CN110952363A - 一种实现纤维分丝的方法 - Google Patents

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苑田忠
陈克复
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Abstract

本发明公开了一种实现纤维分丝的方法。该方法包括以下步骤：(1)将纸浆板碎解，然后经30～100℃水蒸气润湿处理1～3h，加水配制成质量浓度为10～50％的浆液；(2)将步骤(1)的浆液进行磨盘打浆处理，实现纤维素分丝。本发明基于高浓磨浆处理，分丝纤维得率稿，得率接近100％。本发明所述方法绿色环保，无污水排放，分丝效果好，具有很好的工程应用价值。

Description

一种实现纤维分丝的方法
技术领域
本发明属于纤维分丝技术领域，具体涉及一种实现纤维分丝的方法。
背景技术
纤维分丝技术是提高纸浆成纸强度和减少化学试剂的重要造纸技术，纤维分丝技术是将丝状小纤维束，从大纤维束上剥离并分散开，形成树干和树枝状结构，增加了纤维之间的接触位点，提高纤维间的结合强度。目前造纸企业主要采用单一机械打浆方法和预处理协同机械打浆的方法提高纤维分丝程度，预处理方法主要包括酶处理和化学预处理。
首先，单一机械打浆处理方法具有工艺简单、纸浆得率高的优点，主要通过磨盘将纤维压溃研磨，但是单一机械处理对纤维切断作用明显，导致纤维本身的强度下降，另外单一机械处理方法能耗高，成纸成本增加；酶预处理协同机械磨浆的方法具有环保、污染负荷低的优点，通过纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、漆酶等酶预处理纤维，降低机械处理的能耗，但是酶法处理工艺复杂、处理条件要求高，并且酶处理效率低，导致产能下降；化学预处理协同机械磨浆的方法具有高效、工艺流程简单的特点，但是该方法污染负荷、得率低。
另外，关于纤维分丝的技术方法有很多：例如宋雪萍等公开了申请号为CN201910174931.6的中国专利申请“一种利用酶辅助机械研磨低能耗制备高得率纤维素纳米微纤丝的方法”，该发明公开了一种利用机械研磨协同酶后处理、酶预处理协同机械研磨再进行酶后处理、复配酶预处理协同机械研磨的方法制备纤维素纳米纤丝。该发明具有低能耗、高得率且制备的纤维素纳米微纤丝尺寸小的优点。聂双喜等公开了申请号为201811032739.5的中国专利申请“一种纤维素纳米纤丝的制备方法”，以为蔗渣浆为原料，采用酶处理和冷碱处理相结合对纤维进行预处理，随后采用超微研磨和高压均质制备纤维素纳米纤丝。该方法能够将纤维素纳米纤丝直径尺寸控制在20-40nm，并且制备得到的纤维素纳米纤维具有良好的热稳定性。但是上述方法处理浆浓低、工艺流程复杂。因此寻求一种工艺流程简单、高效纤维分丝、污染负荷低且得率高纤维处理技术显得非常迫切。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种实现纤维分丝的方法。该方法是将纸浆板在绝干的状态下经过碎解、蒸汽润湿以及高浓打浆的工艺过程，从而实现纤维的分丝效果，该方法分丝纤维得率高，低污染。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种实现纤维素分丝的方法，包括以下步骤：
(1)将纸浆板碎解，然后经30～100℃水蒸气润湿处理1～3h，加水配制成质量浓度为10～50％的浆液；
(2)将步骤(1)的浆液进行磨盘打浆处理，实现纤维素分丝。
优选的，步骤(1)所述纸浆板为绝干纸浆板，所述纸浆板为针叶木浆板和阔叶木浆板中的至少一种。
优选的，步骤(1)所述纸浆板碎解到毛绒状。
优选的，步骤(1)所述水蒸气的温度为80～100℃，润湿处理的时间为2～3h。
优选的，步骤(1)所述浆液的质量浓度为20～50％，更优选为30～50％。
