CN114737412A - 一种竹纤维浆料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种竹纤维浆料的制备方法，属于造纸技术领域。它包括以下步骤：1)筛片处理；2)汽蒸预热：将竹片清洗、脱水、碎解处理后，将粗浆输送至汽蒸仓预热；3)高浓磨：预热后，添加液碱并磨成浆，制得浆料混悬液；4)低浓磨：反应塔的浆料经稀释后，经过脱水处理、打浆处理，接着在盘磨机的揉搓分散作用下使浆料分丝帚化；5)筛选除杂工艺。本发明在低碱环境下加热软化木素，再通过机械作用分开木素、化学作用分解木素等方法，将木素对纤维素和半纤维素的“禁锢”打开，将纤维素和半纤维素解放出来，形成可用于造纸的竹纤维浆料。
Description
技术领域
本发明属于造纸技术领域，涉及一种竹纤维浆料的制备方法。
背景技术
中国废纸进口政策自2017年起发生较大变化，2018年以来政策持续收紧。当前国内已全面禁止外废进口，但国内 OCC废纸资源有限，且因国废循环利用次数高，平均纤维质量无法满足高端产品需求，为了解决国内原料短缺的问题，纤维原料多元化成为包装纸企业的当务之急。
通过采用竹资源等进行低碱制浆生产出高质量的竹纤维浆料作为纤维补充，高质量的竹纤维原料可部分替代国废A类或美废，有效解决造纸原料紧缺的难题，从而缓解造纸原料紧缺压力，实现竹纤维资源综合利用，优化原料结构，同时降低生产成本，有利于进一步提高产品质量和市场综合竞争力。
竹片主要由纤维素、半纤维素、木素三类组成，其中木素将纤维素和半纤维素禁锢在一起。在不伤害纤维素和半纤维素的前提下，急需解决如何打开木素，将纤维素和半纤维素释放出来的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种竹纤维浆料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种竹纤维浆料的制备方法，包括以下步骤：
1)筛片处理：原料经过筛选后将筛选出的大块料片进行削切处理，再次筛选后，筛选出合格的竹片；
2)汽蒸预热：将竹片清洗、脱水后，加入到锤破机中碎解制得粗浆，由加热螺旋输送机将粗浆输送至汽蒸仓预热，粗浆在蒸汽作用下加热升温，预热2～15min，预热后粗浆的出仓温度为 65～85℃；粗浆所含木素在汽蒸仓中迅速软化，使纤维结构变得更加松散。具体为：预热主要目的是软化竹片中的木素，尽量减少后续工段对纤维素的破坏，同时降低能耗。步骤2)中预热采用的蒸汽来自步骤3)中旋风分离器分离出的蒸汽。
3)高浓磨：再次将粗浆加入到加热螺旋输送机中，加热 5～20min，加热至60～95℃出料，出料后添加液碱后送到高浓磨浆机中磨成浆，制得浆料混悬液；通过旋风分离器将浆料混悬液分离出浆料，浆料送到反应塔中，反应0.5～4h，反应温度为 75～95℃；经步骤2)软化处理的竹片在高浓磨物理揉搓研磨作用下，纤维素等成分得以分丝解离出来，与木素等其他成分形成高浓度浆料混悬液。
4)低浓磨：反应塔的浆料经稀释后，经过脱水处理、打浆处理，接着在盘磨机的揉搓分散作用下使浆料分丝帚化；
5)筛选除杂工艺：筛选出合格的竹纤维浆料输送到储浆塔备用。
本发明在低碱环境下加热软化木素，再通过机械作用分开木素、化学作用分解木素等方法，将木素对纤维素和半纤维素的“禁锢”打开，将纤维素和半纤维素解放出来，形成可用于造纸的竹纤维浆料。
本发明的竹纤维浆料的制备方法中，步骤1)中，原料经过盘筛和振筛两道工艺筛选处理，将筛选出的大块料片进行削切处理，再次筛选后，筛选出合格的竹片。
本发明的竹纤维浆料的制备方法中，步骤1)中，原料先加入到盘筛中，筛除较大的杂物，将盘筛筛选出的料片加入到振筛机中筛选出大块料片，将大块料片削切处理后，接着筛选后，筛选出合格的竹片。
本发明的竹纤维浆料的制备方法中，步骤2)中，将竹片加入到洗片机中清洗后，通过螺旋脱水机脱水，而后经锤破机碎解制得粗浆，由加热螺旋输送机将粗浆输送至汽蒸仓预热，粗浆在蒸汽作用下加热升温，预热2～15min，预热后竹片出仓温度为 65～85℃。
本发明的竹纤维浆料的制备方法中，步骤3)中，通过旋风分离器将浆料混悬液分离出蒸汽和浆料，蒸汽输送到步骤2)中的汽蒸仓中作为加热粗浆的蒸汽；浆料送到反应塔中，反应 3～4h，反应温度为75～95℃。
本发明的竹纤维浆料的制备方法中，步骤4)中，反应塔的浆料经稀释后输送到螺旋压榨脱水机中脱水，脱水后的浆料，经过低浓磨浆机打浆处理，浆料在盘磨机的揉搓分散作用下使浆料分丝帚化。
