CN111041893A - 一种节约造纸用水的造纸生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于制浆造纸技术领域，更具体地涉及一种节约造纸用水的造纸生产方法。直接向纸浆浆料中加入干强剂原液，利用静态混合器的径向环流混合作用，使干强剂原液和浆料混合流体产生切割、剪切、旋转和重新混合，达到流体之间良好分散和充分混合的效果。减少清水用量，每个月干强剂用1000吨，清水吨纸2元，稀释比例按15：1核算，使用静态混合器以后，一年减少清水用量产生效益＝1000×15吨×2元×12/10000＝36万元RMB。清水用量下降以后，污水厂的处理成本也随着下降，根据统计污水厂处理一吨水要4元，那么少用清水以后，污水厂处理废水一年节约1000×15吨×4元×12/10000＝157.4万元RMB，总计收益约108万元RMB/年。

Description

一种节约造纸用水的造纸生产方法
技术领域
本发明属于制浆造纸技术领域，更具体地涉及一种节约造纸用水的造纸生产方法。
背景技术
耐破度是指纸或纸板在单位面积上所能承受的均匀增大的最大垂直压力，它的单位是用千帕表示(Kpa)，它是衡量纸板、包装纸及纸袋纸的一项重要性能指标。耐破度与纤维长度和纤维结合力有关，纤维长度和结合力高的纸张、纸板其耐破度亦高。浆料的机械处理方式及打浆程度直接影响浆料纤维的平均长度及纤维的结合力。提高打浆度，则耐破度增加，但打浆度过高，反使耐破度下降。耐破度是纸张、纸板许多强度性能的综合反映，它与抗张强度、伸长率、撕裂强度都互有影响。
目前包装纸行业使用的造纸原料基本都是废纸再回收造纸，废纸都是经过多次打浆循环再利用，打浆过程中纤维除了受机件的剪切、揉搓和梳理等作用外，同时纤维的细胞壁还发生位移、变形与破裂等现象而吸水润胀，产生细纤维化，纤维越来越细，越来越短，纤维与纤维之间的结合力高越来越小；因此依靠废纸原料本身的强度，抄造出来的纸达不到某些客户所需要的耐破强度，有些客户需要高耐破强度的纸张。为了提高耐破度，现在生产造纸中都使用干强剂，通过增加化学平衡力提高纸张的耐破。
干强剂是造纸工业中增加纸张强度的一类重要化学品，许多水溶性的，与纤维能形成氢键结合的高聚物都可以成为干强剂。干强剂通常用于补偿添加填料或低等级的纤维(如再生纤维)所引起的纸强度的下降。天然和合成干强剂大部分都是亲水性高分子，这些高分子分散在纤维之间增加了纤维间成键数量，从而达到提高纸张强度的目的。大多的干强剂都含有接在主链环上的阳离子基团，这样就增加了聚合物和纤维间的结合力,提高了聚合物的留着性。纸的强度是受多种因素影响的，首先取决于成纸中纤维间的结合力和纤维本身的强度,以及纸中纤维的排列和分布。而最主要的是纤维间结合力，纤维的结合力一般有四种：化学键、氢键、范德华力和纤维表面交织力。其中氢键结合力是纸张结合强度产生的主要方式，纤维素分子的羟基相当多，由无数微纤维相互间形成的氢键结合力是很大的，这是干强度产生的主要原因。干强剂从其分子结构的特点来看大都是含有多羟基的高分子聚合物，这就是与纤维素分子间形成氢键结合的基础，干强剂分子中的氢键形成基团与纤维表面的羟基形成氢键。同时干强剂对纸页成形过程有一定的改进作用,干强剂此时起高效分散剂的作用，即干强剂使浆中纤维分布更均匀，提供了更多的纤维间以及纤维与高分子间结合，从而提高了干强度。
