一種環保阻燃紙及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明屬于環保型阻燃材料生產領域，公開了一種環保阻燃紙及其制備方法和應用，制備方法包括以下步驟：將植物纖維原料在不同漿濃的條件下進行碎解；并使漿料的打漿度控制在40～50°SR；然后在漿料中順序添加不同比例的阻燃劑、增強劑、助留劑和防水劑，并混合均勻；然后在紙機上將紙漿以一定的定量抄造成紙張，接著在干燥后的紙張上以表面施膠方式施加涂料，并最終在溫度為100～140℃，熱壓壓力為30kN～60kN條件下熱壓烘干后便得到新型環保阻燃紙，該阻燃紙不但具有無鹵、無毒、無煙等優異的阻燃效果，而且還具有生產成本低、工藝較為簡單等特點，該發明具有廣闊的市場前景。
【專利說明】一種環保阻燃紙及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于環保型阻燃材料生產領域，具體涉及一種環保阻燃紙及其制備方法和 應用。
【背景技術】
[0002] 紙張是由植物纖維交織構成的，其主要成分是纖維素、半纖維素和少量木素，而這 些成分都是易燃成分，通常紙的燃點在130?230°C左右，氧指數在15?20之間。紙基材 料經常成為火災的引火物質，每年因其易燃燒性所造成的經濟損失相當巨大，紙基材料的 阻燃性已成為一些應用領域的必要的性能指標。
[0003] 阻燃紙是通過漿內添加、浸漬或涂布等加工工藝將阻燃劑添加到紙張內部或表面 而制成的。阻燃劑通過阻礙纖維熱分解，抑制可燃氣體生成，或者通過隔離熱和空氣以及稀 釋可燃氣體等一種或幾種途徑而達到阻燃目的。
[0004] 漿內添加法制備阻燃紙，具有阻燃劑分布均勻，對紙的物理性能影響小等優點，力口 入少量助留助率劑后，可以大幅其提高留著率，達到阻燃效果。經過阻燃處理后的紙，可使 其達到難燃要求，從而滿足工業生產和人們日常生活的要求。MCA因其火焰傳播速度低且低 煙、低毒，可作為新型的環保高效的紙基阻燃劑。綜合考慮，本方案對采用漿內添加 MCA方 式制備阻燃紙，該工藝的研制為新型環保阻燃紙的開發提供了一種技術手段。
[0005] 極限氧指數是指紙張在氧和氮混合氣體中當剛能支撐其燃燒時氧的體積分數濃 度。它是表征材料燃燒行為的指數。極限氧指數可以用燃燭試驗測定，將一個紙條在特定 條件下向下燃燒進行測定。通常認為極限氧指數為21以上時，該物質在空氣中即難以順利 燃燒，已具有火焰自熄性。
【發明內容】
[0006] 為了克服現有技術存在的不足和缺點，本發明的首要目的在于提供一種環保阻燃 紙的制備方法，該制備方法以植物纖維為原料通過特定抄造工藝和添加多種化學劑來達到 目的；
[0007] 本發明的另一目的在于提供一種方法制備而成的環保阻燃紙；
[0008] 本發明的再一目的在于提供上述環保阻燃紙的應用。
[0009] 本發明的目的通過下述技術方案實現：
[0010] 一種環保阻燃紙的制備方法，包括以下操作步驟：
[0011] (1)碎漿：將植物纖維原料置于碎漿機中進行碎解，漿濃控制在質量濃度3%? 8%之間，碎解時間為5?2〇11^11;
[0012] (2)打漿：將經過步驟（1)碎解的紙漿放入盤磨打漿機中以游離狀打漿方式打至 打漿度介于40?50° SR之間；
[0013] (3)添加：向經過步驟（2)打漿的紙漿中依次加入阻燃劑、增強劑、助留劑及防水 劑進行混合；所述阻燃劑的質量為絕干紙漿重量的10%?30%，增強劑為絕干紙漿重量 的1 %?5%,助留劑重量為絕干紙楽重量的0. 1 %?1%,防水劑重量為絕干紙楽重量的 2%?5% ;
[0014] (4)成型：將經過步驟⑶混合后的紙漿在造紙機上按照50?200g/m2的定量進 行抄造；
