CN102121206A

CN102121206A - 高透气性纸浆及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN102121206A
Application number: CN 201010598956
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: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: CN102121206B

Abstract

本发明涉及一种高透气性纸浆及其制备方法与应用，以普通纸浆为原料，通过筛分把预处理后的原料中纤维长度≤0.8mm的碎小纤维分离出来，然后浓缩；浓缩后的浆的水分为40-70wt％，进行气流干燥，干燥温度110～280℃；干燥浆冷却到10～50℃进行打包成型，打包压力30～150MPa，纸浆紧度0.4～1.0g/cm³；得到的纸浆成纸透气性能好，吸水性好、松厚度好、纤维强度好、白度高；用于过滤材料的制造。

Description

高透气性纸浆及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种高透气性能的纸浆及其制备方法，属于特种纸浆技术领域。

背景技术

随着纸浆在不同领域、不同产品中的应用及扩展，特种纸浆的研制、开发及应用也越来越重要。

目前世界上普通纸浆产品常有以下几种型式：

1、平板或卷筒的板状浆。绝大部分纸浆产品是板状的浆板，业内一般把水分含量≤20％的称为浆板即板状浆。由纸浆料经成型器抄造形成板状，然后经干燥而成。成型器有圆网与长网之分。由于其成型过程是在一定的浓度下靠压差使纸浆以一定速度沿着成型网向前冲或是在圆网挂浆成型，同时纸浆也要受到成型网的牵引作用，因此，这种纸浆的纤维结构有以下特点：①绝大多数为纵向排列；②纵向纤维排列比较有规则；③因为干燥成型前须经压榨高压脱水，纤维要受到极大地压迫、挤压；④在进入干燥阶段，主要是靠干燥烘缸直接接触干燥。因此这种形式成型的纸浆纤维存在以下缺点：透气度小，组织紧密，松厚度差。由于其整个过程是吸水、润胀、再吸水、脱水和干燥，因此，纤维的吸水性也受到限制。由于其干燥过程为直接接触式干燥，其白度也下降明显，一般要降低2-3％。

2、散状浆。该种纸浆是散的，打包的，业内一般把水分含量在20-60％的称为散浆，虽然该种纸浆未经过干燥，但也要经挤压、过滤、压榨、脱水，因此，其透气性能，纤维形态也会受到较大的影响。

3、湿浆。外形与散浆相似，感观感觉更稀，业内一般把水分含量＞60％的成为湿浆。这种浆的透气度因其纤维形态碎且直，故透气度也很差。

本发明为了较大地改进纸浆纤维的透气性能及某些其它特性，采用了新的方法从而制造出高透气性能的纸浆产品，为市场提供特种纸浆。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的技术任务是改进普通纸浆纤维的透气性能，提供一种高透气性纸浆及其制备方法与应用。

本发明以普通纸浆为原料，原料形态是卷筒状浆、平板浆、散状浆或湿浆，通过对其进行特殊加工处理，从而使纤维的形状及性能发生改变，以使其透气性能明显得到改善，获得透气度较高的纸浆。

本发明所指的普通纸浆原料包括但不仅限于以下几种：针叶木浆、阔叶木浆、竹浆、棉浆、麦草浆、稻草浆、龙须草浆、甘蔗渣浆、芦苇浆或本色纸浆。

术语说明：出浆干度75～95％是指浆中含水量5-25wt％。

本发明的技术方案如下：

一种高透气性纸浆，以普通纸浆为原料，原料形态是：i.卷筒状浆、平板浆之一或混合，ii.散状浆、湿浆之一或混合；经原料预处理、筛分、浓缩、气流干燥、冷却、成型制得，其特征在于：通过筛分把预处理后的原料中纤维长度≤0.8mm的碎小纤维分离出来，另作为需求该种纤维长度的行业用，然后浓缩；浓缩后的浆的水分为40-70wt％，进行气流干燥，干燥温度110～280℃。干燥浆冷却到10～50℃进行打包成型，打包压力30～150MPa，纸浆紧度0.4～1.0g/cm³。得到块状高透气性能的纸浆。

