CN108824050A - 一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法,经过废纸浆料加入步骤、第一高压膨化步骤、第一膨化浆料润胀步骤、第二高压膨化步骤及碎浆步骤,使废纸浆料中的纤维结构得到润胀,更完整地从碎浆工序中分离出来,更适用于废纸浆料中的二次纤维的再次利用,同时提高碎浆工序的效率和碎浆后得到的二次纤维的品质。
Description
技术领域
本发明涉及使用再生纸制浆造纸技术领域,尤其是涉及一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法。
背景技术
现有技术中,造纸的原料主要是植物纤维,原料中除含有纤维素、半纤维素、木素三大主要成分外,尚有其他含量较少的组分,如树脂、灰份等。纸张中除了植物纤维,还需要根据不同纸材添加不同的填料。而现在环保呼声日益高涨,制纸厂纷纷推出了加入不同百分比的再生纸成分的纸,有100%再生纸,亦有只加入50%再生纸成分的纸张,适合不同客户的需求。
废纸纤维的质量日趋下降,主要是回用纤维较之于原生纤维,就纤维本身而言,无论是其外部结构或是内部结构都产生了不利于抄造的种种现象,诸如纤维表面变得光滑僵硬、难以再细纤维化,纤维内部胞腔封闭、树脂外溢造成纤维润胀性能下降等等,这样的纤维如果不进行适宜的处理就直接利用,抄造出来的纸页疏松、粗糙,纸页物理性能差,且这种性能降低在后续的纤维回用过程中逐渐恶化,甚至使废纸纤维丧失造纸能力。因此,其性能的衰变严重的制约了废纸纤维的循环利用。
再生纸来自于废纸,经过消毒、碎浆等处理后可以再度利用。碎浆系统的目的都是将废纸完全碎解而不损伤纤维,不打碎非纸成分。现有碎浆技术中,有通过打碎、研磨、切削等机械方法对废纸进行碎浆,此方法容易使废纸中的纤维断裂,纤维过短,不利于后续抄造的再次利用。或有通过化学类方法,通过使用酸碱类的化学制剂对废纸进行分解降解,但酸碱类的化学制剂容易对破坏废纸中的纤维,使分解出来的二次纤维更为碎短,同样不适于后续的再次利用。因此有必要予以改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法,它使废纸浆料中的纤维结构得到润胀,更完整地从碎浆工序中分离出来,更适用于废纸浆料中的二次纤维的再次利用,同时提高碎浆工序的效率和碎浆后得到的二次纤维的品质。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法,包括以下步骤:
(1)废纸浆料加入步骤,将废纸浆料加入至高压仓中,并控制废纸浆料的浆浓;
(2)第一高压膨化步骤,封闭高压仓,将仓内水压控制在10-30MPa,
稳压8-12分钟,瞬间卸压,得到第一膨化浆料;
(3)第一膨化浆料润胀步骤,通过输送管道将第一膨化浆料输送至搅拌混合设备,搅拌混合设备的内部温度控制在40℃~50℃,将ZnCl2水溶液作为纸浆悬浮液加入搅拌混合设备中,启动搅拌装置对纸浆悬浮液与第一膨化浆料进行搅拌,使纸浆悬浮液与第一膨化浆料中的纤维充分混合,5-8min内完成润胀;
(4)第二高压膨化步骤,将完成润胀的第一膨化浆料通过输送管道输送至高压仓内,并在对高压仓进行注水加压,压力控制在10-30MPa,稳压8-12分钟,瞬间卸压,得到第二高压膨化浆料;
(5)碎浆步骤,通过输送管道将第二高压膨化浆料输送至碎浆设备把碎浆设备温度控制在40℃~50℃,并加入十六烷三甲基氯化铵至碎浆设备中,把碎浆设备中的打浆装置控制在以300~700rpm/min的转速碎浆,完成碎浆工序。
进一步的技术方案中,所述膨化步骤有两种加工方法:一是水压方法、二是采用蒸汽气压方法。
进一步的技术方案中,所述废纸浆料加入步骤中的所述浆浓为10wt%~16wt%。
进一步的技术方案中,所述碎浆步骤的具体碎浆时间根据不同植物纤维结构和被膨化后的纤维状况来确定,时间控制在15-25min。
进一步的技术方案中,所述第一膨化浆料润胀步骤中的ZnCl2水溶液的浓度≥50%。
进一步的技术方案中,所述第一膨化浆料润胀步骤中十六烷三甲基氯化铵的用量为废纸浆料绝干重量的0.1wt%~0.5wt%。
本发明和现有技术相比所具有的优点是:
