一种复合纸及其制备方法
阅读说明：本技术 一种复合纸及其制备方法 (Composite paper and preparation method thereof ) 是由 赵红奎 赵宁 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及造纸技术领域,尤其涉及一种复合纸及其制备方法。本发明提供的制备方法,包括以下步骤：提供纤维浆料和纳米纤维素浆料；按照下层为纤维层、上层为纳米纤维素层的顺序,将所述纤维浆料和纳米纤维素浆料依次进行抄造,得到复合纸。所述制备方法操作简便,绿色环保。根据实施例的记载,利用本发明所述的制备方法制备得到的复合纸的吸液速率为85～91cm/min,抗张指数为202.53～223.64N·m/g；较未添加CNF的纤维纸均有明显的提高。(The invention relates to the technical field of papermaking, in particular to composite paper and a preparation method thereof. The preparation method provided by the invention comprises the following steps: providing a fiber slurry and a nanocellulose slurry; and sequentially manufacturing the fiber pulp and the nano-cellulose pulp according to the sequence that the lower layer is a fiber layer and the upper layer is a nano-cellulose layer to obtain the composite paper. The preparation method is simple and convenient to operate and is green and environment-friendly. According to the description of the embodiment, the composite paper prepared by the preparation method has the liquid absorption rate of 85-91 cm/min and the tensile index of 202.53-223.64 N.m/g; compared with the fiber paper without CNF, the method has obvious improvement.)
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种复合纸及其制备方法。
背景技术
近年来，环境问题日益突出，纳米纤维素(CNF)由于具有绿色环保、较好的生物可降解性、较好的生物相容性、较高的机械强度、较好的尺寸稳定性、较大的比表面积等优异的性能，因此在制浆造纸领域被广泛应用。
目前将所述CNF用于纸张的抄造过程主要是通过将CNF均匀混合在纤维浆料中得到混合浆料后进行抄造。在上述过程中，由于CNF富含丰富的羟基能与纤维形成氢键，增强纸张的抗张；同时增加纤维与纤维间的结合，降低纸张的松厚度，使得纸张的空隙减少。纸张的吸液性能主要取决于毛细现象，随着纸张孔隙率的降低，毛细现象降低，进而导致纸张的吸液性能降低。
因此，如何解决上述问题，提高抄造纸的吸液性能成为了人们的研究重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合纸及其制备方法，所述复合纸具有较好的吸水性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种复合纸的制备方法，包括以下步骤：
提供纤维浆料和纳米纤维素浆料；
按照下层为纤维层、上层为纳米纤维素层的顺序，将所述纤维浆料和纳米纤维素浆料依次进行抄造，得到复合纸。
优选的，所述纤维浆料的浓度为0.2wt％～2wt％，打浆度为20°SR～35°SR。
优选的，所述纤维浆料的制备方法包括以下步骤:
将纤维浆原料进行打浆或消潜疏解，得到干度为10％～40％的纤维浆料；
