发明内容
本发明目的之一在于提供一种具有高透气度混合浆,所述混合浆具有高透气度,更加利于造纸使用。
本发明目的之二在于提供一种使用上述高透气度混合浆制备的生活用纸,所述的生活用纸具有较高透气度。
本发明目的之三在于提供一种使用未漂草浆制备的生活用纸,所述的生活用纸具有较高透气度。
本发明目的之四在于提供一种所述高透气度混合浆的制备方法。
为达到上述目的,本发明采取如下技术方案:
一种高透气度混合浆,含有高透气度草浆。
本发明所述的高透气度草浆定义为透气度为300~6500ml/min,优选为500~5500ml/min,更优选为1000~5000ml/min的草浆。所述高透气度草浆可以按照现有技术经蒸煮和洗涤步骤得到的浆,或者经蒸煮、洗涤和氧脱木素步骤制备,或者经蒸煮、洗涤和加入少量漂白剂步骤。所述加入少量漂白剂为现有技术加入量的1/10~1/4。上述经过氧脱木素或使用漂白剂漂白过程后得到的浆的透气度如果包括在前面所述的透气度范围内,仍然属于本发明所定义的高透气度草浆,即为本发明所保护。本发明所述高透气度草浆原料包括但不限于麦草、稻草和其它秸杆类植物,例如芦竹、芦苇。
所述蒸煮包括但不限于亚铵法和碱法,所述的碱法包括蒽醌—烧碱法、硫酸盐法或碱性亚钠法。
上面所述透气度按照比较例3所提供的检测方法测定。本发明提到的透气度检测方法如果没有特别说明,均按照比较例3的方法进行检测。
如果本领域通常定义的高透气度草浆同本发明所定义不相同而引起疑义,则以本发明定义为准。
根据前面所述的混合浆,所述混合浆包括高透气度草浆重量含量为10~100%,其它浆重量含量为0~90%;优选高透气度草浆为30~97%,其它浆为3~70%;更优选高透气度草浆为51~95%,其它浆为5~49%;最优选高透气度草浆为71~93%,其它浆为7~29%;所述其它浆为木浆、竹浆、棉浆或二次纤维中的一种或几种组合,其中优选为木浆或竹浆。
所述二次纤维为回收的纸按照现有技术任何适合的方法重新制浆所得。
根据前面所述的高透气度混合浆,所述高透气度草浆透气度为300~6500ml/min,优选为500~5500ml/min,更优选为1000~5000ml/min。
根据前面所述的混合浆,所述高透气度草浆按照如下方法制备:
在去除杂质的原料中加入蒸煮药剂,蒸煮温度156-173℃,蒸煮压力0.6-0.75MPa,蒸煮时间为180-220分钟,所述的蒸煮药剂中,其中亚硫酸铵用量为对绝干原料量的9-15%,配氢氧化钠量为绝干原料量的0-8%,液比为1:6-10,得到高透气度浆或未漂草浆高锰酸钾值为16~28,优选16~25,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆。
一种生活用纸,包括纸浆和造纸辅料,所述纸浆为前面所述的混合浆:高透气度草浆重量含量为10~100%,其它浆重量含量为0~90%;优选高透气度草浆为30~97%,其它浆为3~70%;更优选高透气度草浆为51~95%,其它浆为5~49%;最优选高透气度草浆为71~93%,其它浆为7~29%;所述其它浆为木浆、竹浆、棉浆或二次纤维中的一种或几种组合,优选为木浆或竹浆;所述高透气度草浆白度为30~60%,优选为35~55%,更优选为38~50%,最优选为40~45%。
所述生活用纸不包括建筑用纸,譬如专利申请94110683.7公开的一种用作装饰帖面板的基材用纸。还不包括低档包装用纸,譬如瓦楞原纸和低档的食品包装纸,如《中国造纸》1976年6期“麦草亚铵半化学法本色浆抄制食品包装纸生产试验”公开的一种低档食品包装纸。也不包括各种工业用纸,譬如电子印刷电路板中使用的纸,如专利申请93121358公开的热压层压板。
本发明所述生活用纸为进一步提高强度,可在成品纸中,将多层本发明所述生活用纸复合在一起,形成多层纸。但所述多层纸外层均为本发明所述的生活用纸。
根据前面所述的生活用纸,所述高透气度草浆透气度为300~6500ml/min,优选为500~5500ml/min,更优选为1000~5000ml/min。
根据前面所述的生活用纸,所述的生活用纸为卫生纸、擦手纸或纸巾纸。
根据前面所述的生活用纸,所述卫生纸横向吸液高度为10~40mm/100s,优选为15~38mm/100s,更优选为20~35mm/100s。
根据前面所述的生活用纸,所述卫生纸白度为35~58%,优选为37~55%,更优选为40~52%,最优选为42~50%。
根据前面所述的生活用纸,所述卫生纸柔软度为150~500mN,优选为200~450mN,更优选为250~400mN。
根据前面所述的生活用纸,所述卫生纸抗张指数为1.5~4N.m/g,优选为1.7~3.5N.m/g,更优选为2.0~3.0N.m/g。
根据前面所述的生活用纸,所述擦手纸横向吸液高度为10~40mm/100s,优选为15~29mm/100s,更优选为20~25mm/100s。
根据前面所述的生活用纸,所述擦手纸白度为35~60%,优选为37~58%,更优选为40~55%,最优选为43~53%。
根据前面所述的生活用纸,所述擦手纸横向平均抗张强度为45~250N/m,优选为50~200N/m,更优选为60~150N/m。
根据前面所述的生活用纸,所述擦手纸柔软度纵横向平均为100~450mN,优选为150~400mN,更优选为200~300mN。