一种高透气性纸浆的制备方法，步骤如下：

1、原料预处理

卷筒状浆、平板浆的干浆先在清水中疏解，浆浓度3.0～5.0wt％，水温5～45℃，疏解时间0.5～1小时，水力碎浆机碎浆。

散状浆先稀释至浆浓度3.0～4.0wt％，控制温度5～45℃，疏解，时间20～25分钟。

湿浆直接用清水稀释至浆浓度3.0～4.0wt％，水温5～45℃。

所述的浆浓度均以风干浆质量计，下同；

2、筛分

把步骤1得到的浆料进行筛分，把纤维长度≤0.8mm的碎小纤维筛选出，筛分时进浆浓度为0.05～0.25wt％，常温常压进行。

3、气流干燥

把步骤2得到的浆料进行空气气流干燥，干燥前浆的水分40～70wt％，将该干燥前的浆预热至温度为10～80℃；然后进行气流干燥，气流风压为4.0～5.0kg/cm²，干燥温度110～280℃；干燥至出浆干度75～95％；

4、冷却

将步骤3得到的热干燥浆进行冷却，冷风温度控制在10～50℃。不冷却就会使其返黄，冷却用冷风机进行。

5、成型

将步骤4得到的干燥纸浆进行打包，打包前浆的温度10～50℃，打包压力30～150MPa，纸浆紧度0.4～1.0g/cm³。

根据本发明，优选的步骤3气流干燥分三个阶段进行：先用热空气100-150℃气流干燥至浆干度75-85％，再用热空气75-110℃气流干燥至浆干度85-95％，最后通风冷却至室温。

根据本发明，优选的步骤5中打包前浆的温度30～35℃，打包压力50～100MPa，纸浆紧度0.5～0.6g/cm3。

根据本发明，步骤3气流干燥可以采用现有的市购气流干燥机。本发明在此还提供一种气流干燥装置供选用。

所述的气流干燥装置，包括鼓风机，气体加热器，气流干燥主机，旋风分离器，关风器，袋式除尘器，管道系统，引风机，加料器。鼓风机连接气体加热器进风端，气体加热器的热风端连通到气流干燥主机底部一侧，气体加热器的热空气端上方有纸浆料加料器连通到气流干燥主机底部一侧，气流干燥主机顶部连通旋风分离器；旋风分离器底部有关风器以控制风压及收料；旋风分离器顶部与袋式除尘器连通，袋式除尘器通过管道与引风机连接，以集尘除尘及回收一部分纸浆料，然后通过引风机顶口排出废气。

根据本发明上述装置，优选的，所述鼓风机1进风口处还连接有空气过滤器11以过滤空气；

根据本发明上述装置，优选的，所述旋风分离器底部还连接有空气锤；用以击震旋风分离器壁体，使粘附于其上的纸浆料剥落、脱离。空气锤是以气压为动力源的，产生敲击或振动，可通过配备的自动气阀来控制气压与出气量，空气锤为本领域现有技术，例如上海席肯电子科技有限公司的空气锤KA。

根据本发明上述装置，优选的，所述气流干燥主机底部还可以增设一螺杆搅拌，以促进落于底部的较大较湿的纸浆料的机械分散与水分蒸发。

气流干燥装置的工作过程如下：

鼓风机将空气送入气体加热器内，被加热的热气流由以一定的速度从气流干燥主机底部一侧进入主机内干燥室，对纸浆料产生较强烈的吹浮、旋转作用，纸浆料受到离心、剪切、碰撞、摩擦而被分散化，强化了传质传热。在干燥主机底部，较大较湿的纸浆料可以在搅拌器的作用下被机械分散，水分蒸发，水分降低。已变小的纤维小团被旋转的热气流夹带上升，在上升过程中进一步被加热，经加热后的纸浆在旋风分离器中凭自身重力集中至出口，经冷却再进入打包机前料箱，然后打包成型。