将所述干度为10％～40％的纤维浆料进行稀释，得到所述纤维浆料。
优选的，所述纤维浆原料为针叶木漂白硫酸盐浆原料或阔叶木漂白硫酸盐浆原料。
优选的，所述纳米纤维素浆料的浓度为0.01wt％～0.5wt％。
优选的，所述抄造所用机器为动态纸页形成器、抄片器或造纸机。
优选的，当所述抄造所用机器为动态纸页形成器时，
所述动态纸页形成器的网速为1000m/min。
优选的，所述动态纸页形成器的泵速为800r/min。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的复合纸，其特征在于，包括纤维和纳米纤维素；
所述纳米纤维素在所述复合纸中的质量百分数为2％～50％。
本发明提供了一种复合纸的制备方法，包括以下步骤：提供纤维浆料和纳米纤维素浆料；按照下层为纤维层、上层为纳米纤维素层的顺序，将所述纤维浆料和纳米纤维素浆料依次进行抄造，得到复合纸。所述制备方法操作简便，绿色环保；同时，由于CNF富含丰富的羟基，能与纤维在纤维界面形成氢键，增强纸张的抗张强度。分层抄造一方面未改变纤维层的孔隙率，另一方面CNF层含有大量的亲水羟基，羟基的极性较大，容易和介电常数大的水结合，从而带动纤维层吸液速率的提高，因此会促进纸张整体的吸液性能的提高。根据实施例的记载，利用本发明所述的制备方法制备得到的复合纸的吸液速率为85～91cm/min，抗张指数为202.53～223.64N·m/g；较未添加CNF的纤维纸均有明显的提高。
具体实施方式
本发明提供了一种复合纸的制备方法，包括以下步骤：
提供纤维浆料和纳米纤维素浆料；
按照下层为纤维层、上层为纳米纤维素层的顺序，将所述纤维浆料和纳米纤维素浆料依次进行抄造，得到复合纸。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明提供纤维浆料和纳米纤维素浆料。在本发明中，所述纤维浆料的制备方法优选包括以下步骤：
将纤维浆原料进行打浆或消潜疏解，得到干度为10％～40％的纤维浆料；
将所述干度为10％～40％的纤维浆料进行稀释，得到所述纤维浆料。
本发明将纤维浆原料进行打浆或消潜疏解，得到干度为10％～40％的纤维浆料；在本发明中，所述纤维浆原料优选为针叶木漂白硫酸盐浆原料或阔叶木漂白硫酸盐浆原料。本发明对所述针叶木和阔叶木的种类没有任何特殊的限定，采用任何本领域技术人员熟知的针叶木或阔叶木均可。在本发明中，所述纤维浆原料优选为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明对所述打浆或消潜疏解没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行并使得到的纤维浆料的打浆度达到20°SR～35°SR，干度达到10％～40％即可。
得到干度为10％～40％的纤维浆料后，本发明将所述干度为10％～40％的纤维浆料进行稀释，得到所述纤维浆料。本发明对所述稀释没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述纤维浆料的浓度优选为0.2wt％～2wt％，更优选为0.3～1.5wt％，最优选为0.5～1.0wt％。所述纤维浆料的打浆度优选为20°SR～35°SR，更优选为22°SR～30°SR，最优选为22°SR。
在本发明中，所述纳米纤维素浆料的浓度优选为0.01wt％～0.5wt％，更优选为0.3wt％～0.5wt％，最优选为0.3wt％。在本发明中，所述纳米纤维素浆料中纳米纤维素的长度优选为2～7μm，直径优选为20～30nm。所述纳米纤维素浆料优选通过稀释纳米纤维素悬浮液得到；所述纳米纤维素悬浮液优选为本领域技术人员熟知的市售产品；本发明对所述稀释没有任何特殊的限定。
本发明所述制备方法还包括按照下层为纤维层、上层为纳米纤维素层的顺序，将所述纤维浆料和纳米纤维素浆料依次进行抄造，得到复合纸。
在本发明中，所述抄造所用机器优选为动态纸页形成器、抄片器或造纸机，更优选为动态纸页形成器。当所述抄造所用机器为动态纸页形成器时，所述动态纸页形成器的网速优选为1000m/min，所述动态纸页形成器的泵速优选为800r/min。
在本发明中，当所述抄造所用机器优选为抄片器时，所述抄片器优选为：所述抄片器采用阀门控制上水、气动阀门鼓泡匀浆、手动均浆和真空抽吸使纸页水分迅速抽空纸页成形。本发明对上述过程的具体条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的条件进行即可。