根据前面所述的生活用纸,所述纸巾纸横向吸液高度为20~45mm/100s,优选为25~40mm/100s,更优选为30~35mm/100s。
根据前面所述的生活用纸,所述纸巾纸白度为35~79%,优选为40~65%,更优选为45~60%,最优选为50~55%。
根据前面所述的生活用纸,所述纸巾纸横向抗张指数为1~2.5N.m/g,优选为1.5~2.3N.m/g,更优选为1.7~2N.m/g。
根据前面所述的生活用纸,所述纸巾纸纵横向平均柔软度为100~450mN,优选为150~400mN,更优选为200~350mN。
一种生活用纸,包括纸浆和造纸辅料,所述纸浆为:未漂草浆重量含量为10~100%,其它浆重量含量为0~90%;优选未漂草浆为30~97%,其它浆为3~70%;更优选未漂草浆为51~95%,其它浆为5~49%;最优选未漂草浆为71~93%,其它浆为7~29%;所述其它浆为木浆、竹浆、棉浆或二次纤维中的一种或几种组合,优选为木浆或竹浆;所述未漂草浆白度为30~60%,优选为35~55%,更优选为38~50%,最优选为40~45%。
所述生活用纸不包括建筑用纸,譬如专利申请94110683.7公开的一种用作装饰帖面板的基材用纸。还不包括低档包装用纸,譬如瓦楞原纸和低档的食品包装纸,如《中国造纸》1976年6期“麦草亚铵半化学法本色浆抄制食品包装纸生产试验”公开的一种低档食品包装纸。也不包括各种工业用纸,譬如电子印刷电路板中使用的纸,如专利申请93121358公开的热压层压板。
本发明所述生活用纸为进一步提高强度,可在成品纸中,将多层本发明所述生活用纸复合在一起,形成多层纸。但所述多层纸外层均为采用本发明所述的未漂草浆制成的生活用纸。
根据前面所述的生活用纸,所述未漂草浆透气度为300~6500ml/min,优选为500~5500ml/min,更优选为1000~5000ml/min。
根据前面所述的生活用纸,所述的生活用纸为卫生纸、擦手纸或纸巾纸。
根据前面所述的生活用纸,所述卫生纸横向吸液高度为10~40mm/100s,优选为15~38mm/100s,更优选为20~35mm/100s。
根据前面所述的生活用纸,所述卫生纸白度为35~58%,优选为37~55%,更优选为40~52%,最优选为42~50%。
根据前面所述的生活用纸,所述卫生纸柔软度为150~500mN,优选为200~450mN,更优选为250~400mN。
根据前面所述的生活用纸,所述卫生纸抗张指数为1.5~4N.m/g,优选为1.7~3.5N.m/g,更优选为2.0~3.0N.m/g。
根据前面所述的生活用纸,所述擦手纸横向吸液高度为10~40mm/100s,优选为15~29mm/100s,更优选为20~25mm/100s。
根据前面所述的生活用纸,所述擦手纸白度为35~60%,优选为37~58%,更优选为40~55%,最优选为43~53%。
根据前面所述的生活用纸,所述擦手纸横向平均抗张强度为45~250N/m,优选为50~200N/m,更优选为60~150N/m。
根据前面所述的生活用纸,所述擦手纸柔软度纵横向平均为100~450mN,优选为150~400mN,更优选为200~300mN。
根据前面所述的生活用纸,所述纸巾纸横向吸液高度为20~45mm/100s,优选为25~40mm/100s,更优选为30~35mm/100s。
根据前面所述的生活用纸,所述纸巾纸白度为35~79%,优选为40~65%,更优选为45~60%,最优选为50~55%。
根据前面所述的生活用纸,所述纸巾纸横向抗张指数为1~2.5N.m/g,优选为1.5~2.3N.m/g,更优选为1.7~2N.m/g。
根据前面所述的生活用纸,所述纸巾纸纵横向平均柔软度为100~450mN,优选为150~400mN,更优选为200~350mN。
本发明所述高透气度浆和未漂草浆可以按照如下方法制备:
1、亚铵法:
(1)在去除杂质的禾草原料中加入蒸煮药剂,其中亚硫酸铵的用量为绝干原料量9—20%,配氢氧化钠量为绝干原料量的0-15%,液比为1:2—9;
(2)通入蒸汽加热,加热温度为120-250℃,加热时间为100-250分钟,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
其中可以优选为:
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药液,其中亚硫酸铵用量为对绝干原料量的9-13%,配氢氧化钠量为绝干原料量的0-8%,液比为1:2-4;
(2)加热升温至温度165-173℃,蒸煮全程时间160-210分钟,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。得到高透气度浆或未漂草浆高锰酸钾值为16~28,优选16~25。
2、烧碱法:
碱量6~14,液比1:8~1:2,空转20~60min,压力400~550kPa,温度110~180,蒸煮时间90~140min,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
3、烧碱-蒽醌法:
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药液,其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量9-20%,液比为1:2-10,蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-2.0‰;
