CN115110341A - 一种再生纸及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种再生纸及其制备方法和应用。本发明的再生纸的制备方法包括以下步骤：1)将对甲苯磺酸和乙二醇加入废纸浆中进行预处理，得到预处理的废纸浆；2)将苛性碱加入预处理的废纸浆中进行碱化处理和螺旋压榨制成浓缩的碱化废纸浆，再将醚化剂加入浓缩的碱化废纸浆中进行醚化改性，得到改性废纸浆；或者，将预处理的废纸浆进行螺旋压榨制成浓缩废纸浆，再将氧化剂加入浓缩废纸浆中进行氧化改性，得到改性废纸浆；3)将改性废纸浆稀释和洗涤后进行成型，即得再生纸。本发明的再生纸的强度高，且制备过程简单、化学试剂的使用量少、成本低廉、环境友好，适合进行大规模推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及制浆造纸技术领域，具体涉及一种再生纸及其制备方法和应用。
背景技术
废纸浆是由废纸经收集、分类和处理后形成，含有的杂质较多，由其制成的纸张往往色泽较深、物理强度较差，且随着废纸纤维的反复回收利用次数越多，纤维的损伤和角质化便会越严重，会出现纤维间结合能力差、成纸强度低、亲水性能不佳等问题，最终会对成纸的性能造成严重影响。
废纸纤维是重要的纤维来源，而如何提高废纸浆成纸后的强度至关重要，会直接决定废纸纤维的利用价值。目前，一般是通过添加造纸增强助剂、生物酶等来提高废纸浆料成纸后的强度性能，但会存在处理过程较复杂、使用条件和操作较苛刻、需要消耗大量化学药品等问题，实际应用受到很大限制。
因此，开发一种可以在不改动造纸企业原有生产线、不增加设备、不影响生产效率、成本低廉、环境友好的前提下制备出高质量的再生纸的方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种再生纸及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是：
一种再生纸的制备方法包括以下步骤：
1)将对甲苯磺酸和乙二醇加入废纸浆中进行预处理，得到预处理的废纸浆；
2)将苛性碱加入预处理的废纸浆中进行碱化处理和螺旋压榨制成浓缩的碱化废纸浆，再将醚化剂加入浓缩的碱化废纸浆中进行醚化改性，得到改性废纸浆；
或者，将预处理的废纸浆进行螺旋压榨制成浓缩废纸浆，再将氧化剂加入浓缩废纸浆中进行氧化改性，得到改性废纸浆；
3)将改性废纸浆稀释和洗涤后进行成型，即得再生纸。
优选的，步骤1)所述废纸浆为浓度9wt％～11wt％的脱墨废纸浆。
优选的，步骤1)所述对甲苯磺酸的添加量为废纸浆绝干质量的0.5％～1.5％。
优选的，步骤1)所述乙二醇的添加量为废纸浆绝干质量的0.5％～1.5％。
优选的，步骤2)所述苛性碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
优选的，步骤2)所述苛性碱的添加量为废纸浆绝干质量的0.6％～3％。
优选的，步骤2)所述苛性碱先加水配制成水溶液后再进行添加。
优选的，步骤2)所述碱化处理在室温(25℃±5℃)下进行，处理时间为15min～25min。
优选的，步骤2)所述浓缩的碱化废纸浆的浓度为26wt％～28wt％。
优选的，步骤2)所述醚化剂为氯乙酸钠、氯乙酸中的至少一种。
优选的，步骤2)所述醚化剂的添加量为废纸浆绝干质量的2％～9％。
优选的，步骤2)所述醚化剂先加水配制成水溶液后再进行添加。
优选的，步骤2)所述醚化改性在70℃～90℃下进行，处理时间为0.5h～1.5h。
优选的，步骤2)所述浓缩废纸浆的浓度为26wt％～28wt％。
优选的，步骤2)所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的至少一种。
优选的，步骤2)所述氧化剂的添加量为废纸浆绝干质量的0.5％～1％。
优选的，步骤2)所述氧化剂先加水配制成水溶液后再进行添加。
优选的，步骤2)所述氧化改性在70℃～90℃下进行，处理时间为0.5h～1.5h。
本发明的有益效果是：本发明的再生纸的强度高，且制备过程简单、化学试剂的使用量少、成本低廉、环境友好，适合进行大规模推广应用。
具体来说：
1)本发明采用少量预处理试剂对含大量木质素和杂质的脱墨废纸浆进行预处理，破坏了木质素-碳水化合物复合体，去除掉了大量木质素，同时减少了不可逆氢键的含量，破坏了废纸纤维素结晶区，降低了角质化程度，提高了可及度，活化了纤维，促进了后续原位羧甲基改性处理或是原位羧基改性处理的纤维素反应，只需用少量试剂就可以达到优异的效果，向废纸纤维表面引入了极性亲水含氧基团、酸性基团，增大了纤维的润胀能力，增大了纤维之间的结合力，最终可以得到高强度的再生纸；
2)本发明在现造纸企业原有生产线中不改动工艺、不增加设备、不影响生产线的生产效率的情况下对纤维进行原位改性，操作简便，化学试剂的使用量少，成本较低廉、环境友好地提升了废纸浆料成纸后的物理性能，而且还可以通过改变试剂种类和用量得到不同性能的纸张，实现了废纸浆料的定制改性，具有很好的工业化应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1～5和对比例1～2中的脱墨废纸浆：由山东华泰纸业股份有限公司的废纸浆经脱墨净化精筛后得到浓度为10wt％的脱墨废纸浆。
实施例1：
一种再生纸，其制备方法包括以下步骤：
1)将对甲苯磺酸和乙二醇加入脱墨废纸浆中进行预处理，对甲苯磺酸的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，乙二醇的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，得到预处理的废纸浆；
2)将质量分数为30％的氢氧化钠水溶液加入预处理的废纸浆中，氢氧化钠的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的3％，30℃下碱化处理20min，再进行螺旋压榨，得到浓缩的碱化废纸浆(浓度为27wt％)；