本发明的竹纤维浆料的制备方法中，步骤5)中，分丝帚化后的浆料先经一段压力筛分选处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用；尾渣进入二段压力筛再次处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用。
本发明的竹纤维浆料的制备方法中，步骤5)中，分丝帚化后的浆料先经一段压力筛分选处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用；尾渣进入二段压力筛再次处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用，尾渣回流到步骤4)的低浓磨再处理。
本发明的竹纤维浆料的制备方法中，步骤5)中，筛选出合格的竹纤维浆料中加入有机硅化合物，经搅拌均匀后，输送到储浆塔备用。竹纤维浆料中加入有机硅化合物，改善竹纤维浆料的柔软性和平滑性。
本发明的竹纤维浆料的制备方法中，所述的有机硅化合物采用氨基硅油、甲基硅油、双-[丙基三甲氧基硅烷]和双(γ-三乙氧基硅丙基)-四硫化物中的一种或几种；有机硅化合物的质量分数为竹纤维浆料的0.1～5％。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明在低碱环境下加热软化木素，再通过机械作用分开木素、化学作用分解木素等方法，将木素对纤维素和半纤维素的“禁锢”打开，将纤维素和半纤维素解放出来，形成可用于造纸的竹纤维浆料。
(2)粗浆所含木素在汽蒸仓中迅速软化，使纤维结构变得更加松散。具体为：预热主要目的是软化竹片中的木素，尽量减少后续工段对纤维素的破坏，同时降低能耗。
经汽蒸仓软化处理的竹片在高浓磨物理揉搓研磨作用下，纤维素等成分得以分丝解离出来，与木素等其他成分形成高浓度浆料混悬液。
(3)有机硅化合物无味、无毒、无害，具有平滑性、耐热性、稳定性和扩散性，还在耐化学药品性等方面具有优良的性能。竹纤维浆料中添加有机硅化合物，改善了竹纤维浆料的平滑性、柔软性和滑爽性，此外还使制备的纸浆具有环保性。由于有机硅化合物价格低廉，降低了造纸成本。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
本实施例中一种竹纤维浆料的制备方法，包括以下步骤：
1)筛片处理：原料先加入到盘筛中，筛除较大的杂物，将盘筛筛选出的料片加入到振筛机中筛选出大块料片，将大块料片削切处理后，接着筛选后，筛选出合格的竹片；
2)汽蒸预热：将竹片加入到洗片机中清洗后，通过螺旋脱水机脱水，而后经锤破机碎解制得粗浆，由加热螺旋输送机将粗浆输送至汽蒸仓预热，粗浆在蒸汽作用下加热升温，预热 2min，预热后粗浆的出仓温度为65℃；
3)高浓磨：再次将粗浆加入到加热螺旋输送机中，加热 5min，加热至60℃出料，出料后添加液碱后送到高浓磨浆机中磨成浆，制得浆料混悬液；通过旋风分离器将浆料混悬液分离出蒸汽和浆料，蒸汽输送到步骤2)中的汽蒸仓中作为加热粗浆的蒸汽；浆料送到反应塔中，反应0.5h，反应温度为75℃；
4)低浓磨：反应塔的浆料经稀释后输送到螺旋压榨脱水机中脱水，脱水后的浆料，经过低浓磨浆机打浆处理，浆料在盘磨机的揉搓分散作用下使浆料分丝帚化；
5)筛选除杂工艺：分丝帚化后的浆料先经一段压力筛分选处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用；尾渣进入二段压力筛再次处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用。
实施例2
本实施例中一种竹纤维浆料的制备方法，包括以下步骤：
1)筛片处理：原料先加入到盘筛中，筛除较大的杂物，将盘筛筛选出的料片加入到振筛机中筛选出大块料片，将大块料片削切处理后，接着筛选后，筛选出合格的竹片；
2)汽蒸预热：将竹片加入到洗片机中清洗后，通过螺旋脱水机脱水，而后经锤破机碎解制得粗浆，由加热螺旋输送机将粗浆输送至汽蒸仓预热，粗浆在蒸汽作用下加热升温，预热 15min，预热后粗浆的出仓温度为85℃；
3)高浓磨：再次将粗浆加入到加热螺旋输送机中，加热 20min，加热至95℃出料，出料后添加液碱后送到高浓磨浆机中磨成浆，制得浆料混悬液；通过旋风分离器将浆料混悬液分离出蒸汽和浆料，蒸汽输送到步骤2)中的汽蒸仓中作为加热粗浆的蒸汽；浆料送到反应塔中，反应4h，反应温度为95℃；
