专利名称：一种运用力学理论的粉煤灰纤维造纸技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合生产纸板技术，特别涉及一种可利用电厂粉煤灰纤维生产节约资源的纸板技术。
背景技术：
传统的造纸工业造纸机和纸板机，是用针叶木浆、阔叶木浆挂面、草类纸浆和废纸做里层，采用多个长网组合在一起的长网叠网纸板机，一个长网生产一层、由几个长网生产的多层的湿纸板在湿的状态下叠合成厚纸板；也有采用多圆网纸板机，每个圆网挂一层，几个圆网的多层湿纸板在湿的状态下叠合成厚纸板，在湿的状态下叠合生产纸板，即湿法生产纸板。生产纸板也可以用纸板复合机将生产好的不同纸板，中间采用粘合剂，干法进行复合生产纸板，即干法生产纸板。由上述纸板制成的纸箱，实际应用过程中，纸箱破损主要是由纸板挺度低，既抗弯曲变形能力低而造成的。
发明内容
本发明目的是为了克服已有技术的缺陷，采用一种用力学理论的粉煤灰纤维造纸技术。具体是使用电厂粉煤灰制成的纤维，合理配比植物纤维生产纸板；复合纸板的里层多配比粉煤灰纤维，外层少配比或不配比粉煤灰纤维。
为解决已有技术存在的缺陷，本发明的采用的技术方案是一种运用力学理论的粉煤灰纤维造纸技术，是按照力学理论，用粉煤灰纤维的纸浆或纸板做复合纸板的里层，越接近中间层的纸板配比的粉煤灰纤维越多；外层包括面层和底层，外层纸板用造纸纤维原料，如针叶木浆、阔叶木浆和草浆配比少量木浆制造的纸或纸板；从外层至中间层，纸板所用的原料质量逐层下降，中间层纸板所用的原料质量最差，如粉煤灰纤维和废纸浆。
本发明的粉煤灰纤维造纸技术，分别有湿法和干法技术 湿法技术为使用造纸机，采用不同纸浆配比、面层和底层用针叶木浆和阔叶木浆、里层采用粉煤灰纤维配比废纸或草浆，越接近中间层配比粉煤灰纤维越多； 干法技术为用纸板复合机，以不同原料制成的纸板，面层和底层用强度好、质量高的纸板；里层用强度差和质量低的粉煤灰纤维与废纸制成的纸板，进行一次复合2层至7层，生产出实心的复合纸板。
本发明的有益效果是采用电厂粉煤灰制成的纤维，生产复合纸板，面层和底层用强度高的纸板，越接近中间层配比的粉煤灰纤维越多，科学合理的用料不仅改善了纸的外观，使纸的挺度达到使用要求，而且使废物得到了利用，节省了能源，降低了成本。
图1是本发明的纸板厚度放大图； 图2是本发明的纸板厚度方向受力弯曲变形示意图； 图3是纸板厚度截面1-1和2-2部分示意图； 图4是纸板厚度方向受力弯曲时的示意图，图中示意ab层缩短、cd层伸长、O1O2层中间层不变； 图5是纸板厚度方向弯曲变形受压和拉力示意图； 图6是纸板厚度方向受力示意图； 图7是本发明用造纸机湿法生产复合纸板，每层纸板纸浆和粉煤灰纤维的配比； 图8是本发明用纸板复合机干法生产复合纸板，每层纸板的粉煤灰纤维的配比。
一般纸的挺度是指弯曲15°角时的弯矩，从材料力学的观点来试分析纸的挺度。
我们把纸的厚度放大，如图1所示，并假定纸是由许多与X轴平行的纤维所组成。用两个相近的截面1-1和2-2从纸上取出一段长为dx的单元体(参见图2)。从图3可以看到，纸在弯曲时与线段ab等高层上的纤维将缩短，而cd等高层上的纤维将伸长。在弯曲时不缩短也不伸长的层称中间层(图中与O1O2等高层)。中间层与横截面的交线称中性轴(图5中Y轴)，截面的对称轴为Z轴。在弯曲时，截面1-1和2-2将绕中性轴旋转成一个夹角dα(测定纸的挺度时，dα的积分∫dα＝15°角)。中性层上的纤维O1O2和距中性层为Z的纤维cd将变成圆弧线。O1O2弧线的长度不变仍为dx，但cd弧线的长度比dx长，用ρ表示O1O2的曲率半径，从图3可得
所以纤维cd的单位伸长为
这就是说，纤维的单位伸长与距中性层的距离成正比。
