CN102121205B

CN102121205B - 一种木、竹纤维丝光化浆及其制备方法

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Publication number: CN102121205B
Application number: CN2010105989394A
Authority: CN
Inventors: 张金; 秦大伟; 朱春燕; 董慧婷; 田振
Original assignee: 张金
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: CN102121205A

Abstract

本发明涉及一种木、竹纤维丝光化浆及其制备方法。以木浆或竹浆为原料，在纤维无压紧或夹紧状态下基本以自由状态经过润胀、丝光化处理、中和、洗涤、浓缩、干燥步骤制得，所得丝光化的纤维的弯曲度自然。本发明获得的丝光化浆的透气性能好，强度好，纤维长度大，收获率高，成本低，节约棉纤维。

Description

一种木、竹纤维丝光化浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及以非棉纤维即以非纤维素纤维为原料制成的丝光化浆，具体涉及以木纤维或竹纤维为原料，经特殊工艺加工形成具有特殊性能的丝光化纸浆，属于制浆造纸技术领域。

背景技术

丝光化浆是经过特殊加工工艺，对纤维进行处理，使其表面结构，内部结构，纤维形态，纤维聚合度等与普通纸浆的性能有明显区别；赋予其特殊的性能，从而被广泛应用于纺织、医药、特种纸的制造、化工、生物工程等等行业。

由于棉原料必须由耕地经济种植而得到，产量有限，目前棉纤维原料越来越紧张，而且价格飞涨。因此研发非棉纤维为原料制作丝光化浆具有十分重要的意义。迄今为止，尚未发现有非棉纤维为原料丝光化浆产品问世，特别是木、竹纤维丝光化浆及其制备方法尚未见公开报道。

发明内容

针对现有技术的不足以及局限性，本发明提供了一种了木、竹纤维丝光化浆及其制备方法。

本发明的方法能够以连续或间歇的方式进行，纤维在各加工步骤中不被夹压，基本以自由状态通过丝光化的各个步骤，使得丝光化的纤维的弯曲度自然。

原料说明：

木浆：以木材为原料制成的纸浆。根据制浆材料、制浆方法以及纸浆用途等来分类，如硫酸盐针叶木浆、硫酸盐阔叶木浆、亚硫酸盐针叶木浆、亚硫酸盐阔叶木浆等等。按木材材质分类，木材纤维大体分为针叶木和阔叶木两大类。本发明所说的木浆是造纸业常用的木浆，其中优选针叶木浆。可通过市场购得，也可按现有技术制备。

竹浆：以毛竹、楠竹、慈竹等竹材为原料，常用硫酸盐法和烧碱法等制得。竹浆为中等纤维长度的纸浆，纤维形态和长度介于木材与草类纤维之间。可通过市场购得，也可按现有技术制备。

本发明的技术方案如下：

一种木、竹纤维丝光化浆，其特征在于以木浆或竹浆为原料，在纤维无压紧或夹紧状态下基本以自由状态经过润胀、丝光化处理、中和、洗涤、浓缩、干燥步骤制得，所得丝光化的纤维的弯曲度自然。

所述木浆或竹浆原料形态包括卷筒状浆、散状浆、平板浆、散状浆、平板浆之一或组合。

一种木、竹纤维丝光化浆的制备方法，以木浆或竹浆为原料，包括润胀、丝光化处理、中和、洗涤、浓缩、干燥，所述木浆或竹浆原料形态为卷筒状浆、散状浆、平板浆之一或散状浆与平板浆的混合，步骤如下：

1、原料润胀

卷筒浆在牵引下以15～50m/min的运行速度在常温清水中向前运行，控制润胀时间30-60分钟；

散状浆用清水稀释至浆浓度3.0～4.0wt％，温度30～60℃下，浸泡润胀30-60分钟；

平板浆用清水疏解至浆浓度3.0～4.0wt％，在温度30～60℃下，先碎浆，然后浸泡润胀30～90分钟；

所述的浆浓度均以风干浆质量计，下同；

2、丝光化处理

原料润胀后的浆料，在纤维无压紧或夹紧状态下以运行速度15～50m/min通过装有浓度为10～14wt％的NaOH溶液的池，在10～35℃温度下，丝光化处理5～15s。

