專利名稱：：造紙用改性纖維及其制備方法、以及含有該纖維的紙制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明提供了一種可以明顯提高紙制品強(qiáng)度的造紙用改性纖維，還提供了該改性纖維的制備方法以及含有這種纖維的紙制品。本發(fā)明屬于造紙
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：在生產(chǎn)某些高強(qiáng)度紙種，尤其是像鈔票紙、有價(jià)票證紙之類的高強(qiáng)度紙張時(shí)，由于現(xiàn)有的植物纖維原料自身強(qiáng)度的限制，其強(qiáng)度很難再有較大幅度的提高，人們一直致力于解決這一問題。隨著紡織工業(yè)的發(fā)展以及對(duì)化學(xué)纖維研究的不斷深入，開發(fā)出了越來越多的化學(xué)纖維新品種，而且，化學(xué)纖維在造紙工業(yè)中也已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于抄造各種用途的特殊紙張。一些新開發(fā)的高性能化學(xué)纖維更是為特種紙的研究開發(fā)提供了廣闊的應(yīng)用空間，例如，具有高強(qiáng)度和高模量的芳香族聚酰胺纖維(芳綸纖維)和芳香族雜環(huán)類纖維(PBO纖維)可用于生產(chǎn)具有耐高溫、阻燃、絕緣等特性的特種紙；聚芳醚砜纖維可用于生產(chǎn)耐熱、阻燃和抗輻射的特種紙。上述這些特種紙一般都是在特殊的工業(yè)環(huán)境中使用，因此，添加的纖維雖然也可以提高其強(qiáng)度，但是實(shí)際上這些技術(shù)方案所注重的是使紙制品具有耐高溫、耐熱等特殊性能；對(duì)于鈔票紙、證件紙、票據(jù)紙和包裝紙，以及平時(shí)印刷、書寫中較多使用的書寫紙、膠印紙、銅版紙等來說，其使用環(huán)境較好，采用上述的技術(shù)方案來提高其強(qiáng)度，顯然是不合適的，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，而且這些纖維的價(jià)格較高，從成本的角度考慮也不合適。許多化學(xué)纖維的強(qiáng)度是植物纖維的幾倍、幾十倍甚至上百倍，加入紙漿漿料中制成嵌制品后，可以大大提高紙制品的強(qiáng)度。目前添加纖維對(duì)紙制品進(jìn)行改性的技術(shù)方案中，多是將未經(jīng)處理的纖維直接添加到造紙的紙漿中，以此來追求成品紙性能的提高。但是，化學(xué)纖維的表面一般都比較光滑，對(duì)水的浸潤(rùn)性較差，表面活性也比較低，纖維之間難以形成理想的結(jié)合。將這些化學(xué)纖維與其它纖維原料混合進(jìn)行抄紙時(shí)，在成形過程中，往往存在著纖維難以均勻分散，紙頁纖維之間結(jié)合強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，這大大限制了化學(xué)纖維在紙張抄造中的應(yīng)用以及性能發(fā)揮。如果要使化學(xué)纖維與植物纖維混合抄紙得到的紙張具有較高的強(qiáng)度，可以對(duì)化學(xué)纖維進(jìn)行表面處理或者在抄造過程中進(jìn)行特殊的處理，以增加不同纖維之間的結(jié)合力，從而提高成紙的強(qiáng)度。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種造紙用改性纖維，其是通過對(duì)聚乙烯醇(PVA)纖維進(jìn)行改性而得到的一種PVA改性纖維，將其添加到紙漿漿料中，可以大幅提高抄造得到的紙制品的強(qiáng)度。本發(fā)明的目的還在于提供上述造紙用改性纖維的制備方法。