4)低浓磨：反应塔的浆料经稀释后输送到螺旋压榨脱水机中脱水，脱水后的浆料，经过低浓磨浆机打浆处理，浆料在盘磨机的揉搓分散作用下使浆料分丝帚化；
5)筛选除杂工艺：分丝帚化后的浆料先经一段压力筛分选处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用；尾渣进入二段压力筛再次处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用，尾渣回流到步骤4)的低浓磨再处理。
实施例3
本实施例中一种竹纤维浆料的制备方法，包括以下步骤：
1)筛片处理：原料先加入到盘筛中，筛除较大的杂物，将盘筛筛选出的料片加入到振筛机中筛选出大块料片，将大块料片削切处理后，接着筛选后，筛选出合格的竹片；
2)汽蒸预热：将竹片加入到洗片机中清洗后，通过螺旋脱水机脱水，而后经锤破机碎解制得粗浆，由加热螺旋输送机将粗浆输送至汽蒸仓预热，粗浆在蒸汽作用下加热升温，预热 5min，预热后粗浆的出仓温度为70℃；
3)高浓磨：再次将粗浆加入到加热螺旋输送机中，加热 15min，加热至90℃出料，出料后添加液碱后送到高浓磨浆机中磨成浆，制得浆料混悬液；通过旋风分离器将浆料混悬液分离出蒸汽和浆料，蒸汽输送到步骤2)中的汽蒸仓中作为加热粗浆的蒸汽；浆料送到反应塔中，反应3h，反应温度为90℃；
4)低浓磨：反应塔的浆料经稀释后输送到螺旋压榨脱水机中脱水，脱水后的浆料，经过三台串联的低浓磨浆机打浆处理，浆料在三台串联的盘磨机的揉搓分散作用下使浆料分丝帚化；
5)筛选除杂工艺：分丝帚化后的浆料先经一段压力筛分选处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用；尾渣进入二段压力筛再次处理，筛选出合格的竹纤维浆料中加入有机硅化合物，经搅拌均匀后，输送到储浆塔备用；
所述的有机硅化合物采用双-[丙基三甲氧基硅烷]；双-[丙基三甲氧基硅烷]的质量分数为竹纤维浆料的0.1％。
实施例4
实施例4与实施例3基本相同，不同之处在于，有机硅化合物采用双(γ-三乙氧基硅丙基)-四硫化物，双(γ-三乙氧基硅丙基)-四硫化物的质量分数为竹纤维浆料的5％。
实施例5
实施例5与实施例3基本相同，不同之处在于，有机硅化合物采用氨基硅油及甲基硅油，有机硅化合物的质量分数为竹纤维浆料的5％，其中，氨基硅油及甲基硅油的质量比为1:1。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤2)中不将粗浆输送至汽蒸仓预热。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤3)中不添加液碱。
对比例3
对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤3)中不需将粗浆输送到高浓磨浆机中磨成浆。
对比例4
对比例4与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤4)中不需将浆料输送到盘磨机内进行揉搓分散。
对比例5
对比例5与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤2)中不将粗浆输送至汽蒸仓预热。
步骤3)中不添加液碱，不需将粗浆输送到高浓磨浆机中磨成浆。
步骤4)中不需将浆料输送到盘磨机内进行揉搓分散。
取实施例1-5制备的竹纤维浆料及对比例1-5制备的竹纤维浆料，进行抄纸、干燥处理，获得纸张。经力学性能测试来表征纸张的性能。具体操作方法为：按照GB/T1043.2-2008标准对纸张的拉伸性能进行测试。按照GB/T22806-2008标准对纸张的平滑度、耐破指数进行测试。
表1
通过上表可知，与对比例1-5相比，利用实施例1-5中竹纤维浆料制造的纸张平滑度、拉伸性能、耐破指数更佳。
实施例1-5与对比例1相比，可见实施例1-5中将粗浆输送至汽蒸仓预热，一方面软化了竹片中的木素，使纤维结构变得更加松散；另一方面，尽量减少后续工段对纤维素的破坏。
实施例1-5与对比例2相比，可见实施例1-5中添加液碱，采用化学作用分解木素，将木素对纤维素和半纤维素的“禁锢”打开，使纤维素和半纤维素解放出来，形成可用于造纸的竹纤维浆料。
实施例1-5与对比例3相比，可见实施例1-5中将粗浆输送到高浓磨浆机中磨成浆。在高浓磨物理揉搓研磨作用下，纤维素等成分得以分丝解离出来，以便制备用于造纸的竹纤维浆料。