3、中和

丝光化处理后的浆料进行压榨、挤压或浓缩，脱去其中的大部分残留碱液，然后进入中和区，中和液为质量浓度3-10％的硫酸或盐酸；所述中和区温度为5～20℃，中和时间为5-15s。

4、洗涤

将上述步骤3中和后的浆料用清水洗涤，至洗涤后水的pH值在6.5-7.5，洗涤温度20-50℃。

5、浓缩

洗涤后的散状浆或/和平板浆进行压滤浓缩，进浆浓度3.5-5.0％，出浆浓度20-40％，温度10-35℃。卷筒浆无需浓缩。

6、干燥

将洗涤后的卷筒浆烘干，将浓缩后的散状浆或/和平板浆进行干燥处理至含水量小于20％。

以上方法所得的木、竹纤维丝光化浆，根据市场需要、客户要求进行包装成型。

本发明以上方法中，各步骤中的用水均可进行回收利用。

根据本发明，优选的工艺步骤如下：

上述步骤2丝光化处理过程中，所述卷筒状浆在牵引下沿着运行路径运行；所述散状浆或/和平板浆采用聚酯网运送。

所述的聚酯网两侧有橡胶挡板，聚酯网带两端闭合为环形，套在2个辊上，一个是主动传动辊，用于带动聚酯网带运动，另一个是被动辊，聚酯网带在2个辊作用下周而复始往复运动。橡胶挡板用于挡住纸浆不外漏，所述橡胶挡板可以在其两端通过不锈钢板固定在两个辊外的固定点上。优选的，所述的橡胶挡板通过不锈钢板与轴承内环固定连接；主动传动辊与被动辊分别套在轴承外环上，并与其固定连接。

上述步骤3中所述压榨是指丝光化处理后卷筒浆在常温下经过一道压榨，压榨压力5kN/m，脱去其中的大部分残留碱液；

上述步骤3中所述挤压是指丝光化处理后的散状浆或/和平板浆的浆料经双辊混合机挤压脱去大部分残留碱液，挤浆前的进浆浓度3～10wt％，挤浆后的出浆浓度10～50wt％；

上述步骤3中所述浓缩是指丝光化处理后的散状浆或/和平板浆的浆料用浓缩机脱去大部分残留碱液，挤浆前的进浆浓度3～10wt％，挤浆后的出浆浓度10～50wt％；

所述双辊混合机、浓缩机为常规设备，市场有售。

上述步骤3中所用的硫酸或盐酸为工业回收的硫酸或盐酸，也称废硫酸或废盐酸。这样可以降低制造成本。

上述步骤4洗涤中，优选的，卷筒浆用洗涤池洗涤；散状浆、平板浆之一或混合浆，用平面阀鼓式真空洗浆机洗涤。所述平面阀鼓式真空洗浆机常规设备，市场有售。

根据本发明，优选的将洗涤后的卷筒浆，用烘缸干燥器进行干燥，干燥温度75-110℃。

根据本发明，优选的浓缩后的散状浆或/和平板浆用气流干燥方式进行干燥，分三个阶段进行：先用热空气100-150℃气流干燥至浆干度60--75％，再用热空气115--160℃气流干燥至浆干度80-95％，最后通风冷却至室温。

上述的根据市场需要、客户要求进行包装成型，按现有技术即可；本发明提供以下说明：

卷筒浆在牵引下卷取成卷，然后分切为卷筒，或用平板切纸机切为平板，尺寸依客户要求而定。对散状浆或/和平板浆的干燥纸浆进行打包，控制打包前浆的温度10～40℃，打包压力30-150MPa，纸浆紧度0.4-1.0g/cm³。

本发明的技术特点是：

1、首先本发明是针对木、竹纤维进行丝光化处理，为市场提供一种可替代棉纤维的丝光化浆。

2、本发明方法的各个步骤中，原料中的纤维始终是在无压紧或夹紧状态下运行通过各个处理区，不被夹紧，也不被拉伸，在纤维自由状态下进行丝光化加工。以最大限度地提高纤维透气性、柔软性。