优选的，步骤(2)所述磨盘打浆处理的条件为：磨盘间隙为0.3～1.0mm，磨浆次数为20～30次，更优选为磨盘间隙为0.5～0.7mm，磨浆次数为25～30次。
优选的，步骤(2)所述磨盘打浆处理的同时伴随冷却处理，防止纸浆过热。所述冷却处理为：在磨盘打浆过程中不断加入冷水，使浆液浓度维持不变，其中加入的冷水量与损失的水量相等。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)与目前的分丝技术相比，本发明所述方法无任何化学试剂的使用，具有更低污染负荷。
(2)本发明基于高浓磨浆处理，分丝纤维得率稿，得率接近100％，具有很好的工程应用价值。
(3)本发明技术能耗低，纤维分丝程度明显，技术简单便捷，更易工业生产，在增强纸业强度方面具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明所述一种实现纤维分丝的方法的流程图。
图2为分丝纤维A的形貌图。
图3为分丝纤维B的形貌图。
图4为分丝纤维C的形貌图。
图5为分丝纤维D的形貌图。
图6为分丝纤维E的形貌图。
图7为分丝纤维F的形貌图。
图8为分丝纤维G的形貌图。
图9为分丝纤维H的形貌图。
图10为分丝纤维I的形貌图。
图11为分丝纤维J的形貌图。
图12为分丝纤维K的形貌图。
图13为分丝纤维增强废纸浆成纸干强度图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本申请实施例和对比例中的浆浓均指质量浓度。
实施例1
实施例1按照图1所示的工艺流程布置设备和工艺管线，将绝干针叶木浆板碎解到毛绒状，采用30℃的水蒸汽润湿处理1h，润湿后加水配制成50％浆浓的浆液，然后进行磨盘打浆处理，其中磨盘间隙调整为0.7mm，打浆次数为25次，实现纤维的分丝，得到一种分丝的纤维A，如图2所示。
实施例2
实施例2按照图1所示的工艺流程布置设备和工艺管线，将绝干针叶木浆板碎解到毛绒状，采用80℃的水蒸汽润湿处理1h，润湿后加水配制成50％浆浓的浆液，然后进行磨盘打浆处理，其中磨盘间隙调整为0.7mm，打浆次数为25次，实现纤维的分丝，得到一种分丝的纤维B，如图3所示。
实施例3
实施例3按照图1所示的工艺流程布置设备和工艺管线，将绝干针叶木浆板碎解到毛绒状，采用100℃的水蒸汽润湿处理1h，润湿后加水配制成50％浆浓的浆液，然后进行磨盘打浆处理，其中磨盘间隙调整为0.7mm，打浆次数为25次，实现纤维的分丝，得到一种分丝的纤维C，如图4所示。
实施例4
实施例4按照图1所示的工艺流程布置设备和工艺管线，将绝干针叶木浆板碎解到毛绒状，采用100℃的水蒸汽润湿处理2h，润湿后加水配制成30％浆浓的浆液，然后进行磨盘打浆处理，其中磨盘间隙调整为0.7mm，打浆次数为30次，实现纤维的分丝，得到一种分丝的纤维D，如图5所示。
实施例5
实施例5按照图1所示的工艺流程布置设备和工艺管线，将绝干针叶木浆板碎解到毛绒状，采用100℃的水蒸汽润湿处理3h，润湿后加水配制成10％浆浓的浆液，然后进行磨盘打浆处理，其中磨盘间隙调整为0.5mm，打浆次数为30次，实现纤维的分丝，得到一种分丝的纤维E，如图6所示。
实施例6
实施例6按照图1所示的工艺流程布置设备和工艺管线，将绝干针叶木浆板碎解到毛绒状，采用100℃的水蒸汽润湿处理3h，润湿后加水配制成20％浆浓的浆液，然后进行磨盘打浆处理，其中磨盘间隙调整为0.5mm，打浆次数为30次，实现纤维的分丝，得到一种分丝的纤维F，如图7所示。
对比例1
对比例1按照图1所示的工艺流程布置设备和工艺管线，将绝干针叶木浆板碎解到毛绒状，采用热水浸泡的平衡方法，将碎解后的浆浸泡在20℃的水中3h，随后进行离心脱水，将浆浓控制在20％，然后进行磨盘打浆处理，其中磨盘间隙调整为0.5mm，打浆次数为30次，得到一种纤维G，如图8所示。
对比例2