实施例1-5与对比例4相比，可见实施例1-5的制作方法中将浆料在盘磨揉搓分散作用下分丝帚化，使浆料具备较好的游离度。
实施例1-5与对比例5相比，可见实施例1-5的制作方法中，在低碱环境下加热软化木素，再通过机械作用分开木素、化学作用分解木素等方法，将木素对纤维素和半纤维素的“禁锢”打开，将纤维素和半纤维素解放出来，形成可用于造纸的竹纤维浆料。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种竹纤维浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)筛片处理：原料经过筛选后将筛选出的大块料片进行削切处理，再次筛选后，筛选出合格的竹片；
2)汽蒸预热：将竹片清洗、脱水后，加入到锤破机中碎解制得粗浆，由加热螺旋输送机将粗浆输送至汽蒸仓预热，粗浆在蒸汽作用下加热升温，预热2～15min，预热后粗浆的出仓温度为65～85℃；
3)高浓磨：再次将粗浆加入到加热螺旋输送机中，加热5～20min，加热至60～95℃出料，出料后添加液碱后送到高浓磨浆机中磨成浆，制得浆料混悬液；通过旋风分离器将浆料混悬液分离出浆料，浆料送到反应塔中，反应0.5～4h，反应温度为75～95℃；
4)低浓磨：反应塔的浆料经稀释后，经过脱水处理、打浆处理，接着在盘磨机的揉搓分散作用下使浆料分丝帚化；
5)筛选除杂工艺：筛选出合格的竹纤维浆料输送到储浆塔备用。
2.权利要求1所述的竹纤维浆料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，原料经过盘筛和振筛两道工艺筛选处理，将筛选出的大块料片进行削切处理，再次筛选后，筛选出合格的竹片。
3.权利要求2所述的竹纤维浆料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，原料先加入到盘筛中，筛除较大的杂物，将盘筛筛选出的料片加入到振筛机中筛选出大块料片，将大块料片削切处理后，接着筛选后，筛选出合格的竹片。
4.权利要求1所述的竹纤维浆料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将竹片加入到洗片机中清洗后，通过螺旋脱水机脱水，而后经锤破机碎解制得粗浆，由加热螺旋输送机将粗浆输送至汽蒸仓预热，粗浆在蒸汽作用下加热升温，预热2～15min，预热后竹片出仓温度为65～85℃。
5.权利要求1所述的竹纤维浆料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，通过旋风分离器将浆料混悬液分离出蒸汽和浆料，蒸汽输送到步骤2)中的汽蒸仓中作为加热粗浆的蒸汽；浆料送到反应塔中，反应3～4h，反应温度为75～95℃。
6.权利要求1所述的竹纤维浆料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，反应塔的浆料经稀释后输送到螺旋压榨脱水机中脱水，脱水后的浆料，经过低浓磨浆机打浆处理，浆料在盘磨机的揉搓分散作用下使浆料分丝帚化。
7.权利要求1所述的竹纤维浆料的制备方法，其特征在于，步骤5)中，分丝帚化后的浆料先经一段压力筛分选处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用；尾渣进入二段压力筛再次处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用。
8.权利要求7所述的竹纤维浆料的制备方法，其特征在于，步骤5)中，分丝帚化后的浆料先经一段压力筛分选处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用；尾渣进入二段压力筛再次处理，筛选出合格的竹纤维浆料经提浓后送到造纸车间储浆塔备用，尾渣回流到步骤4)的低浓磨再处理。
9.权利要求1所述的竹纤维浆料的制备方法，其特征在于，步骤5)中，筛选出合格的竹纤维浆料中加入有机硅化合物，经搅拌均匀后，输送到储浆塔备用。
10.权利要求9所述的竹纤维浆料的制备方法，其特征在于，所述的有机硅化合物采用氨基硅油、甲基硅油、双-[丙基三甲氧基硅烷]和双(γ-三乙氧基硅丙基)-四硫化物中的一种或几种；有机硅化合物的质量分数为竹纤维浆料的0.1～5％。
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