本發(fā)明的目的還在于提供含有上述造紙用改性纖維的紙制品，該紙制品的強(qiáng)度等性能比未添加纖維以及添加普通造紙用纖維的紙制品有大幅度的提高，同時(shí)還具有良好的印刷適性。本發(fā)明的目的還在于提供上述紙制品的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種造紙用改性纖維，該纖維是來用改性劑對(duì)PVA纖維進(jìn)行表面改性而得到的改性纖維，其中，所述改性劑包括各種酸、堿和氧化劑等中的一種或幾種，例如氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀、鹽酸、磷酸、乙酸、雙氧水、過氧乙酸和高錳酸鉀等，當(dāng)酸或堿與氧化劑復(fù)配使用時(shí)，酸或堿與氧化劑的質(zhì)量配比一般為1:6-4:5。為獲得本發(fā)明提供的造紙用改性纖維的表面改性效果，提高其浸潤(rùn)性和表面活性，增進(jìn)其與植物纖維原料以及各種造紙助劑之間的結(jié)合，可以采用不同的改性劑對(duì)PVA纖維進(jìn)行表面處理，因此，本發(fā)明所采用的改性劑可以是一種化合物，也可以是兩種或兩種以上化合物的復(fù)配。選擇兩種化合物復(fù)配時(shí)，應(yīng)選擇酸和氧化劑復(fù)配使用或選擇堿和氧化劑復(fù)配使用，而且，應(yīng)遵循酸和酸性氧化劑復(fù)配、堿和堿性氧化劑復(fù)配的原則，以獲得更好的PVA表面改性效果。在本發(fā)明的具體技術(shù)方案中，進(jìn)行改性的PVA纖維均是采用合成纖維領(lǐng)域常用的方法和原料制備的，優(yōu)選地，進(jìn)行表面改性的聚乙烯醇纖維是以聚合度為1500-3000，醇解度為90moP/。-99.9moP/。的聚乙烯醇為原料制備的。本發(fā)明提供的造紙用改性纖維主要用于添加到紙漿漿料中提高成紙的強(qiáng)度，纖維本身的強(qiáng)度對(duì)成紙的強(qiáng)度也有影響，但是本發(fā)明旨在對(duì)PVA纖維表面進(jìn)行一定的除油、除雜、改性，在保留纖維原有強(qiáng)度的前提下，使纖維表面形成一種表面微溶的狀態(tài)，提高其浸潤(rùn)性和活性，提高PVA纖維與其他纖維的結(jié)合力，由此提高成紙的強(qiáng)度，因此，本發(fā)明的造紙用改性纖維可以稱為PVA改性纖維，也可稱為PVA增強(qiáng)纖維。本發(fā)明還提供了上述造紙用改性纖維的制備方法，其包括將PVA纖維投入改性劑溶液中進(jìn)行改性處理的過程，其中，改性處理的處理溫度為10°C-100°C，優(yōu)選20。C-80。C，處理時(shí)間為10min-180min，優(yōu)選20min-120min。本發(fā)明所提供的上述造紙用改性纖維是通過改性劑對(duì)常規(guī)的PVA纖維進(jìn)行表面改性獲得的，通過上述形式的改性，可以使造紙用改性纖維能夠與紙漿漿料中的植物纖維、造紙助劑等形成良好的結(jié)合，提高了纖維的浸潤(rùn)性和表面活性，增強(qiáng)了不同性質(zhì)的纖維之間的結(jié)合力，使含有該造紙用改性纖維的紙制品的強(qiáng)度大大提高，同時(shí)由于纖維對(duì)水的浸潤(rùn)性也得到了提高，增加了纖維表面的親水性，可以使纖維在紙張中達(dá)到較好的均勻分散效果。為達(dá)到較好的改性效果，在對(duì)PVA纖維進(jìn)行表面改性處理的過程中，可以對(duì)所采用的改性劑溶液的質(zhì)量百分比濃度進(jìn)行控制，優(yōu)選地，改性劑溶液的質(zhì)量百分比濃度為0.05°/0-2.0%。并且，在改性劑溶液中，進(jìn)行表面改性處理的PVA纖維所占的質(zhì)量百分比(即改性處理的處理濃度，指PVA纖維占改性劑溶液的質(zhì)量百分比濃度)為0.1%-2.0%。