一种柔性无机纤维纸及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石头纸领域，具体涉及完全利用无机纤维制备柔性石头纸，进一步涉及柔性无机纤维纸的制备方法。
【背景技术】
[0002]在传统植物纤维造纸时通常将10-20%的滑石粉、高岭土、二氧化钛、碳酸钙等无机矿物粉料作为填料加入。造纸加无机填料的主要目的是为了降低成本。但随着无机填料的进一步增加，填料会减弱纤维间的结合，造成纸的强度下降，印刷时出现掉粉现象。
[0003]为了使无机填料填充于纸张而又不能降低纸张的强度，目前逐渐出现使用无机纤维作为纸张填充料。无机纤维不但具有填充性能，降低纸张成本，更重要的是无机纤维特殊的纤维结构可以替代植物纤维作为造纸原材料，开辟了造纸原料的新途径。党育红等人发表的《矿物纤维的改性及其在不同浆料中的应用》(纸和造纸，2012.03)，通过研究阐述了植物纤维浆料中添加矿物纤维的效果明显优于滑石粉填料，表明矿物纤维除了起填料作用外还有纤维效应。矿物纤维替代植物纤维用于造纸，对降低造纸成本，保护森林，减少水污染具有重要意义。
[0004]但由于矿物纤维缺乏柔性，在造纸领域一直作为填料使用，其柔性主要依靠植物纤维来获得。因而，目前矿物纤维在造纸中的应用主要是部分替代植物纤维。如中国发明专利CN1546790公开了矿物纤维在造纸工艺中的应用，将矿物纤维作为部分纸浆替代物用作造纸原料，矿物纤维作为纸浆替代物在纸浆制备后的碎浆工序中加入，不仅节约了纸浆用量，减少了制浆污水的排放量，保护生态环境，而且降低生产成本。中国发明专利CN103643589A公开了一种加填矿物纤维的阻燃纸及其制备方法，包括矿物纤维20_50%，植物纤维干浆50-60%，无卤无机阻燃剂10-20%，以及部分助剂。
[0005]为了完全摆脱纸张对植物纤维的依赖，目前已出现非植物纤维造纸。中国发明专利CN02120854.9公开了一种陶瓷纤维保温板，其主要由陶瓷纤维、无机结合剂、有机结合剂和添加剂组成，但该陶瓷纤维保温板为一种硬质保温材料，抗弯曲、震动、冲击能力差。这种完全采用矿物纤维制备的纸由于缺乏柔性，只用于特殊的用途。为了进一步发展非植物纤维造纸，出现了一种以热塑粘接技术制备的石头纸。石头纸是以石头矿物粉为主要原料，借助少量的热塑性高分子材料粘接，形成具有柔性的石头纸，实现非植物纤维造纸，且不用传统造纸中的纸浆材料，不用传统造纸的昂贵设备投入，减少了生产和管理投入。由于在整个生产过程无需用水，不需要添加强酸、强碱、漂白粉及众多有机氯化物，比传统纸浆造纸工艺省去了蒸煮、洗涤、漂白等几个重要的污染环节，在市场上的到了快速的发展。
[0006]由于第一代石头纸技术是完全由塑料加工技术演变而来，需要借助一定量的热塑性树脂实现加工和确保纸张的柔性。因此需要解决的问题是减少和取消树脂，进一步降低成本，实现原料低廉环保、加工过程环保、可同传统植物纤维一样回收利用。
【发明内容】
[0007]针对上述问题，本发明的目的是提供一种柔性无机纤维纸的制备方法，该方法是以无机纤维为主要原料，将水溶性热熔胶裹覆在无机纤维表面，赋予无机纤维柔性，并通过热粘接使网络交织的无机纤维粘连形成同传统纸张一样的柔性的无机纤维纸。进一步提供一种柔性无机纤维纸，即第二代石头纸，原料中不再使用石油基树脂。
[0008]本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的:
一种柔性无机纤维纸的制备方法，包括以下步骤:
(1)将5-10重量份的水溶性热熔胶与适量二甲基亚砜在100-120°c条件下搅拌形成可流动的胶体，二甲基亚砜的用量为水溶性热熔胶质量的10-15% ;
(2)将90-95重量份的无机纤维送入流化床，在高速气态流冲击下纤维分散开，内置筒随机地翻转使无机纤维形成紊流，同时将步骤(I)预制的胶体以雾状形式喷入，胶体通过冷凝沉积裹覆在无机纤维表面；
(3)将步骤(2)得到的裹覆无机纤维送入梳理网铺机进行交织网铺，将无机纤维梳理成薄纤网，进行铺叠形成一定厚度的纤维纸层，然后送入四辊压延机在80-100°C条件下进行连续压制，水溶性热熔胶将交织的无机纤维熔融粘接，得到柔性无机纤维纸；
所述无机纤维为原矿纤维如海泡石纤维、硅灰石纤维、水镁石纤维、石膏纤维中的至少一种，或/和人造无机纤维如碳酸钙纤维、碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、粉煤灰纤维中的一种；
所述的水溶性热熔胶为热塑性聚乙烯醇、热塑性淀粉中的至少一种；热塑性聚乙烯醇是采用乙醇胺增塑改性的热塑性材料，乙醇胺使聚乙烯醇分子中的氢键破坏，降低结晶度和熔点，热塑性聚乙烯醇具有热加工性和拉伸强度，在水中可溶解分散；热塑性淀粉是一种由甘油、乙二醇、甲酰胺、山梨醇、尿素增塑的淀粉，通过将淀粉分子变构而无序化，形成具有热塑性的淀粉树脂，在加热时具有熔融塑化粘接性，在水中可溶解分散；
所述无机纤维长径比大于15:1。
[0009]优选的，由于无机纤维进行了柔性、热塑化、水溶性处理，在制备步骤(2)处理无机纤维过程中，加入碳酸钙、滑石粉、高岭土、硫酸钡、云母粉作为填料降低成本。
[0010]优选的，将柔性无机纤维纸利用含有颜料和粘接剂的涂布液进行涂布，然后对涂布纸进行压光处理，得到一种可替代铜版纸的柔性无机纤维纸。
[0011]由上述制备方法制得的柔性无机纤维纸，其组份包括:无机纤维和水溶性热熔胶，水溶性热熔胶赋予无机纤维柔性，通过加热粘接形成的纸张，具有与传统植物纤维纸一样的特性，不再使用石油树脂，回收时可在水中溶解分散开，可以归类于植物纤维纸进行回收，克服了第一代石头纸无法回收的缺陷。
[0012]一种柔性无机纤维纸及其制备方法，与现有植物纤维纸和石头纸相比突出的特点和有益的效果在于:
1、本发明一种柔性无机纤维纸，主要有无机纤维和水溶性热熔胶组成，通过借助无机纤维的交织和水溶性热熔胶的粘接使无机纤维纸具有同植物纤维纸一样的柔性。回收时可在水中溶解分散开，具有与传统植物纤维纸一样的特性，可以归类于植物纤维纸进行回收。克服了目前石头纸无法回收的缺陷。
[0013]2、本发明一种柔性无机纤维纸，实现了完全无机纤维制备石头纸，相比于传统石头纸，取消了使用石油基树脂；相比于植物纤维纸，