CN103757955A - 一种改进碱性过氧化氢机械浆工艺提高纸浆强度的新方法 - Google Patents
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Abstract
一种改进碱性过氧化氢机械浆工艺提高纸浆强度的新方法。本发明属于造纸领域高得率制浆，是针对碱性过氧化氢机械法制浆工艺改进的新方法。该发明将压力氧-过氧化氢处理技术应用于P-RC APMP制浆，可有效提高纸浆白度与结合强度等。在现有P-RC APMP制浆工艺，一段磨浆后增加压力氧-过氧化氢处理工序，利用高剪切混合器将浆料与氧气混合后送入漂白塔，维持进口压力0.1-0.4MPa，浆浓15-30％，温度90-130℃，在漂白塔内停留15-45分钟后喷放，进行常压磨浆。本发明充分利用了氧碱条件下脱除高浓磨浆后纤维表面部分木素，提高纸浆的白度和纤维亲水能力、改善磨浆性能并提高纸浆结合强度。
Description
技术领域
本发明属于造纸领域的高得率制浆技术，针对碱性过氧化氢机械浆制浆工艺改进的新方法。
背景技术
化机浆是在传统的机械浆基础上发展起来的现代清洁高效制浆新技术，是近十几年来发展最快的浆料种类，具有高得率、高松厚度、低成本、低污染等优点，其生产及使用的优点已经得到造纸行业的充分肯定。在国家《造纸工业发展“十二五”规划》中确立了造纸工业以废纸纤维、木纤维为主，合理利用竹、芦苇和秸秆等可再生资源的原料路线，要求加快走上林纸一体化道路，所以化机浆在造纸工业中所占的比重将越来越大。化机浆的发展从最初期的亚硫酸盐处理化学热磨机械浆，到我国目前常用的P-RC APMP生产线，其生产工艺不断改进，产量和纸浆性能不断提高。然而，化机浆的生产过程中主要是靠机械的作用处理木片，磨浆过程中纤维的分离主要发生在胞间层，因此纤维表面覆盖了大量的木质素，增加了磨浆时的能耗，同时纤维表面覆盖大量木素，使纤维的吸水润胀能力下降，纤维在磨浆过程切断作用增加，纤维平均长度下降，同时表面覆盖的木质素也降低了纤维的结合强度，减少了其在配抄文化用纸等纸种中的比重，增加了纸张成本。因此，提高纤维的吸水润胀能力是改善化机浆性能的关键。
为了提高纤维的吸水润张能力和降低磨浆能耗，国内外的很多专家学者进行了多方面的研究，例如利用混合酶和真菌等对木片进行预处理；通过薄片切削技术对于处理前的木片进行切削，使预处理使要也能够渗透到薄片的内部，降低磨浆时的能耗，提高纸浆强度；增加化学药品的用量，优化添加比，从而改善纸浆的白度和物理性能等。这些方法均在一定程度上提高了纸浆纤维的吸水润胀能力，改善了纤维的强度和白度，然而，这些方法又或多或少地存在一些局限。增加化学药品的用量，提高了成本；酶和微生物用作用时间长，同时对纸浆的白度造成了影响；预处理前切削薄片技术，对设备要求高，在大量生产时也不易实施等。所以这些技术很难在目前化机浆生产线上对其进行升级改造，改善纸浆的吸水润胀能力和纸浆强度。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的P-RC APMP生产线在预处理压力磨浆后纤维表面覆盖较多木质素，使得解离后纤维束表面吸水性能差的问题；通过减少纤维表面木质素的含量，提高纤维的吸水润胀能力，减少常压磨浆时纤维被切断，提高浆料结合强度和纸浆白度，降低磨浆能耗的目的。本发明提供了一种在P-RC APMP生产工艺中，在一段高浓压力磨磨浆之后，利用压力氧-过氧化氢处理代替目前高浓停留的新方法，能够比较容易地选择性脱除部分一段磨浆后纤维表面覆盖的木素，在损失较少纸浆得率的前提下，改善纤维表面的特性，为后续常压磨浆阶段能够降低能耗和提高纤维平均长度和纸浆白度性能，为降低文化用纸中配抄化学木浆的含量创造条件，从而降低造纸生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