对比例2按照图1所示的工艺流程布置设备和工艺管线，将绝干针叶木浆板碎解到毛绒状，采用100℃的水蒸汽润湿处理3h，润湿后加水配制成1％浆浓的浆液，然后进行磨盘打浆处理，其中磨盘间隙调整为0.5mm，打浆次数为20次，得到一种纤维H，如图9所示。
对比例3
对比例3按照图1所示的工艺流程布置设备和工艺管线，将绝干针叶木浆板碎解到毛绒状，采用20℃蒸汽润湿处理3h，将浆浓控制在5％，然后进行磨盘打浆处理，其中磨盘间隙调整为0.5mm，打浆次数为30次，得到一种纤维I，如图10所示。
对比例4
对比例4按照图1所示的工艺流程布置设备和工艺管线，将绝干针叶木浆板碎解到毛绒状，采用热水浸泡的平衡方法，将碎解后的浆浸泡在10℃的水中1h，随后进行离心脱水，将浆浓控制在5％，磨盘间隙调整为0.5mm，打浆次数为20次，得到一种纤维J，如图11所示。
对比例5
对比例5采用高压高温的处理方法，首先将绝干针叶木浆板碎解到绒毛状，采用高压方法将蒸汽温度保持在120℃，并对碎解后的浆进行润湿处理3h，润湿后加水配制成5％浆浓的浆液，然后进行磨盘打浆处理，其中磨盘间隙调整为0.5mm，打浆次数为30次。得到一种纤维K，如图12所示。由于涉及高压高温装置，此工艺流程具有复杂、高能耗和对设备要求高等缺点。
效果实施例
取实施例2～5、对比例1、4制备的分丝纤维，按照10％的用量分别加入到国产长纤维废纸浆中进行抄纸，分析纸张强度，抄片纸的纸张定量为60g/m2。所得到的抄造纸张干、湿强度如图13和表1所示。
表1实施例2～5和对比例1、4制备的分丝纤维分别配合国产长纤维废纸浆成纸湿强度表
Figure BDA0002321219950000061
Figure BDA0002321219950000071
从上面的实施案例可以看出：经过热蒸汽润湿后的纤维进行高浓打浆处理获得纤维素的分丝效果明显增强，微纳米级丝状纤维缠绕在大纤维的周围。热蒸汽润湿处理过程的温度越高，纤维分丝的效果越明显。热蒸汽润湿过程的时间越长，纤维分丝的效果越明显。未经过热蒸汽润湿处理的纤维打浆后纤维分丝效果差。纤维分丝效果明显，增加了纤维之间的接触位点，提高了纸张的成纸强度。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实现纤维分丝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纸浆板碎解，然后经30～100℃水蒸气润湿处理1～3h，加水配制成质量浓度为10～50％的浆液；
(2)将步骤(1)的浆液进行磨盘打浆处理，实现纤维素分丝。
2.根据权利要求1所述一种实现纤维分丝的方法，其特征在于，步骤(1)所述水蒸气的温度为80～100℃。
3.根据权利要求1所述一种实现纤维分丝的方法，其特征在于，步骤(1)所述润湿处理的时间为2～3h。
4.根据权利要求1或2或3所述一种实现纤维分丝的方法，其特征在于，步骤(1)所述浆液的质量浓度为20～50％。
5.根据权利要求4所述一种实现纤维分丝的方法，其特征在于，步骤(1)所述浆液的质量浓度为30～50％。
6.根据权利要求4所述一种实现纤维分丝的方法，其特征在于，步骤(1)所述纸浆板为绝干纸浆板，所述纸浆板为针叶木浆板和阔叶木浆板中的至少一种。
7.根据权利要求4所述一种实现纤维分丝的方法，其特征在于，步骤(2)所述磨盘打浆处理的条件为：磨盘间隙为0.3～1.0mm，磨浆次数为20～30次。
8.根据权利要求7所述一种实现纤维分丝的方法，其特征在于，步骤(2)所述磨盘打浆处理的条件为：磨盘间隙为0.5～0.7mm，磨浆次数为25～30次。
9.根据权利要求4所述一种实现纤维分丝的方法，其特征在于，步骤(1)所述纸浆板碎解到毛绒状。
10.根据权利要求4所述一种实现纤维分丝的方法，其特征在于，步骤(2)所述磨盘打浆处理的同时伴随冷却处理。
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