維經過濕法進行除渣、切斷、疏解后，添加纖 維處理劑、除渣分離劑、纖維改性劑和纖維漂白劑，然后在O. 1-0. 5MPa、 溫度為12(TC的條件下，攪拌80-120分鐘,獲得分散均勻的漿液，再與有 機纖維漿液混合磨漿、脫水，獲得礦物超細纖維紙漿。
8、 如權利要求7所述的一種礦物超細纖維紙漿，其特征在于制造 方法中除渣處理，是指礦物超細纖維在除渣機器上進行濕法除渣，水的 重量為75-85%，礦物超細纖維的重量為15-25%，清除其中的結粒或結塊， 除渣機器為具有多層網狀過濾裝置，通常為3-5層過濾網。
9、 如權利要求7所述的一種礦物超細纖維紙漿，其特征在于制造方法中切斷處理，是指使用具有固定刀和轉刀的纖維切斷機、采用濕法 剪切將礦物超細纖維切為長度3-5mm以下的短纖維。
10、 如權利要求7所述的一種礦物超細纖維紙漿，其特征在于制 造方法中濕法是指水的重量為60-80%、礦物超細纖維的重量為20-40%。
全文摘要
本發明公開一種礦物超細纖維紙漿，由下列組分按重量百分比含量配制而成，組分和重量百分比含量也以干漿計礦物超細纖維30-60％，有機纖維40-70％，輔料以礦物超細纖維的總重量計纖維處理劑1-15％，除渣分離劑1-10％，纖維改性劑1-10％，纖維漂白劑0.5-5％；紙漿的固含量為65-75％，水25-35％。將上述礦物超細纖維紙漿采用一定的工藝輸送至有機造紙機上配抄紙品，即可造出各種紙制品及其材料。采用相應的國家標準檢測產品，均達到植物纖維紙張的同等性能。本發明適用于工業的規模生產，生產制造過程無三廢排放，無污染，并大大降低成本，具有廢棄物綜合利用價值，取代部分木漿，減少森林砍伐，并有顯著的經濟效益。
文檔編號D21H13/00GK101372818SQ20081007190
公開日2009年2月25日 申請日期2008年9月28日 優先權日2008年9月28日
發明者李秀勤, 蘇麗卿 申請人:漳州三和興機械設備有限公司