第一,本发明中在废纸浆料碎浆前,对废纸浆料与ZnCl2进行混合,使废纸浆料中的纤维润胀,同时对废纸浆料进行高压处理,使二次纤维的组织之间因巨大的压力变化而被膨化,纤维间被撕裂蓬松,使纤维之间的结合力大大减弱,更有利于碎浆时二次纤维间的分离,同时,由于纤维吸水润胀后,纤维素和半纤维素分子结构中所含极性羟基与水分子产生极性吸引,使水分子进入纤维素的无定形区,使纤维素分子链之间距离增大,引起纤维变形,使纤维与纤维之间更容易分离,使二次纤维保持相对完整,更有利于二次纤维的后续利用,生产过程节能环保,制浆过程清洁无污染。
第二,本发明中在废纸浆料碎浆前,使废纸中的纤维进行润胀,使纤维素分子链之间距离增大,导致纤维变形,同时对废纸浆料进行高压处理,使纤维间被撕裂蓬松,因纤维与纤维间的结构发生变得蓬松且纤维素分子链之间距离增大,使碎浆时的效率得到进一步的提高。
第三,本发明中使用的是高温低速碎浆,在高温设备中碎浆,使废纸浆料更为软化,使废纸浆料的粘度降低,具有良好的流动性,促进浆料循环,提高碎浆的效果;同时采用低速碎浆,减少废纸浆料间的摩擦,进一步减少碎浆对纤维的损伤,进一步提高二次纤维的完整性。
第四,ZnCl2作为一种有效的无机润胀剂,可在较短的处理时间内,高效完成微纤丝间氢键的解离,大幅度降低微纤丝机械解离能耗;与目前现有技术中通常采用的溶剂法预处理相比,避免了操作过程中各种溶剂挥发造成的污染问题。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例,并不因此而限定本发明的保护范围。
实施例一
一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法,包括以下步骤:
(1)废纸浆料加入步骤,将废纸浆料加入至高压仓中,并控制废纸浆料的浆浓;废纸浆料的浆浓控制为10wt%~16wt%。
(2)第一高压膨化步骤,封闭高压仓,将仓内水压控制在10-30MPa,稳压8-12分钟,瞬间卸压,使植物纤维的组织之间因巨大的压力变化而被膨化,纤维间被撕裂蓬松,使植物的纤维组织遭到破坏,得到第一膨化浆料;
(3)第一膨化浆料润胀步骤,通过输送管道将第一膨化浆料输送至搅拌混合设备,搅拌混合设备的内部温度控制在40℃~50℃,将ZnCl2水溶液作为纸浆悬浮液加入搅拌混合设备中,启动搅拌装置对纸浆悬浮液与第一膨化浆料进行搅拌,使纸浆悬浮液与第一膨化浆料中的纤维充分混合,5-8min内完成润胀;
搅拌混合设备温度提高后,废纸浆料被软化,通过搅拌装置对废纸浆料与纸浆悬浮液的搅拌,使废纸浆料容易与纸浆悬浮液混合均匀,同时具有良好纤维润胀作用的ZnCl2作为主要预处理剂,在润胀处理浆料纤维的同时,结合适度的搅拌处理,使二次纤维细胞壁中纤维素微纤丝的吸水润胀,纤维素和半纤维素分子结构中所含极性羟基与水分子产生极性吸引,使水分子进入纤维素的无定形区,使纤维素分子链之间距离增大,引起纤维变形,使纤维与纤维之间更容易分离。
(4)第二高压膨化步骤,将完成润胀的第一膨化浆料通过输送管道输送至高压仓内,并在对高压仓进行注水加压,压力控制在10-30MPa,稳压8-12分钟,瞬间卸压,得到第二高压膨化浆料;
由于二次纤维在ZnCl2作为主要预处理剂进行吸水润胀后,纤维素分子链之间距离增大,引起纤维变形,使纤维之间的结合力大大减弱,经过这样一次高压膨化,纤维之间便全部分离更加蓬松而近似絮状。
(5)碎浆步骤,通过输送管道将第二高压膨化浆料输送至碎浆设备把碎浆设备温度控制在40℃~50℃,并加入十六烷三甲基氯化铵至碎浆设备中,把碎浆设备中的打浆装置控制在以300~700rpm/min的转速碎浆,完成碎浆工序。
由于把碎浆设备控制在40℃~50℃,使废纸二次高压膨化浆料处于高温环境下,使浆料的粘度降低,具有良好的流性,促进浆料循环,提高碎浆的效果;此外,由于浆料的粘度降低,可使打浆装置的转子所受的阻力减少,动力消耗降低。由于前四个步骤对废纸浆料的预处理,使废纸浆料中的二次纤维之间的结构为蓬松状态,而纤维结构保持相对完整,为打浆步骤做好了铺垫,在打浆装置的低转速碎浆作用下,使二次纤维分离为完整的个体纤维,十六烷基三甲氯化铵作为长链分子在搅拌的过程中充分与纤维接触并渗透到纤维细胞壁孔隙中,防止纤维细胞壁孔隙的关闭,从而使纤维得到更好的润张,进一步达到增加纤维之间结合力和提高纤维性能及其成纸强度。由于前四个步骤的处理,在低转速下的碎浆中,不但不会效率变低,反而提高了碎浆效率及碎浆效果,降低由于碎浆对二次纤维造成的损害,进一步提高二次纤维的完整性。