在本发明中，当所述抄造所用机器优选为造纸机时，所述造纸机需具备多层成形留浆箱，所述造纸机优选网速为1300m/min，所述造纸机优选浆速为1100m/min。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的复合纸，包括纤维和纳米纤维素；
所述纳米纤维素在所述复合纸中的质量百分数优选为2％～50％，更优选为10％～15％。
下面结合实施例对本发明提供的复合纸及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将针叶木漂白硫酸盐浆原料(亚太森博纸页有限公司)打浆至打浆度为22°SR，得到干度为27％的纤维浆料；
将所述干度为27％的纤维浆料进行稀释，得到纤维浆料(浓度为0.3wt％)；
将纳米纤维素(长度为2～7μm，宽度为20～30nm)悬浮液进行稀释，得到纳米纤维素浆料(0.3wt％)；
按照下层为纤维层、上层为纳米纤维素层的顺序，采用动态纸页形成器，将所述纤维浆料和纳米纤维素浆料依次进行抄造(所述动态纸页形成器的网速为1000m/min，泵速为800r/min)，得到复合纸(纳米纤维素的添加量为10wt％)。
实施例2
将针叶木漂白硫酸盐浆原料(亚太森博纸页有限公司)打浆至打浆度22°SR，得到干度为27％的纤维浆料；
将所述干度为27％的纤维浆料进行稀释，得到纤维浆料(浓度为0.3wt％)；
将纳米纤维素(长度为2～7μm，宽度为20～30nm)悬浮液进行稀释，得到纳米纤维素浆料(0.3wt％)；
按照下层为纤维层、上层为纳米纤维素层的顺序，采用动态纸页形成器，将所述纤维浆料和纳米纤维素浆料依次进行抄造(所述动态纸页形成器的网速为1000m/min，泵速为800r/min)，得到复合纸(纳米纤维素的添加量为15wt％)。
实施例3
将针叶木漂白硫酸盐浆原料(亚太森博纸页有限公司)打浆至打浆度28°SR，得到干度为27％的纤维浆料；
将所述干度为27％的纤维浆料进行稀释，得到纤维浆料(浓度为0.3wt％)；
将纳米纤维素(长度为2～7μm，宽度为20～30nm)悬浮液进行稀释，得到纳米纤维素浆料(0.3wt％)；
按照下层为纤维层、上层为纳米纤维素层的顺序，采用动态纸页形成器，将所述纤维浆料和纳米纤维素浆料依次进行抄造(所述动态纸页形成器的网速为1000m/min，泵速为800r/min)，得到复合纸(纳米纤维素的添加量为10wt％)。
对比例1
将针叶木漂白硫酸盐浆原料(亚太森博纸页有限公司)打浆至打浆度22°SR，得到干度为27％的纤维浆料；
将所述干度为27％的纤维浆料进行稀释，得到纤维浆料(浓度为0.3wt％)；
采用动态纸页形成器，将所述纤维浆料进行抄造(所述动态纸页形成器的网速为1000m/min，泵速为800r/min)，得到未添加纳米纤维素的纸。
测试例
将实施例1～3所述的复合纸和对比例1所述的未添加纳米纤维素的纸进行吸液速率进行测试，具体测试过程参见GBT461.1-2002；
将实施例1～3所述的复合纸和对比例1所述的未添加纳米纤维素的纸进行抗张指数测试，具体测试过程参见GBT12914-2008；
将实施例1～3所述的复合纸和对比例1所述的未添加纳米纤维素的纸进行松厚度测试，具体测试过程参见GBT451.3-2002；
测试结果如表1所示：
表1实施例1～3所述的复合纸和对比例1所述的未添加纳米纤维素的纸的性能参数
性能指标
吸液速率(cm/min)
松厚度(cm<sup>3</sup>/g)
抗张指数(N·m/g)
实施例1
88
3.83
202.53
实施例2
91
3.75
223.64
实施例3
85
3.78
217.51
对比例1
81
4.49
107.61
由表1可知，利用本发明所述的制备方法制备得到的复合纸的吸液速率为85～91cm/min，抗张指数为202.53～223.64N·m/g；较未添加CNF的纤维纸均有明显的提高；松厚度为3.75～3.83cm3/g，较未添加CNF的纤维纸有明显的降低，这说明CNF含有大量的亲水羟基，羟基的极性较大，容易和介电常数大的水结合，从而提高纸张的吸水性。同时羟基的增加导致CNF与纤维素、CNF与CNF之间有更多的氢键结合，从而使纸张的强度有较大的提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。