阅读说明：本技术 一种棉浆热压衬垫纸的制造方法及该方法得到的热压衬垫纸 (Method for manufacturing cotton pulp hot-pressing liner paper and hot-pressing liner paper obtained by method ) 是由 王陆良 钱园 严冬 赵平 于 2020-04-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种棉浆热压衬垫纸的制造方法,该方法以纯棉浆或棉浆与其它浆种(如木浆、麻浆、竹浆等)按不同比例混合作为原料,且通过机内浆外添加的方法,即完成湿纸页成形后,将耐高温助剂涂布或浸渍在纸张表面,以提升产品的耐高温性与耐折性,节省了助剂的用量。由于使用棉浆,制造过程中不需要添加湿强剂、助留剂、胶黏剂、干强剂等额外的化工助剂,并且从原料上提升了整体性能,如耐高温性能。由于目前市面上并无棉浆制成的热压纸,多数是由木浆制成的牛皮纸或者复合纤维制成的缓冲垫。相比于牛皮纸,棉浆制成的热压纸具有更长的使用寿命,且原材料和制造工艺更为环保。(The invention provides a method for manufacturing cotton pulp hot-pressing liner paper, which takes pure cotton pulp or cotton pulp and other pulp (such as wood pulp, hemp pulp, bamboo pulp and the like) mixed according to different proportions as raw materials, and adopts a method of adding pulp in an internal machine or outside the internal machine, namely after the wet paper is formed, a high-temperature resistant additive is coated or soaked on the surface of the paper, so as to improve the high-temperature resistance and folding resistance of the product and save the dosage of the additive. Because the cotton pulp is used, no additional chemical auxiliary agents such as wet strength agent, retention aid, adhesive, dry strength agent and the like are added in the manufacturing process, and the overall performance, such as high temperature resistance, is improved from the raw materials. Since there is no hot-pressed paper made of cotton pulp in the market at present, most of them are kraft paper made of wood pulp or a cushion pad made of composite fiber. Compared with kraft paper, the hot-pressed paper made of cotton pulp has longer service life, and the raw materials and the manufacturing process are more environment-friendly.)

一种棉浆热压衬垫纸的制造方法及该方法得到的热压衬垫纸

技术领域

本发明涉及特种纸技术领域，具体涉及一种棉浆热压衬垫纸(也称为热压层垫纸)的制造方法，以及该方法得到的热压衬垫纸。

背景技术

目前，FPC柔性电路板行业、PCB行业、覆铜板行业和层压板行业均需要使用热压缓冲材料。具体地，在线路板压合过程中，由于实际的操作温度较高(目前为190～260℃，在5G及新工艺诞生后操作温度会更高)，且操作压力较大，因此为起到均匀传导温度和压力的作用，生产过程中必须加入热压缓冲材料，将温度和压力均匀传导至电子线路板上。而热压缓冲材料的质量直接影响工况产品品质，如线路板清晰程度，线路板等级等诸多评定标准。因此热压缓冲材料是生产过程中必不可少的耗材。使用范围广阔。

目前我国大多数工厂使用的热压缓冲材料为热压牛皮纸或者热压缓冲垫。其中，热压牛皮纸采用亚硫酸盐本色木浆制成。为了节约成本，该木浆是由新木浆及回收木浆(使用过的热压牛皮纸经二次疏解得到)按比例混合而成的。生产工艺中需添加多种助剂，如湿强剂、助留剂、胶黏剂、耐温助剂、干强剂等，这将严重影响实际操作的便利性，如使用时会产生刺激性有害气味，以及热压牛皮纸的使用寿命。并且该材料最多使用三次就会出现压破和严重碳化等现象，即不能继续使用。

热压缓冲垫是由化工复合材料制作的缓冲材料。特点是可重复使用，但不便于更换和测试。且复合材料在高温高压的环境中经过多次使用，其性能会发生突变，对实际生产造成不可控影响。热压缓冲垫的成本相对较高，目前仍处于不稳定的测试阶段。因此，需要一种原材料和制造工艺更为环保，且使用寿命较长的热压缓冲材料。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种棉浆热压衬垫纸的制造方法。

本发明的第二目的在于提供该方法得到的热压衬垫纸。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种棉浆热压衬垫纸的制造方法，包括以下步骤：

(1)将造纸原料送入水力碎浆机中进行疏解，得到第一浆料；

优选地，所述造纸原料为棉浆或棉浆与其它浆料的混合浆，所述其它浆料选自木浆、麻浆、竹浆中的至少一种。所述造纸原料为棉浆与其它浆料的混合浆时，棉浆的质量百分含量≥20％。