由于干强剂的粘度浓度比较大，粘度在3000-12000cp，浓度常用的为15％和20％，造纸浆料浓度3-4％，为了使干强剂与造纸浆料混合均匀，达到最佳使用效果，使用混合时要用专门的清水稀释以后再添加到浆料中，按照工艺要就稀释水和干强剂的比例15:1以上，因此抄造过程清水用量比较大，增加了造纸抄造成本以及污水处理压力。
发明内容
鉴于背景技术存在的上述技术问题，需要提供一种节约造纸用水的造纸生产方法，该造纸生产方法不仅不用改变造纸生产系统设备，并且不使用清水对干强剂进行稀释，大大减少清水用量，且添加方便，对废纸制浆的网部脱水性能和纸浆纤维之间的结合作用都有积极促进。
为实现上述目的，发明人提供了一种节约造纸用水的造纸生产方法，包括将干强剂原液与纸浆混合的步骤，所述干强剂原液的粘度为3000-12000cp，含水率为80-85％。
作为优选的技术方案，所述干强剂原液与纸浆按照质量比为(1-6)：100 进行混合。
作为优选的技术方案，所述干强剂原液选自阳离子淀粉、阴离子淀粉、交联淀粉和两性聚丙烯酰胺中的一种以上。
作为优选的技术方案，将所述干强剂原液直接加到位于浆料管道的静态混合器中，使浆料和干强剂混合均匀。
区别于现有技术，上述技术方案至少具有以下有益效果：
本技术方案的实施可减少吨纸清水用量，使用干强剂时不再用清水稀释，而是直接向纸浆浆料中加入干强剂原液，利用静态混合器的径向环流混合作用，使干强剂原液和浆料混合流体产生切割、剪切、旋转和重新混合，达到流体之间良好分散和充分混合的效果。减少清水用量，原来每个月干强剂用 1000吨，清水吨纸2元，稀释比例按15：1核算，使用静态混合器以后，一年减少清水用量产生效益＝1000×15吨×2元×12/10000＝36万元RMB。清水用量下降以后，污水厂的处理成本也随着下降，根据统计污水厂处理一吨水要4元，那么少用清水以后，污水厂处理废水一年节约1000×15吨×4元×12/10000＝157.4万元RMB，总计收益约108万元RMB/年。
具体实施方式
下面详细说明本发明的一种节约造纸用水的造纸生产方法。
一种节约造纸用水的造纸生产方法，包括将干强剂原液与纸浆混合的步骤，所述干强剂原液的粘度为3000-12000cp，含水率为80-85％。
本发明旨在减少制浆造纸的污水产生量，因此，发明人通过研究废纸制浆过程中各成分之间的相互作用，提出将符合一定黏度条件和含水率的干强剂原液直接与纸浆以特定配比进行混合，节省了原工艺中干强剂与大比例清水进行稀释的步骤，大大降低了清水用量，进而降低了污水产生量。
由于干强剂原液是具有一定黏度并且含水率高的高分子聚合物，若其加入量太多，则与纸浆混合后黏度太高，影响网部流平和纸张的耐折度；若加入量太少，则纸浆的纤维结合力弱，影响纸张的耐折度和耐破指数。
作为示例性的实施方式，所述干强剂原液与纸浆按照质量比为(1-6)：100 进行混合。
作为示例性的实施方式，所述干强剂原液选自阳离子淀粉、阴离子淀粉、交联淀粉和两性聚丙烯酰胺中的一种以上。
为了节约用水，降低生产成本，本发明对干强剂加入方式进行了优化调整，使用一种静态混合器，将静态混合器直接安装在浆料管道中，让干强剂原液不使用清水稀释直接和浆料混合均匀，让浆料和干强剂混合均匀。静态混合器的工作原理，就是让流体在管线中流动冲击各种类型板元件，增加流体层流运动的速度梯度或形成湍流，层流时是“分割-位置移动-重新汇合”。湍流时，流体除上述三种情况外，还会在断面方向产生剧烈的涡流，有很强的剪切力作用于流体，使流体进一步分割混合，最终混合形成所需要的乳状液。之所以称之为“静态”混合器，是指管道内没有运动部件，只有静止元件。静态混合器的混合过程是由一系列安装在空心管道中的不同规格的混合单元进行的。由于混合单元的作用，使流体时而左旋，时而右转旋，不断改变流动混合机方向，不仅将中心流体推向周边，而且将周边流体推向中心，从而造成良好的径向混合效果。与此同时，流体自身的旋转作用在相邻组件连接处的接口上亦会发生，这种完善的径向环流混合作用，使物料获得混合均匀的目的。静态混合器是一种没有运动的高效混合设备，通过固定在管内的混合单元内件，使二股或多股流体产生切割、剪切、旋转和重新混合，达到流体之间良好分散和充分混合的目的。
