本發(fā)明屬于造紙領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合紙張新材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

紙張的強(qiáng)度是指紙業(yè)承受各種機(jī)械力時(shí)抵抗力，一般包括橫/縱向拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度等，是衡量紙張性能的重要指標(biāo)之一。造紙業(yè)是我國(guó)的重要產(chǎn)業(yè)之一，近年來(lái)，隨著我國(guó)造紙工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)高檔次紙品的需求量大幅增加，紙張強(qiáng)度的提高也顯得越發(fā)重要。

為了滿足人們對(duì)于高強(qiáng)度的紙張的需求，研究人員做了大量的研究。例如專利cn105696409a通過(guò)采用硫酸對(duì)硅酸鈣填料進(jìn)行預(yù)處理，將處理后的填料加入磨漿后的植物纖維中，經(jīng)過(guò)上網(wǎng)、成形、壓榨、干燥后得到加填紙張，該方法可顯著改善硅酸鈣加填紙的強(qiáng)度性能；專利cn103476990a通過(guò)在纖維懸浮液中提供包含微纖絲化纖維素的組合物，加入占纖維懸浮液質(zhì)為0.1-10wt％的微纖絲化纖維素，從而提高要形成的產(chǎn)品的強(qiáng)度和保持力。但上述方法只能對(duì)特定種類的紙張的強(qiáng)度進(jìn)行改善，無(wú)法對(duì)于所有種類的紙張的強(qiáng)度起到改善作用。

研究人員還通過(guò)改善淋膜工藝來(lái)全面提高紙張強(qiáng)度，例如專利cn103215851a公開(kāi)了一種淋膜用底紙及應(yīng)用其的淋膜紙，底紙包括原紙和形成于原紙表面的涂層，該涂層由涂料涂布形成，該涂料含有顏料和膠乳，該涂料中顏料與膠乳的質(zhì)量比為100:9-15，該涂料的涂布量為8-16g/m²，該膠乳的表面張力大于等于55mn/m。淋膜紙則是通過(guò)對(duì)控制淋膜用底紙的涂層中的膠乳的表面張力達(dá)到大于等于55mn/m，并配合一定的膠乳用量及涂料涂布量達(dá)到提高底紙自身的表面張力的目的，使底紙表面具有較好的附著能力，從而使淋膜層與底紙結(jié)合牢固；專利cn102852051a公開(kāi)了一種新結(jié)構(gòu)淋膜紙，具有原紙層和至少一層淋膜層，原紙層和淋膜層之間設(shè)有粘著層，粘著層為水性聚烯烴涂布層，由于粘著層的相似相容性介于紙張和塑料之間，因此可以起到粘接原紙層和淋膜層的作用，能夠有效避免原紙層和淋膜層相互剝離，可廣泛應(yīng)用于辦公室紙張、食品包裝、食品容器及其它各種防潮或防漏用包裝紙，或以供加工制作膠帶、廣告、不干膠行業(yè)的離型紙等。但是上述淋膜紙中的淋膜材料用量大，易造成資源浪費(fèi)，淋膜得到的復(fù)合紙張不可做有透氣性要求的產(chǎn)品，當(dāng)紙張的表面粗糙度較大時(shí)，紙張表面的不平整性使淋膜工藝容易產(chǎn)生漏點(diǎn)，從而影響淋膜得到的復(fù)合紙張的整體性能，除此之外，淋膜中常用的粘合劑常會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體的排放，對(duì)環(huán)境存在不利影響。