优选地，所述疏解时间≥2h。

(2)将所述第一浆料送入连续磨浆设备进行磨浆，得到第二浆料；

优选地，所述磨浆的叩解度为15～45°SR。

(3)将所述第二浆料送入压力筛，筛除短细纤维和断裂纤维，得到第三浆料；

(4)将所述第三浆料浆送入造纸机，进行纸张抄造成型，得到湿纸页；

(5)将所述湿纸页送入第一组多烘缸干燥部，进行第一步烘干；

优选地，所述第一步烘干后纸张中的水分含量≤15％，达到浸渍要求。

(6)将达到浸渍要求的纸张送入助剂浸渍槽，在纸张表面涂布耐高温助剂；

优选地，所述耐高温助剂为无机阻燃剂或无卤阻燃剂，所述无机阻燃剂选自硫酸钙、羟基磷灰石、硅酸铝、二氧化硅、三氧化二铝、氢氧化锆、硼砂中的至少一种。

优选地，将所述耐高温助剂与水混合制成涂布浆料，涂布方式选自辊式涂布、气刀涂布、刮刀涂布和浸渍涂布中的一种。

优选地，所述耐高温助剂在纸张表面的涂布量为2～10g/m²。

(7)将涂布有耐高温助剂的纸张送入第二组多烘缸干燥部，进行第二步烘干；

优选地，所述第二步烘干后纸张中的水分含量≤5％。

(8)将第二步烘干后的纸张送入压光部，然后进行卷取和分切，得到所述棉浆热压衬垫纸。

本发明还涉及该方法得到的热压衬垫纸。所述棉浆热压衬垫纸的规格为120～350g/m²，工作温度为140～210℃，横向抗张强度为2～4kN/m，纵向抗张强度为3.5～7kN/m。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种棉浆热压衬垫纸的制造方法，该方法以纯棉浆或棉浆与其它浆种(如木浆、麻浆、竹浆等)按不同比例混合作为原料，且通过机内浆外添加的方法，即完成湿纸页成形后，将耐高温助剂涂布或浸渍在纸张表面，以提升产品的耐高温性与耐折性，节省了助剂的用量。由于使用棉浆，制造过程中不需要添加湿强剂、助留剂、胶黏剂、干强剂等额外的化工助剂，并且从原料上提升了整体性能，如耐高温性能。

由于目前市面上并无棉浆制成的热压纸，多数是由木浆制成的牛皮纸或者复合纤维制成的缓冲垫。相比于牛皮纸，棉浆制成的热压纸具有更长的使用寿命，且原材料和制造工艺更为环保。

附图说明

图1为本发明棉浆热压衬垫纸的制造方法的流程图。

图2为本发明对棉浆热压衬垫纸进行测试时，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。

本发明实施例涉及一种棉浆热压衬垫纸的制造方法，其工艺流程如图1所示，包括以下步骤：

(1)将造纸原料送入水力碎浆机中进行疏解，得到第一浆料；

在本发明的一个实施例中，造纸原料为棉浆或棉浆与其它浆料的混合浆，其它浆料选自木浆、麻浆、竹浆中的至少一种。

需要说明的是，木浆由原木制成，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。当造纸原料为棉浆与其它浆料的混合浆时，棉浆的质量百分含量应≥20％，否则无法满足耐高温需求。

在本发明的一个实施例中，上述该棉浆为絮状浆或浆板，需要将其制备成溶解浆。因此需要通过原料入口，将上述造纸原料送入水力碎浆机中进行疏解。由于棉浆纤维较长，需要的疏解时间≥2h。经充分疏解的浆料送入一号蓄浆池中，等待下一步工序；

(2)将第一浆料送入连续磨浆设备中进行磨浆，得到第二浆料；

在本发明的一个实施例中，将第一浆料从一号蓄浆池中输出，送入连续磨浆设备中进行磨浆，磨浆的作用为对浆料纤维进行适当的切断和分丝帚化。可按照造纸原料中棉浆和其它浆料的加入比例设定合适的磨浆比压，将磨好的第二浆料送入二号蓄浆池。

在本发明的一个具体实施例中，选用4台Φ450型双盘磨串联使用，打浆电流分别设定为85A、85A、130A和130A，浆浓度设定为1％～2％。

申请人发现，经过磨浆的棉浆纤维具有更好的分丝帚化情况，纤维之间的结合力更加强大，远优于木浆的自身结合力。而木浆因自身纤维性质，无法进行高叩解且保持合适纤维长度的打浆。故棉浆纸的制作过程中不需要向浆内加入湿强剂进行成纸，仅靠自身形成的范德华力与氢键就能良好的结合成纸。因此，本发明在棉浆纸的制造过程中省略了湿强剂，节约了成本，并且不使用化学助剂为水循环、纸浆循环和干损处理提供了便利，属于环境友好型生产过程。不使用湿强剂也有利于纸张使用后的回收，具体表现在回收处理过程中，不需要加入湿强解除剂进行高温疏解，大大节约了时间与成本，也不需要再加入新的化学试剂，对环保大有益处。

