CN102720087A - 浆料的制备方法，浆料及由其制得的纸张 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浆料的制备方法，包括以下步骤：提供原始浆料；对所述浆料进行高浓磨浆处理，该方法还包括加入硬质助磨剂的步骤，所述硬质助磨剂的质量为原始浆料绝干质量的3%~20%，所述硬质助磨剂的粒径为0.2~50μm。本发明还提供了由上述方法所制得的纸浆及由纸浆制得的纸张。

Description

浆料的制备方法,浆料及由其制得的纸张

技术领域

本发明涉及一种造纸浆料的制备方法、一种造纸浆料及由其制得的纸张。

背景技术

传统的碱性过氧化氢机械浆（Alkaline Peroxide Mechanical Pulp，简称APMP)制浆工艺，主要通过磨浆机的机械作用使浆料中的纤维与纤维之间发生离解，且通常通过提高磨浆机的功率，以提高纤维的帚化率。但磨浆机的功率过高时，磨浆机的齿盘旋转过快，容易将纤维切断，使纤维束难以被离解帚化，不利于提高制浆得率及浆料的强度。尤其是多种不同材质的木片混合制浆时，上述问题尤为突出。

发明内容

有鉴于此，提供一种提高纤维帚化率、制浆得率及浆料的强度的浆料的制备方法。

另外，还提供一种经上述方法所制得的浆料。

另外，还提供一种由上述浆料制得的纸张。

一种浆料的制备方法，包括以下步骤：

提供原始浆料；

对所述浆料进行高浓磨浆处理，该方法还包括加入硬质助磨剂的步骤，所述硬质助磨剂的质量为原始浆料绝干质量的3%~20%，所述硬质助磨剂的粒径为0.2~50μm。

一种由上述方法所制得的浆料，该浆料中含有浆料纤维和水，所述浆料纤维的质量百分含量为1%~90%；该浆料中，纤维束含量为0.001%~0.2%。

一种所述的浆料制得的纸张。

本发明通过在浆料中添加粒径为0.2~50μm、质量为原始浆料绝干质量的3%~20%的硬质助磨剂，以降低浆料中纤维束含量，进而提高该方法的制浆得率。此外，由于硬质助磨剂的添加可提高纤维的分丝帚化率，从而提升经上述方法制得的浆料的强度，也可提高由所述浆料制得的纸张的强度。另外，由于所述浆料的纤维束含量较低，使所述纸张的表面更为细致、光滑。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的浆料的制备方法的流程图。

图2是本发明较佳实施例的硬质助磨剂添加至浆料中的初始状态示意图。

图3是图2所示硬质助磨剂在高浓磨浆或低浓磨浆处理过程中的状态图。

图4是图2所示浆料纤维离解成单根纤维的示意图。

主要元件符号说明

浆料纤维	10
		硬质助磨剂	30
单根纤维	50

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参见图1，本发明一较佳实施例提供一种浆料的制备方法，主要包括如下步骤：

S101：制备原始浆料，其具体方法如下：以阔叶木片、针叶木片等木片中至少一种为原料，并对所述原料进行常规的洗涤、汽蒸及挤碾撕裂等处理，获得原始浆料。该原始浆料主要含有浆料纤维10和水。该原始浆料的质量百分含量为25%~50%。

S102：提供硬质助磨剂30（参见图2）。所述硬质助磨剂30的质量为原始浆料绝干质量的3%~20%，优选为6%~10%。所述硬质助磨剂30可为沉淀碳酸钙（PCC）、研磨碳酸钙（GCC）、滑石粉（Talc）、钛白粉中的任一种或几种的混合物。上述硬质助磨剂30的粒径为0.2~50μm。其中，优选65级GCC（即65%的GCC粒径≤2μm）、95级的GCC（即95%的GCC粒径≤2μm）、填料级PCC（即平均粒径在2.4μm左右）的任一种或几种的混合物。可以理解，步骤S101与S102之间并没有先后顺序，即可以先提供硬质助磨剂30再制备原始浆料。