3、本发明丝光化处理采用较低的碱液浓度(10-15％NaOH)、在较低的温度下达到高浓度(25-30％棉纤维丝光化的浓度)。较低的碱液浓度对纤维的处理，可改善纤维的强度。

本发明的优良效果如下：

i.以木、竹纤维为原料，进行丝光化处理；节约棉纤维原料，开拓了丝光化浆的原料来源。

ii.所有加工用水均回收利用，以便处理污染更严重的工厂的废水，从而保护了人类环境；

iii.本发明获得的丝光化浆的透气性能好，强度好，纤维长度大，收获率高，成本低，方法适用范围广。具体如下：

①丝光化浆的纤维透气性能大幅提高，可提高100-300％。

②丝光化浆的纤维均整度好，细小纤维少；

③丝光化浆的纤维形态好，纤维横截面由腰形变为椭圆形或圆形；

④丝光化浆的纤维变得扭曲、柔软、光泽好；

⑤丝光化浆的纤维形状规则性改善；

⑥丝光化浆的纤维化学稳定性明显得到改善。

附图说明

图1是丝光化处理散状浆或/和平板浆运送用的聚酯网示意图。1、聚酯网带，2、橡胶挡板，3、主动传动辊，4、被动辊，5、轴承外环，6、轴承内环，7、不锈钢板。

图2是针叶浆木纤维丝光化前照片(TEM)，图3是针叶木纤维丝光化后照片(TEM)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中所用设备除特别说明外，均为本领域常规设备。

实施例1、原料：卷筒状针叶浆

卷筒状针叶浆牵引下以20-40m/min的速度通过润胀池，润胀池中清水温度35℃中，润胀时间15s，继续以运行速度20-40m/min向前运行进入丝光化区，在25℃温度下，用浓度为14wt％的NaOH溶液处理15s。NaOH溶液盛放于耐碱的丝光化池中。所述润胀池、丝光化池均是有测温装置的陶瓷水槽池，尺寸5000mm*3000mm*1200mm。

丝光化处理后的卷筒浆，经过一道压榨，压榨压力为5kN/m，脱去其中的大部分残留碱液，然后进入中和区，中和区温度为20℃，中和液是浓度8wt％废硫酸或废盐酸，放入中和池中，中和时间为10s。中和处理后的卷筒浆用洗涤池洗涤，清水，常压，温度30℃，洗涤后的水的pH值控制在7。所述中和池、洗涤池均是有测温装置的陶瓷水槽池，尺寸5000mm*3000mm*1200mm。

将洗涤后的浆烘干干燥至水分12wt％，干燥温度75-110℃，常压。

制得的卷筒浆用卷取机卷取，然后用复卷机分切为卷筒或切为平板，包装出厂。

复卷机：ZWJ1-1880，切纸机14A，均为山东章丘造纸机械厂。

本实施例制备的丝光化浆中的木纤维照片如图3所示，与图2丝光化前相比直径变粗，纤维表面光滑、干净。

实施例2、原料：平板状针叶浆

步骤一：平板状的针叶浆用清水疏解至浓度3.0-4.0％，温度在35℃，用水力碎浆机碎浆，然后润胀，时间40分钟。ZJGS节能型水力碎浆机，诸城市金隆机械制造有限公司。

步骤二：将步骤一得到的浆料输送到盛有NaOH溶液的丝光化池中，输送运行速度30m/min，用浓度为13wt％的NaOH溶液在35℃温度下、常压处理15s，进行丝光化处理。上述浆料采用聚酯网运送。

所述的聚酯网1两侧有橡胶挡板2，聚酯网带两端闭合为环形，套在2个辊上，一个是主动传动辊3，用于带动聚酯网带运动，另一个是被动辊4，聚酯网1在2个辊作用下周而复始往复运动，所述的橡胶挡板2通过不锈钢板7与轴承内环6固定连接；主动传动辊与被动辊分别套在轴承外环5上，并与其固定连接。结构如图1所示。所述的聚酯网材料为聚酯纤维，网目70目，聚酯网带宽1600mm-1900mm，长8000mm-10000mm，橡胶挡板高350mm。