另外，由于经过磨浆的棉浆具有良好的结合性，因此在成型过程中，无需加入胶黏剂进行纤维粘接。这样在生产过程中可减少气味的产生，并提高产品的均匀性，以及生产过程中的受热均匀性，且对环保有重要意义。

进一步地，由于棉浆打浆后具有优良的结合力，在产品成型后，不需要加入干强剂，如改性丙烯酸、改性淀粉类干强剂进行产品强度的提升，便于回收节约成本；

在本发明的一个实施例中，磨浆的叩解度为15～45°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。

(3)将第二浆料送入压力筛，筛除短细纤维和断裂纤维，得到第三浆料；

在本发明的一个实施例中，将从二号蓄浆池输出的第二浆料(此处可添加染料或特种纤维等辅料)送入抄前池，使浆料纤维配比及浓度等达到稳定且符合抄造要求，然后送入专用压力筛，对浆料做进一步的单纤维化匀整。

(4)将第三浆料浆送入长网、圆网或斜网多缸造纸机，进行纸张抄造成型，得到湿纸页；

(5)将湿纸页送入第一组多烘缸干燥部，进行第一步烘干，优选的烘干温度为80～100℃，使纸张中的水分含量≤15％，达到浸渍要求；

(6)将达到浸渍要求的纸张送入助剂浸渍槽，在纸张表面涂布耐高温助剂；

在本发明的一个实施例中，耐高温助剂为无机阻燃剂或无卤阻燃剂。无机阻燃剂选自硫酸钙(可以为二水硫酸钙、半水硫酸钙、无水可溶硫酸钙)、羟基磷灰石、硅酸铝、二氧化硅、三氧化二铝、氢氧化锆、硼砂中的至少一种。上述物质可提升产品的耐高温性能和使用寿命。使用寿命的提升可以优化实际生产过程中的操作，如缓冲材料的更换。具体表现在寿命较短的缓冲材料需要每次进行多张更换，在没有实现全自动化的工厂中，每次更换需要依赖工人点数清楚再进行更换，如此将引入人为误差。而使用长寿命的棉浆热压衬垫纸，每次只需要更换1～2张缓冲材料，便于操作。

进一步地，耐高温助剂的加入方式有两种，即浆内加入和浆外加入。浆内加入就是在纸张抄造成型前加入助剂，由于要实现助剂在纸张内的均匀分散，还需要加入稳定剂、成型剂、分散剂等化工助剂，增加了生产成本和后处理工序。本发明选择浆外加入方式，就是将耐高温助剂与水混合制成涂布浆料，然后涂布在纸张表面。涂布方式选自辊式涂布、气刀涂布、刮刀涂布和浸渍涂布中的至少一种。为了满足耐高温要求，耐高温助剂在纸张表面的涂布量为2～10g/m²。

(7)将涂布有耐高温助剂的纸张送入第二组多烘缸干燥部，进行第二步烘干，使纸张中的水分含量≤5％；

(8)将第二步烘干后的纸张送入压光部，以改善纸张的表面平整性，并根据纸张的厚度要求适当调整纸张的厚度指标。将压光后的纸张送入卷取部进行卷取，再按照客户要求进行分切至指定规格得到棉浆热压衬垫纸。

本发明得到的棉浆热压衬垫纸的规格为120～350g/m²，工作温度为140～210℃，横向抗张强度为2～4kN/m，纵向抗张强度为3.5～7kN/m。在每次使用3小时，140～210℃，工作压力为35kg/cm²的条件下可使用7～8次。

实际使用过程中，并不需要棉浆热压衬垫纸有很高的抗张强度。这种纸张并没有行业标准，大多数的试验和检测都是定性检测，如在规定温度和压力下进行多种产品的对比试验，在同一组试验结束后对纸张的情况进行判定，是否可继续使用，判断其使用寿命。

将其与热压缓冲垫比较，由于热压缓冲垫的使用寿命过长，因此很难进行测试。如果对热压缓冲垫进行高温高压下的使用寿命测试，实际测试工况为：

1)将热压缓冲垫置于模拟工况条件下，设定需要的温度压力环境，进行升温时间段的压合模拟；

2)达到设定温度后进行恒温工作，根据实际工况进行时间设定，本发明的验证时间为2小时；

3)恒温工作时间结束后，进行降温过程，然后取出纸张，结束整个流程。

上述整个测试过程持续3～4小时，试验机测试一天的工作时间为8～10小时，一天最多测试3组数据，而缓冲垫必须要达到500次以上的使用次数才可能被市场接受。500次的测试次数约等于半年的测试时间，时间成本非常高，因此非常难以进行测试。

