CN112227103A - 一种降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法 - Google Patents

一种降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，以芦苇为原料，使用碱、蒽醌、硼酸钠进行蒸煮，蒸煮后补加碱，再洗涤，得到芦苇浆。从根本上解决了芦苇制浆过程中，芦苇膜半纤维素和部分脂肪酸类物质难以去除沉积在纤维素上，从而影响纸张印刷的问题。采用CEH三段漂白、QOP漂白或AOP漂白后的纸浆相比未加硼酸盐和未补加NaOH的工艺生产的纸浆尘埃度减少了57％(减少到15个/m2)，生产胶版印刷纸的临界拉毛强度为1.3m/s，相比常规工艺提高了46％。

Description

一种降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法
技术领域
本发明涉及造纸领域，具体涉及一种降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法。
背景技术
我国是一个森林资源匮乏的国家，由于环境保护的原因，国家对原始森林砍伐控制日益严格。而我国又是纸和纸板的生产和消费大国，造纸原料严重短缺。为了弥补我国造纸原料不足的现状，针对我国植物种植情况发展部分一年生非木材纤维制浆造纸对于缓解造纸原料短缺的现状具有重要意义。
芦苇是一种多年生的草本纤维类作物，主要分布在湖泊、沟渠、河溪、沼泽地等草甸上，在世界各地都有广泛分布。芦苇是一种适应性广、抗逆性很强、种质资源十分丰富的世界性植物。它有分布在土壤深层的庞大的根系和生根状茎，地面上植被一年一熟，并且能通过有性生殖繁殖后代。芦苇作为我们国家分布最为广泛和丰盛的非木材纤维资源，蕴藏量非常大，是一种比较重要的草类资源，广泛分布于我国的辽宁、吉林、黑龙江、河北、山东、内蒙古、新疆等地区。现今全国拥有14个芦苇大量生产区域，芦苇生产面积达到130万公顷以上的省份有山东、辽宁、湖南、湖北、新疆，这些地区种植面积都比较大。芦苇湿地也是一种平衡生态系统的重要存在，芦苇还具有抗旱、不与粮食作物争地的特征，用途十分广泛，是一种非常优良的植物纤维原料。
芦苇中纤维素含量占主体的40％-60％，仅次于棉麻。因其含有丰富的纤维素、半纤维素，是一种优良的制浆造纸原料。现在盘锦振兴纸业有限公司、锦州金日纸业有限公司及新疆中兴苇业有限公司均是利用地方的芦苇资源，制浆造纸生产一般文化用纸、低定量涂布纸，还可用于生产生活用纸、纸板等其它纸种。芦苇的利用不仅有利于芦苇的再生长，保护湿地环境，而且部分缓解了我国快速增长的纸浆要求，节省了木材资源，具有重要的经济意义和社会意义。
芦苇的制浆方法有烧碱法和酸性亚硫酸法。亚硫酸盐苇浆中含有大量的杂细胞，这些杂细胞包括薄壁细胞、导管和表皮细胞。按投影面积计算，杂细胞含量占30％-40％。尤其浆中含有的大量表皮细胞，这些锯齿形片状的表皮细胞单体被一层致密的表皮复膜覆盖着，粘结在一起，不易分开，称为表皮细胞群体。表皮细胞中SiO2的含量约占75％，致使表皮细胞灰分高达9％-11％。在亚硫酸盐法蒸煮中，蒸煮液pH值为4.5-5.0，表皮细胞复膜不能被溶解，表皮细胞不能溃散成单体，而以大小不等的片状存在于纸浆中，最小面积小于0.5mm2，最大面积大于1.0mm2，漂白浆中表皮细胞含量大约为4.0-8.0mm2/mg(绝干浆)。它本身没有结合力，又妨碍纤维之间的结合，表皮细胞片状群体附着在纸面上，造成纸张表面强度低，印刷时掉毛糊版。实践表明，在印刷过程的糊版物中，杂细胞占40-50％，其中80％以上是表皮细胞。因此说，表皮细胞含量高是亚硫酸盐苇浆的致命弱点，除去或碎解表皮细胞群体是减少印刷掉毛糊版的关键所在。