S103：向该原始浆料中加入硬质助磨剂30总量的a%的硬质助磨剂30，并将该硬质助磨剂30与该原始浆料混合均匀，其中0≦a≦100。

S104：采用一磨浆机，对所述浆料进行高浓磨浆处理。该磨浆机包括用以对浆料中的纤维束进行离解帚化处理的齿盘。在高浓磨浆处理过程中，磨浆机的功率为15~25兆瓦（MW）。因为高浓磨浆处理一般在高碱性环境下进行，浆料的pH值基本都在9左右，甚至有些浆料达到pH值为12，所以为了调整最后成品浆料的pH值，可以在此时采用酸来中和调节浆料的pH值至6~9。由于盐酸、硫酸等强酸易于与硬质助磨剂30发生反应，所以需要对酸的种类进行了优化，寻找较弱的酸(比如醋酸等）进行添加，减少酸与填料的反应。可用来调节浆料的弱酸可为醋酸、硼酸或草酸。为了避免制浆后的废水发生结垢现象，优选醋酸或硼酸。实施例中，采用醋酸调节混合浆料的pH值。可以理解的，因采用酸调节pH值的目的主要是为了控制最终制得的成品浆料的pH值；因此，在所述高浓磨浆阶段，可不采用酸调节pH值，而是在最后应用成品浆料时再进行pH值的调节。

S105：向高浓磨浆处理后的浆料中加入硬质助磨剂30总量的b%的硬质助磨剂30，并将该硬质助磨剂30与高浓磨浆处理后的浆料混合均匀。其中0≦b≦100，且(a+b)%≦1。

S106：对上述添加有b%的硬质助磨剂30的浆料进行漂白处理。可以理解的，根据实际生产需要，所述漂白处理可以省略。

S107：向漂白处理后的浆料中加入硬质助磨剂30总量的1-(a+b)%的硬质助磨剂30，并将该硬质助磨剂30与漂白处理后的浆料混合均匀。即，S105和S107步骤中添加的硬质助磨剂30之和为硬质助磨剂30总量的1-a%。

S108：对所述添加有1-(a+b)%的硬质助磨剂30的浆料进行低浓磨浆处理。在所述低浓磨浆处理过程中，浆料的质量百分含量为3~6%，磨浆机的功率为500~1400千瓦（KW）。可以理解，为了进行低浓磨浆，漂白之后，还需要对浆料进行稀释以达到低浓磨浆的浆料浓度。可以理解的，根据实际生产需要，所述低浓磨浆处理可以省略。当不需要进行低浓磨浆的时候，则在高浓磨浆之前就需要加入全部的硬质助磨剂30，所述硬质助磨剂30的质量为原始浆料绝干质量的3%~20%，优选为6%~10%。

S109：对低浓磨浆处理的浆料依次进行洗涤、筛选、浓缩等处理的步骤。

请同时参见图2、图3及图4，在所述高浓磨浆处理或/和低浓磨浆处理过程中，由于硬质助磨剂30粒径远小于浆料纤维10的直径，所述硬质助磨剂30可分布在纤维之间的间隙处（如图2所示），在所述磨浆机的齿盘的高速旋转作用下，硬质助磨剂30产生的向外的离心力F与齿盘双重力相结合，可促进纤维束离解成单根纤维50，降低浆料中纤维束含量，进而提高该方法的制浆得率。另外，因硬质助磨剂30密度、硬度均高于单根纤维50，所述硬质助磨剂30颗粒将不断与单根纤维50表面发生摩擦，可提高纤维的分丝帚化率，从而提升经上述方法制得的浆料的强度。

在所述浆料的制备过程中，磨浆功率过高时，将会产生较多的细小纤维，如此将导致制浆得率的降低；磨浆功率过低时，纤维无法被适度帚化，将降低所制得到浆料强度。因此，为了保证较高的制浆得率并使浆料具有较高的强度，在高浓磨浆过程中，主要对纤维起到摩擦挤压的作用，属于粗磨，所以能耗高，功率高，一般磨浆机的功率设置为15~25MW；在低浓磨浆阶段，主要对纤维起到精磨的作用，所以能耗低，功率小，一般磨浆机的功率设置为500~1400KW。

可以理解的，当硬质助磨剂30在高浓磨浆处理之前与原始浆料混合时，由于在高浓磨浆处理阶段原始浆料的浓度较高（即原始浆料的质量百分含量为25%~50%），所述硬质助磨剂30可通过喷洒的方式添加至浆料中，以使硬质助磨剂30与浆料纤维10充分混合均匀。在低浓磨浆处理过程中，因浆料浓度较低(浆料的质量百分含量为3%~6%)类似于流体，硬质助磨剂30可通过泵传送的方式直接添加至浆料中，即能混合均匀。

