一种耐高温热压垫板纸的制造方法
阅读说明：本技术 一种耐高温热压垫板纸的制造方法 (Manufacturing method of high-temperature-resistant hot-pressing paperboard ) 是由 王陆良 严冬 赵平 钱园 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种耐高温热压垫板纸的制造方法,所述方法以植物纤维浆粕和高聚物纤维作为复合浆料的原料,并添加耐热剂,不仅能提高纸张的耐热性能,同时改善纸张的抗张强度和韧性。保证纸页内结合强度和表面结合强度要求,压合过程中表面不掉毛掉粉,垫纸的强度、韧性及回弹性好,使用时有较好的缓冲性能,且不容易撕裂。本发明制得的热压垫板纸能耐170～230℃高温,保证纸页经220℃高温压合15次后强度保留率在80％以上,使热压垫板纸可在压合过程中重复使用多次。(The invention provides a method for manufacturing high-temperature-resistant hot-pressing paperboard, which takes plant fiber pulp and high polymer fiber as raw materials of composite pulp and is added with a heat-resistant agent, so that the heat resistance of paper can be improved, and the tensile strength and the toughness of the paper can be improved. The paper has the advantages of ensuring the requirements of the internal bonding strength and the surface bonding strength of paper sheets, preventing the surface from hair and powder falling in the pressing process, having good strength, toughness and rebound resilience of packing paper, having better buffering performance during use and being difficult to tear. The hot-pressing backing paper prepared by the invention can resist the high temperature of 170-230 ℃, and the strength retention rate of the paper sheets after being pressed for 15 times at the high temperature of 220 ℃ is ensured to be more than 80%, so that the hot-pressing backing paper can be repeatedly used in the pressing process.)
技术领域
本发明涉及特种纸技术领域，具体涉及一种耐高温热压垫板纸的制造方法。
背景技术
热压垫板纸主要用于覆铜板及PCB压制过程中作为垫层使用。在压机压板时，表面需垫上一层缓冲垫，缓冲垫在压制过程中缓冲压力和传递温度，起到均压均温的作用。使得压制的温度和压力能够更均匀地传递到被加工的覆铜板坯料的表面，保证覆铜板外观质量无缺陷，内在性能均一，达到所需要的各项性能标准的要求。热压垫板纸要求具有厚度均匀、弹性好、耐热和散热性能好等特点，以均衡热压合时的板面压力并传递和疏散热量，提高热压成形产品质量。