以上气流干燥装置中未加限定的部分均按本领域现有技术。

本发明高透气性纸浆的应用，用于过滤材料的制造。例如用于制造过滤纸或液体支撑过滤板等。

本发明高透气性纸浆主要用于对纤维透气性能有较高要求的工业领域，如汽车过滤材料、生物科技、化工、飞机、轮船、液压传动等过滤材料制造及其它领域。本发明的高透气性纸浆是制浆造纸中的特种纤维、功能型新材料。

本发明的技术特点及优良效果如下：

1、本发明通过筛分使细小纤维被筛选出去，只保留了比较粗大的，均整的纤维；采用气流干燥，纤维在成型过程中不受压力差的动能推力、挤压、压榨等作用，因此，其纤维的横截面几乎保持不变；纤维在自由状态下受热定型，使纤维急剧变得收缩、弯曲、形状各异；以自由形状受热定型的纤维直径收缩变粗大；因此，其纤维外形及横截面各异，致使其成纸透气性能大幅改善，吸水性好，松厚度也好。

2、由于采用气流干燥是非接触干燥，因此，本发明产品的纤维强度好，白度高。

3、由于采用了低温打包工艺，纸浆白度不降低。本发明还降低了打包压力和紧度，提高了产品成纸的透气性及松厚性。本发明比传统纸浆成型方法节约成本22-35％。

附图说明

图1气流干燥装置结构示意图，其中，1、鼓风机，2、气体加热器，3、气流干燥主机，4、旋风分离器，5、关风器，6、气锤，7、袋式除尘器，8、管道，9、引风机，10、加料器，11、空气过滤器。

图2是传统成型的纸浆的显微镜照片，图3是本发明方法制备的成型产品纸浆的显微镜照片。

图4实施例1产品纸浆的显微镜照片，图5实施例2产品纸浆的显微镜照片，图6实施例3产品纸浆的显微镜照片，均为64倍。

具体实例方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中的设备除气流干燥装置以外均为本领域现有常规设备，市场有售。

为了便于对照，实施例1-3的原料以同一种纸浆纤维为样本，纸浆为进口材料辐射松，纸浆品名为漂白针叶浆，日本王子制纸公司产品。

实施例1、

普通纸浆原料：平板或卷筒状漂白针叶木浆板(水分≤20％)。

1、将原料干浆板先清水疏解，浆浓度4.0wt％，水温35℃，疏解时间0.5小时；水力碎浆机(2JGS节能型水力碎浆机，诸城市金隆机械制造有限公司)碎浆处理。

2、把步骤1得到的浆料利用旋翼筛(型号XY-1-3，诸城市万方机械有限公司)对纤维进行筛分，把纤维长度≤0.8mm的碎小纤维筛选出，筛选时进浆浓度0.08-0.50％，常温，常压。

3、把步骤2得到的浆料进行空气气流干燥，干燥前浆的水分50％，将该干燥前浆预加热至温度为50℃；然后送入气流干燥器，气流风机风压为4.0-5.0kg/cm²，通过热气流进行干燥，至出浆干度75～95％；干燥装置如图1所示。

4、将步骤3得到的热干燥浆进行冷却，冷却用冷风机(型号4-725A，济南风机厂)进行，冷风温度30～35℃。

5、将步骤4得到的干燥纸浆进行打包，用打包机进行，打包前浆的温度30～35℃，打包压力50～100MPa，纸浆紧度0.5-0.6g/cm³；得到块状的发泡型的高透气性能的纸浆。打包机型号：J-Y-480，液压打包机，通州市新虹纺织机械厂有限公司。所得产品纸浆的显微镜照片如图4所示。

