一种高强度特种纸及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于造纸领域，具体涉及一种高强度特种纸及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 特种纸是相对于普通纸而言的一类具有特殊用途的纸张的统称。特种纸已广泛用 于轻工、纺织、食品、水利、电力、电信、交通和建筑等行业，其种类有医疗器械包装纸、嘴棒 成型纸、电池隔膜纸、空气过滤纸、汽车用纸板、扬声器专用纸、包装纸板、液体过滤纸板、水 溶纸、果袋纸、培草纸、地膜纸等。普通纸的原料多为植物纤维，特种纸的原料除了植物纤维 以外，还配有合成纤维等原料来弥补天然纤维的某些弱点。据统计，欧美及日本等发达国家 30~50%的合成纤维用于造纸，而我国用于造纸的合成纤维仅为5~8%。
[0003] 合成纤维在作为造纸原料应用时，由于其表面比较光滑，对水的浸润性较差，表面 活性较低，纤维之间难以形成理想的结合。将合成纤维和其他纤维原料混合进行抄纸时，在 成形过程中往往存在着纤维难以均匀分散，纸页纤维之间结合强度低等缺点，这大大限制 了合成纤维在纸张抄造中的应用以及性能发挥。实现合成纤维在特种纸中的有效利用具有 广阔的市场空间。
[0004] CN101280533A公开了一种低定量纸张的制备方法，其是将水溶性PVA合成纤维进 行预润胀处理，然后将植物纤维用打浆机进行疏解;将预处理后的合成纤维浆料和打浆后 的植物纤维浆料混合后在PEI磨中进行打浆处理，最后加入聚氧化乙烯分散剂，抄造成纸。 经过上述方法得到的纸张，纸张的匀度、抄造性能和物理强度得到提高。
[0005] CN101377063A公开了一种造纸用增强纤维及其制备方法、以及含有该纤维的纸制 品。该增强纤维是对包含以下组成的原料进行纺丝而得到的纤维：聚乙烯醇80~ 99.95的％，改性剂0.05的~20的％ ;其中，所述改性剂包括聚酰胺类、纤维素类、聚胺类和 季铵盐类高分子聚合物中的一种或几种。该增强纤维通过增加 PVA纤维中的活性官能团，提 高润湿性，提高PVA纤维与其他纤维的结合力，从而提高成纸的强度。
[0006] 现有技术中，提高成纸强度的方法较为复杂，成本较高，且纸张的成纸强度提高有 限。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种高强度特种纸，从而解决现有技术中，特种纸纸张强度 低的问题。
[0008] 本发明的第二个目的是提供上述高强度特种纸的制备方法。、
[0009] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
[0010] 一种高强度特种纸，主要由以下质量百分比的组分组成:植物纤维60~90%，水溶 性聚乙烯醇纤维5~20%，高强高模聚乙烯醇纤维5~20%。
[0011] 所述植物纤维为针叶木浆纤维。
[0012] 所述水溶性聚乙烯醇纤维的纤度为1.45~1.55dtex，长度为4~6mm。水溶温度为 70 ~90°C〇
[0013] 所述高强高模聚乙烯醇纤维是断裂强度2 lO.OcN/dex，杨氏模量2 16〇CN/dex的 聚乙稀醇纤维。所述高强高模聚乙稀醇纤维的纤度为1.45~1.55dtex，长度为4~6mm。
[0014] 水溶性聚乙烯醇(PVA)纤维是维纶差别化纤维品种之一，不仅具有理想的水溶温 度和强度、伸度，有良好的耐酸、耐碱、耐干热性能，而且溶于水后无味、无毒，水溶液呈无色 透明状，在较短的时间内能自然分解，属于绿色环保产品。水溶性PVA纤维的制造方法有水 系湿法纺丝、有机溶剂系湿法纺丝、干法纺丝、增塑熔融纺丝、溶剂湿法冷却凝胶纺丝等。