已有人以芦苇为原料，分别采用亚硫酸镁盐法和碱法生产苇浆进行对比研究，结果发现，亚硫酸镁盐苇浆的灰分、硅含量比芦苇原料和碱法苇浆的都要高，主要是由于亚硫酸镁盐蒸煮的过程当中表皮细胞不溶于蒸煮液，而溶于碱法蒸煮液。此外其苯醇和热水抽出物也高于碱法苇浆，是由于表皮细胞很难破碎导致药液难于进入细胞腔而溶解果胶质、色素及单宁等。碱法苇浆中的聚戊糖、1％NaOH抽出物及Klason木素含量高于亚硫酸镁盐苇浆，是由于碱法蒸煮过程中由于蒸煮时间相对较短对聚戊糖的降解较小、Klason木素的脱除不够彻底以及1％NaOH除还有热水抽出物外，主要还含有部分木质素、聚戊糖及树脂等。
酸法制浆因为对设备的腐蚀性强，纸浆强度略差，近几年主要发展碱法制浆。但碱法制浆因为对半纤维素聚戊糖(主要是苇膜)及树脂(脂肪酸)的去除率低，部分降解的半纤维素低聚糖及树脂又重新沉积在纤维素上，在后续的漂白和筛选过程中难以除去，在后续抄纸的过程中这些半纤维素碎片(未降解完全的苇膜)和纤维之间的结合强度不够，导致抄纸表面尘埃度增加，印刷时容易糊版，印刷纸表面出现白色斑点(主要是纸张表面结合强度较小的苇膜，被印刷油墨粘附撕裂的结果)，严重影响产品质量，所以在现有的制浆工艺基础，强化芦苇半纤维素碎片和脂肪酸类的物质的去除，对于改善苇浆的产品质量和应用范围，具有重要的意义。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明提供一种降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，为以芦苇为原料，使用碱、蒽醌、硼酸钠进行蒸煮，蒸煮后补加碱，再洗涤，得到芦苇浆。
根据上文的技术方案，优选的情况下，所述碱的用量对绝干芦苇的质量百分比为15％-20％，蒽醌的用量对绝干芦苇的质量百分比为0-0.1％，硼酸钠的用量对绝干芦苇的质量百分比为0-2％，优选为0.5-2％；蒸煮温度为150-170℃，保温时间40-110min，蒸煮后补加NaOH的用量对绝干芦苇的质量百分比为0.3％-1.5％。
根据上文的技术方案，优选的情况下，液比1：4-6。
根据上文的技术方案，优选的情况下，所述碱为NaOH或KOH。
根据上文的技术方案，优选的情况下，升温到蒸煮温度的时间为60-100min。
根据上文的技术方案，优选的情况下，所述芦苇浆经过CEH三段漂白、QOP漂白或AOP漂白。
根据上文的技术方案，优选的情况下，以漂白的芦苇浆为原料，打浆，加入碳酸钙进行抄造，得到纸张。
根据上文的技术方案，优选的情况下，打浆度为30～40°SR，优选为35°SR。
根据上文的技术方案，优选的情况下，碳酸钙的用量对绝干芦苇的质量百分比为15％。
本发明的有益效果：
本发明提供的降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，在碱法制浆蒸煮过程中加入硼酸钠，以及蒸煮后补充碱。硼酸钠的添加增加了半纤维素低聚糖和脂肪酸类物质在黑液中的溶解度，另外硼酸钠和黑液中生成的碳酸钠发生自苛化反应，生成氢氧化钠，连同蒸煮后补加的氢氧化钠提高了黑液的pH值和半纤维素降解糖及脂肪酸类物质的溶解，避免了其在纤维上的沉积，芦苇浆中的半纤维素和脂肪酸类抽出物含量降低30％以上。所以从根本上解决了芦苇制浆过程中，芦苇膜半纤维素和部分脂肪酸类物质难以去除沉积在纤维素上，从而影响纸张印刷的问题。采用常规CEH三段漂白、QOP漂白或AOP漂白后的纸浆相比未加硼酸盐和未补加NaOH的工艺生产的纸浆尘埃度减少了57％(减少到15个/m2)，生产胶版印刷纸的临界拉毛强度为1.3m/s，相比常规工艺提高了46％。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