作为示例性的实施方式，将所述干强剂原液直接加到位于浆料管道的静态混合器中，使浆料和干强剂混合均匀。
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
本发明中采用的阳离子淀粉、阴离子淀粉、交联淀粉和两性聚丙烯酰胺均为市面上常见的干强剂，上述原液干强剂的粘度为3000-12000cp，含水率为80-85％，静态混合器为本领域常见的一种零部件，直接固定设置在纸浆输送管道内。
本发明中纸张的耐折度参照GB/T 457-2008《纸和纸板耐折度的测定》中的方法测定，耐破度参照GB/T 454-2002《纸耐破度的测定》中的方法测定。
实施例1
采用传统的稀释法加入干强剂制浆造牛卡纸的工艺
备料：以质量比为1:1的国废和欧废为原料进行配比；
配浆：以质量百分比计，将上述原料与水混合成4.5％进行破碎，得到碎浆，将所述碎浆进行净化筛选和除渣，进行多盘浓缩至质量浓度为5％，打浆至浆料叩解度为40°SR，送入抄前池；
抄前池浆料用交联淀粉与清水以质量比为1:15进行稀释加入纸浆的方法进行增强。将增强后的纸浆送长网纸机抄造，长网纸机抄造时，网部的真空度为：网部低真空风机-6至-8kPa，网部高真空风机-9至-11kPa，底网转移真空-32至-37kPa，顶网真空-2.5至-3.5kPa，底网一号低真空-37至-41kPa，底网二号高真空-38至-42kPa，伏棍低真空-52至-55kPa，伏棍高真空-54－-58kPa，然后依次经过常规的脱水、表面施胶、压光和分切，得到牛卡纸。该方法得到的牛卡纸的横向耐折度为25次，耐破指数为2.6kPa·m2，月干强剂用量约1000吨，清水成本为2元/吨纸，按照清水与干强剂质量比15:1进行稀释，污水处理成本为4元/吨水，该方法一年清水用量所需成本为 1000×15×2×12/10000＝36万元，污水处理成本为1000×15×4×12/10000＝157.4 万元，合计此方案所需成本多耗费36+157.4＝193.4万元。
实施例2
采用本发明提供的改进工艺，直接向静态混合器内加入干强剂原液制浆抄造牛卡纸的工艺
与实施例1不同的是，抄前池浆料直接以粘度为6000cp，含水率为85％交联淀粉原液加入浆料，加入的比例为干强剂原液与纸浆以质量比为2:100混合均匀使浆料得以增强。其余步骤均与实施例1相同，得到牛卡纸。该方法得到的牛卡纸横向耐折度为90次，耐破指数为3.9kPa·m2，月干强剂原液用量约1500吨，干强剂原液成本约为2700元/吨，并且，因减少了清水用量，所以清水的使用成本和污水处理成本减少了约60万元/年，即产生经济效益60万元/年。
实施例3
采用本发明提供的改进工艺，直接向静态混合器内加入干强剂原液制浆抄造箱板纸的工艺
与实施例1不同的是，抄前池浆料直接以粘度为4000cp，含水率为80％阳离子淀粉淀粉原液加入浆料，加入的比例为干强剂原液与纸浆以质量比为 6:100混合均匀使浆料得以增强。其余步骤均与实施例1相同，得到箱板纸。该方法得到的箱板纸耐折度为横向耐折度为42次，耐破指数为2.90kPa·m2，月干强剂原液用量约1200吨，因减少了清水用量，所以清水的使用成本和污水处理成本减少了约120万元/年，即产生经济效益120万元/年。