因此，研究一種能夠提高所有紙張強(qiáng)度且耗材小、成本低的環(huán)境友好型復(fù)合紙張新材料及其制備方法具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，使用增強(qiáng)纖維和特殊材料的粘合劑與紙張復(fù)合，在提高紙張強(qiáng)度的同時(shí)減少耗材的使用量，降低成本，并減少對(duì)環(huán)境造成的污染，提供一種能夠提高所有紙張強(qiáng)度且耗材小、成本低的環(huán)境友好型復(fù)合紙張新材料及其制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種復(fù)合紙張新材料，主要由紙張、粘合劑和增強(qiáng)纖維組成，本發(fā)明適用于所有的紙張，所述粘合劑為低熔點(diǎn)可熱封聚合物，熔點(diǎn)為40～180℃，所述增強(qiáng)纖維的熔點(diǎn)高于粘合劑的熔點(diǎn)，所述增強(qiáng)纖維與紙張復(fù)合后的剝離強(qiáng)度為0.1～1.0n/25mm。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種復(fù)合紙張新材料，采用gb/t12914測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的未與增強(qiáng)纖維復(fù)合的紙張的縱向拉伸強(qiáng)度≥2.5kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度≥2.0kn/m，與增強(qiáng)纖維復(fù)合后的紙張的縱向拉伸強(qiáng)度≥3.5kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度≥3.0kn/m；

采用gb/t455測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的未與增強(qiáng)纖維復(fù)合的紙張的縱向撕裂強(qiáng)度≥400mn，橫向撕裂強(qiáng)度≥300mn，與增強(qiáng)纖維復(fù)合后的紙張的縱向撕裂強(qiáng)度≥450mn，橫向撕裂強(qiáng)度≥350mn。

如上所述的一種復(fù)合紙張新材料，所述增強(qiáng)纖維與紙張的單一表面復(fù)合或者與紙張的雙表面復(fù)合；所述紙張的克重為20～160g/m²。

如上所述的一種復(fù)合紙張新材料，所述粘合劑的加入量占粘合劑與增強(qiáng)纖維總量的2～98wt％。

如上所述的一種復(fù)合紙張新材料，所述增強(qiáng)纖維的熔點(diǎn)為80～300℃，所述增強(qiáng)纖維的直徑為10～50μm，采用gb/t14337-2008測(cè)得的增強(qiáng)纖維的拉伸強(qiáng)度為2.0～3.5cn/dtex，采用gb/t14337-2008測(cè)得的增強(qiáng)纖維的斷裂伸長(zhǎng)率為20～80％。

如上所述的一種復(fù)合紙張新材料，所述增強(qiáng)纖維與以絲網(wǎng)的形態(tài)與紙張復(fù)合，絲網(wǎng)的密度為20～1000根/m²，縱向間隔為0.1～10cm，橫向間隔0.1～10cm。

如上所述的一種復(fù)合紙張新材料，所述粘合劑與增強(qiáng)纖維為熔點(diǎn)不同但成分相同的材料，具體為滌綸或聚乳酸。聚乳酸可全生物降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，當(dāng)其與紙張復(fù)合時(shí)得到的復(fù)合紙張新材料可完全降解，有著極好的經(jīng)濟(jì)環(huán)保價(jià)值。

本發(fā)明還提供了與上述復(fù)合紙張新材料相對(duì)應(yīng)的一種制備方法，將粘合劑與增強(qiáng)纖維復(fù)合后通過(guò)熱壓將其與紙張復(fù)合，所述熱壓的溫度高于粘合劑熔點(diǎn)50～180℃，低于增強(qiáng)纖維的熔點(diǎn)，所述熱壓的時(shí)間為0.5～10min。在制備過(guò)程中，低熔點(diǎn)可熱封的粘合劑由于較高的熱壓溫度而熔化從而使得剩余的增強(qiáng)纖維以絲網(wǎng)的形態(tài)復(fù)合在紙張的表面，相比于淋膜工藝，本發(fā)明的方法耗材小、成本低、對(duì)未復(fù)合前的紙張材料的要求進(jìn)一步降低且制備過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種復(fù)合紙張新材料的制備方法，所述粘合劑通過(guò)復(fù)合紡絲方法與增強(qiáng)纖維復(fù)合，具體為將粘合劑材料與增強(qiáng)纖維材料通過(guò)皮芯紡絲法或并列紡絲法復(fù)合。

