CN102154926A

CN102154926A - 一种提高纸张白度的方法

Info

Publication number: CN102154926A
Application number: CN 201010581189
Authority: CN
Inventors: 李宗全; 秦梦华; 傅英娟; 窦红艳
Original assignee: Shandong Institute of Light Industry
Current assignee: Shandong Institute of Light Industry
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: CN102154926B

Abstract

本发明涉及一种提高纸张白度的方法，属于纸张表面处理技术领域。漂白硫酸盐浆抄纸，在纸张表面施胶或涂布时，使用含有还原剂的表面施胶液或涂布液，所述还原剂为异抗坏血酸钠、焦亚硫酸钠或甲脒亚磺酸中的一种或两种的组合，还原剂的加量为50g-2000g/吨绝干纸。本发明方法还原处理后纸张的白度和白度稳定性都明显提高，对于高白度的纸张来说能采用稍低白度的纸浆为原料，将减少纸浆漂白过程中化学药品的消耗，降低生产成本。

Description

一种提高纸张白度的方法

技术领域

本发明涉及一种纸张表面处理技术，具体涉及漂白硫酸盐浆为原料的纸张表面处理提高白度的方法，属于纸张表面处理技术领域。

背景技术

在纸张生产过程中，特别是高级纸张如铜版纸、激光打印纸和其他一些特种纸生产过程中，漂白硫酸盐浆是重要的原料。在这些纸张生产中要求硫酸盐浆具有较高的白度。在漂白硫酸盐浆的生产过程中，未漂浆的漂白一般无氯漂白或全无氯漂白，漂白过程中大量氧化性的漂剂如氧气，臭氧，二氧化氯和过氧化氢等直接与纸浆混合在一定的条件下进行漂白反应，除去浆中的木素从而提高纸浆的白度。要达到较高的白度，漂白过程中一般要几段漂白，消耗大量的漂白药品。特别在漂白后期，当硫酸盐浆的白度到80％ISO以上时，要继续提高纸浆的白度则更加困难，漂白药品消耗大，同时由于漂白药品对纤维素的降解作用，往往会导致纸浆白度稳定性和物理强度的下降以及纸浆得率的降低。

CN101575820A(CN200910094561.1)公开了一种纸浆金属离子去除及漂白的方法。主要包含步骤：①对纸浆进行去除金属离子预处理，即在Mg(CH₃COO)₂、Ca(CH₃COO)₂和EDTA(乙二胺四乙酸二钠)存在的条件下，对氧脱硫酸盐浆进行漂白预处理；②对上述去除金属离子预处理后的纸浆再经由过氧乙酸漂白段和过氧化氢漂白段组成的后续二段漂白处理。该发明金属离子去除率高，纸浆的强度性能可得到提高。

从目前的生产实践来看，对于需要采用硫酸盐浆生产高白度纸张时，往往需要在纸浆漂白过程中加强漂白条件，增加漂白药品或加剧反应条件如提高温度或延长反应时间，来提高纸浆的白度，这样一方面增加了生产成本，因为在漂白后期纸浆的白度很难提高，需要消耗更多的化学药品，再就是造成纤维素的降解，导致纸浆的白度稳定性、物理强度以及纸浆得率的降低。