[0015] (5)施膠：在經過步驟（4)成型的紙張表面使用膠機施以施膠劑，并熱壓烘干，得 到新型環保阻燃紙；所述施膠劑用量為絕干紙漿重量的5?15 %;所述烘干溫度介于100? 140°C :烘干熱壓壓力為30kN?60kN ;
[0016] 步驟（1)所述的碎楽機轉子線速介于900?1200m/min。
[0017] 步驟（3)所述的阻燃劑為三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA)，增強劑為陽離子淀粉，助留劑 為陽離子聚丙烯酰胺，防水劑為丙烯酸樹脂。
[0018] 步驟（5)所述的熱壓烘干是在烘干時加熱與壓榨同時作用于烘干紙張。
[0019] 步驟（5)所述的施膠劑是將陽離子淀粉在80°C下攪拌糊化后，以1:1的質量比例 將三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA)加入糊化液中攪拌混合均勻配置而成。
[0020] 一種由上述制備方法制備得到的環保阻燃紙。
[0021] 上述的環保阻燃紙在制備抄造阻燃紙方面的應用。所述應用過程中將四種化學品 (即阻燃劑、增強劑、助留劑和防水劑）同時或者不同次序加入漿料中。
[0022] 步驟（4)所述的定量適用于針葉木漿與闊葉木漿。
[0023] 本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：
[0024] (1)本發明可以大幅提高紙張的阻燃性能，從而提高紙張的應用范圍。
[0025] (2)本發明所添加的化學藥劑可以以一定比例配置成穩定的溶液，無需多次單獨 添加，從而簡化生產流程，降低生產成本。
[0026] (3)本發明所采用的化學藥品都為常見的化學品，對環境友好且成本較低。
[0027] (4)本發明所采用的抄造工藝對紙張阻燃性能改善作用明顯，且物理性能損失較 小。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0029] 實施例1
[0030] 一種新型環保阻燃紙的生產工藝，其特征在于包括以下操作步驟：
[0031] (1)碎解：將竹楽原料置于碎楽機（轉子線速為900m/min)中進行一定時間的碎 解；所述漿濃控制在質量分數為3% ;碎解時間為5min。
[0032] (2)打漿：將經過步驟（1)碎解的紙漿放入盤磨打漿機中打漿至一定的打漿度；所 述一定的打漿度為40° SR。
[0033] (3)混合：將經過步驟（2)打漿的紙漿依次與不同重量的阻燃劑、增強劑、助留劑 及防水劑進行混合；所述阻燃劑的質量為絕干紙漿重量的10% ;增強劑為絕干紙漿重量的 1% ;助留劑重量為絕干紙楽重量的0. 1% ;防水劑重量為絕干紙楽重量的2% ;
[0034] (4)成型：將經過步驟（3)混合后的紙漿在紙機上按照一定定量進行抄造；所述定 量為 50g/m2 ;
[0035] (5)涂布：在經過步驟（4)處理成型的紙張表面使用膠機以施加一定量的施膠劑 量的施膠劑，并熱壓烘干，便得到新型環保阻燃紙。施膠劑用量為絕干紙漿重量的5% ;烘 干溫度為l〇〇°C ;烘干熱壓壓力為30kN ;
[0036] 將步驟（5)得到的阻燃紙與只經以上步驟（1)和步驟（2)處理的紙漿抄成的空白 紙片對比阻燃性能（極限氧指數）。
[0037] 本實施例阻燃紙極限氧指數提高了 2. 72% (與空白紙樣的極限氧指數相比，阻燃 紙的極限氧指數由18. 4提高到了 18. 9)
[0038] 實施例2
[0039] -種新型環保阻燃紙的生產工藝，其特征在于包括以下操作步驟：
[0040] (1)碎解：將竹漿原料置于碎漿機（轉子線速為900m/min)中進行一定時間的碎 解；所述漿濃控制在質量分數為4% ;碎解時間為lOmin。