所述的气流干燥装置如图1所示，包括鼓风机1，气体加热器2，气流干燥主机3，旋风分离器4，关风器5，袋式除尘器7，管道系统8，引风机9，加料器10，空气过滤器11。鼓风机1进风口处连接有空气过滤器11以过滤空气，鼓风机1连接气体加热器2进风端，气体加热器2的热风端连通到气流干燥主机3底部一侧，气体加热器2的热空气端上方有纸浆料加料器10连通到气流干燥主机3底部一侧，气流干燥主机3顶部连通旋风分离器4；旋风分离器4底部有关风器5以控制风压及收料；旋风分离器4底部还连接有空气锤6；旋风分离器4顶部与袋式除尘器7连通，袋式除尘器7通过管道8与引风机9连接，以集尘除尘及回收一部分纸浆料，然后通过引风机9顶口排出废气。

实施例2：

普通纸浆原料：散状(水分20-40％)漂白针叶木浆。

1、将散浆原料用清水稀释至浆浓度3.8wt％，水温30～35℃，然后疏解机疏解，时间30分钟。

2、把步骤1得到的浆料进行筛分，把纤维长度≤0.8mm的碎小纤维筛选出，筛选浓度0.15wt％，其他条件同实施例1。

3、把步骤2得到的浆料进行空气气流干燥，干燥前浆的水分55％，将该干燥前浆预热至温度为60℃；然后送入气流干燥器，风机风压为4.5kg/cm2，通过热气流进行干燥，至出浆干度90％。

4、把步骤3得到的干热浆料进行冷却，冷风机风的温度控制在30～32℃。

5、将步骤4得到的干燥纸浆进行打包，打包前浆的温度30℃，打包压力100MPa，纸浆紧度0.6g/cm³。

所得产品纸浆的显微镜照片如图5所示。

实施例3：普通纸浆原料：湿状漂白针叶木浆(水分大于60％)。

1、将湿浆原料于浆池中直接用清水稀释，至浆浓度3.5wt％，水温25-30℃

2、把步骤1得到的浆料进行筛分，同实施例1。

3、把步骤2得到的浆料进行空气气流干燥，同实施例1。

4、把步骤3得到的浆料进行冷却，冷风机风的温度控制在20-25℃。

5、将步骤4得到的干燥纸浆进行打包，打包前浆的温度20-25℃，打包压力50-90MPa，纸浆紧度0.5g/cm³。

所得产品纸浆的显微镜照片如图6所示。

实施例4、普通纸浆原料：平板和卷筒状漂白针叶木硫酸盐浆板(水分≤20％)，美国IP公司产。

1、漂白针叶木硫酸盐浆板平板和卷筒状漂白针叶木硫酸盐浆板按质量比1∶1的混合，先在清水中疏解，浆浓度5.0wt％，水温40℃，疏解时间1.0小时，水力碎浆机碎浆。

其余步骤同实施例1。所得产品纸浆的性能比较见表2。

实施例5、普通纸浆原料：漂白化学亚硫酸盐浆。

高透气性纸浆的制备方法，原料形态：散状浆与湿浆1∶1质量比的混合。步骤如下：

1、以干浆质量计，按质量比1∶1各取散状浆和湿浆原料，分别进行预处理：将散浆原料用清水稀释至浆浓度3.5wt％，水温30℃，然后疏解25分钟。将湿浆原料于浆池中直接用清水稀释至浆浓度3.5wt％，水温25℃。

2、把步骤1的两种浆料混合后进行筛分，其余步骤条件同实施例2。所得产品纸浆的见表3。

考察本发明实施例1-3的产品的技术特性：以同一种纸浆纤维为样本，纸浆为进口材料辐射松，纸浆品名为漂白针叶浆，采用本发明方法与传统纸浆成型方法制得纸浆的纤维的透气度及其它主要性能检测如下。传统的纸浆成型方式为多圆网或长网浆板机抄造然后经过烘缸直接接触干燥而形成的各形态的纸浆。