实施例二:
本实施例的主要结构、原理以及功效与实施例一相同,这里不再赘述,其不同之处在于:
(1)废纸浆料加入步骤,将废纸浆料加入至高压仓中,并控制废纸浆料的浆浓,废纸浆料浆浓控制为10wt%~16wt%;
(2)第一高压膨化步骤,将仓内蒸汽气压控制在10-30MPa,稳压8-12分钟,瞬间卸压,得到第一膨化浆料;
(3)第一膨化浆料润胀步骤,通过输送管道将第一膨化浆料输送至搅拌混合设备,搅拌混合设备的内部温度控制在40℃~50℃,将ZnCl2水溶液作为纸浆悬浮液加入搅拌混合设备中,ZnCl2水溶液的浓度≥50%,启动搅拌装置对纸浆悬浮液与第一膨化浆料进行搅拌,使纸浆悬浮液与第一膨化浆料中的纤维充分混合,5-8min内完成润胀;
(4)第二高压膨化步骤,将完成润胀的第一膨化浆料通过输送管道输送至高压仓内,并在对高压仓进行蒸汽加压,压力控制在10-30MPa,稳压8-12分钟,瞬间卸压,得到第二高压膨化浆料;
(5)碎浆步骤,通过输送管道将第二高压膨化浆料输送至碎浆设备把碎浆设备温度控制在40℃~50℃,并加入十六烷三甲基氯化铵至碎浆设备中,十六烷三甲基氯化铵的用量为废纸浆料绝干重量的0.1wt%~0.5wt%,把碎浆设备中的打浆装置控制在以300~700rpm/min的转速碎浆,时间控制在15-25min,完成碎浆工序。
以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)废纸浆料加入步骤,将废纸浆料加入至高压仓中,并控制废纸浆料的浆浓;
(2)第一高压膨化步骤,封闭高压仓,将仓内水压控制在10-30MPa,
稳压8-12分钟,瞬间卸压,得到第一膨化浆料;
(3)第一膨化浆料润胀步骤,通过输送管道将第一膨化浆料输送至搅拌混合设备,搅拌混合设备的内部温度控制在40℃~50℃,将ZnCl2水溶液作为纸浆悬浮液加入搅拌混合设备中,启动搅拌装置对纸浆悬浮液与第一膨化浆料进行搅拌,使纸浆悬浮液与第一膨化浆料中的纤维充分混合,5-8min内完成润胀;
(4)第二高压膨化步骤,将完成润胀的第一膨化浆料通过输送管道输送至高压仓内,并在对高压仓进行注水加压,压力控制在10-30MPa,稳压8-12分钟,瞬间卸压,得到第二高压膨化浆料;
(5)碎浆步骤,通过输送管道将第二高压膨化浆料输送至碎浆设备把碎浆设备温度控制在40℃~50℃,并加入十六烷三甲基氯化铵至碎浆设备中,把碎浆设备中的打浆装置控制在以300~700rpm/min的转速碎浆,完成碎浆工序。
2.根据权利要求1所述的一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法,其特征在于:所述膨化步骤有两种加工方法:一是水压方法,二是采用蒸汽气压方法。
3.根据权利要求1所述的一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法,其特征在于:所述废纸浆料加入步骤中的所述废纸浆料浆浓控制为10wt%~16wt%。
4.根据权利要求1所述的一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法,其特征在于:所述碎浆步骤的具体碎浆时间根据不同植物纤维结构和被膨化后的纤维状况来确定,时间控制在15-25min。
5.根据权利要求1所述的一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法,其特征在于:所述第一膨化浆料润胀步骤中的ZnCl2水溶液的浓度≥50%。
6.根据权利要求1所述的一种高浓碎浆过程中减少废纸纤维损伤的方法,其特征在于:所述第一膨化浆料润胀步骤中十六烷三甲基氯化铵的用量为废纸浆料绝干重量的0.1wt%~0.5wt%。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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