实施例4
采用本发明提供的改进工艺，直接向静态混合器内加入干强剂原液制浆抄造瓦楞纸的工艺
与实施例1不同的是，抄前池浆料直接以粘度为7800cp，含水率为81％两性聚丙烯酰胺原液加入浆料，加入的比例为干强剂原液与纸浆以质量比为 3:100混合均匀使浆料得以增强。其余步骤均与实施例1相同，得到瓦楞纸。该方法得到的瓦楞纸横向耐折度为45次，耐破指数为2.95kPa·m2，月干强剂原液用量约1350吨，因减少了清水用量，所以清水的使用成本和污水处理成本减少了约100万元/年，即产生经济效益100万元/年。
实施例5
采用本发明提供的改进工艺，直接向静态混合器内加入干强剂原液制浆抄造箱板纸的工艺
与实施例1不同的是，抄前池浆料直接以粘度为3200cp，含水率为82％阴离子淀粉原液加入浆料，加入的比例为干强剂原液与纸浆以质量比为4:100 混合均匀使浆料得以增强。其余步骤均与实施例1相同，得到箱板纸。该方法得到的箱板纸横向耐折度为40次，耐破指数为2.83kPa·m2，月干强剂原液用量约1400吨，因减少了清水用量，所以清水的使用成本和污水处理成本减少了约85万元/年，即产生经济效益85万元/年。
实施例6
采用本发明提供的改进工艺，直接向静态混合器内加入干强剂原液制浆抄造文化用纸的工艺
与实施例1不同的是，抄前池浆料直接以粘度为12000cp，含水率为85％交联淀粉和两性聚丙烯酰胺原液加入浆料，加入的比例为干强剂原液与纸浆以质量比为1:100混合均匀使浆料得以增强。其余步骤均与实施例1相同，得到文化用纸。该方法得到的文化用纸横向耐折度为32次，耐破指数为2.77kPa·m2，月干强剂原液用量约1300吨，因减少了清水用量，所以清水的使用成本和污水处理成本减少了约110万元/年，即产生经济效益110万元/年。
实施例7
采用本发明提供的改进工艺，直接向静态混合器内加入干强剂原液制浆抄造工业包装纸的工艺
与实施例1不同的是，抄前池浆料直接以粘度为8000cp，含水率为84％两性聚丙烯酰胺原液加入浆料，加入的比例为干强剂原液与纸浆以质量比为 5:100混合均匀使浆料得以增强。其余步骤均与实施例1相同，得到工业包装纸。该方法得到的工业包装纸横向耐折度为30次，耐破指数为2.72kPa·m2，月干强剂原液用量约1420吨，因减少了清水用量，所以清水的使用成本和污水处理成本减少了约80万元/年，即产生经济效益108万元/年。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种节约造纸用水的造纸生产方法，其特征在于，包括将干强剂原液与纸浆混合的步骤，所述干强剂原液的粘度为3000-12000cp，含水率为80-85％。
2.根据权利要求1所述的造纸生产方法，其特征在于，所述干强剂原液与纸浆按照质量比为(1-6)：100进行混合。
3.根据权利要求1所述的造纸生产方法，其特征在于，所述干强剂原液选自阳离子淀粉、阴离子淀粉、交联淀粉和两性聚丙烯酰胺中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的造纸生产方法，其特征在于，将所述干强剂原液直接加到位于浆料管道的静态混合器中，使浆料和干强剂混合均匀。
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