在纸浆生产过程中，还原性漂剂如连二亚硫酸钠、甲脒亚磺酸(也称二氧化硫脲，FAS)一般可以用于高得率浆如热磨机械浆(TMP)和化学热磨机械浆(CTMP)或废纸浆的漂白中。由于还原性漂剂只是改变纸浆中木素发色基团的结构，从而保持了这些纸浆的高得率。万德兹等人用EDTA或抗坏血酸处理木片，然后生产热磨机械浆，从而提高纸浆的白度。参见万德兹等人，用EDTA和抗坏血酸处理木片提高道格拉斯冷杉TMP的白度，木材化学与技术，11(4)：155-167，1996。(van der Zee，Marina E.；Sierra-Alvarez，Reyes，Brightnessimprovement of Douglas fir thermomechanical pulp by EDTA and ascorbic acid treatments onchips，Journal of Wood Chemistry and Technology，16(2)：155-167，1996)。埃利娜等人采用亚硫酸氢钠处理CTMP，结果表明，CTMP采用亚硫酸氢钠处理后，纸浆的白度提高，但是纸浆对光的稳定性降低，纸浆的返黄加重。参见埃利娜等，木素α-羰基中加入亚硫酸氢钠处理：模型物和富含木素的纸浆的研究，Holzforschung，63：232-239，2009。(ElinaWarsta et al.，Addition of bisulphite to lignin-carbonyl groups：A study on model compoundsand lignin-rich pulp，Holzforschung，63：232-239，2009)。加拿大的斯科梅德特等人将抗坏血酸用于高得率浆的处理中，结果发现，抗坏血酸处理能够导致纸浆的热稳定性下降，热返黄加剧。蒲俊文等将抗坏血酸和次亚磷酸钠等用于抑制杨木碱性过氧化氢机械浆APMP的返黄的研究中，结果表明，抗坏血酸能够在一定程度上抑制APMP的光致返黄。参见蒲俊文等，抑制杨木APMP纸浆返黄技术的研究(I)-助剂处理对黑杨APMP纸浆返黄的抑制作用，北京林业大学学报，23(5)：57-60，2001。目前对于漂白硫酸盐浆，还没有采用还原剂表面处理改善纸张光学性能的研究。而且，已有的研究中化机浆或机械浆还原剂的应用也仅限于在制浆过程中使用。

发明内容

本发明针对高白度的硫酸盐浆在生产过程中，漂剂消耗量大、生产成本高的问题，提供一种提高纸张白度的方法。

本发明的方法是一种纸张表面处理方法，技术方案如下：

一种提高纸张白度的方法，包括步骤如下：

漂白硫酸盐浆抄纸，在纸张表面施胶或涂布时，使用含有还原剂的表面施胶液或涂布液，所述还原剂为异抗坏血酸钠、焦亚硫酸钠或甲脒亚磺酸中的一种或两种的组合，还原剂的加量为50g-2000g/吨绝干纸。

所述还原剂直接加入到纸张表面施胶剂或涂料中，混合均匀，调节pH＝5.0-10.0，制成表面施胶液或涂布液。

根据本发明，所述的漂白硫酸盐浆选自针叶木漂白硫酸盐浆、阔叶木漂白硫酸盐浆，或者用芦苇、麦草、竹子等非木材原料生产的漂白硫酸盐浆。

根据本发明，所述的纸张表面施胶剂和涂料均可采用现有技术。本发明优选提供以下选择：

所述的表面施胶剂是氧化淀粉、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇之一或组合。

所述的涂料为苯丙胶乳、丁苯胶乳、羧基丁苯胶乳之一或组合与羧甲基纤维素、无机颜料、助剂等组成的混合物。常用的无机颜料为瓷土和/或碳酸钙等，助剂为纸张涂布常用的助剂，例如分散剂等。

根据本发明，优选的，所述还原剂用量是100-1500克/吨绝干纸。

根据本发明，优选的，所述的还原剂是焦亚硫酸钠或甲脒亚磺酸，或者异抗坏血酸钠和焦亚硫酸钠的组合。所述异抗坏血酸钠和焦亚硫酸钠组合质量比为1∶(3～6)。

根据本发明，优选的，上述的还原剂直接加入到纸张表面施胶液或涂料中，混合均匀，用硫酸或氢氧化钠调节pH为5.5-9.0。

经本发明还原处理后的纸页经过烘干或风干处理，这方面的操作按现有技术即可。

采用本发明的方法进行处理，在抄纸过程中能够提高纸张的白度及白度稳定性，从而提高产品质量；另外，还可以采用白度稍低的硫酸盐浆作为原料，通过在纸张表面施胶或涂布过程中加入还原剂来提高纸张的白度，这样就可以减少漂白过程中漂白药品的消耗。因此，在纸张表面施胶或涂布过程中采用还原剂提高纸张的白度，对于提高纸张的质量，降低生产成本有重要的意义。