(2)加热升温至温度120-200℃,蒸煮全程时间100-250分钟,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
其中可以优选为:
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药液,其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量7-15%,液比为1:2-4,蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8‰;
(2)加热升温至温度160-165℃,蒸煮全程时间140-190分钟,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。得到高透气度浆或未漂草浆高锰酸钾值为16~28,优选16~25。
4、硫酸盐法
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药液,其中用碱量为氢氧化钠计对绝干原料量5-15%,液比为1:2-10,硫化度为3-15%;
(2)加热升温至温度150-200℃,蒸煮全程时间100-250分钟,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
其中可以优选为:
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药液,其中用碱量为氢氧化钠计对绝干原料量8-11%,液比为1:2-4,硫化度为5-8%;
(2)加热升温至温度165-173℃,蒸煮全程时间150-200分钟,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。得到高透气度浆或未漂草浆高锰酸钾值为16~28,优选16~25。
5、碱性亚钠-蒽醌法蒸煮包括:
(1)在禾草原料中加入蒸煮药液,其中,氢氧化钠用量以绝干原料重量计为9—15%,亚硫酸钠为2—30%,蒽醌为0.03—0.08%,蒸煮液比为1:2.5-1:6;
(2)加热升温至温度150-180℃,升温、小放气、保温全程时间95-190分钟,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
优选方法包括:
(1)在禾草原料中加入蒸煮药液,其中,氢氧化钠用量以绝干原料重量计为9—15%,亚硫酸钠为2-6%,蒽醌为0.4-0.08%,蒸煮液比为1:3-4;
加热升温至温度160-165℃,升温、小放气、保温全程时间140-190分钟,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
得到高透气度浆或未漂草浆高锰酸钾值为16~28,优选16~25。
上述高透气度草浆或未漂草浆还可按照下面方法制备:
1、亚铵法:
将禾草类原料加入锅中,再加入蒸煮液,蒸煮液升温至100-200℃,升压至0.3-0.9MPa,蒸煮时间为150-250分钟,所述的蒸煮药剂中,其中亚硫酸铵用量为对绝干原料量的5-20%,配氢氧化钠量为绝干原料量的0-15%,液比为1:2-15,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
其中可以优选为:
将禾草类原料加入锅中,再加入蒸煮液,蒸煮液升温至156-173℃,升压至0.6-0.75MPa,蒸煮时间为180-220分钟,所述的蒸煮药剂中,其中亚硫酸铵用量为对绝干原料量的9-15%,配氢氧化钠量为绝干原料量的0-8%,液比为1:6-10,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
得到高透气度浆或未漂草浆高锰酸钾值为16~28,优选16~25。
2、烧碱-蒽醌法:
将禾草类植物原料入蒸煮锅中,当装锅满后关闭锅盖,蒸煮温度为100-200℃,同时升压至0.3-0.9MPa,蒸煮时间为150-250分钟,所述的蒸煮药剂中,用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量5-20%,液比为1:2-15,蒽醌加入量为绝干原料量的0.2-1.5‰,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
其中可以优选为:
将禾草类植物原料入蒸煮锅中,当装锅满后关闭锅盖,蒸煮温度为147-165℃,同时升压至0.4-0.6MPa,蒸煮时间为160-220分钟,所述的蒸煮药剂中,用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量9-17%,液比为1:6-9,蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8‰,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
得到高透气度浆或未漂草浆高锰酸钾值为16~28,优选16~25。