中国专利ZL200610031514.9(高温热压垫层纸及其生产方法)和文献1(王福纪，李西宝，高温热压垫层纸的生产工艺，中国造纸，26(10)：70-71)公开了一种高温热压垫层纸的生产方法。该方法采用马尾松、杉木、阔叶木的本色硫酸盐浆为原料，经轻度打浆后，采用带顶网的长网纸机抄纸，经轻压榨、软压光处理后制得高温热压垫层纸，并成功应用于电路板热压合。
热压垫板纸通常在170～220℃高温和2.5MPa左右的压力条件下使用。由于纤维素和木质素耐热性能的局限性，上述方法制得的热压垫层纸循环使用中容易出现碳化现象，影响热压合质量，增加生产成本。提高热压垫层纸的耐热性能，不仅可以改善电路板或绝缘纸板热压产品质量，而且可以增加热压垫层纸循环使用次数，提高资源利用率，降低生产成本，已经成为电路板制造业和造纸行业的迫切需求。
传统的垫层材料采用牛皮纸或缓冲垫。其中，牛皮纸存在易碳化、脆化，压合寿命短(重复使用次数大多在2～3次)、消耗高且存在掉粉掉屑等缺点；硅橡胶板缓冲垫在加工使用过程中易出现脱层现象，生产的线路板合格品率较低、成本高，不便回收利用；使用海绵垫作缓冲垫存在传热速度慢、价格高且不易购买、厚度较厚等缺陷。中国专利ZL201210327680.9(一种改性硫酸钙晶须造纸填料及其制备方法和应用)和中国专利ZL201110298289.6(一种改性硫酸钙晶须造纸填料的制备方法)公开了硫酸钙作为纸张填料的制备及应用方法，然而该发明主要针对硫酸钙替代常规碳酸钙、滑石粉、瓷土等矿物填料，制得的纸产品性能无法满足热压垫层纸的根本需求。
目前市场上纤维抄造的垫层纸，无论是物理强度，还是耐热耐压性能均存在不足，难以均衡，仅能用于低端的覆铜板之中。使用次数极为有限，不能满足市场和生产需要，且由于纤维成本居高不下，导致企业生产成本压力巨大。另外，随着PCB行业技术进步，CCL及PCB压合温度计压力在逐渐提高，更多产品在接近200～230℃的温度条件下生产，常规的牛皮纸等缓冲垫纸寿命更短、使用效果更差，将直接影响PCB产品质量。因此，急需一种性能优良、成本可控的压制覆铜板作垫层用的热压垫板纸的生产工艺。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种耐高温热压垫板纸的制造方法，该方法制造的垫层纸具有较好的耐高温性能、平整性、透气性和吸收性，完全满足电子工业覆铜板及印刷线路板垫层材料要求。
为实现以上目的，本发明提供了一种耐高温热压垫层板纸的制造方法，包括以下步骤：
步骤(A)、制浆打浆：对植物纤维浆粕进行打浆，将打浆完成后的浆料导入浆池；
优选地，所述植物纤维浆粕选自棉浆粕和木浆中的至少一种。所述棉浆粕的质量百分含量占植物纤维浆粕的0～100％，可依据不同的压合温度，调整棉浆粕比例。更优选地，所述植物纤维浆粕中，棉浆粕与木浆的质量比为(6～7):(3～4)。
优选地，所述棉浆粕的聚合度为400～2700，纤维素含量≥98％，打浆浓度为2.7～3.0％，浆料打浆度为20～40°SR，湿重为14～24。
优选地，所述木浆为针叶浆或阔叶浆，所述针叶木浆以针叶树作为原料，主要树种包括松木等；所述阔叶木浆以阔叶树作为原料，主要树种包括阔叶木浆纤维如桦木、杨木、椴木、桉木、枫木等。
上述木浆由原木制成，为本色或漂白化学木浆。原木的成长周期为5～10年，成长周期长，过量砍伐原木会影响环境，造成环境污染等问题。而棉浆由棉短绒制成，棉花为一年生植物。因此与木浆比较，棉浆的成长周期短，对环境影响小，且产量稳定便于进行大规模机器化作业，更具有市场竞争力。
在常压下，纯木浆纤维受热分解温度为180～190℃，牛皮纸浆为190～200℃，棉浆为220℃。因此选用棉浆制作热压纸，从原料上提升了整体性能，如耐高温性能。并且从植物纤维的自身性能来看，棉浆纤维具有更好的耐折性、回弹性和吸水性，且纤维强度优于木浆，因此具有更加稳定的使用性能，在高温高压环境中的韧性更强，不易碳化，可以显著地延长热压衬垫纸的使用寿命。当所述植物纤维浆粕为混合浆时，将棉浆粕和木浆分别通过锥形磨磨浆工艺进行打浆。