可以理解的，当低浓磨浆或漂白等处理在高碱性环境中进行时，也可采用醋酸、硼酸或草酸等弱酸来调节浆料的pH值最后成品浆料的pH值。所述弱酸优选为醋酸或硼酸。

可以理解的，可对漂白后的浆料先进行洗涤处理，再向洗涤后的浆料中添加1-(a+b)%的硬质助磨剂30；也可向浆料中添加1-(a+b)%的硬质助磨剂30之后，再依次进行洗涤、低浓磨浆等处理。因硬质助磨剂30的粒径较小，在洗涤过程中，将会有大量的硬质助磨剂30流失，如此将影响制浆得率和经上述方法制得的浆料的强度。因此，较佳地，所述1-(a+b)%的硬质助磨剂30在洗涤处理之后添加至浆料中。可以理解的，所述硬质助磨剂30在高浓磨浆处理之前和/或低浓磨浆处理之前添加至所述浆料中即可。

一种由上述方法所制得的浆料，该浆料中含有浆料纤维10及水。该浆料中，该浆料纤维10的质量百分含量为1%~90%，纤维束含量为0.001%~0.2%。

一种由所述浆料所制得的纸张。

本发明通过在原始浆料中添加粒径为0.2~50μm、质量为原始浆料绝干质量的3%~20%的硬质助磨剂30，以降低浆料中纤维束含量，进而提高该方法的制浆得率。此外，由于硬质助磨剂30的添加可提高纤维的分丝帚化率，从而提升经上述方法制得的浆料的强度，也可提高由所述浆料制得的纸张的强度。另外，由于所述浆料的纤维束含量较低，使所述纸张的表面更为细致、光滑。

下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

制备原始浆料，该原始浆料的原料为杨木片，所述原始浆料的质量百分含量为45%。提供一硬质助磨剂30，该硬质助磨剂30为65级GCC。向原始浆料中添加原始浆料绝干质量的8%的65级GCC并混合均匀，获得一混合浆料。对该混合浆料进行高浓磨浆处理。磨浆机的功率为18MW。高浓磨浆处理后，再对混合浆料进行漂白、低浓磨浆、洗涤、筛选及除渣等处理制得的所需的浆料。并在未进行筛选及除渣处理前，取样测试所述浆料中纤维束含量及浆料质量。

对比例1

与实施例1的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本对比例中未添加有65级GCC。

经实施例1和对比例1所制得的浆料的纤维束含量及采用该浆料制得的纸张的抗张指数的测试结果如表一所示。

表一

样品物性	对比例1	实施例1	增幅(%)
				纤维束含量(%)	0.6578	0.4325	-34.3
抗张指数(N·m/g)	18	21	16.7

由表一的数据可知，在高浓磨浆之前添加原始浆料绝干质量的8%的65级GCC，使浆料中纤维束含量降幅达34.3%，同时使纸张的抗张指数明显增加。

实施例2

与实施例1的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本实施例中向原始浆料中添加的是原始浆料绝干质量10%的填料级PCC，高浓磨浆过程中，磨浆机的功率为25MW。

对比例2

与实施例2的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本对比例中未添加有填料级PCC。

经实施例2和对比例2所制得的浆料的纤维束含量及采用该浆料制得的纸张的抗张指数的测试结果如表二所示。

表二

样品纸张物性	对比例2	实施例2	增幅(%)
				纤维束含量(%)	0.4567	0.2583	-43.4
抗张指数(N·m/g)	22	25	13.6

由表二的数据可知，在高浓磨浆之前添加原始浆料绝干质量的10%的填料级PCC，使浆料中纤维束含量降幅达43.4%，同时使纸张的抗张指数明显增加。

实施例3

与实施例1的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本实施例中未在高浓磨浆之前在浆料中添加的硬质助磨剂30，而是在漂白与低浓磨浆处理之间在原始浆料中添加原始浆料绝干质量6%的65级GCC。在高浓磨浆处理及低浓磨浆处理过程中，高浓磨机浆功率为18MW，低浓磨浆机功率为：1250KW。

对比例3

与实施例3的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本对比例中未添加有65级GCC。

经实施例2和对比例2所制得的浆料的纤维束含量及采用该浆料制得的纸张的抗张指数的测试结果如表三所示。

表三

样品纸张物性	对比例3	实施例3	增幅(%)
				纤维束含量(%)	0.6187	0.4276	-30.9
抗张指数(N·m/g)	24	27	12.5

由表三的数据可知，在漂白与低浓磨浆处理之间在原始浆料中添加原始浆料绝干质量6%的65级GCC，使浆料中纤维束含量降幅达30.9%，同时使纸张的抗张指数明显增加。

实施例4

与实施例3的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本实施例中在漂白与低浓磨浆处理之间在原始浆料中添加原始浆料绝干质量的8%的填料级PCC。