与现有技术相比，本发明的特点在于：

本发明的方法是一种纸张表面处理方法，概括地称为纸张表面还原处理技术。现有的生产技术中纸张表面施胶液或涂料中没有还原剂组分，要生产高白度的纸张，就要在漂白过程中将纸浆漂到很高的白度。由于当纸浆的白度到达一定程度后，要将纸浆漂白到很高的白度，需要较多的化学药品，并且导致纸浆白度稳定性、物理强度和得率的降低。另外，也会导致漂白过程中废水污染负荷增加。本发明的纸张表面处理的方法，通过选择合适的还原剂以及恰当的还原剂用量，在纸张生产过程中加入到表面施胶液或涂料中，这时湿纸页的水分含量低，涂在纸页表面的还原剂能够直接与纸页表面的有色物质反应，还原药品的使用效率高，因此只需要少量的还原剂就能起到很好的提高纸张白度和白度稳定性的效果。因此这种方法能够有效地提高纸张的白度，并能改善纸张白度稳定性。

与现有施胶液和涂料中无还原剂的表面施胶和涂布技术相比，经本发明方法在表面施胶液或涂料中加入还原剂还原处理后，纸张的白度和白度稳定性提高。另外，生产过程中可以采用白度稍低的漂白硫酸盐浆作为原料，然后通过在抄纸时表面施胶或涂布过程中采用还原剂处理纸张提高纸张的白度。对于高白度的纸张来说，如能采用稍低白度的纸浆为原料，将减少纸浆漂白过程中化学药品的消耗，降低生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但不限于此。

实施例中使用的设备及原料说明如下：

PFI磨，是一种实验室标准磨浆机，PFI磨是国际通用的说法，在我国相关国家标准中也采用该术语。

表面施胶和涂布用涂布机，ENDUPAP通用涂布机，英国MESSMER公司生产，型号K296。

氧化淀粉，山东华泰集团生产的表面施胶用玉米氧化淀粉。

实施例中的百分比除特别说明外均为重量百分比。

实施例1：

1)针叶木漂白硫酸盐浆纸片的制备

针叶木漂白硫酸盐浆，白度85％ISO，在实验室标准磨浆机PFI磨中打浆至打浆度为45°SR。在抄片器中抄造纸片，纸片定量为80g/m²。纸片切成13cm x 13cm，用于表面施胶。

2)施胶液的制备

将10g氧化淀粉溶解到150ml水中，在90℃的水中玻璃棒搅拌下加热30分钟，用去离子水稀释到5％(重量比)的浓度。取该淀粉溶液32g，然后按每吨绝干纸加1000g的比例加入甲脒亚磺酸，然后加入水稀释到40g，并用硫酸或氢氧化钠调节pH到9.0。

3)步骤1)的纸片表面施胶在涂布机上进行，使用步骤2)制备的含有甲脒亚磺酸的施胶液，总施胶量为0.68±0.02g施胶液。计算出的表面施胶中淀粉用量约为20kg/吨绝干纸。施胶后的纸片在105℃烘干5分钟。

与施胶液中未加入甲脒亚磺酸的对照样相比，当氧化淀粉施胶液中未加入甲脒亚磺酸时，表面施胶后纸张的白度为84.5％ISO，而当氧化淀粉施胶液中加入甲脒亚磺酸时，表面施胶后纸张的白度提高1.5％ISO，为86.0％ISO。

本实施例所得的纸张按照Tappi(美国制浆造纸协会)标准：在105℃，相对湿度0％下老化4小时后，老化后纸张的白度为84.5％ISO，计算得出返黄值PC值为0.28。同样条件下，作为对照，用未加入甲脒亚磺酸的氧化淀粉施胶液施胶，老化后纸张的白度为82.5％ISO，计算得出返黄值PC值为0.43；本实施例所得的纸张较低的返黄值说明表面施胶液中加入甲脒亚磺酸后纸张具有更好的白度稳定性。

实施例2：

1)漂白硫酸盐浆纸片的制备

针叶木漂白硫酸盐浆，白度86％ISO，在PFI磨中打浆至打浆度为45°SR。然后在抄片器中抄造纸片，纸片定量为80g/m²。纸片切成13cm x 13cm的大小用于表面施胶。

2)施胶液的制备

将10g氧化淀粉溶解到150ml水中，在90℃的水中玻璃棒搅拌下加热30分钟，用去离子水稀释到5％(重量比)的浓度。取此淀粉溶液32g，然后加入2000克/吨(绝干纸)的焦亚硫酸钠，加水稀释到40g，用硫酸调节pH到5.5。