本發(fā)明還提供了一種含有造紙用改性纖維的紙制品，其中，該紙制品紙頁中含有上述的造紙用改性纖維，相對(duì)于絕干漿，造紙用改性纖維在紙頁中的質(zhì)量含量為1-30%。根據(jù)上述紙制品用途的不同，可以對(duì)紙頁中的造紙用改性纖維含量(加入量)進(jìn)行控制，加入量較大時(shí)，紙制品的成本比較高，加入量過大時(shí)，成紙的強(qiáng)度反而降低；一般情況下，較高的加入量只用于抄造有特殊要求、需特殊表面處理的紙張。綜合考慮纖維加入量對(duì)紙制品的增強(qiáng)效果以及成本的影響，一般情況下，相對(duì)于絕干漿，造紙用改性纖維在紙頁中的質(zhì)量含量可以控制為3-15%。造紙用改性纖維的尺寸(例如細(xì)度、長(zhǎng)度等)對(duì)于其與紙漿中其他纖維原料的結(jié)合具有較大的影響，進(jìn)而也會(huì)影響含有造紙用改性纖維的紙制品的強(qiáng)度，一般所采用的造紙用改性纖維的纖維細(xì)度可以為0.8dtex-4.0dtex，優(yōu)選1.5dtex-2.5dtex。造紙用增強(qiáng)纖維的長(zhǎng)度可以控制為2mm-15mm，優(yōu)選3mm-6mm。另外，在其他條件不變的情況下，要達(dá)到最大程度提高成紙強(qiáng)度的目的，所采用的造紙用植物纖維的長(zhǎng)度不能太短，而且，纖維應(yīng)盡可能的分絲帚化。當(dāng)漿料纖維，即植物纖維自身結(jié)合的強(qiáng)度較高時(shí)，添加改性纖維后成紙的強(qiáng)度提高幅度會(huì)更大一些，即更有利于改性纖維增強(qiáng)效果的發(fā)揮。本發(fā)明提供的含有造紙用改性纖維的紙制品可以為例如鈔票紙、證件紙、票據(jù)紙或包裝紙等對(duì)強(qiáng)度等性能有較高要求的紙制品，可以是紙張，也可以是卡紙、紙板或其紙制品。本發(fā)明還提供了上述紙制品的制備方法，其是在紙張抄造過程中將造紙用改性纖維加入到紙漿漿料中，然后再通過常規(guī)的抄造工藝得到所需要的紙制品。在本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，通過采用改性劑對(duì)PVA纖維進(jìn)行表面改性，改善了造紙用改性纖維的表面狀況，提高了其表面的活性、親水性和浸潤(rùn)性；將上述造紙用改性纖維按一定配比與紙漿漿料(包括植物纖維原料、造紙助劑等)混勻用于紙張抄造，造紙用改性纖維與其他纖維以及造紙助劑反應(yīng)形成良好的結(jié)合，能夠顯著提高所制備的紙制品的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)，同時(shí)，由于造紙用改性纖維表面的親水性和浸潤(rùn)性的提高，該纖維在紙頁中的分散性也較好。本發(fā)明采用的纖維是常用的PVA纖維，與制造特種紙所采用的其他纖維相比，更適合于添加到造紙漿料中，提高普通紙張的強(qiáng)度等性能，而且，抄造得到的紙制品的成本相對(duì)較低，損紙易于回收處理，不會(huì)污染環(huán)境。上述造紙用改性纖維不僅適用于例如書寫紙、膠印紙、銅版紙等一般紙種的抄造，更適用于例如鈔票紙、有價(jià)票證紙之類的高強(qiáng)度紙張的抄造。根據(jù)所生產(chǎn)紙種的不同，與現(xiàn)有的紙制品相比，本發(fā)明所提供的造紙用改性纖維可使成紙的裂斷長(zhǎng)提高8%-50%，耐折度提高20%-300%，撕裂度提高40%-150%，耐破度提高10°/。-70%;與添加普通PVA纖維抄造得到的紙張相比，其各種性能也能得到較大的提高。而且，添加造紙用改性纖維后，紙張具有良好的印刷適性，不會(huì)出現(xiàn)掉毛、掉粉等現(xiàn)象。