对比例4

与实施例4的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本对比例中未添加有填料级PCC。

经实施例4和对比例4所制得的浆料的纤维束含量及采用该浆料制得的纸张的抗张指数的测试结果如表四所示。

表四

样品纸张物性	对比例4	实施例4	增幅(%)
				纤维束含量(%)	0.4509	0.2561	-43.2
抗张指数(N·m/g)	22.5	25.3	12.4

由表四的数据可知，在漂白与低浓磨浆处理之间在原始浆料中添加原始浆料绝干质量的8%的填料级PCC，使浆料中纤维束含量降幅达43.4%，同时使纸张的抗张指数明显增加。

实施例5

与实施例4的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本实施例中在漂白与低浓磨浆处理之间在原始浆料中添加的填料级PCC的质量为原始浆料绝干质量的3%。

对比例5

与实施例5的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本对比例中未添加有填料级PCC。

经实施例5和对比例5所制得的浆料的纤维束含量及采用该浆料制得的纸张的抗张指数的测试结果如表五所示。

表五

样品纸张物性	对比例5	实施例5	增幅(%)
				纤维束含量(%)	0.4591	0.4523	-1.5
抗张指数(N·m/g)	22.5	22.7	0.9

结果表明，在漂白与低浓磨浆处理之间在原始浆料中添加原始浆料绝干质量的3%的填料级PCC，使浆料中纤维束含量有小幅下降，纸张的抗张指数有小幅增加。

实施例6

制备原始浆料，该原始浆料的原料为杨木片，所述原始浆料的质量百分含量为43%。提供一硬质助磨剂30，该硬质助磨剂30为填料级PCC。向原始浆料中加入原始浆料绝干质量的6%的填料级PCC并混合均匀，获得一混合浆料。然后，对该混合浆料进行高浓磨浆处理，磨浆机的功率为22MW。然后向高浓磨浆处理后的混合浆料中添加原始浆料绝干质量的4%的填料级PCC，再进行漂白、低浓磨浆、洗涤、筛选及除渣等处理，即制得所需的浆料。并在未进行筛选及除渣处理前，取样测试所述浆料中纤维束含量及浆料质量。本实施例中，低浓磨浆处理中磨浆机的功率1256KW。

对比例6

与实施例6的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本对比例中未添加填料级PCC。

经实施例6和对比例6所制得的浆料的纤维束含量及采用该浆料制得的纸张的抗张指数的测试结果如表六所示。

表六

样品纸张物性	对比例6	实施例6	增幅(%)
				纤维束含量(%)	0.6749	0.3265	-51.6
抗张指数(N·m/g)	22.5	26.5	17.8

结果表明，在高浓磨浆之前向原始浆料的中添加原始浆料绝干质量的6%的填料级PCC，并在高浓磨浆处理与低浓磨浆处理之间向原始浆料中添加原始浆料绝干质量的4%的填料级PCC，可使浆料中纤维束含量降幅达51.6%、纸张的抗张指数的增幅达17.8%。

实施例7

制备原始浆料，该原始浆料的原料为杨木片，所述原始浆料的质量百分含量为43%。提供一硬质助磨剂30，该硬质助磨剂30为95级GCC。向原始浆料中加入原始浆料绝干质量的20%的95级的GCC并混合均匀，获得一混合浆料。然后，对该混合浆料进行高浓磨浆处理，磨浆机的功率为22MW。高浓磨浆处理后,再对混合浆料中再进行漂白、低浓磨浆、洗涤、筛选及除渣等处理，即制得所需的浆料。并在未进行筛选及除渣处理前，取样测试所述浆料中纤维束含量及浆料质量。

对比例7

与实施例7的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本对比例中未添加有95级GCC。

经实施例7和对比例7所制得的浆料的纤维束含量及采用该浆料制得的纸张的抗张指数的测试结果如表七所示。

表七

样品纸张物性	对比例7	实施例7	增幅(%)
				纤维束含量(%)	0.5321	0.2167	-59.3
抗张指数(N·m/g)	23	24	4.3

由表七的数据可知，在高浓磨浆之前添加原始浆料绝干质量的20%的95级GCC，使浆料中纤维束含量降幅达59.3%，同时使纸张的抗张指数略有增加。

实施例8

与实施例1的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本实施例中未在高浓磨浆之前在浆料中添加的硬质助磨剂30，而是在漂白与低浓磨浆处理之间向经过高浓磨浆后的浆料中添加原始浆料绝干质量6%的95级GCC。在高浓磨浆处理及低浓磨浆处理过程中，磨浆机的功率分别是20MW与1000KW。