如上所述的一種復(fù)合紙張新材料的制備方法，所述熱壓的具體操作為：將增強(qiáng)纖維與粘合劑的復(fù)合物放置在一個(gè)放卷裝置上，將紙張放置在另一個(gè)放卷裝置上，紙張和增強(qiáng)纖維與粘合劑的復(fù)合物同時(shí)通過(guò)一個(gè)熱輥進(jìn)行熱壓，最后通過(guò)收卷裝置將熱壓成型的復(fù)合紙張收卷；

所有放卷裝置的放卷速度為5～80m/s，所有收卷裝置的收卷速度為5～80m/s，放卷和收卷速度根據(jù)熱壓溫度和復(fù)合紙張剝離強(qiáng)度來(lái)調(diào)節(jié)。

有益效果：

(1)本發(fā)明的一種復(fù)合紙張新材料的制備方法，使增強(qiáng)纖維以絲網(wǎng)的形態(tài)復(fù)合在紙張表面，具有耗材小、成本低且對(duì)未復(fù)合前的紙張材料的要求低的優(yōu)點(diǎn)。

(2)本發(fā)明的一種復(fù)合紙張新材料的制備方法，以低熔點(diǎn)可熱封聚合物作為粘合劑，克服了傳統(tǒng)涂料型粘合劑存在的使用不便、成本高和污染環(huán)境的問(wèn)題。

(3)本發(fā)明的一種復(fù)合紙張新材料，拉伸和撕裂強(qiáng)度高，有著極好的推廣價(jià)值。

(4)本發(fā)明的一種復(fù)合紙張新材料的制備方法，利用可全生物降解的聚乳酸以絲網(wǎng)的形態(tài)復(fù)合在紙張表面，全面提高紙張的強(qiáng)度，且復(fù)合得到的紙張容易回收利用，是一種環(huán)境友好型新材料，有著極好的經(jīng)濟(jì)環(huán)保價(jià)值。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。

實(shí)施例1

一種皮芯纖維復(fù)合紙張新材料的制備方法，步驟如下：

(1)將熔點(diǎn)為52℃的聚乳酸與熔點(diǎn)為120℃的聚乳酸通過(guò)皮芯紡絲法復(fù)合后得到復(fù)合物，其中熔點(diǎn)為52℃的聚乳酸的加入量占聚乳酸總量的10wt％，熔點(diǎn)為120℃的聚乳酸的直徑為15μm，拉伸強(qiáng)度為2.8cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為28％；

(2)將復(fù)合物放置在一個(gè)放卷裝置上，將縱向拉伸強(qiáng)度為2.8kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為2.3kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為420mn，橫向撕裂強(qiáng)度為325mn的紙張放置在另一個(gè)放卷裝置上，紙張和復(fù)合物同時(shí)通過(guò)一個(gè)熱輥進(jìn)行熱壓從而使得聚乳酸以絲網(wǎng)的形態(tài)與紙張的雙表面復(fù)合，其中紙張的克重為28g/m²，所有放卷裝置的放卷速度為5m/s，熱壓的溫度為112℃，熱壓的時(shí)間為2min，最后通過(guò)收卷裝置將熱壓成型的復(fù)合紙張收卷，其中所有收卷裝置的收卷速度為5m/s，絲網(wǎng)的密度為1000根/m²，縱向間隔為0.1cm，橫向間隔0.1cm。

最終制得的復(fù)合紙張的剝離強(qiáng)度為1.0n/25mm,縱向拉伸強(qiáng)度為4.0kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為3.6kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為500mn，橫向撕裂強(qiáng)度為383mn。

實(shí)施例2

一種皮芯纖維復(fù)合紙張新材料的制備方法，步驟如下：

(1)將熔點(diǎn)為180℃的聚乳酸與熔點(diǎn)為300℃的聚乳酸通過(guò)皮芯紡絲法復(fù)合后得到復(fù)合物，其中熔點(diǎn)為180℃的聚乳酸的加入量占聚乳酸總量的98wt％，熔點(diǎn)為300℃的聚乳酸的直徑為50μm，拉伸強(qiáng)度為3.5cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為80％；