[0041] (2)打漿：將經過步驟（1)碎解的紙漿放入盤磨打漿機中打漿至一定的打漿度；所 述一定的打漿度為40° SR。
[0042] (3)混合：將經過步驟（2)打漿的紙漿依次與不同重量的阻燃劑、增強劑、助留劑 及防水劑進行混合；所述阻燃劑的質量為絕干紙漿重量的15% ;增強劑為絕干紙漿重量的 2% ;助留劑重量為絕干紙楽重量的0. 3% ;防水劑重量為絕干紙楽重量的2. 5% ;
[0043] (4)成型：將經過步驟（3)混合后的紙漿按照一定定量進行抄造；所述定量為 50g/m 2 ；
[0044] (5)涂布：在經過步驟（4)處理成型的紙張表面使用膠機以施加一定量的施膠劑 量的施膠劑，并熱壓烘干，便得到新型環保阻燃紙。施膠劑用量為絕干紙漿重量的5% ;烘 干溫度為l〇〇°C ;烘干熱壓壓力為30kN ;
[0045] 將步驟（5)得到的阻燃紙與只經以上步驟（1)和步驟⑵處理的紙漿抄成的空白 紙片對比阻燃性能（極限氧指數）。
[0046] 本實施例阻燃紙極限氧指數提高了 5. 98% (與空白紙樣的極限氧指數相比，阻燃 紙的極限氧指數由18. 4提高到了 19. 5)
[0047] 實施例3
[0048] 一種新型環保阻燃紙的生產工藝，其特征在于包括以下操作步驟：
[0049] (1)碎解：將竹漿原料置于碎漿機（轉子線速為900m/min)中進行一定時間的碎 解；所述漿濃控制在質量分數為5% ;碎解時間為lOmin。
[0050] (2)打漿：將經過步驟⑴碎解的紙漿放入盤磨打漿機中打漿至一定的打漿度；所 述一定的打漿度為43° SR。
[0051] (3)混合：將經過步驟（2)打漿的紙漿依次與不同重量的阻燃劑、增強劑、助留劑 及防水劑進行混合；所述阻燃劑的質量為絕干紙漿重量的20% ;增強劑為絕干紙漿重量的 3% ;助留劑重量為絕干紙漿重量的0. 5% ;防水劑重量為絕干紙漿重量的3% ;
[0052] (4)成型：將經過步驟（3)混合后的紙漿按照一定定量進行抄造；所述定量為 l〇〇g/m2 ；
[0053] (5)涂布：在經過步驟（4)處理成型的紙張表面使用膠機以施加一定量的施膠劑 量的施膠劑，并熱壓烘干，便得到新型環保阻燃紙。施膠劑用量為絕干紙漿重量的8% ;烘 干溫度為ll〇°C ;烘干熱壓壓力為40kN ;
[0054] 將步驟（5)得到的阻燃紙與只經以上步驟（1)和步驟（2)處理的紙漿抄成的空白 紙片對比阻燃性能（極限氧指數）。
[0055] 本實施例阻燃紙極限氧指數提高了 9. 24% (與空白紙樣的極限氧指數相比，阻燃 紙的極限氧指數由18. 4提高到了 20. 1)
[0056] 實施例4
[0057] -種新型環保阻燃紙的生產工藝，其特征在于包括以下操作步驟：
[0058] (1)碎解：將竹漿原料置于碎漿機（轉子線速900m/min)中進行一定時間的碎解； 所述漿濃控制在質量分數為6% ;碎解時間為15min。
[0059] (2)打漿：將經過步驟（1)碎解的紙漿放入盤磨打漿機中打漿至一定的打漿度；所 述一定的打漿度為45° SR。
[0060] (3)混合：將經過步驟（2)打漿的紙漿依次與不同重量的阻燃劑、增強劑、助留劑 及防水劑進行混合；所述阻燃劑的質量為絕干紙漿重量的25% ;增強劑為絕干紙漿重量的 4% ;助留劑重量為絕干紙楽重量的0. 8% ;防水劑重量為絕干紙楽重量的4% ;
[0061] (4)成型：將經過步驟（3)混合后的紙漿按照一定定量進行抄造；所述定量為 l〇〇g/m2 ；
[0062] (5)涂布：在經過步驟（4)處理成型的紙張表面使用膠機以施加一定量的施膠劑 量的施膠劑，并熱壓烘干，便得到新型環保阻燃紙。施膠劑用量為絕干紙漿重量的10%;烘 干溫度為ll〇°C ;烘干熱壓壓力為40kN ;