将热压缓冲垫用于实际工作也并不合适，因为缓冲垫是由化工产品复合而成，有固定的厚度与传导系数，无法多张叠加使用，不具备棉浆热压衬垫纸的灵活使用性能。而棉浆热压衬垫纸的厚度可通过生产进行调节，非常方便且不会增加成本，因此可通过改变棉浆热压衬垫纸的张数或厚度，达到所需要的热传导率，与实际生产相匹配。即棉浆热压衬垫纸能更好的匹配和适应实际生产所需要的工作条件，调节灵活方便、更换成本低廉。

实施例1

一种棉浆热压衬垫纸，按照以下方法制备得到：

(1)将100％纯棉浆送入水力碎浆机中进行疏解，得到第一浆料；

(2)将第一浆料送入连续磨浆设备中进行磨浆，磨浆的叩解度为15～45°SR，得到第二浆料；

(3)将第二浆料送入压力筛，筛除短细纤维和断裂纤维，得到第三浆料；

(4)将第三浆料浆送入长网多缸造纸机，进行纸张抄造成型，得到湿纸页；

(5)将湿纸页送入第一组多烘缸干燥部，进行第一步烘干，烘干温度为80～100℃，使纸张中的水分含量≤15％，达到浸渍要求；

(6)将达到浸渍要求的纸张送入助剂浸渍槽，在纸张表面涂布耐高温助剂二水硫酸钙，耐高温助剂在纸张表面的涂布量为3～5g/m²；

(7)将涂布有耐高温助剂的纸张送入第二组多烘缸干燥部，进行第二步烘干，使纸张中的水分含量≤5％；

(8)将第二步烘干后的纸张送入压光部，将压光后的纸张送入卷取部进行卷取，分切至指定规格得到棉浆热压衬垫纸。

实施例2

棉浆热压衬垫纸采用80％棉浆+20％木浆，其它制备过程同实施例1。

实施例3

棉浆热压衬垫纸采用60％棉浆+40％木浆，其它制备过程同实施例1。

实施例4

棉浆热压衬垫纸采用20％棉浆+80％木浆，其它制备过程同实施例1。

实施例5

棉浆热压衬垫纸采用10％棉浆+90％木浆，其它制备过程同实施例1。

实施例6

棉浆热压衬垫纸采用浆内加入耐高温助剂，其它制备过程同实施例1。

本发明对棉浆热压衬垫纸的测试过程如下：

(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2所示，在聚丙烯(PP)板11上下两面各放置两块镜面钢板，在图2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。将市面上常用纸张与本发明的棉浆热压衬垫纸进行同种情况下的测试，得到最终纸张的使用次数，如表1所示。

表1

其中，市面上常用的牛皮纸为国内杭州临安乘浪纸业提供的牛皮纸。其克重为160g/m²；进口热压纸为德国Interface公司提供的热压纸，其克重为215g/m²；实施例1～5为本发明采用的棉浆热压衬垫纸，其克重为155g/m²；上述测试全部按照18抽2的操作方式进行。

表1反映了在相同的使用时间、加热温度和工作压力下，待测纸的碳化情况，说明实施例1提供的棉浆热压衬垫纸性能略优于进口热压纸。当热压衬垫纸中的棉浆含量逐渐降低后，耐高温性能也逐渐下降。当棉浆含量降温10％后，热压衬垫纸的耐高温性能与牛皮纸相同，因此本发明限定热压衬垫纸中棉浆含量≥20％。同时，浆内加入耐高温助剂也会使热压衬垫纸的耐高温性能降低。从可使用次数以及克重来算，本发明实施例1采用的棉浆热压衬垫纸成本为国内牛皮纸的1/3，为进口热压纸的1/2。

该棉浆热压衬垫纸性能的出厂标准如表2所示，可根据产品要求对表中参数进行调整。

表2

上述标准按照以下国标测试得到：

GB/T 450纸和纸板试样的采取及试样纵横向、正反面的测定

GB/T 451.1纸和纸板尺寸及偏斜度的测定

GB/T 451.2纸和纸板定量的测定

GB/T 451.3纸和纸板厚度的测定

GB/T 456纸和纸板平滑度的测定(别克法)

GB/T 458纸和纸板透气度的测定

GB/T 462纸、纸板和纸浆分析试样水分的测定

GB/T 1541纸和纸板尘埃度的测定

GB/T 1545纸、纸板和纸浆水抽取液酸度或碱度的测定

GB/T 2678.2纸、纸板和纸浆水溶性氯化物的测定

GB/T 2678.6纸、纸板和纸浆水溶性硫酸盐的测定(电导滴定法)

GB/T 2828.1计数取样检验程序第一部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划

GB/T 10342纸的包装和标志

GB/T 10739纸、纸板和纸浆试样处理和实验的标准大气条件

GB/T 12914纸和纸板抗张强度的测定

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。