3、硫酸盐法蒸煮为:
将禾草类植物原料入蒸煮锅中,当装锅满后关闭锅盖,蒸煮温度为100-200℃,同时升压至0.3-0.9MPa,蒸煮时间为150-280分钟,所述的蒸煮药剂中,用碱量为氢氧化钠计对绝干原料量5-20%,液比为1:5-15,硫化度为3-15%,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
其中可以优选为:
将禾草类植物原料入蒸煮锅中,当装锅满后关闭锅盖,蒸煮温度为155-168℃,同时升压至0.5-0.65MPa,蒸煮时间为200-250分钟,所述的蒸煮药剂中,用碱量为氢氧化钠计对绝干原料量8-13%,液比为1:6-10,硫化度为5-9%,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
得到高透气度浆或未漂草浆高锰酸钾值为16~28,优选16~25。
4、碱性亚钠-蒽醌法蒸煮包括:
将禾草类原料加入锅中,再加入蒸煮液,蒸煮液升温至80-250℃,升压至0.3-0.8MPa,升温、保温和置换为110-300分钟,所述的蒸煮药剂中,其中氢氧化钠的用量以绝干原料重量计为9-17%,亚硫酸钠的用量为绝干原料重量的4-30%,蒽醌的用量为绝干原料重量的0.03-0.08%,液比为1:2.5-10;其优选将禾草类原料加入锅中,再加入蒸煮液,蒸煮液升温至100-200℃,升压至0.4-0.65MPa,升温、保温和置换为150-250分钟,所述的蒸煮药剂中,其中氢氧化钠的用量以绝干原料重量计为9-17%,亚硫酸钠的用量为绝干原料重量的4-8%,蒽醌的用量为绝干原料重量的0.04-0.08%,液比为1:6-10,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
上述方法的蒸煮步骤之前还可以包括对禾草类原料进行预处理的过程,即对禾草类秸秆进行浸渍的过程。优选的是,使浸渍液比达到1:2—4。浸渍时间和温度可以根据所用禾草类秸秆来调整,这种调整对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。然而,优选在常压下于85℃或更高的温度下于螺旋浸渍器中保温并混合10分钟或更长时间。更优选在85—95℃之间保温混合10—40分钟,这样使浸渍液与原料充分接触,使原料的浸渍均匀完全。在对原料进行浸渍之前,可以采用现有技术对原料进行初步处理,即采用常规的干、湿法备料,以除去叶、穗、谷粒、髓等杂质,这样可以减轻后续工艺的压力,并提高草浆的质量。干、湿法备料可采用现有常规设备,如切草机、筛选机、除尘机、湿法洗涤搓草机、斜螺旋脱水机等。经过备料后的去除水分的禾草类纤维原料也可以为精料,扣除禾草的水分为绝干草,一般草片的长度在15—30mm,原料的备料工艺为本领域技术人员公知技术。
在上述方法的蒸煮后或洗浆后还可加入氧脱木素过程,其中氧脱木素过程优选为:1)调节蒸煮后所得高硬度浆的浓度;
2)将该浆泵送至氧脱木素反应塔,并加入氢氧化钠和氧气;
3)该浆在该氧脱木素反应塔内进行氧脱木素反应。
所述的调节蒸煮后所得高硬度浆的浓度是指将所述浆的浓度调节为8—18%,也就是说,优选在中浓条件下进行氧脱木素。中浓氧脱木素的主要优点是:投资较少;由于中浓混合和泵送技术的成功,浆料的处理比高浓容易得多;浆料浓度较低,设备的腐蚀少,也没有在氧气中燃烧的危险。
所述的氧脱木素优选为单段氧脱木素,在氧脱木素反应塔中进行。在氧脱木素过程中,所述的浆在该反应塔进口处的温度优选为95—100℃,压力优选为0.9—1.2MPa,出口处的温度优选为100—105℃,压力优选为0.2—0.4MPa。
所述的氧脱木素中用碱量优选为以氢氧化钠计对绝干浆量的2-4%,氧气的加入量优选为每吨浆20—40kg;所述浆在该反应塔内的反应时间优选为60—90分钟。
所述的氧脱木素处理之前优选将纸浆输送并加热至70℃送到一浆管。
所述氧脱木素过程中优选加入绝干浆重量0.2—1%的镁盐作为保护剂。
氧脱木素后的浆硬度优选为高锰酸钾值10-14,相当于卡伯价13-19.8的高硬度浆。
更为优选的是,氧脱木素反应后得到的浆硬度为高锰酸钾值11—13,相当于卡伯价为14.5-17.9。
上述经蒸煮后的浆还可进行微漂,所述微漂为按照现有技术加入微量漂白剂进行漂白,所述微量漂白剂为现有技术漂白剂加入量的1/10~1/4。
下面从原理上对本发明进行阐述:
由于草纤维细小,导致其制成的浆滤水速度低,抄纸时湿纸幅的强度低和压榨部具有压溃的趋势,因此草纤维浆抄纸的车速不可能获得木浆抄纸时所达到的车速。如果想要进一步提高草浆比例,则需采用低速进行抄纸,这无疑会增加生产成本。
反之,如果要提高车速,则要降低草浆的含量,加大木浆的使用,这同样增加了成本,更重要的是,大规模使用木材造纸不利于环境保护。
但是本发明经过实验意外发现,草浆如果不经漂白,可获得透气度较高的浆,将这种高透气度草浆同其它浆混合后用于抄纸,可在抄造过程中使用较高车速,大大提高了生产效率。或者在一定车速范围内可以更大规模的使用草浆造纸,可以对木材的消耗降低至最低。
而这种具有较高透气度的浆,之所以能够提高车速,可能是由于其在抄纸时水滤过速度快,可缩短其在纸机上的停留时间,故纸机速度得以大幅度提升,甚至车速可达1000m/min。由于水更加容易滤过,其后的干燥工艺可以进一步缩短加热时间,减小加热温度,使得生产成本大大降低。