[0063] 將步驟（5)得到的阻燃紙與只經以上步驟（1)和步驟（2)處理的紙漿抄成的空白 紙片對比阻燃性能（極限氧指數）。
[0064] 本實施例阻燃紙極限氧指數提高了 15. 76% (與空白紙樣的極限氧指數相比，阻 燃紙的極限氧指數由18. 4提高到了 21. 3)
[0065] 實施例5
[0066] 一種新型環保阻燃紙的生產工藝，其特征在于包括以下操作步驟：
[0067] (1)碎解：將竹漿原料置于碎漿機（轉子線速900m/min)中進行一定時間的碎解； 所述漿濃控制在質量分數為3%?8% ;碎解時間為20min。
[0068] (2)打漿：將經過步驟（1)碎解的紙漿放入盤磨打漿機中打漿至一定的打漿度；所 述一定的打漿度為45° SR。
[0069] (3)混合：將經過步驟（2)打漿的紙漿依次與不同重量的阻燃劑、增強劑、助留劑 及防水劑進行混合；所述阻燃劑的質量為絕干紙漿重量的30% ;增強劑為絕干紙漿重量的 5% ;助留劑重量為絕干紙楽重量的1% ;防水劑重量為絕干紙楽重量的5% ;
[0070] (4)成型：將經過步驟（3)混合后的紙漿按照一定定量進行抄造；所述定量介于 150g/m 2 ；
[0071] (5)涂布：在經過步驟⑷處理成型的紙張表面使用膠機以施加一定量的施膠劑 量的施膠劑，并熱壓烘干，便得到新型環保阻燃紙。施膠劑用量為絕干紙漿重量的12%;烘 干溫度為120°C ;烘干熱壓壓力為50kN ;
[0072] 將步驟（5)得到的阻燃紙與只經以上步驟（1)和步驟⑵處理的紙漿抄成的空白 紙片對比阻燃性能（極限氧指數）。
[0073] 本實施例阻燃紙極限氧指數提高了 20. 65% (與空白紙樣的極限氧指數相比，阻 燃紙的極限氧指數由18. 4提高到了 22. 2)
[0074] 實施例6
[0075] -種新型環保阻燃紙的生產工藝，其特征在于包括以下操作步驟：
[0076] (1)碎解：將竹漿原料置于碎漿機（轉子線速900m/min)中進行一定時間的碎解； 所述漿濃控制在質量分數為8% ;碎解時間為5?20min。
[0077] (2)打漿：將經過步驟（1)碎解的紙漿放入盤磨打漿機中打漿至一定的打漿度；所 述一定的打漿度為45° SR。
[0078] (3)混合：將經過步驟（2)打漿的紙漿依次與不同重量的阻燃劑、增強劑、助留劑 及防水劑進行混合；所述阻燃劑的質量為絕干紙漿重量的30% ;增強劑為絕干紙漿重量的 5% ;助留劑重量為絕干紙楽重量的1% ;防水劑重量為絕干紙楽重量的5% ;
[0079] (4)成型：將經過步驟（3)混合后的紙漿按照一定定量進行抄造；所述定量為 150g/m 2 ；
[0080] (5)涂布：在經過步驟（4)處理成型的紙張表面使用膠機以施加一定量的施膠劑 量的施膠劑，并熱壓烘干，便得到新型環保阻燃紙。施膠劑用量為絕干紙漿重量的12%;烘 干溫度為130°C ;烘干熱壓壓力為50kN ;
[0081] 將步驟（5)得到的阻燃紙與只經以上步驟（1)和步驟（2)處理的紙漿抄成的空白 紙片對比阻燃性能（極限氧指數）。
[0082] 本實施例阻燃紙極限氧指數提高了 23. 37% (與空白紙樣的極限氧指數相比，阻 燃紙的極限氧指數由18. 4提高到了 22. 7)
[0083] 實施例7
[0084] 一種新型環保阻燃紙的生產工藝，其特征在于包括以下操作步驟：
[0085] (1)碎解：將竹漿原料置于碎漿機（轉子線速為900m/min)中進行一定時間的碎 解；所述漿濃控制在質量分數為8% ;碎解時間為20min。
[0086] (2)打漿：將經過步驟（1)碎解的紙漿放入盤磨打漿機中打漿至一定的打漿度；所 述一定的打漿度為47° SR。