优选地，所述植物纤维浆粕的打浆叩解度为20～42°SR。叩解度是指打浆后的纤维长度，打浆时间越长，叩解度值越大，则纤维越短。上述叩解度得到的浆料既能够保持一定的纤维长度，得到比较好的透气度，并能够提高纤维之间的氢键和范德华力，使纤维具有良好的结合力。
步骤(B)、制备高聚物纤维：将高聚物纤维在浆池内搅拌浸润；
优选地，所述高聚物纤维选自芳纶纤维、聚乙烯醇纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰亚胺短纤维、聚砜短纤维中的一种或多种。高聚物纤维的主要作用是改善成品纸的抗张强度和韧性。
优选地，除聚四氟乙烯纤维以外，所述高聚物纤维的长度为3～9mm。如需配加聚四氟乙烯纤维，其长度为6～10mm，且在加入之前需进行抗静电处理。由于通常棉浆的纤维长度在13mm以下，因此高聚物纤维的长度应低于棉浆纤维长度，否则会影响纸张的韧性和均匀度。
更优选地，所述高聚物纤维选自芳纶纤维、聚乙烯醇纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酯纤维中的一种或多种。
步骤(C)、添加辅料：将步骤(A)得到的打浆后的植物纤维浆粕及步骤(B)得到的高聚物纤维混合搅拌，得到复合浆料，向所述复合浆料中加入辅料；
优选地，所述复合浆料中，所述植物纤维浆粕的质量百分含量为50％～90％，所述高聚物纤维的质量百分含量为10％～50％。
优选地，所述辅料选自分散剂、耐热剂、渗透剂中的一种或多种。更优选地，所述分散剂为聚氧化乙烯，所述耐热剂选自双氰胺、醇胺、改性聚醋酸乙烯酯中的一种或多种，所述醇胺可以为二乙醇胺、三乙醇胺或甲基二乙醇胺。所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)。
优选地，所述辅料的加入量为复合浆料总质量的1％～5％。更优选地，所述分散剂的加入量为复合浆料总质量的1％～5％，所述耐热剂的加入量为复合浆料总质量的0％～4％，可根据产品耐温要求配加。
优选地，将加入辅料的复合浆料通过疏解机疏解后，送入流浆箱中。
步骤(D)、湿纸页抄造：将步骤(C)得到的加入辅料的复合浆料进行成型抄造，然后压榨得到湿纸页；
优选地，所述成型抄造在长网、圆网或斜网多缸造纸机上进行，抄造后进入压榨部复合压榨。
步骤(E)、湿纸页干燥：对步骤(D)得到的湿纸页进行干燥处理，得到干纸页；
步骤(F)、压光及卷取：将步骤(E)得到的干纸页通过压光机但不进行加压处理，最后对压光过后的纸页进行卷取。通过压光机的作用是提高纸页表面的平滑度和光泽度，不进行加压处理的目的是保证纸页的厚度和蓬松度。
本发明还涉及上述方法得到的耐高温热压垫板纸。所述耐高温热压垫板纸的规格为：克重130～250g/m2，紧度0.40～0.60g/cm3，在160～230℃，2.5Mpa下连续压合运行10次以上无脆化、折断。
本发明还涉及所述耐高温热压垫板纸的应用，优选将其作为覆铜板(CCL)及印刷线路板(PCB)制备过程中的缓冲垫层。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种耐高温热压垫板纸的制造方法，所述方法以植物纤维浆粕和高聚物纤维作为复合浆料的原料，具有以下优点：
1、本发明将高聚物纤维和耐热剂同时应用于造纸中，不仅能提高纸张的耐热性能，同时改善纸张的抗张强度和韧性。保证纸页内结合强度和表面结合强度要求，压合过程中表面不掉毛掉粉。垫纸的强度、韧性及回弹性好，使用时有较好的缓冲性能，且不容易撕裂。
2、在复合浆料内添加改性聚氧化乙烯作为分散剂和驻留剂，用以改善纸张的耐折性、耐摩擦性、光泽性，以及改善滑移性，减少或消除在CCL及PCB压合时的掉粉现象。
3、本发明制得的热压垫板纸能耐170～230℃高温，保证纸页经220℃高温压合15次后强度保留率在80％以上，使热压垫板纸可在压合过程中重复使用多次。
附图说明
图1为本发明对耐高温热压垫板纸进行测试时，压合过程的结构示意图。
其中，11-聚丙烯(PP)板；
21-第一镜面钢板；22-第二镜面钢板；