具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例進(jìn)一步介紹本發(fā)明的實(shí)施及其效果，目的在于幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和精神，不能構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施范圍的限定。實(shí)施例l:(1)將16。/。的PVA(平均聚合度2200、醇解度99mo1。/。)紡絲原液通過帶有10000個(gè)70pm直徑的圓形噴絲孔的噴絲頭，壓入到硫酸鈉(30%固含量)做凝固劑的凝固浴(卯。C)中，將制成的纖維用第一羅拉巻繞，噴絲頭的金屬板與第一羅拉之間的張力控制在0.040-0.055N/dtex之間，然后經(jīng)過4倍濕拉伸、拉伸熱處理(熱拉伸溫度23(TC)、上油等工序，制成PVA纖維。該纖維具有2.1dtex的細(xì)度，8.8cN/dtex的強(qiáng)度。(2)將上述(1)中獲得的PVA纖維切至4mm長(zhǎng)，投入到質(zhì)量濃度為0.1%的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行表面改性處理，其中，處理溫度為30'C，處理濃度為0.5%，處理時(shí)間為50min，處理后用清水沖洗至pH值為中性后，得到造紙用改性纖維。(3)將上述(2)中的濕態(tài)形式的造紙用改性纖維以8%的質(zhì)量百分比(相對(duì)于絕干漿)添加到紙漿槳料中，按照常規(guī)抄造工藝抄造成定量為90g/m2的紙張。進(jìn)行強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)比，添加有該種造紙用改性纖維的紙張的強(qiáng)度明顯提高，如表1所示。實(shí)施例2:(1)將實(shí)施例1步驟(1)中獲得的PVA纖維切至4mm長(zhǎng)，投入到(質(zhì)量濃度為0.1%的氫氧化鈉和0.5%的雙氧水)混合液中進(jìn)行表面改性處理，其中，處理溫度為50。C，處理濃度為0.5%，處理時(shí)間為30min，處理后用清水沖洗至pH值為中性后，得到表面改性的造紙用改性纖維。(2)將上述(1)中的濕態(tài)形式的造紙用改性纖維按照實(shí)施例1中步驟(3)所述的相同方法抄造成紙。(3)對(duì)添加有該種造紙用改性纖維的紙張和未添加纖維的同批次紙張進(jìn)行強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)比，添加有該種造紙用改性纖維的紙張的強(qiáng)度明顯提高，如表1所示。對(duì)比例l:(1)將實(shí)施例1步驟(1)中制得的PVA纖維切短至4mm長(zhǎng)，并按照實(shí)施例1中步驟(3)所述的相同方法抄造成紙。(2)對(duì)添加有該種PVA纖維的紙張和添加有造紙用改性纖維的同批次紙張進(jìn)行強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)比，如表1所示。對(duì)比例2:不向紙漿槳料中添加造紙用改性纖維，其它均按照實(shí)施例1中的步驟(3)所述的相同方法抄造成紙張，成紙強(qiáng)度指標(biāo)如表l所示。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>纖維分散程度實(shí)驗(yàn)例:以針葉漿制備定量80g/n^的手抄片為例，觀察造紙用改性纖維的分散程度。取1.25g造紙用改性纖維和625g質(zhì)量濃度為4%的針葉木漿并加1500g自來水，連同造紙用改性纖維和漿料一起倒入標(biāo)準(zhǔn)疏解器(300r/min)中疏解5min后取出，用自來水稀釋一定濃度后，在Rapid-K6thenBlattbildner-sheetFormer(PTI公司產(chǎn)，RK-3A型)抄片器上抄造并烘干成定量為80g/n^的手抄片，所得手抄片用放大鏡迎光觀察造紙用改性纖維的分散程度，可以看到造紙用改性纖維在紙張中能夠均勻分散。