(2)將復(fù)合物放置在一個(gè)放卷裝置上，將縱向拉伸強(qiáng)度為2.5kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為2.0kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為400mn，橫向撕裂強(qiáng)度為300mn的紙張放置在另一個(gè)放卷裝置上，紙張和復(fù)合物同時(shí)通過(guò)一個(gè)熱輥進(jìn)行熱壓從而使得聚乳酸以絲網(wǎng)的形態(tài)與紙張的單一表面復(fù)合，其中紙張的克重為160g/m²，所有放卷裝置的放卷速度為80m/s，熱壓的溫度為250℃，熱壓的時(shí)間為10min，最后通過(guò)收卷裝置將熱壓成型的復(fù)合紙張收卷，其中所有收卷裝置的收卷速度為80m/s，絲網(wǎng)的密度為100根/m²，縱向間隔為8cm，橫向間隔8cm。

最終制得的復(fù)合紙張的剝離強(qiáng)度為0.2n/25mm,縱向拉伸強(qiáng)度為3.6kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為3.2kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為462mn，橫向撕裂強(qiáng)度為362mn。

實(shí)施例3

一種皮芯纖維復(fù)合紙張新材料的制備方法，步驟如下：

(1)將熔點(diǎn)為70℃的滌綸與熔點(diǎn)為270℃的滌綸通過(guò)皮芯紡絲法復(fù)合后得到復(fù)合物，其中熔點(diǎn)為70℃的滌綸的加入量占滌綸總量的80wt％，熔點(diǎn)為70℃的滌綸的直徑為25μm，拉伸強(qiáng)度為2.9cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為32％；

(2)將復(fù)合物放置在一個(gè)放卷裝置上，將縱向拉伸強(qiáng)度為2.55kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為2.1kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為405mn，橫向撕裂強(qiáng)度為308mn的紙張放置在另一個(gè)放卷裝置上，紙張和復(fù)合物同時(shí)通過(guò)一個(gè)熱輥進(jìn)行熱壓從而使得滌綸以絲網(wǎng)的形態(tài)與紙張的單一表面復(fù)合，其中紙張的克重為38g/m²，所有放卷裝置的放卷速度為30m/s，熱壓的溫度為250℃，熱壓的時(shí)間為4min，最后通過(guò)收卷裝置將熱壓成型的復(fù)合紙張收卷，其中所有收卷裝置的收卷速度為30m/s，絲網(wǎng)的密度為350根/m²，縱向間隔為7cm，橫向間隔7cm。

最終制得的復(fù)合紙張的剝離強(qiáng)度為0.45n/25mm,縱向拉伸強(qiáng)度為3.7kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為3.25kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為475mn，橫向撕裂強(qiáng)度為368mn。

實(shí)施例4

一種并列纖維復(fù)合紙張新材料的制備方法，步驟如下：

(1)將熔點(diǎn)為40℃的聚乳酸與熔點(diǎn)為100℃的聚乳酸通過(guò)并列紡絲法復(fù)合后得到復(fù)合物，其中熔點(diǎn)為40℃的聚乳酸的加入量占聚乳酸總量的90wt％，熔點(diǎn)為100℃的聚乳酸的直徑為42μm，拉伸強(qiáng)度為2.0cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為20％；

(2)將復(fù)合物放置在一個(gè)放卷裝置上，將縱向拉伸強(qiáng)度為2.5kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為2.0kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為400mn，橫向撕裂強(qiáng)度為300mn的紙張放置在另一個(gè)放卷裝置上，紙張和復(fù)合物同時(shí)通過(guò)一個(gè)熱輥進(jìn)行熱壓從而使得聚乳酸以絲網(wǎng)的形態(tài)與紙張的單一表面復(fù)合，其中紙張的克重為20g/m²，所有放卷裝置的放卷速度為5m/s，熱壓的溫度為90℃，熱壓的時(shí)間為0.5min，最后通過(guò)收卷裝置將熱壓成型的復(fù)合紙張收卷，其中所有收卷裝置的收卷速度為5m/s，絲網(wǎng)的密度為20根/m²，縱向間隔為10cm，橫向間隔10cm。