再对低浓磨浆后的混合浆料中进行漂白、低浓磨浆、洗涤、筛选及除渣等处理，即制得所需的浆料。并在未进行筛选及除渣处理前，取样测试所述浆料中纤维束含量及浆料质量。

对比例8

与实施例8的步骤、工艺参数基本相同，不同的是本对比例中未添加有95级GCC。

经实施例8和对比例8所制得的浆料的纤维束含量及采用该浆料制得的纸张的抗张指数的测试结果如表八所示。

表八

样品纸张物性	对比例8	实施例8	增幅(%)
				纤维束含量(%)	0.6106	0.4176	-31.6
抗张指数(N·m/g)	24	27	12.5

由表八的数据可知，在低浓磨浆之前添加原始浆料绝干质量的6%的95级GCC，使浆料中纤维束含量降幅达31.6%，同时使纸张的抗张指数增加。

另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其它形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (21)

1.一种浆料的制备方法，包括以下步骤：

提供原始浆料；

对所述浆料进行高浓磨浆处理，其特征在于还包括加入硬质助磨剂的步骤，所述硬质助磨剂的质量为原始浆料绝干质量的3%~20%，所述硬质助磨剂的粒径为0.2~50μm。

2.如权利要求1所述的浆料的制备方法，其特征在于：所述原始浆料的质量百分含量为25%~50%。

3.如权利要求1所述的浆料的制备方法，其特征在于：所述硬质助磨剂的加入是在高浓磨浆前。

4.如权利要求1所述的浆料的制备方法，其特征在于：所述浆料的制备方法还包括对高浓磨浆后的浆料进行漂白处理的步骤。

5.如权利要求4所述的浆料的制备方法，其特征在于：还包括对于漂白处理后的浆料进行低浓磨浆处理的步骤。

6.如权利要求5所述的浆料的制备方法，其特征在于：低浓磨浆的浆料质量百分含量为3~6%。

7.如权利要求5所述的浆料的制备方法，其特征在于：所述硬质助磨剂分两次加入，首先在高浓磨浆前加入硬质助磨剂总量的a%的硬质助磨剂，其中0≦a≦100，然后在低浓磨浆前加入硬质助磨剂总量的1-a%的硬质助磨剂，然后再进行低浓磨处理。

8.如权利要求5所述的浆料的制备方法，其特征在于：所述硬质助磨剂在高浓磨之后低浓磨之前加入。

9.如权利要求7所述的浆料的制备方法，其特征在于：所述1-a%的硬质助磨剂通过如下方式添加至经高浓磨浆处理后的浆料中：首先，向高浓磨浆处理后的浆料中加入硬质助磨剂总量的b%的硬质助磨剂，其中0≦b≦100，且(a+b)%≦1；接着，对所述浆料进行漂白处理；然后，向漂白处理后的浆料中加入硬质助磨剂总量的1-(a+b)%的硬质助磨剂。

10.如权利要求1所述的浆料的制备方法，其特征在于：该硬质助磨剂为沉淀碳酸钙、研磨碳酸钙、滑石粉、钛白粉中的任一种或几种的混合物。

11.如权利要求10所述的浆料的制备方法，其特征在于：所述沉淀碳酸钙为填料级沉淀碳酸钙。

12.如权利要求10所述的浆料的制备方法，其特征在于：所述碳酸钙为95级碳酸钙或65级碳酸钙。

13.如权利要求1所述的浆料的制备方法，其特征在于：所述硬质助磨剂的质量为原始浆料绝干质量的6%~10%。

14.如权利要求3所述的浆料的制备方法，其特征在于：在所述高浓磨浆处理之前，所述硬质助磨剂通过喷洒的方式添加到浆料中。

15.如权利要求1所述的浆料的制备方法，其特征在于：在所述高浓磨浆处理过程中，所述磨浆机的功率为15~25MW。

16.如权利要求1所述的浆料的制备方法，其特征在于：在所述高浓磨浆过程中，采用弱酸来调节浆料的pH值至6~9。

17.如权利要求16所述的浆料的制备方法，其特征在于：所述弱酸为醋酸、硼酸或草酸。

18.如权利要求5所述的浆料的制备方法，其特征在于：在所述低浓磨浆处理过程中，所述磨浆机的功率为500~1400KW。

19.如权利要求7所述的浆料的制备方法，其特征在于：在低浓磨浆处理过程中，硬质助磨剂通过泵传送的方式直接添加至浆料中。

20.一种由权利要求1-19中任意一项所述方法所制得的浆料，该浆料中含有浆料纤维和水，其特征在于：所述浆料纤维的质量百分含量为1%~90%；该浆料中，纤维束含量为0.001%~0.2%。

21.一种由权利要求20所述的浆料制得的纸张。

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