步骤三：将步骤二得到的浆料用双辊混合机(SZ2D76，安丘汶瑞机械制造有限公司)脱去大部分残留碱液，常温，常压，进浆浓度5-6％，出浆浓度40-45％，然后进入中和池中和，中和区条件为低温常压，温度为7℃，中和液为5wt％废硫酸，中和时间为15s。

将得到的纸浆，用洗涤机(ZDN系列斜螺旋式挤浆机，诸城市金隆机械制造有限公司)洗涤，清水，常压，温度20-50℃，洗涤后的水的pH值控制在6.5-7.5。

将洗涤后得到的纸浆用挤浆机(双压区双网挤浆机：ZNS4A，福建轻工业机械设备有限公司)进行浓缩，进浆浓度3.5-5.0％，出浆浓度20-40％，常压，温度18℃。

将浓缩后得到的浆料用气流干燥方式干燥。分三个阶段进行：先用热空气110～120℃气流干燥至浆干度80％，再用热空气90～100℃气流干燥至浆干度88％，最后通风冷却到室温。

将冷却后得到的干燥纸浆进行打包，用自动捆式打包机(J-Y-480液压打包机，通州市新虹纺织机械有限公司)进行，打包前浆的温度28℃，打包压力80MPa，纸浆紧度0.5-0.6g/cm³。

实施例3：散状阔叶木浆的丝光化

散状的阔叶木浆用清水稀释至浆浓度3.5wt％，温度在35℃润胀45分钟。

所得浆料输送到盛有NaOH溶液的丝光化池中，丝光化处理与实施例2相同。

丝光化后得到的浆料用浓缩机，ZYW重力式圆网浓缩机，诸城市金隆机械制造有限公司)脱去大部分残留碱液，常温常压，进浆浓度10％，出浆浓度35％，然后进入中和池中和，中和区条件为低温7℃，常压，中和液为废盐酸，废酸浓度为8％，中和时间为13s。

中和后得到的纸浆，用圆网浓缩机(ZNW30，淄博轻工机械有限责任公司)洗涤，清水，常压，温度25℃，洗涤后的水的pH值控制在6.5-7.5。

将洗涤后得到的浆料用气流干燥方式干燥。分三个阶段进行：先用热空气120℃气流干燥至浆干度85％，再用热空气90℃气流干燥至浆干度90％，最后通风冷却至室温。

将得到的干燥纸浆进行打包，用自动捆式打包机进行，打包前浆的温度10--50℃，打包压力90MPa，纸浆紧度0.7-0.8g/cm³。

实施例4、卷筒状的竹浆丝光化

卷筒浆的预处理是纸浆以15-50m/min的速度在清水中，温度35℃下，常温向前运行，从而达到润胀的目的，润胀装置为水池。

卷筒状的纸浆在牵引下运行速度15-50m/min，用浓度为13wt％的NaOH溶液，在25℃温度下，常压处理，时间15s，处理装置为丝光化池。

上述步骤而得到的卷筒状浆，经过一道压榨，压榨线压力3.5kN/m，脱去其中的大部分残留碱液，然后进入中和区，中和区条件为低温常压，温度为5℃，中和液为废硫酸或废盐酸，废酸浓度为7wt％，时间为15s。

将上述步骤得到的纸浆用洗涤池洗涤，清水、常压，温度23℃，洗涤后的水的pH值控制在6.5-7.5。卷筒状的纸浆不需要浓缩，直接进入下一步进行干燥，干燥温度75-110℃，常压。