權(quán)利要求1、一種造紙用改性纖維，該纖維是采用改性劑對(duì)聚乙烯醇纖維進(jìn)行表面改性而得到的改性纖維，其中，所述改性劑包括氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀、鹽酸、磷酸、乙酸、雙氧水、過氧乙酸和高錳酸鉀中的一種或幾種。2、如權(quán)利要求l所述的造紙用改性纖維，其中，進(jìn)行表面改性的聚乙烯醇纖維是以聚合度為1500-3000，醇解度為90mol。/。-99.9mol。/。的聚乙烯醇為原料制備的。3、權(quán)利要求l-2任一項(xiàng)所述的造紙用改性纖維的制備方法，其包括將聚乙烯醇纖維投入改性劑溶液中進(jìn)行改性處理的過程，其中，所述改性處理的處理溫度為20°C-80°C，處理時(shí)間為20min-120min。4、如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中，所述改性劑溶液的質(zhì)量百分比濃度為0.05%-2.0%。5、如權(quán)利要求4所述的制備方法，其中，所述改性處理的處理濃度為0.10/0-2.0%。6、一種含有造紙用改性纖維的紙制品，其中，該紙制品紙頁中含有權(quán)利要求l-2任一項(xiàng)所述的造紙用改性纖維，相對(duì)于絕干漿，所述造紙用改性纖維在紙頁中的質(zhì)量含量為1-30%。7、如權(quán)利要求6所述的紙制品，其中，相對(duì)于絕干漿，所述造紙用改性纖維在紙頁中的質(zhì)量含量為3-15%。8、如權(quán)利要求6或7所述的紙制品，其中，所述造紙用改性纖維的纖維細(xì)度為0.8dtex-4.0dtex。9、如權(quán)利要求8所述的紙制品，其中，所述造紙用改性纖維的纖維細(xì)度為1.5dtex-2.5dtex。10、如權(quán)利要求6或7所述的紙制品，其中，所述造紙用改性纖維的長(zhǎng)度為2mm曙15mm。11、如權(quán)利要求10所述的紙制品，其中，所述造紙用改性纖維的長(zhǎng)度為3mm-6mm。12、如權(quán)利要求6所述的紙制品，該紙制品為鈔票紙、證件紙、票據(jù)紙或包裝紙。13、權(quán)利要求6-12任一項(xiàng)所述的紙制品的制備方法，其特征在于，在紙張抄造過程中將所述造紙用改性纖維加入紙漿漿料中。全文摘要本發(fā)明涉及造紙用改性纖維及其制備方法、以及含有該纖維的紙制品。本發(fā)明首先提供了一種造紙用改性纖維，該纖維是采用改性劑對(duì)聚乙烯醇纖維進(jìn)行表面改性而得到的改性纖維，其中，所述改性劑包括氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀、鹽酸、磷酸、乙酸、雙氧水、過氧乙酸和高錳酸鉀中的一種或幾種。本發(fā)明還提供了上述造紙用改性纖維的制備方法以及含有造紙用改性纖維的紙制品。通過采用改性劑對(duì)PVA纖維進(jìn)行表面改性，提高了其表面的活性、親水性和浸潤(rùn)性；將上述造紙用改性纖維與紙漿漿料混勻用于紙張抄造，造紙用改性纖維與其他纖維以及造紙助劑反應(yīng)形成良好的結(jié)合，能夠顯著提高所制備的紙制品的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)。文檔編號(hào)D21H15/02GK101377064SQ2008102239公開日2009年3月4日申請(qǐng)日期2008年10月13日優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日發(fā)明者劉義龍,劉文琪,吳梅竹,曹秀痕,朱西賞,王存增,王進(jìn)喜申請(qǐng)人:中國印鈔造幣總公司