23-第三镜面钢板；24-第四镜面钢板；
31,32-待测纸。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例和对比例中，对耐高温热压垫板纸的测试过程如下：
(1)取待检测纸若干，按实际实验操作台尺寸大小裁剪，调节水分含量至≤5％备用；
(2)在可加压加温的实验机上进行实际工况模拟，调节测试压力，并按照实际的工作温度进行温度调节；
(3)按照实际工况中的一种情况，选取待测纸若干张进行模拟测试，将这若干张纸样叠在一起，放入已设定温度和压力的试验机中进行压合。压合示意图如图1所示，在聚丙烯(PP)板11上下两面各放置两块镜面钢板，在图1中按从上往下的顺序依次命名为第一镜面钢板21、第二镜面钢板22、第三镜面钢板23和第四镜面钢板24，其中第一镜面钢板21和第四镜面钢板24位于最外侧，第二镜面钢板22和第三镜面钢板23分别与PP板11贴合。然后在第一镜面钢板21和第二镜面钢板22之间放入待测纸31，在第三镜面钢板23和第四镜面钢板24之间放入待测纸32，接下来在第一镜面钢板21和第四镜面钢板24，即最外侧的两块镜面钢板上施加加热源进行压合；
(4)在此环境下保持2小时(120分钟)的工作时间，加上升温和降温时间共计3小时；
(5)120分钟后，停止压机，卸压后取出纸张并观测此时纸张的碳化和耐折情况。同时取出与上层压板接触的纸张，并将指定张新纸按照指定的抽放顺序进行放置。
本发明设计的抽放顺序为18抽2，即第一镜面钢板21和第二镜面钢板22之间的待测纸31的数目为18张，第三镜面钢板23和第四镜面钢板24之间的待测纸32的数目也是18张。每次操作完成后，抽出待测纸31和待测纸32中靠近加热源的两张纸弃置，并在靠近PP板的位置分别放入两张新纸，再循环模拟工况若干次。直到靠近加热源的纸张出现粘板、压溃、高度碳化、穿孔等一系列情况中的一种或一种以上，即停止测试，循环次数即为在此工况下的可使用次数；
(6)反复进行步骤(4)，并观察记录纸张情况及更换次数；
(7)直到最上层纸张出现粘板、破损、碳化严重等情况，则终止实验，该次数即为此产品在此种工况条件下的可重复使用次数，得到的最终纸张，进行妥善的回收保管，留待后续实验分析。
上述测试的单次工作时间(含升温和降温时间)为3小时，工作温度是从140℃升温至210℃，工作压力为35kg/cm2。
实施例1
一种高温热压垫层纸的制造方法，包括以下步骤：
步骤(A)：将棉浆粕与漂白化学木浆分别通过锥型磨打浆，棉浆粕打浆叩解度为25°SR，湿重为15克；木浆打浆叩解度为15°SR，湿重为12克，打浆浓度为2.7％；然后两种浆料按照1:1的质量比混合；
步骤(B)：将聚酰亚胺短纤维在浆池内浸润，按复合浆料总干重的1％加入聚氧化乙烯后，进行搅拌分散；
步骤(C)：将步骤A及步骤B得到的浆料混合搅拌，得到复合浆料。以复合浆料质量为100％计，其中棉浆粕的质量百分含量为30％，漂白化学木浆的质量百分含量为30％，聚酰亚胺短纤维的质量百分含量为40％，聚氧化乙烯和耐热剂质量不算在复合浆料内。同时按复合浆料总干重的2％加入耐热剂双氰胺，经疏解后送入流浆箱中；
步骤(D)：将疏解后的复合浆料送入长网造纸机进行成型抄造，然后进行干燥处理。经过干燥处理后，干度为94～96％的纸页通过压光机，最后对纸张进行卷取，即可得到定量为160g/m2高温热压垫层纸。
按照以上工艺生产出的高温热压垫层纸主要指标如下：克重160.0±3.0g/m2，水分≤5.0％，紧度0.50～0.55g/cm3，在180-220℃的高温、2.5Mpa下连续压合运行14次，无脆化、折断；产品具有良好的耐高温性能、透气性能、吸收性能，完全满足电子工业印刷线路板垫层材料要求。
实施例2
一种高温热压垫层纸的制造方法，包括以下步骤：
步骤(A)：将棉浆粕通过锥型磨打浆，棉浆粕打浆叩解度为25°SR，湿重为15克；
步骤(B)：将聚酯短纤维和聚乙烯醇纤维在浆池内浸润，按复合浆料总干重的1％加入聚氧化乙烯后，进行搅拌分散；