本发明还发现,所述草浆在制浆过程中如果经过氧脱木素,或者加入少量漂白剂漂白,也可达到这种效果,即得到透气度较高的浆。这种经过氧脱木素或漂白的具有较高透气度的浆用于和其它浆混合抄纸,同样能够达到上述提高生产效率的效果。
上述氧脱木素和漂白过程为本领域公知常识,本领域技术人员无需再付出创造性劳动。而加入的少量漂白剂用量即能够使得浆的透气度达到上述范围的用量,其具体用量为本领域技术人员经过有限次实验即可得出。本发明保护的这种浆不受漂白剂具体加入量的限制,但优选为现有技术中漂白剂加入量的1/10~1/4。
本发明所述高透气度草浆之所以具有较高透气度,据发明人研究可能是由于草浆没有经过漂白或漂白程度非常低,从而草纤维没有受到漂白试剂的侵蚀,或者侵蚀程度非常低。故其纤维直径大于漂白后的纤维,纤维之间孔隙率大大增加,从而透气度得到提高。
本发明所述高透气度草浆还具有较高撕裂指数。
撕裂指数直观上表述了纸张的一项重要指标,因而在评价纸浆和纸张产品中备受关注。影响撕裂指数的重要因素有纤维长度、纤维强度以及纤维粗度。撕裂纸所作的功由两部分组成,即把纤维从纸中拉出来的功和把纤维拉断的功。随着纤维之间结合程度的增加,越来越大的力消耗在拔出纤维,因而撕裂指数增加,当达到某一最大值后,随着结合程度的进一步增加,越来越多的纤维断裂,由于断裂纤维所需的力小于拔出纤维所需的力,所以撕裂指数反而下降。
虽然撕裂指数可随打浆而进一步提高,但达到一定程度后,会随着纤维的断裂从而有所降低。为了能在具有一定撕裂指数的纸制品中更多的用草浆替代木浆,需要进一步提高草浆自身的撕裂指数。
本发明所述高透气度草浆撕裂指数为3.5~6mN.m2/g,优选4.6~5.6mN.m2/g,更优选4.8~5.4mN.m2/g。
而这种撕裂指数的提高,据分析可能是由于草浆没有经过漂白,或者被漂白的程度非常低,草纤维受到化学试剂的腐蚀非常弱而造成。其具体原理还需研究人员更进一步探索。
同样由于草纤维没有受到化学试剂腐蚀,或者受到腐蚀程度很低,从而草纤维直径较粗。而植物纤维直径粗,直接导致了草浆具有较高松厚度,这一点亦为文献“纤维特征对纸张结构和性能的影响”(《广西轻工业》2007年10期,p15)所提示。
同样由于草纤维没有经过漂白,或漂白程度非常低,还具有了较低的白度。而白度的降低直接导致了不透明度的提高。
浆料的光散射能力取决于发生在纤维-空气界面的光散射能力,简单的说,与纤维本身的性质(如木素含量\比表面积、壁厚)和纸张的紧度有关。另外浆料的白度对其不透明度也有影响。
采用本发明所述高透气度草浆,由于没有经过漂白或漂白程度很低,其木素含量相对漂白浆更高一些,这样就具有更好的光散射效果,可以导致不透明度的提高。
在《造纸科学与技术》,2006年第25卷第5期名称为“新闻纸的白度、色度与不透明度”中表明,不透明度是单张试样在衬以“全吸收”的黑色衬垫上的对绿光(波长550nm)反射能力(R0)与完全不透明度的若干试样做的厚垫子(一般通过纸张推叠到一定厚度作为垫子)的单张试样的相应的反射能力(R∞)(即白度)的比率。这就决定了不透明度和白度有很大的关联。不透明度与白度成反比关系,根据经验,当用同样的原料配抄新闻纸时,白度每提高2%,不透明度约降低1%。
本发明所述高透气度草浆不透明度为88~100%,优选为90~99%,更优选为94~98%。
本发明所述高透气度草浆松厚度为2~3cm3/g,优选为2.3~2.8cm3/g,更优选为2.4~2.6cm3/g。
利用本发明所述的混合浆,可以适合于抄造多种类型的高品质纸张。如果将纸张质量控制在一定范围,则可以减少浆的用量,进一步降低生产成本。
本发明所述的混合浆,如为进一步提高产品品质,除了含有上述高透气度草浆外,还可加入其它浆。所述其它浆包括但不限于木浆、竹浆、棉浆或二次纤维中的一种或几种组合,其中优选为木浆、竹浆。所述其它浆可以是任何方法,如机械法、化学法制备的,此外还可以是没有经过漂白的或者经过漂白的。
具体采用什么何种方式的浆,根据其纸张用途来确定,而本领域技术人员通常知晓不同用途的纸应该混合如何种方式的浆,无需再付出创造性劳动。
文献“论草类纤维原料制浆造纸”(《印刷杂志》,2006年12期,p53)提到半纤维素在打浆时易润胀水化,降低了吸水性能。本发明所述高透气度草浆即比漂白草浆具有更多的半纤维素,然而本发明人经长期实验发现所述高透气度草浆制得的混合浆抄纸后,相同条件下抄造的纸张却比漂白草浆抄造的吸水性能强。
根据本发明人研究,其原因可能为本发明所述混合浆具有较高透气度,纤维间孔隙率大,成纸疏松多孔,则制成的纸制品吸水性能较高。
此外,半纤维素具有更多的游离羟基,这些羟基亲水性好,也进一步提高了纸制品的吸水性能。上述两个原因对于吸水性的影响要大于半纤维素由于润胀水化的影响。故综合各种因素考虑,最后得到的纸制品吸水性能有较大程度的提高。
因此,本发明所述混合浆更加适合于抄造对吸水性能有要求的纸张。
而本发明所述未漂草浆为经前面所述制备方法得到的浆。
所述未漂草浆还可进一步优选前面所述的高透气度草浆。
本发明所提供的这种未漂草浆尽管由于其未经过漂白使其白度降低,但其它性能并不因为未经漂白而相应降低,相反有些性能还增强了,如松厚度、不透明度和透气度等,从而使其综合性能提高。其原因与前面所述的高透气度草浆原理相同。