表1、实施例1-3的产品与传统成型纸浆的性能对比

表2、实施例4产品透气度等性能前后比较

表3、实施例5产品透气度等性能前后比较

Claims

1.一种高透气性纸浆，以普通纸浆为原料，原料形态是：i.卷筒状浆、平板浆之一或混合，ii.散状浆、湿浆之一或混合；经原料预处理、筛分、浓缩、气流干燥、冷却、成型制得，其特征在于：通过筛分把预处理后的原料中纤维长度≤0.8mm的碎小纤维分离出来，另作为需求该种纤维长度的行业用，然后浓缩；浓缩后的浆的水分为40-70wt％，进行气流干燥，干燥温度110～280℃；干燥浆冷却到10～50℃进行打包成型，打包压力30～150MPa，纸浆紧度0.4～1.0g/cm³；得到块状高透气性能的纸浆。

2.权利要求1所述的高透气性纸浆的制备方法，步骤如下：

(1)原料预处理

卷筒状浆、平板浆的干浆先在清水中疏解，浆浓度3.0～5.0wt％，水温5～45℃，疏解时间0.5～1小时，水力碎浆机碎浆；

散状浆先稀释至浆浓度3.0～4.0wt％，控制温度5～45℃，疏解，时间20～25分钟；

湿浆直接用清水稀释至浆浓度3.0～4.0wt％，水温5～45℃；

所述的浆浓度均以风干浆质量计，下同；

(2)筛分

把步骤(1)得到的浆料进行筛分，把纤维长度≤0.8mm的碎小纤维筛选出，筛分时进浆浓度为0.05～0.25wt％，常温常压进行；

(3)气流干燥

把步骤(2)得到的浆料进行空气气流干燥，干燥前浆的水分40～70wt％，将该干燥前的浆预热至温度为10～80℃；然后进行气流干燥，气流风压为4.0～5.0kg/cm²，干燥温度110～280℃；干燥至出浆干度75～95％；

(4)冷却

将步骤(3)得到的热干燥浆进行冷却，冷风温度控制在10～50℃。不冷却就会使其返黄，冷却用冷风机进行；

(5)成型

将步骤(4)得到的干燥纸浆进行打包，打包前浆的温度10～50℃，打包压力30～150MPa，纸浆紧度0.4～1.0g/cm³。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中的气流干燥分三个阶段进行：先用热空气100-150℃气流干燥至浆干度75-85％，再用热空气75-110℃气流干燥至浆干度85-95％，最后通风冷却至室温。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤(5)中打包前浆的温度30～35℃，打包压力50～100MPa，纸浆紧度0.5～0.6g/cm³。

5.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的气流干燥是在气流干燥装置中进行，所述的气流干燥装置包括鼓风机(1)，气体加热器(2)，气流干燥主机(3)，旋风分离器(4)，关风器(5)，袋式除尘器(7)，管道系统(8)，引风机(9)，加料器(10)；鼓风机(1)连接气体加热器(2)进风端，气体加热器(2)的热风端连通到气流干燥主机(3)底部一侧，气体加热器(2)的热空气端上方有纸浆料加料器(10)连通到气流干燥主机(3)底部一侧，气流干燥主机(3)顶部连通旋风分离器(4)；旋风分离器(4)底部有关风器(5)以控制风压及收料；旋风分离器(4)顶部与袋式除尘器(7)连通，袋式除尘器(7)通过管道(8)与引风机(9)连接，引风机(9)顶口排出废气。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的气流干燥装置中，鼓风机进风口处还连接有空气过滤器(11)以过滤空气。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的气流干燥装置中，所述旋风分离器底部还连接有空气锤(6)。

8.权利要求1所述的高透气性纸浆的应用，用于过滤材料的制造。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于用于制造过滤纸或液体支撑过滤板。