步骤(C)：将步骤A及步骤B得到的浆料混合搅拌，得到复合浆料。以复合浆料质量为100％计，其中棉浆粕的质量百分含量为50％，聚酯短纤维的质量百分含量为40％，聚乙烯醇纤维的质量百分含量为10％，聚氧化乙烯和耐热剂质量不算在复合浆料内。同时按复合浆料总干重的1％加入耐热剂二乙醇胺，经疏解后送入流浆箱中；
步骤(D)：将疏解后的复合浆料送入斜网造纸机进行成型抄造，然后进行干燥处理。经过干燥处理后，干度为70～80％的纸页通过压光机，最后对纸张进行卷取，即可得到定量为215g/m2高温热压垫层纸。
按照以上工艺生产出的高温热压垫层纸主要指标如下：克重215.0±4.0g/m2，水分≤5.0％，紧度0.40～0.50g/cm3，在190-230℃的高温、2.5Mpa下连续压合运行10次，无脆化、折断；产品具有良好的耐高温性能、透气性能、吸收性能，完全满足电子工业印刷线路板垫层材料要求。
实施例3
一种高温热压垫层纸的制造方法，包括以下步骤：
步骤(A)：将本色化学木浆通过锥型磨打浆，木浆打浆叩解度为15°SR，湿重为12克，打浆浓度为2.7％；
步骤(B)：将聚砜短纤维和聚酰亚胺短纤维在浆池内浸润，按复合浆料总干重的1％加入改性聚氧化乙烯后，进行搅拌分散；
步骤(C)：将步骤A及步骤B得到的浆料混合搅拌，得到复合浆料。以复合浆料质量为100％计，其中本色木浆的质量百分含量为60％，聚砜短纤维的质量百分含量为30％，聚酰亚胺短纤维的质量百分含量为10％，改性聚氧化乙烯和耐热剂质量不算在复合浆料内，疏解后送入流浆箱中；
步骤(D)：将疏解后的复合浆料送入长网造纸机进行成型抄造，然后进行干燥处理。经过干燥处理后，经导辊引入表面施涂装置，吸附耐热剂双氰胺，再经烘缸干燥、压光卷取，得到克重为135g/m2高温热压垫层纸。耐热剂固形物的施加量为纸重量的2.0％。
按照以上工艺生产出的高温热压垫层纸主要指标如下：克重135.0±3.0g/m2，水分≤5.0％，紧度0.50～0.55g/cm3，在190-250℃的高温、2.5Mpa下连续压合运行10次，无脆化、折断；产品具有良好的耐高温性能、透气性能、吸收性能，完全满足电子工业印刷线路板垫层材料要求。
对比例1
一种高温热压垫层纸的制造方法，包括以下步骤：
步骤(A)：将棉浆粕与漂白化学木浆分别通过锥型磨打浆，棉浆粕打浆叩解度为25°SR，湿重为15克；木浆打浆叩解度为15°SR，湿重为12克，打浆浓度为2.7％；然后两种浆料按照1:1的质量比混合，得到植物纤维浆粕；
步骤(B)：按植物纤维浆粕总干重的1％加入聚氧化乙烯后，进行搅拌分散；
步骤(C)：以植物纤维浆粕浆料质量为100％计，其中棉浆粕的质量百分含量为50％，漂白化学木浆的质量百分含量为50％，聚氧化乙烯和耐热剂质量不算在植物纤维浆粕内。同时按植物纤维浆粕总干重的2％加入耐热剂双氰胺，经疏解后送入流浆箱中；
步骤(D)：将疏解后的植物纤维浆粕送入长网造纸机进行成型抄造，然后进行干燥处理。经过干燥处理后，干度为94～96％的纸页通过压光机，最后对纸张进行卷取，即可得到定量为160g/m2高温热压垫层纸。
与实施例1相比，对比例1中未加入高聚物纤维。按照以上工艺生产出的高温热压垫层纸主要指标如下：克重160.0±3.0g/m2，水分≤5.0％，紧度0.50～0.55g/cm3，在180-220℃的高温、2.5Mpa下连续压合运行6～8次，无脆化、折断。说明高聚物纤维主要影响产品的耐高温性能。
对比例2
步骤(C)中未加入耐热剂双氰胺，其它同实施例1。
按照以上工艺生产出的高温热压垫层纸主要指标如下：克重160.0±3.0g/m2，水分≤5.0％，紧度0.50～0.55g/cm3，在180-220℃的高温、2.5Mpa下连续压合运行11～12次，无脆化、折断。实验结束时纸张表面炭化严重，呈现焦黄色。说明耐热剂也会影响产品的耐高温性能，但影响程度低于高聚物纤维。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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