3)步骤1)的纸片的表面施胶在涂布机上进行，使用步骤2)制备的施胶液，总施胶量为0.68±0.02g施胶液，计算出的表面施胶中淀粉用量为20kg/吨绝干纸。施胶后的纸片在23℃和50％相对湿度下过夜风干。所得纸张的白度为87.1％ISO。

相同实验条件下与施胶液中未加入焦亚硫酸钠的对照样相比，当氧化淀粉施胶液中未加入焦亚硫酸钠时，表面施胶后风干的纸张白度为85.5％ISO。本发明表面施胶后风干的纸张的白度提高1.6％ISO。

风干后的纸张按照Tappi(美国制浆造纸协会)标准在105℃、相对湿度0％下老化4小时，本实施例所得纸张，老化后纸张的白度为85.8％ISO，计算得出返黄值PC值为0.22。当氧化淀粉施胶液中未加入焦亚硫酸钠时，老化后纸张的白度为83.7％ISO，计算得出返黄值PC值为0.36；本实施例所得的纸张返黄值低于对比样，说明表面施胶液中加入焦亚硫酸钠后纸张具有更好的白度稳定性。

实施例3：

1)针叶木漂白硫酸盐浆纸片的制备

针叶木漂白硫酸盐浆，白度85％ISO，在PFI磨中打浆至打浆度为45°SR。然后在抄片器中抄造纸片，纸片定量为80g/m²。纸片切成13cm x 13cm，用于表面施胶。

2)施胶液的制备

将10g氧化淀粉溶解到150ml水中，在90℃的水中玻璃棒搅拌下加热30分钟，用去离子水稀释到5％(重量比)的浓度。取该淀粉溶液32g，然后加入200克/吨绝干纸的异抗坏血酸钠和1000克/吨绝干纸的焦亚硫酸钠，加水稀释到40g，并用硫酸或氢氧化钠调节pH到6.5。

3)步骤1)的纸片的表面施胶在涂布机上进行，使用步骤2)制备的施胶液，总施胶量为0.68±0.02g施胶液，计算出的表面施胶中氧化淀粉用量为20kg/吨绝干纸。施胶后的纸片在105℃下烘干5分钟。

本实施例所得纸张白度为85.8％ISO。与施胶液中未加入异抗坏血酸钠和焦亚硫酸钠的对照样相比，纸张的白度提高1.3％ISO。相同实验条件下，当氧化淀粉施胶液中未加入焦亚硫酸钠和异抗坏血酸钠时，表面施胶后纸张的白度为84.5％ISO。

实施例4、如实施例1，所不同的是：

1)漂白硫酸盐浆纸片的制备

阔叶木漂白硫酸盐浆，白度87％ISO，在PFI磨中打浆至打浆度为45°SR。然后在抄片器中抄造纸片，纸片定量为80g/m²。纸片切成13cm x 13cm的大小用于表面施胶。

步骤2)、3)同实施例1。

本实施例表面施胶后烘干的纸张的白度为88.0％ISO，相同实验条件下用不加还原剂的施胶液表面施胶后烘干的纸张的白度为86.4％ISO。本实施例纸张的白度提高1.6％ISO。

实施例5、如实施例2，所不同的是：

表面施胶液中加入的还原剂为焦亚硫酸钠1000克/吨(绝干纸)和异抗坏血酸钠100克/吨(绝干纸)。

实施例6、如实施例3，所不同的是：

1)漂白硫酸盐浆纸片的制备：

竹子漂白硫酸盐浆，原始白度为85％ISO。在PFI磨中打浆至打浆度为45°SR。然后在抄片器中抄造纸片，纸片定量为80g/m²。纸片切成13cm x 13cm的大小用于表面施胶。

步骤2)、3)同实施例1。

表面施胶后烘干的纸张的白度为86.3％ISO，比不加还原剂的施胶液在相同条件下得到的纸张的白度(84.5％ISO)提高1.8％ISO。

实施例7、如实施例1，所不同的是：

1)漂白硫酸盐浆纸片的制备：

芦苇漂白硫酸盐浆，原始白度为84％ISO。在PFI磨中打浆至打浆度为45°SR。然后在抄片器中抄造纸片，纸片定量为80g/m²。纸片切成13cm x 13cm的大小用于表面施胶。