压力氧-过氧化氢处理P-RC APMP一段高浓压力磨后的解离木材纤维，P-RC APMP一段高浓压力磨浆后的浆料，经过渡槽调节浆料浓度在15-30％，温度为90-130℃，利用高浓混合器将氧气与浆料进行混合，氧压控制在0.1-0.4MPa，在压力漂白塔内停留15-45min，适当加水稀释后进入下一阶段的常压磨浆，经消潜、浓缩后送造纸车间。与目前P-RC APMP工艺相比，本发明的原理是：首先在于，一段高浓压力磨浆之后大部分的木片已经被分离成纤维，相比于预处理阶段，该段磨浆后的纤维更容易进行纤维表面木质素的改性处理；而一段高浓压力磨后的浆料，由于磨浆时木片纤维的分离一部分发生在胞间层区域，大量的胞间层木素沉积在纤维表面，通过压力氧-过氧化氢处理可以有效脱除部分木素。通过比较压力氧-过氧化氢处理前后的浆料表面X-射线光电子能谱分析，可以看出，经压力氧-过氧化氢处理后的浆料表面木质素含量和浆料中总木质素含量都有所降低。通过扫描电子显微镜对处理前后的浆料进行表面形貌观察分析，也可以发现纤维表面分布大量的胞间层物质木质素，与X-射线光电子能谱分析的结果相一致；其次，木质素含有大量的疏水性基团，纤维表面覆盖大量的木素，相当于在纤维表面覆盖了一层疏水介质，从而使纤维之间的结合能力下降，纤维的吸水润胀能力降低，但经过压力氧-过氧化氢处理后的浆料，由于木质素的部分溶出、纤维之间的吸水润胀能力得到提高，纤维的强度和纸浆白度也得到了提高。在用BET比表面积仪分析发现，处理后的浆料纤维表面孔隙率提高，同时纤维的比表面积变大，在损失较少得率的情况下，可以有效提高纤维的吸水润胀能力和纸浆强度，说明在压力氧-过氧化氢处理时，不仅脱除表面的木素，而且可以导致纤维细胞壁上部分木质素溶出，增加了纤维吸水性能和纤维内部接触面积。第三，在浆料的性质方面。①能够有效提高纸浆白度。本发明在化学药品用量未改变的情况下，经过压力氧-过氧化氢处理的浆料白度可以得到有效提高。②能够有效提高浆料抗张和撕裂强度。现行工艺在第二、三段磨浆过程中，由于纤维表面大量木质素覆盖，磨浆过程纤维切断增加、分丝帚化现象减少不利于成纸的强度。本发明有效改善纤维表面，增加纤维的吸水性能，提高了成纸的强度。
因此，本发明可以针对现有P-RC APMP生产流程进行简单的改造，在损失较少纸浆得率的基础上，达到改善纸浆性能、提高纸浆白度、节约能耗和增加其在造纸过程该浆种添加量的目的。
附图说明
图1一般P-RC APMP制浆工艺路线图，其中虚线部分是本发明的改进之处。
具体实施方式
压力氧-过氧化氢处理应用于P-RC APMP制浆工艺改进的新方法：
下面结合图表和实施例详细说明本发明的实施方式。
以取自江苏某大型造纸厂的高浓压力磨后的杨木浆料为例：
--------原料处理：在原料中加入如下用量的的化学药品(药品用量是相对原料的绝干重量计算)、浆浓控制在25％左右：
对比例：
高浓停留30min：
---------反应后的浆料进行二、三段磨浆
---------消潜、洗涤后抄片
对比例1：
---------高温低压处理：将药液混合均匀的物料装入压力蒸煮器内，在100℃、0.25MPa压力下保温30min；
---------反应后浆料进行二、三段磨浆
---------消潜后抄片
对比例2：
---------高温低压处理：将药液混合均匀的物料装入压力蒸煮器内，在100℃、0.25MPa压力下保温30min；
----------反应后浆料进行二、三段磨浆
----------消潜后抄片
所制杨木化机浆质量指标如下：
| 指标名称 | 对比例 | 实施例1 | 实施例2 |
| 保水值％ | 172.2 | 187.2 | 190.6 |
| 打浆度°SR | 36 | 39 | 40 |
| 白度％ISO | 80.31 | 77.43 | 82.38 |
| 裂断长km | 2.78 | 3.53 | 3.87 |
| 耐破指数kPa·m2·g-1 | 1.306 | 1.833 | 1.933 |
| 撕裂指数mN·m2·g-1 | 4 | 4.5 | 5 |
Claims (3)
1.压力氧-过氧化氢处理应用于P-RC APMP制浆工艺的新方法，其特征是将P-RC APMP制浆工艺中一段高浓压力磨浆后适当稀释的纸浆利用高剪切混合器将浆料与氧气混合后送入压力升流式漂白塔后喷放，进行常压磨浆。
2.根据权利要求1所述的压力氧-过氧化氢处理应用于P-RC APMP制浆工艺的新方法，其特征在于：压力氧-过氧化氢处理时的浆浓控制在15-30％，通入氧气的量控制在氧压为0.1-0.4MPa，保温的时间控制为15-45min，温度控制为90-130℃。
3.压力氧-过氧化氢处理段介于P-RC APMP制浆的高浓压力磨浆或者第一段磨浆，与常压磨浆或第二段盘磨之间。
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