本发明所述的生活用纸使用的未漂草浆透气度为300~6500ml/min,优选为500~5500ml/min,更优选为1000~5000ml/min。
所述未漂草浆白度为30~60%,优选为35~55%,更优选为38~50%,最优选为40~45%
所述未漂草浆撕裂指数为3.5~6mN.m2/g,优选4.6~5.6mN.m2/g,更优选4.8~5.4mN.m2/g。
所述未漂草浆不透明度为88~100%,优选为90~99%,更优选为94~98%。
所述未漂草浆松厚度为2~3cm3/g,优选为2.3~2.8cm3/g,更优选为2.4~2.6cm3/g。
通常来说,由于人们固有观念的影响,普遍认为生活用纸的白度越高,其品质越好。而厂家为了迎合这种消费心理,采取各种办法对纸浆进行漂白。最为常见的是氯漂,此外还有目前广为流行的三段漂。这些漂白方法都是加入了化学试剂进行漂白处理,而这种化学试剂在纸制品上的残留,无疑是对身体健康有害的,尤其经过氯漂后的纸浆,甚至残留了二恶英。
生活用纸往往直接同人体皮肤进行接触,这种漂白剂的残留,直接危害人们的健康。本发明所采用的未漂草浆制成的生活用纸,不但吸水性能好,而且由于没有采用使用任何漂白化学试剂,或者加入了很少的化学试剂,故其使用起来更加安全、健康。
为了进一步增强所述生活用纸的强度,或者满足其它需要,可以将多层本发明所述生活用纸复合为多层生活用纸。但首先要求这种多层生活用纸两个表层必须为采用本发明所述未漂草浆制成的生活用纸,这样才能起到健康、环保的作用。
专利申请91223271虽然公开了一种多层卫生纸,但其仍然采用漂白过的普通卫生纸作为外表面。这种含有漂白化学剂残留的卫生纸同人体接触,依然危害人们的健康。
根据前面所述的生活用纸可以为卫生纸,所述卫生纸采用了本发明所述具有更高透气度的未漂草浆,其吸水性能有所提高,横向吸液高度为10~40mm/100s,优选为15~35mm/100s,更优选为20~30mm/100s。
此外,目前市场销售的卫生纸白度往往>80%,但实际上这对人的视觉健康是不利的。这种高白度的纸张更加容易刺激人的视神经,引起视疲劳。而本发明所述卫生纸由于使用了这种未漂草浆,其白度较低,有益于人的视力健康。
而本发明所述的卫生纸,由于没有经过漂白,获得了这种突出的效果,不但减少了环境污染,而且制得的纸更加利于人体健康。
所述卫生纸白度为35~58%,优选为37~55%,更优选为40~52%,最优选为42~50%。
虽然人们都认为纸制品中草浆含量大,会增加纸张的脆性,从而柔软度降低。但本发明人在实验中意外发现这种未漂草浆对纸制品柔软度的变化没有想象的那么大。其用来抄造卫生纸柔软度依然符合要求,此外,在添加增柔剂后,成品纸柔软度还可进一步提高。
如果采取了前面所述的高硬度浆制备方法,得到的浆硬度高,得到的卫生纸品质更好,但柔软度会稍差一些,同样可加入上述增柔剂来提高柔软度。
所述增柔剂可以为乳化蜡、反应型柔软剂、金属络合物、聚硅氧烷、水溶性聚氨酯树脂、羊毛脂和表面活性剂等类型。其中乳化蜡为多种石蜡和动植物油脂配制而成,此外还可添加低相对分子质量的聚乙烯。
更具体说可以为乙烯尿素衍生物、N-羟甲基脂肪酸酰胺、烷基羟甲基三聚氰胺、乙烯酮二聚物、硬脂酸聚氧乙烯酯、乳化有机硅、氨基磺酸氧化聚乙烯、聚氧乙烯等。
上述柔软剂用量可以为浆用量的0.02~5%,优选为0.05~2%
所述卫生纸柔软度为150~500mN,优选为200~450mN,更优选为250~400mN。
此外,本发明进一步发现,本发明所述的未漂草浆没有经过漂白工序,反而抗张指数有所提升,将其混入其它浆后,可进一步提高这种混合浆的抗张指数,由其抄造出的纸张可以具有更好的品质。这应该是由于本发明所述未漂草浆没有经过漂白,或者被漂白的程度非常低,从而对草纤维的化学腐蚀较弱而造成的。
根据所述的卫生纸,使用本发明所述未漂草浆制成的卫生纸,由于浆的草纤维没有经过漂白化学试剂的侵蚀,故具有更好的抗张指数。所述卫生纸抗张指数为1.5~4.0N.m/g,优选为1.7~3.5N.m/g,更优选为2.0~3.0N.m/g。
上述卫生纸的抄造可以参照现有技术任何卫生纸的抄造方法,同时,为了进一步提高卫生纸质量,还可进一步添加其它造纸辅料。所述造纸辅料除了上述的柔软剂外,还可加入如下辅料的一种或几种:
湿强剂,如聚酰胺聚胺环氧氯丙烷。
干强剂,如阳离子淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、阳离子聚丙烯酰胺或果胶。
分散剂,如聚氧乙烯、丙烯氨基聚合物等。
为了克服抄造中产生的粘缸现象,还可加入剥离剂或胶粘剂,如阳离子聚酰胺、高分子蜡等。
上述辅料用量均可参照现有技术,本发明无需赘述。
这种具有较高透气度的未漂草浆除了可以抄造卫生纸外,还可抄造其它同样要求吸水性能的纸张,如擦手纸。
所述擦手纸具有良好的吸水性能,横向吸液高度为10~40mm/100s,优选为15~29mm/100s,更优选为20~25mm/100s。
所述擦手纸白度为35~60%,优选为37~58%,更优选为40~55%,最优选为43~53%。
所述擦手纸横向平均抗张强度为45~250N/m,优选为50~200N/m,更优选为60~150N/m。
所述擦手纸柔软度纵横向平均为100~450mN,优选为150~400mN,更优选为200~300mN。