芦苇由锦州金日纸业有限公司提供(盘锦湿地生产)，采用烧碱-蒽醌法蒸煮，用碱量16％(NaOH计，对绝干原料芦苇的质量百分比，以下同)，蒽醌用量0.05％，硼酸钠用量0.8％，液比1：5，最高蒸煮温度155℃，升温到最高蒸煮温度时间90min，在最高蒸煮温度保温时间90min，制浆结束后补加NaOH 0.5％。对纸浆用水洗涤后浆得率51.2％，卡伯值9.7，白度38.2，黑液残碱9.3g/L。采用硫酸预处理氧气过氧化氢(AOP)法漂白：硫酸预处理(A)，浆浓5％，硫酸用量1.5％(对绝干原料芦苇的质量百分比，以下同)，温度70℃，时间20min；常规氧漂(O)，浆浓10％，MgSO4芦苇1％，氧漂温度90℃，漂白时间80min；过氧化氢漂白(P)，浆浓10％，过氧化氢用量2％，NaOH 1％，Na2SiO3 3％，螯合剂二乙烯三胺五乙酸DTPA0.05％，MgSO4 0.05％，在80℃下漂白80min。获得纸浆的白度78.8％，卡伯值2.9，纸浆粘度758cm3/g，纸浆尘埃度15个/m2。以纸浆为原料，打浆度38°SR，碳酸钙加入15％的条件下抄造60g/m2的胶版印刷纸，纸张的IGT拉毛速度1.3m/s，胶版印刷时基本没有掉毛掉粉和糊版现象发生。
对比例1
对应实施例1的对照样，蒸煮工艺与实施例1相同，但未加入硼酸钠，制浆结束也未补充NaOH。洗后纸浆得率52.5％，卡伯值11.2，白度37.3，黑液残碱7.5g/L。采用实施例1相同条件的AOP法漂白后纸浆的白度76.4％，卡伯值3.2，纸浆粘度767cm3/g，尘埃度为35个/m2。白度、卡伯值和尘埃度均不如实施例1的数据，特别是尘埃度降低了57％。对照样在打浆度38°SR，碳酸钙加入15％的条件下抄造60g/m2的胶版印刷纸，纸张的IGT拉毛速度0.7m/s，胶版印刷时掉毛掉粉和糊版现象严重，分析脱落物质主要要为半纤维素聚木糖(芦苇膜降解产物)。
实施例2
芦苇与实施例1相同，采用烧碱-蒽醌法蒸煮，用碱量16％(NaOH计，对绝干原料的质量百分比，以下同)，蒽醌用量0.05％，液比1：5，最高蒸煮温度155℃，升温到最高蒸煮温度时间90min，在最高蒸煮温度保温时间90min，制浆结束后补加NaOH0.5％。对纸浆用水洗涤后浆得率51.8％，卡伯值10.1，白度37.9，黑液残碱10.2g/L。采用EDTA(乙二胺四乙酸)预处理氧气过氧化氢(QOP)法漂白，EDTA(Q)，浆浓5％，EDTA用量0.6％(对绝干原料芦苇的质量百分比，以下同)，硫酸用量1％，温度30℃，时间40min；常规氧漂(O)，浆浓10％，MgSO41％，氧漂温度90℃，漂白时间80min；过氧化氢漂白(P)，浆浓10％，过氧化氢用量2％，NaOH1％，Na2SiO3 3％，螯合剂二乙烯三胺五乙酸DTPA0.05％，MgSO4 0.05％，在80℃下漂白80min。获得纸浆的白度78.2％，卡伯值3.2，纸浆粘度763cm3/g，纸浆尘埃度20个/m2。以浆为原料，打浆度38°SR，碳酸钙加入15％的条件下抄造60g/m2的胶版印刷纸，纸张的IGT拉毛速度1.1m/s，胶版印刷时基本没有掉毛掉粉和糊版现象发生。
对比例2
对应实施例2的对照样，蒸煮工艺与实施例2相同，但未在制浆结束补充NaOH，纸浆洗涤后浆得率51.8％，卡伯值10.1，白度37.9，黑液残碱10.2g/L。同样采用实施例2相同条件的EDTA预处理氧气过氧化氢(QOP)法漂白，获得纸浆的白度74.2％，卡伯值3.6，纸浆粘度773cm3/g，纸浆尘埃度40个/m2。以浆为原料，打浆度38°SR，碳酸钙加入15％的条件下抄造60g/m2的胶版印刷纸，纸张的IGT拉毛速度0.5m/s，胶版印刷时掉毛掉粉和糊版现象严重。
实施例3