纤维的变形只与单向正应力σ有关，按照虎克定律 σ＝Eε……………………………………………………………(1) 由此得 这就是说，弯曲时截面上正应力与距中性层的距离成正比，正应力σ的分布参见图4。
这一点对要求高挺度纸板的生产和使用很有意义，如生产厚纸板时，面层和底层采用强度较好的纸浆或是处理较好的纸浆、中间层采用质量最差的纸浆和代用原料。同样道理，生产复合纸板时，面层和底层用强度高的纸板，中间层采用强度差的纸板复合。
取截面以左部分(参见图5)进行力的平衡，取截面上一个坐标为Z和Y的微面积dF，作用在这个微面上的力为σdF。根据平衡方程∑My＝0，各微面积上的力σdF对Y轴的力矩之和应与弯矩平衡，即
上式中积分∫FZ2dF是截面面积对Y轴的惯矩，用J表示，上式可写成 或 在测定纸的挺度时，试样夹在挺度仪上的长度(泰伯挺度仪为70mm)是固定的，弯曲角度(泰伯挺度仪为15°)也是规定的，所以1/ρ是常数，表现在纸的挺度上就没意义了。即纸的挺度(弯矩M)可以用EJ的乘积来表示(材料力学中E·J的乘积叫做抗弯刚度)。其中弹性模数E表示材料(如纸的纤维种类、填料、纤维间结合力等)抵抗弯曲的性能，而惯矩J表示截面尺寸(如纸的厚度)抵抗弯曲变形的性能。
将上面公式(4)代入(2) 则 在材料力学中令J/Z＝W，叫截面矩量，则 M＝σW………………………………………………………………………………(5) 对直径为d的圆截面，截面矩量W为 上面已假设纸的厚度为无数平行X轴的纤维，这些纤维直径d代入式(5) 即挺度与d3成正比，这些微细纤维直径d的积分就是纸的厚度，即纸的挺度与厚度的立方成正比。
用力学理论的粉煤灰纤维造纸技术，包括湿法技术和干法技术。
1.湿法技术用针叶木浆、阔叶木浆、草类浆和废纸浆，不配加粉煤灰纤维或少量配加粉煤灰纤维，做纸板的面层和底层纸浆。用越接近中间层(力学上称中性层)配比粉煤灰纤维越多的上述纸浆做纸板的芯层纸浆。在造纸机上将上述面层、底层与芯层纸浆分层上浆，生产多层不同配比的纸板。
如图6用造纸机生产复合纸板每层纸板的纸浆和粉煤灰纤维配比不同。
第1层(7层)针叶木浆0～100％、阔叶木浆100～0％、定量45～90g/m2 第2层(6层)针叶木浆0～30％、或阔叶木浆0～30％、废纸浆或草浆0～70％、粉煤灰纤维0～20％、定量127～310g/m2 第3层(5层)草浆0～50％、或废纸浆0～50％、粉煤灰纤维20～50％、定量127～310g/m2 第4层废纸浆0～30％、或草浆0～30％、粉煤灰纤维40～70％、定量127～310g/m2 2.干法技术用针叶木浆、阔叶木浆、草类浆和废纸浆，不配加粉煤灰纤维或少量配加粉煤灰纤维制成的纸板做面层和底层。用越接近中间层(力学上称中性层)配比粉煤灰纤维越多的上述纸浆制成的纸板做纸板的芯层。在纸板复合机上，将上述面层、底层与芯层纸板用粘合剂粘合生产多层复合纸板。
如图7用纸板复合机生产复合纸板，原每层纸板配比。
第1层(7层)纸板针叶木浆0～100％纸板、阔叶木浆100～0％纸板、定量45～90g/m2纸板 第2层(6层)纸板针叶木浆0～30％纸板、或阔叶木浆0～30％、废纸或草浆0～70％、粉煤灰纤维0～20％、定量127～310g/m2 第3层(5层)纸板草浆0～50％、或废纸浆0～50％、粉煤灰纤维20～50％、定量127～310g/m2 第4层纸板废纸浆0～3％、或草浆0～30％、粉煤灰纤维40～70％、定量127～310g/m2 实例1.湿法技术定量2050g/m2厚纸板，粉煤灰纤维占35.2％。