将制得的浆料用卷取机卷取，然后用复卷机分切为卷筒，或用平板切纸机切为平板。

实施例5：平板的竹浆丝光化

第一步骤：原料预处理

平板状的竹浆预处理是一清水疏解至浓度3.0-4.0％，温度在30--60℃，用水力碎浆机碎浆，然后润胀，时间30分钟。

第二步骤：丝光化处理，与实施例2相同。

第三步骤：中和，与实施例3相同。

第四步骤：洗涤，与实施例3相同。

第五步骤：将步骤四得到的纸浆进行压滤浓缩，进浆浓度3.5-5.0％，出浆浓度20-40％，常压，温度20℃。

第六步骤：干燥，与实施例3相同。干燥纸浆进行打包，与实施例3相同。

实施例6：散状竹浆的丝光化：

步骤一，散状的纸浆用清水稀释至浓度3.0-4.0％，温度在35℃，用浆池润胀30-60分钟。

步骤二，丝光化处理与实施例2相同。步骤三，中和处理与实施例2相同。

步骤四，洗涤，与实施例3相同。步骤五，浓缩，与实施例2相同。

步骤六，干燥，与实施例3相同。干燥纸浆进行打包。

表1.实施例3丝光化浆的纤维透气性能

表2.实施例5丝光化浆的纤维透气性能

Claims

1.一种木、竹纤维丝光化浆的制备方法，以木浆或竹浆为原料，包括润胀、丝光化处理、中和、洗涤、浓缩、干燥，所述木浆或竹浆原料形态为卷筒状浆、散状浆、平板浆之一或散状浆与平板浆的混合，浆浓度均以风干浆质量计，步骤如下：

（1）原料润胀

卷筒浆在牵引下以15~50m/min的运行速度在常温清水中向前运行，控制润胀时间30—60分钟；

散状浆用清水稀释至浆浓度3.0~4.0wt%，温度30~60℃下，浸泡润胀30—60分钟；

平板浆用清水疏解至浆浓度3.0～4.0wt%，在温度30～60℃下，先碎浆，然后浸泡润胀30～90分钟；

（2）丝光化处理

原料润胀后的浆料，在纤维无压紧或夹紧状态下以运行速度15～50m/min通过装有浓度为10～14wt%的NaOH溶液的池，在10～35℃温度下，丝光化处理5～15s；

（3）中和

丝光化处理后的浆料进行压榨、挤压或浓缩，脱去其中的残留碱液，然后进入中和区，中和液为质量浓度3-10%的硫酸或盐酸；所述中和区温度为5～20℃，中和时间为5—15s；

（4）洗涤

将上述步骤3中和后的浆料用清水洗涤，至洗涤后水的pH值在6.5—7.5，洗涤温度20—50℃；

（5）浓缩

洗涤后的散状浆或/和平板浆进行压滤浓缩，进浆浓度3.5—5.0%，出浆浓度20—40%，温度10—35℃；卷筒浆无需浓缩；

（6）干燥

将洗涤后的卷筒浆烘干，将浓缩后的散状浆或/和平板浆进行干燥处理至含水量小于20%。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述压榨是指丝光化处理后卷筒浆在常温下经过一道压榨，压榨压力5kN/m，脱去其中的大部分残留碱液。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述挤压是指丝光化处理后的散状浆或/和平板浆的浆料经双辊混合机挤压脱去大部分残留碱液，挤浆前的进浆浓度3～10wt%，挤浆后的出浆浓度10～50wt%。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述浓缩是指丝光化处理后的散状浆或/和平板浆的浆料用浓缩机脱去大部分残留碱液，挤浆前的进浆浓度3～10wt%，挤浆后的出浆浓度10～50wt%。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将洗涤后的卷筒浆用烘缸干燥器进行干燥，干燥温度75—110℃。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，浓缩后的散状浆或/和平板浆用气流干燥方式进行干燥，分三个阶段进行：先用热空气100—150℃气流干燥至浆干度60--75%，再用热空气115--160℃气流干燥至浆干度80－95%，最后通风冷却至室温。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散状浆或/和平板浆采用聚酯网运送；所述的聚酯网两侧有橡胶挡板，聚酯网带两端闭合为环形，套在2个辊上，一个是主动传动辊，用于带动聚酯网带运动，另一个是被动辊，聚酯网带在2个辊作用下周而复始往复运动。