芦苇原料与实施例1相同，使用碱、硼酸钠进行蒸煮，蒸煮工艺条件：用碱量19％(NaOH计，对绝干原料的质量百分比，以下同)，硼酸钠用量1％，第一阶段160℃，0.8Mp，时间25min，第二阶段降温度到148℃，0.6Mp，时间20min，蒸煮后补充NaOH 0.8％。洗后纸浆得率49.02％，白度为39.05％,卡伯值为12.19，粘度989mL/g。洗涤后的纸浆采用CEH三段漂白，C段：总用氯量8.5％(对绝干原料芦苇的质量百分比，以下同)，C/H＝2.0，时间30min，温度常温(25℃)，浆浓3％；E段：用碱(NaOH)量3.5％，H2O2用量1％，时间50min，温度75℃，浆浓10％；H段：时间40min，温度45℃，Ca(OH)2加入量1％，浆浓为6％。漂后浆白度80.23％，粘度716.25mL/g，纸浆尘埃度12个/m2。以浆为原料，打浆度38°SR，碳酸钙加入15％的条件下抄造60g/m2的胶版印刷纸，纸张的IGT拉毛速度1.5m/s，胶版印刷时基本没有掉毛掉粉和糊版现象发生。
对比例3
对应实施例3的对照样，蒸煮工艺与实施例3相同，但未加入硼酸钠，制浆结束也未补充NaOH。洗后纸浆得率50.08％，白度为38.25％，卡伯值为15.19，粘度1024mL/g。同样条件的CEH三段漂白，漂后浆白度78.85％，粘度725.63mL/g，纸浆尘埃度28个/m2。以浆为原料，打浆度38°SR，碳酸钙加入15％的条件下抄造60g/m2的胶版印刷纸，纸张的IGT拉毛速度0.9m/s，胶版印刷时少量出现掉毛掉粉和糊版现象发生。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，其特征在于，以芦苇为原料，使用碱、蒽醌、硼酸钠进行蒸煮，蒸煮后补加碱，再洗涤，得到芦苇浆。
2.根据权利要求1所述的降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，其特征在于，所述碱的用量对绝干芦苇的质量百分比为15％-20％，蒽醌的用量对绝干芦苇的质量百分比为0-0.1％，硼酸钠的用量对绝干芦苇的质量百分比为0-2％，蒸煮后补加NaOH的用量对绝干芦苇的质量百分比为0.3％-1.5％。
3.根据权利要求1所述的降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，其特征在于，所述蒸煮温度为150-170℃，保温时间40-110min。
4.根据权利要求1所述的降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，其特征在于，液比1：4-6。
5.根据权利要求1所述的降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，其特征在于，所述碱为NaOH或KOH。
6.根据权利要求1所述的降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，其特征在于，升温到蒸煮温度的时间为60-100min。
7.根据权利要求1所述的降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，其特征在于，所述芦苇浆经过CEH三段漂白、QOP漂白或AOP漂白。
8.根据权利要求1所述的降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，其特征在于，以漂白的芦苇浆为原料，打浆，加入碳酸钙进行抄造，得到纸张。
9.根据权利要求8所述的降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，其特征在于，打浆度为30～40°SR。
10.根据权利要求8所述的降低芦苇浆及抄纸尘埃度的方法，其特征在于，碳酸钙的用量对绝干芦苇的质量百分比为15％。
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