[0015] 纤维的强度主要取决于纤维界面上大分子链数目、化学键能和链伸展的均匀性。 常规PVA纤维在制造过程中未延伸纤维的微结构在纤维中呈现堆积层，各层内的长分子链 被密密地折叠起来，因此，常规PVA纤维的强度和模量都比较低。高强高模聚乙烯醇(PVA)纤 维是将堆积层完全解开，通过一定的拉伸，消除折叠分子链并使之充分结晶，来提高纤维的 强度和模量。高强高模PVA纤维的制造方法属于现有技术，具体有湿法加硼纺丝法、干湿法 纺丝、凝胶纺丝法、相分离纺丝、交联纺丝法等。
[0016] 优选的，高强高模PVA纤维通过湿法加硼纺丝法制造而成，其是在PVA溶液中加入 硼酸作为交联剂，使纺丝原液形成交联凝胶结构，然后通过喷丝孔进入碱性凝固浴中时，丝 条出现凝胶化，通过湿拉伸、酸中和、湿热拉伸、水洗，解除交联结构后，进行高倍热拉伸定 性，得到高取向和高结晶的高强高模PVA纤维。
[0017] 本发明通过水溶性PVA纤维和高强高模PVA纤维联合抄造生产高强度特种纸，高强 高模PVA纤维具有较高的强度和模量，对水的亲和性好;水溶性PVA纤维具有良好的粘结作 用，同时能与纸浆纤维形成氢键结合力，提高纸浆纤维的留着率;各组分共同作用使特种纸 具有良好的抄造性能，纸张的强度得到进一步提高。
[0018] 上述高强度特种纸的制备方法，包括以下步骤：
[0019] 1)将水溶性聚乙烯醇纤维、高强高模聚乙烯醇纤维进行打浆，得到混合浆料;将植 物纤维进行打浆，得到植物纤维浆料；
[0020] 2)将步骤1)所得混合浆料和植物纤维浆料混合后进行打浆，抄造，即得。
[0021] 所述水溶性聚乙烯醇纤维的纤度为1.45~1.55dtex，长度为4~6mm;干断裂强度 2 3.5cN/dex，干断裂伸长率为20 %~35 % ;水溶温度为70~90°C。
[0022]所述高强高模聚乙烯醇纤维的纤度为1.45~1.55dtex，长度为4~6mm;断裂强度 > 10.0cN/dex，杨氏模量 2 160cN/dex，伸长率 < 15%。
[0023]步骤1)中，水溶性聚乙烯醇纤维、高强高模聚乙烯醇纤维打浆前加入分散剂，加入 量为成纸总质量的0.2~0.4%。所述分散剂为聚氧化乙烯(ΡΕ0)。
[0024] 植物纤维的打浆过程中，先将植物纤维打浆切断，控制打浆度为30° SR~40° SR，湿 重为8~15g，得到粗浆料;粗浆料浓缩后再进行打浆。
[0025] 混合浆料的打浆过程中，水温为30~60°C，打浆时间为40~60min;植物纤维浆料 的打浆过程中，打浆质量浓度为8~10%，打浆度为55° SR~65° SR。
[0026] 步骤2)中，所述打浆的质量浓度为5~10%，打浆度为60° SR~70° SR，湿重为8~ 15g。所述抄造过程中，干燥的温度为60~105°C。
[0027]本发明提供的高强度特种纸的制备方法，通过对水溶性PVA纤维、高强高模PVA纤 维进行打浆，再和植物纤维浆料混合后进行打浆，提高了纤维的分散能力，有助于增强纤维 间的结合力，提高纸张的匀度和抄造性能；该制备方法工艺简单，所得纸张强度高，适合大 规模推广应用。
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。水溶性PVA纤维、高强高模PVA纤维 均为市售商品，水溶性PVA纤维的技术指标如表1所不，尚强尚I^PVA纤维的技术指标如表2 所示。
[0029] 表1水溶性PVA纤维的技术指标
[0031]表2高强高模PVA纤维的技术指标
[0033] 实施例1
[0034] 本实施例的高强度特种纸，主要由以下重量百分比的组分组成：针叶木浆纤维 70 %，水溶性PVA纤维15 %，高强高模PVA纤维15 %。
[0035] 本实施例的高强度特种纸的制备方法，包括以下步骤：
[0036] 1)将长度为6mm、水溶温度为80°C的水溶性PVA纤维和长度为6mm的高强高