上述擦手纸的抄造方法同样可参照现有技术任何擦手纸抄造方法,而为了进一步提高产品质量,可以添加前面所述任何造纸辅料。
这种具有较高透气度的未漂草浆除了可以抄造卫生纸和擦手纸外,还可抄造其它同样要求吸水性能的纸张,如纸巾纸。
所述纸巾纸包括但不限于纸面巾、纸餐巾、纸手帕和纸香巾。
所述纸巾纸横向吸液高度为20~45mm/100s,优选为25~40mm/100s,更优选为30~35mm/100s。
所述纸巾纸白度为35~79%,优选为40~65%,更优选为45~60%,最优选为50~55%。
所述纸巾纸横向抗张指数为1~2.5N.m/g,优选为1.5~2.3N.m/g,更优选为1.7~2N.m/g。
所述纸巾纸纵横向平均柔软度为100~450mN,优选为150~400mN,更优选为200~350mN。
上述纸巾纸的抄造方法同样可参照现有技术任何擦手纸抄造方法,而为了进一步提高产品质量,可以添加前面所述任何造纸辅料。
本发明技术方案具有如下优势:
(1)采用本发明所述较高透气度的未漂草浆,可以加大混合浆中草浆的使用量,从而降低生产成本。并减少森林资源的消耗,利于环境的保护。还可为农村秸秆的处理寻找到了新的出路,增加了农作物种植的附加值,进一步提高了农民的收入。
(2)采用本发明所述较高透气度的未漂草浆,可以采用较高车速的纸机抄纸。此外还可减少后面烘干的时间,降低烘干的温度。这样可以提高生产效率,并降低能耗,无疑进一步降低了生产成本。
(3)采用本发明所述的未漂草浆,由于没有采用漂白工艺或者漂白程度非常低,草纤维没有被化学试剂腐蚀,或腐蚀程度较弱。故制成的浆抗张指数大,相应制成的纸制品抗张性能好。
(4)采用本发明所述的未漂草浆制成的卫生纸、擦手纸或纸巾纸,由于未漂草浆具有较高透气度,故其纸制品能够具有更好的吸水性能。其抄造的卫生纸、擦手纸或纸巾纸可以具有更优良的吸水性。反而言之,如果达到目前吸水性能标准,制成同样面积的纸制品,则浆的用量可相应减少,降低了生产成本。
(5)采用本发明所述未漂草浆制成的卫生纸、擦手纸或纸巾纸,由于未漂草浆没有经过漂白或漂白程度很低,故制成的纸制品没有任何漂白试剂残留,或残留量极其微小。这样不会对人体健康造成危害,人们可以更加放心的使用这种健康环保的生活用纸制品。
(6)采用本发明所述未漂草浆制成的卫生纸、擦手纸或纸巾纸,由于未漂草浆没有经过漂白或漂白程度很低,故抄造而成的纸制品白度较低。这样可以降低其对人眼睛的刺激作用,有利于人们的视力健康。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明作更具体的解释,但本发明并不仅仅局限于这些实施例,同样这些实施例也不以任何方式限制本发明。
一、未漂草浆的制备
1、烧碱法制浆,禾草等秸秆类原料经备料预处理、蒸煮,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
表1、烧碱法制浆参数
表格中松厚度单位cm3/g,透气度单位ml/min,裂断长单位Km,耐折度单位N.m/g,撕裂度单位mN,撕裂指数单位mN.m2/g。下表相同。
其中草浆实施例1为加入现有技术1/8量的双氧水进行漂白,漂白过程参照现有技术任何双氧水漂白工艺。
实施例7为经过氧脱木素,氧脱木素工艺同样参照现有技术任何氧脱木素方法。2、实施例8-14为采用烧碱-AQ法制备未漂草浆的实施例,禾草等秸秆类原料经备料预处理、蒸煮,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
表2、烧碱—AQ法制浆参数
实施例12为经过氧脱木素的草浆。
3、实施例15-22为采用硫酸盐法制备未漂草浆的实施例,禾草等秸秆类原料经备料预处理、蒸煮,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
表3、硫酸盐法制浆参数
实施例22为加入现有技术1/5量的漂白剂按CEH三段漂白工艺进行漂白。实施例15为经过氧脱木素后的草浆。
4、实施例23-28为采用碱性亚钠-AQ法制备未漂草浆,其中未漂草浆的性能是经蒸煮、洗涤后得到的浆采用常规方法测得的。其中透气度按照比较例3的方法检测。
表4、碱性亚钠-AQ法制浆参数
5、实施例29~34为采用亚铵法制浆,禾草等秸秆类原料经备料预处理、蒸煮,然后再经挤浆、洗浆得到所述高透气度草浆或未漂草浆。
表5、亚铵法制浆参数
由前面表格可看出,采用能够将高透气度浆或未漂草浆硬度蒸煮到高锰酸钾值为16~28,优选16~25范围内的亚铵法制备的草浆,性能要比其他方法得到的更高一些。
6、采用不同的制浆方法和氧脱木素制备未漂草浆
将上述实施例所得到的浆再进行氧脱木素后得到未漂草浆。
本发明所述的氧脱木素的方法采用常规方法或ZL200710143130.0公开的方法进行。
表6、不同的制浆实施例所制备的浆进行氧脱木素后得到的未漂草浆的性能
注:表格中1、5、12、18、23和28分别是指上述实施例1、5、12、18、23和28所得到的浆。
其它制浆实施例所制备的浆采用常规方法或ZL200710143130.0公开的方法进行氧脱木素后得到的未漂草浆的性能与表6相似。
同样还可采用亚铵法进行制浆,譬如可以参照专利申请200710129635.1。
二、纸制品的制备
1、卫生纸抄造:
具体抄造方法可参考专利申请88108012:将草浆和木浆混合均匀后打浆,打浆度40°SR,加入硫酸铝3%,三甲基三聚氰胺0.1%,车速1000m/min,抄造出实施例41所述卫生纸。
或者参考文章“柔软卫生纸的抄造工艺”《纸和造纸》1997年5期,p17:将竹浆和实施例3的草浆混合后打浆,打浆度35°SR,加入聚酰胺聚胺环氧氯丙烷1%,聚乙烯蜡0.12%,抄造出实施例43所述卫生纸。
其它实施例也可参照上述工艺制备,只是改变具体参数,例如打浆度、加入不同辅料或是辅料用量的不同,即可得到下面不同参数的卫生纸。
表7、抄造的卫生纸参数
由上表可知,使用本发明方案抄造出的卫生纸具有较高的吸液高度,较好的抗张指数,且柔软度也符合国家标准。
2、擦手纸的抄造
擦手纸的抄造方法可以参见专利申请01109815.5:将10%木浆和90%实施例14所述草浆分别打浆后混合均匀,草浆打浆度32°SR,木浆为45°SR,然后加入聚酰胺环氧氯丙烷0.7%,烷基烯酮二聚体0.17%,聚氧化乙烯0.06%,车速900m/min,抄造出实施例21所述的擦手纸。
其它实施例也可参照上述工艺制备,只是改变具体参数,例如打浆度、加入不同辅料或是辅料用量的不同,即可得到下面不同参数的卫生纸。
表8、抄造的擦手纸参数
由上表可知,使用本发明方案抄造出的擦手纸具有较高的吸液高度,较好的抗张指数,且柔软度也符合国家标准。
表9、抄造的纸巾纸参数
由上表可知,使用本发明方案抄造出的纸巾纸具有较高的吸液高度,较好的抗张指数,且柔软度也符合国家标准。
为了说明本发明所述未漂草浆所具有的优势,现特举若干实例,将其与其它漂白草浆对比比较
比较例1
表8对全木浆(配料A)、配以50%漂白麦草浆(配料B)与配以50%未漂麦草浆(配料C)生产的卫生纸的质量作了比较。配料A与配料B及配料C在同一纸机、相似条件下抄造,通过比较可知,配以50%漂白麦草浆抄造的纸主要性能与全木浆的非常相似,而配以50%未漂麦草浆抄造的纸主要性能较全木浆的有所改善,且性能优于配以50%漂白麦草浆抄造的纸。三者抄造方法及其它辅料均相同。
表10、全木浆卫生纸与配50%漂白麦草浆和配50%未漂麦草浆的卫生纸性能比较
比较例2
本比较例比较了使用漂白草浆和未漂草浆抄造纸张时纸机的车速。使用比较例1中的浆料配比,按照实施例41~47抄造卫生纸的方法,按照同样条件在完全相同型号纸机进行抄纸,测试车速,如下:
性能 | 单位 | 配料A | 配料B | 配料C |
车速 | m/min | 800 | 400 | 750 |
比较例3
本比较例是山东泉林纸业有限责任公司的未漂草浆和漂白草浆的性能的比较,其中,未漂(压)和漂白(压)是指采用本领域常规方法检测的,未漂(未压)和漂白(未压)是采用如下方法检测的:
(1)纸页抄造
关闭排水阀门,夹好贮浆器,打开进水阀门以冲洗网子,让水上升到至少高于网面50mm处,按抄成纸页的定量为60±3.0g/m2的量倒入浆料(按绝干量计算)。
把水加至标记水平线上,插入搅拌器,并上下轻轻地移动搅拌悬浮液,搅拌板在搅拌时应保持在悬浮液面下,来回六次上下移动足可保证浆和水完全混合,然后在取出搅拌器之前,再轻轻的搅拌一次,静等10s,随后迅速地全部打开排空阀门。
当水从铜网滤掉后,对网上已成型的纸页,进行减压抽吸时间约为滤水时间的10%左右,但不少于5s,得到了纸页。
(2)检测浆的性能
将步骤(1)所抄制成的纸页分别按照下列方法测各种性能:
定量按照GB 451《纸与纸板尺寸、偏斜度、定量、厚度及紧度的测定法》进行测定,根据紧度即可计算出松厚度。
抗张指数按GB 453《纸与纸板抗张强度和伸长率的测定法》进行测定。
撕裂指数按照GB455《纸与纸板撕裂度的测定方法》进行测定,得到撕裂度之后除以经温湿处理过的试样定量即可计算出撕裂指数。
耐折度按GB 457《纸耐折度的测定法》进行测定。
透气度按GB 5402《纸和纸板透气度的测定法(葛尔莱法)》进行测定。
白度按GB/T 7974-2002《纸、纸板和纸浆亮度(白度)的测定漫反射/垂直法》进行测定。
表11、山东泉林纸业有限责任公司实验报告(平均值)
检测项目 | 单位 | 未漂浆(压) | 未漂浆(未压) | 漂白浆(压) | 漂白浆(未压) |
定量 | g/m2 | 58.0 | 58.2 | 62.0 | 61.7 |
松厚度 | cm3/g | 2.33 | 2.57 | 1.84 | 1.91 |
白度 | % | 39.3 | 41.1 | 67.0 | 69.3 |
色相 | L*a*b | 78.42/1.63/17.64 | 79.72/1.33/17.22 | 89.55/0.97/7.10 | 90.34/0.86/6.50 |
不透明度 | % | 93.2 | 95.0 | 83.9 | 87.2 |
透气度 | ml/min | 148 | 430 | 79 | 236 |
裂断长 | Km | 5.48 | 4.76 | 5.64 | 5.14 |
抗张指数 | N.m/g | 53.6 | 46.7 | 55.3 | 50.4 |
耐折度 | 次 | 36 | 39 | 44 | 37 |
撕裂度 | mN | 235 | 233 | 242 | 206 |
撕裂指数 | mN.m2/g | 4.04 | 4.00 | 3.90 | 3.40 |
从表11可以看到,未漂浆的松厚度、不透明度和透气度都优于漂白浆。