[0087] (3)混合：將經過步驟（2)打漿的紙漿依次與不同重量的阻燃劑、增強劑、助留劑 及防水劑進行混合；所述阻燃劑的質量為絕干紙漿重量的30% ;增強劑為絕干紙漿重量的 5% ;助留劑重量為絕干紙楽重量的1% ;防水劑重量為絕干紙楽重量的5% ;
[0088] (4)成型：將經過步驟（3)混合后的紙漿按照一定定量進行抄造；所述定量為 150g/m 2 ；
[0089] (5)涂布：在經過步驟（4)處理成型的紙張表面使用膠機以施加一定量的施膠劑 量的施膠劑，并熱壓烘干，便得到新型環保阻燃紙。施膠劑用量為絕干紙漿重量的15%;烘 干溫度為130°C ;烘干熱壓壓力為60kN ;
[0090] 將步驟（5)得到的阻燃紙與只經以上步驟（1)和步驟（2)處理的紙漿抄成的空白 紙片對比阻燃性能（極限氧指數）。
[0091] 本實施例阻燃紙極限氧指數提高了 25. 00% (與空白紙樣的極限氧指數相比，阻 燃紙的極限氧指數由18. 4提高到了 23. 0)
[0092] 實施例8
[0093] -種新型環保阻燃紙的生產工藝，其特征在于包括以下操作步驟：
[0094] (1)碎解：將竹漿原料置于碎漿機（轉子線速為900m/min)中進行一定時間的碎
【權利要求】
1. 一種環保阻燃紙的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟： (1) 碎漿：將植物纖維原料置于碎漿機中進行碎解，漿濃控制在質量濃度3%?8%之 間，碎解時間為5?20min ; (2) 打漿：將經過步驟（1)碎解的紙漿放入盤磨打漿機中以游離狀打漿方式打至打漿 度介于40?50° SR之間； (3) 添加：向經過步驟（2)打漿的紙漿中依次加入阻燃劑、增強劑、助留劑及防水劑 進行混合；所述阻燃劑的質量為絕干紙漿重量的10%?30%，增強劑為絕干紙漿重量 的1 %?5%,助留劑重量為絕干紙楽重量的0. 1 %?1%,防水劑重量為絕干紙楽重量的 2%?5% ; (4) 成型：將經過步驟（3)混合后的紙漿在造紙機上按照50?200g/m2的定量進行抄 造； (5) 施膠：在經過步驟（4)成型的紙張表面使用膠機施以施膠劑，并熱壓烘干，得到新 型環保阻燃紙；所述施膠劑用量為絕干紙漿重量的5?15% ;所述烘干溫度介于100? 140°C :烘干熱壓壓力為30kN?60kN。
2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（1)所述的碎漿機轉子線速介 于 900 ?1200m/min。
3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（3)所述的阻燃劑為三聚氰胺 氰尿酸鹽（MCA)，增強劑為陽離子淀粉，助留劑為陽離子聚丙烯酰胺，防水劑為丙烯酸樹脂。
4. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（5)所述的熱壓烘干是在烘干 時加熱與壓榨同時作用于烘干紙張。
5. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（5)所述的施膠劑是將陽離子 淀粉在80°C下攪拌糊化后，以1:1的質量比例將三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA)加入糊化液中攪 拌混合均勻配置而成。
6. -種由權利要求1?5任一項所述的制備方法制備得到的環保阻燃紙。
7. 根據權利要求6所述的環保阻燃紙在制備抄造阻燃紙方面的應用。
【文檔編號】D21H21/34GK104099810SQ201410310589
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】楊飛, 楊文光, 楊仁黨 申請人:華南理工大學