步骤2)、3)同实施例1。

表面施胶后烘干的纸张的白度为85.2％ISO，比不加还原剂的施胶液在相同条件下得到的纸张的白度(83.6％ISO)提高1.6％ISO。

实施例8、

1)漂白硫酸盐浆纸片的制备：如实施例2所述。

2)施胶液的制备

将10g氧化淀粉溶解到150ml水中，在90℃的水中玻璃棒搅拌下加热30分钟，用去离子水稀释到5％(重量比)的浓度。将10g羧甲基纤维素钠溶解到150ml水中，在90℃的水中玻璃棒搅拌下加热30分钟，用去离子水稀释到5％的浓度(重量比)。将上述氧化淀粉溶液和羧甲基纤维素钠溶液按质量比9：1的比例混合，然后取该混合液32g，然后加入2000克/吨(绝干纸)焦亚硫酸钠，加水稀释到40g，并用硫酸调节pH到5.5。

步骤3)同实施例2。

与施胶液中未加入焦亚硫酸钠的对照样相比，当施胶液中未加入焦亚硫酸钠时，表面施胶后风干的纸张白度为85.5％ISO，而当氧化淀粉+羧甲基纤维素钠施胶液中加入焦亚硫酸钠时，表面施胶后风干的纸张的白度提高1.8％ISO，为87.3％ISO。

实施例9、在纸张涂布用的涂料中加入还原剂甲脒亚磺酸

1)漂白硫酸盐浆纸片的制备

针叶木漂白硫酸盐浆，白度为87.0％ISO，

阔叶木漂白硫酸盐浆，白度为88.0％ISO。

将上述针叶木漂白硫酸盐浆和阔叶木漂白硫酸盐浆按照30∶70的比例混合，研磨碳酸钙作为填料，加入量为20％(对绝干浆)。加入烷基烯酮二聚物(AKD)作为施胶剂，用量为0.2％(对绝干浆)，加入阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为助留剂，用量为0.02％(对绝干浆)，在抄片器中抄造纸片，纸片定量为100g/m²，纸片切成13cm x 13cm的大小作为涂布原纸用于涂布。

2)涂布液的制备

用于涂布的涂料中含有0.3％的甲脒亚磺酸还原剂。涂布液配方如下：

无机颜料采用研磨碳酸钙，胶粘剂采用羧基丁苯胶乳和羧甲基纤维素。涂布液中研磨碳酸钙40％，羧基丁苯胶乳8％，羧甲基纤维素0.5％，六偏磷酸钠0.2％(分散剂)，甲脒亚磺酸0.3％(还原剂)，其余为水。将涂料各组分混合、分散均匀后，调节涂料的pH为9.0，制成纸张涂布用涂料。

3)涂布

在步骤1)的原纸纸片上的涂布涂料，在涂布机上进行，使用步骤2)制备的含有甲脒亚磺酸的涂料，总涂布量为15g/m²。计算得出甲脒亚磺酸的用量约为900g/吨绝干纸，涂布后的纸片在105℃下烘干5分钟。

与涂料中未加入甲脒亚磺酸的对照样相比，当涂料中未加入甲脒亚磺酸时，涂布后纸张白度为88.5％ISO，而当涂料中加入甲脒亚磺酸时，涂布后纸张的白度为90.0％ISO，白度提高1.5％ISO。

Claims

1.一种提高纸张白度的方法，其特征在于包括步骤如下：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述还原剂直接加入到纸张表面施胶剂或涂料中，混合均匀，调节pH＝5.0-10.0，制成表面施胶液或涂布液。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的漂白硫酸盐浆选自针叶木漂白硫酸盐浆或阔叶木漂白硫酸盐浆，或者用芦苇、麦草、竹子等非木材原料生产的漂白硫酸盐浆。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述还原剂用量是100-1500克/吨绝干纸。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的还原剂是焦亚硫酸钠或甲脒亚磺酸，或者异抗坏血酸钠和焦亚硫酸钠的组合。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述异抗坏血酸钠和焦亚硫酸钠组合质量比为1∶(3～6)。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述还原剂直接加入到纸张表面施胶剂或涂料中，混合均匀，用硫酸或氢氧化钠调节pH为5.5-9.0。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的表面施胶剂是氧化淀粉、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇之一或组合。