最終制得的復(fù)合紙張的剝離強(qiáng)度為0.1n/25mm,縱向拉伸強(qiáng)度為3.5kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為3.0kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為450mn，橫向撕裂強(qiáng)度為350mn。

實(shí)施例5

一種并列纖維復(fù)合紙張新材料的制備方法，步驟如下：

(1)將熔點(diǎn)為150℃的聚乳酸與熔點(diǎn)為250℃的聚乳酸通過(guò)并列紡絲法復(fù)合后得到復(fù)合物，其中熔點(diǎn)為150℃的聚乳酸的加入量占聚乳酸總量的2wt％，熔點(diǎn)為250℃的聚乳酸的直徑為10μm，拉伸強(qiáng)度為3.2cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為65％；

(2)將復(fù)合物放置在一個(gè)放卷裝置上，將縱向拉伸強(qiáng)度為2.8kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為2.3kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為422mn，橫向撕裂強(qiáng)度為321mn的紙張放置在另一個(gè)放卷裝置上，紙張和復(fù)合物同時(shí)通過(guò)一個(gè)熱輥進(jìn)行熱壓從而使得聚乳酸以絲網(wǎng)的形態(tài)與紙張的雙表面復(fù)合，其中紙張的克重為150g/m²，所有放卷裝置的放卷速度為80m/s，熱壓的溫度為200℃，熱壓的時(shí)間為8min，最后通過(guò)收卷裝置將熱壓成型的復(fù)合紙張收卷，其中所有收卷裝置的收卷速度為80m/s，絲網(wǎng)的密度為880根/m²，縱向間隔為2cm，橫向間隔2cm。

最終制得的復(fù)合紙張的剝離強(qiáng)度為0.82n/25mm,縱向拉伸強(qiáng)度為3.8kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為3.4kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度485mn，橫向撕裂強(qiáng)度為375mn。

實(shí)施例6

一種并列纖維復(fù)合紙張新材料的制備方法，步驟如下：

(1)將熔點(diǎn)為60℃的滌綸與熔點(diǎn)為240℃的滌綸通過(guò)并列紡絲法復(fù)合后得到復(fù)合物，其中熔點(diǎn)為60℃的滌綸的加入量占滌綸總量的64wt％，熔點(diǎn)為240℃的滌綸的直徑為33μm，拉伸強(qiáng)度為2.7cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為48％；

(2)將復(fù)合物放置在一個(gè)放卷裝置上，將縱向拉伸強(qiáng)度為2.58kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為2.17kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為413mn，橫向撕裂強(qiáng)度為315mn的紙張放置在另一個(gè)放卷裝置上，紙張和復(fù)合物同時(shí)通過(guò)一個(gè)熱輥進(jìn)行熱壓從而使得滌綸以絲網(wǎng)的形態(tài)與紙張的單一表面復(fù)合，其中紙張的克重為80g/m²，所有放卷裝置的放卷速度為49m/s，熱壓的溫度為215℃，熱壓的時(shí)間為6min，最后通過(guò)收卷裝置將熱壓成型的復(fù)合紙張收卷，其中所有收卷裝置的收卷速度為49m/s，絲網(wǎng)的密度為580根/m²，縱向間隔為4.2cm，橫向間隔4.2cm。

最終制得的復(fù)合紙張的剝離強(qiáng)度為0.5n/25mm,縱向拉伸強(qiáng)度為3.68kn/m，橫向拉伸強(qiáng)度為3.29kn/m，縱向撕裂強(qiáng)度為471mn，橫向撕裂強(qiáng)度為366mn。