第1层、7层漂白针叶木浆100％，一层定量55g/m2； 第2层、6层本色针叶木浆20％、本色麦草浆60％、粉煤灰纤维20％，一层定量310g/m2； 第3层、5层本色麦草浆60％、粉煤灰纤维40％，一层定量310g/m2； 第4层(中性层)废纸浆50％、粉煤灰纤维50％，每层100g/m2，以七层复合成纸板，七层总计定量700g/m2。
实例2.湿法技术定量1694g/m2，粉煤灰纤维占39.2％。
第1层、7层漂白针叶木浆40％、漂白阔叶木浆40％，一层定量60g/m2； 第2层、6层本色阔叶木浆14％、本色稻草浆60％、粉煤灰纤维26％，一层定量127g/m2 第3层、5层本色稻草浆30％、废纸浆30％、粉煤灰纤维40％，每层定量310g/m2； 第4层(中性层)废纸浆50％、粉煤灰纤维50％，每层100g/m2，以七层复合成纸板，七层总计定量700g/m2。
实例3.湿法技术定量2050g/m2，粉煤灰纤维占38.2％。
第1层、7层漂白阔叶木浆80％、漂白针叶木浆20％，一层定量55g/m2； 第2层、6层本色稻草浆35％、废纸浆35％、粉煤灰纤维30％，一层定量310g/m2； 第3层、5层本色稻草浆30％、废纸浆30％、粉煤灰纤维40％，每层定量310g/m2； 第4层(中间层)废纸浆50％、粉煤灰纤维50％，每层100g/m2，以七层复合成纸板，七层总计定量700g/m2。
实例4.干法技术定量(共三层)450g/m2，粉煤灰纤维占34.4％。
面层和底层俄罗斯漂白针叶木浆15％、漂白稻草浆85％，一层定量70g/m2(双胶纸)； 中性层废纸浆50％、粉煤灰纤维50％，一层定量310g/m2。
实例5.干法技术定量(共三层)430g/m2，粉煤灰纤维占36％。
面层和底层牛皮纸，每一层定量60g/m2(牛皮纸)； 中性层310g/m250％废纸浆、50％粉煤灰纤维已制成的纸板。
用纸板复合机将上述三层纸和纸板复合成定量430g/m2纸板。
权利要求
1.一种运用力学理论的粉煤灰纤维造纸技术，其特征在于按照力学理论，用配比粉煤灰纤维的纸浆或纸板做复合纸板的里层，越接近中间层的纸板配比的粉煤灰纤维越多；外层包括面层和底层，外层纸板用造纸纤维原料，如针叶木浆、阔叶木浆和草浆配比少量木浆制造的纸或纸板；从外层至中间层，纸板所用的原料质量逐层下降，中间层纸板所用的原料质量最差，如配比粉煤灰纤维的废纸浆；
2.一种运用力学理论的粉煤灰纤维造纸技术，其特征在于所述的粉煤灰纤维造纸技术，分别有湿法和干法技术
湿法技术为使用造纸机，采用不同纸浆配比、面层和底层用针叶木浆和阔叶木浆、里层采用粉煤灰纤维配比废纸浆和草浆，越接近中间层配比粉煤灰纤维越多；
干法技术为用纸板复合机，以不同原料制成的纸板，面层和底层用强度好、质量高的纸板；里层用强度差和质量低的粉煤灰纤维与废纸制成的纸板，进行一次复合2层至7层实心纸板，生产出实心的复合纸板。
全文摘要
一种运用力学理论的粉煤灰纤维造纸技术，是按照力学理论，用配比粉煤灰纤维的纸浆或纸板做复合纸板的里层，越接近中间层的纸板配比的粉煤灰纤维越多；外层包括面层和底层，外层纸板用造纸纤维原料，如针叶木浆、阔叶木浆和草浆配比木浆制造的纸或纸板；从外层至中间层，纸板所用的原料质量逐层下降，中间层纸板所用的原料质量最差，如配比较多粉煤灰纤维的和废纸浆。采用电厂粉煤灰制成的纤维，生产复合纸板，面层和底层用强度高的纸板，中间层采用配比较多粉煤灰制成的纤维，不仅改善了纸的外观，使纸的挺度达到使用要求，使废物得到充分利用、节省资源、降低了成本。
文档编号D21H27/38GK101806010SQ2010101416
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月8日 优先权日2010年4月8日
发明者罗少初, 许玉新, 刘纯, 田勇 申请人:辽宁省轻工设计院有限公司