3)将质量分数为10％的氯乙酸钠水溶液加入浓缩的碱化废纸浆中，氯乙酸钠的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的8％，升温至80℃进行1h醚化处理，得到改性废纸浆；
4)将改性废纸浆稀释和洗涤后进行成型，即得再生纸。
实施例2：
一种再生纸，其制备方法包括以下步骤：
1)将对甲苯磺酸和乙二醇加入脱墨废纸浆中进行预处理，对甲苯磺酸的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，乙二醇的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，得到预处理的废纸浆；
2)将质量分数为30％的氢氧化钠水溶液加入预处理的废纸浆中，氢氧化钠的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1.5％，30℃下碱化处理20min，再进行螺旋压榨，得到浓缩的碱化废纸浆(浓度为27wt％)；
3)将质量分数为10％的氯乙酸钠水溶液加入浓缩的碱化废纸浆中，氯乙酸钠的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的4％，升温至80℃进行1h醚化处理，得到改性废纸浆；
4)将改性废纸浆稀释和洗涤后进行成型，即得再生纸。
实施例3：
一种再生纸，其制备方法包括以下步骤：
1)将对甲苯磺酸和乙二醇加入脱墨废纸浆中进行预处理，对甲苯磺酸的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，乙二醇的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，得到预处理的废纸浆；
2)将质量分数为30％的氢氧化钠水溶液加入预处理的废纸浆中，氢氧化钠的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的0.75％，30℃下碱化处理20min，再进行螺旋压榨，得到浓缩的碱化废纸浆(浓度为27wt％)；
3)将质量分数为10％的氯乙酸钠水溶液加入浓缩的碱化废纸浆中，氯乙酸钠的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的2％，升温至80℃进行1h醚化处理，得到改性废纸浆；
4)将改性废纸浆稀释和洗涤后进行成型，即得再生纸。
实施例4：
一种再生纸，其制备方法包括以下步骤：
1)将对甲苯磺酸和乙二醇加入脱墨废纸浆中进行预处理，对甲苯磺酸的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，乙二醇的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，得到预处理的废纸浆；
2)将预处理的废纸浆进行螺旋压榨，得到浓缩废纸浆(浓度为27wt％)；
3)将质量分数为10％的过硫酸铵水溶液加入浓缩废纸浆中，过硫酸铵的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的0.5％，升温至80℃进行1h氧化处理，得到改性废纸浆；
4)将改性废纸浆稀释和洗涤后进行成型，即得再生纸。
实施例5：
一种再生纸，其制备方法包括以下步骤：
1)将对甲苯磺酸和乙二醇加入脱墨废纸浆中进行预处理，对甲苯磺酸的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，乙二醇的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，得到预处理的废纸浆；
2)将预处理的废纸浆进行螺旋压榨，得到浓缩废纸浆(浓度为27wt％)；
3)将质量分数为10％的过硫酸铵水溶液加入浓缩废纸浆中，过硫酸铵的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的0.6％，升温至80℃进行1h氧化处理，得到改性废纸浆；
4)将改性废纸浆稀释和洗涤后进行成型，即得再生纸。
对比例1：
一种再生纸，其制备方法包括以下步骤：
1)将对甲苯磺酸和乙二醇加入脱墨废纸浆中进行预处理，对甲苯磺酸的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，乙二醇的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，得到预处理的废纸浆；
2)将预处理的废纸浆进行螺旋压榨，得到浓缩废纸浆(浓度为27wt％)；
3)将浓缩废纸浆升温至80℃进行1h加热处理，再稀释和洗涤后进行成型，即得再生纸。
对比例2：
一种再生纸，其制备方法包括以下步骤：
1)将对甲苯磺酸和乙二醇加入脱墨废纸浆中进行预处理，对甲苯磺酸的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，乙二醇的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的1％，得到预处理的废纸浆；
2)将质量分数为30％的氢氧化钠水溶液加入预处理的废纸浆中，氢氧化钠的添加量为脱墨废纸浆绝干质量的3％，30℃下碱化处理20min，再进行螺旋压榨，得到浓缩的碱化废纸浆(浓度为27wt％)；
3)将浓缩的碱化废纸浆升温至80℃进行1h加热处理，再稀释和洗涤后进行成型，即得再生纸。
性能测试：
对实施例1～5和对比例1～2的再生纸进行性能测试，测试结果如下表所示：
表1实施例1～5和对比例1～2的再生纸的性能测试结果
注：
抗张强度：参照“GB/T 453-2002纸和纸板抗张强度的测定(恒速加荷法)”进行测试；
抗张强度指数：参照“GB/T 453-2002纸和纸板抗张强度的测定(恒速加荷法)”进行测试。
由表1可知：本发明的再生纸强度高，且可以通过改变试剂用量来调控再生纸的强度，进而可以满足不同的性能需求。
本发明在现造纸企业原有生产线中不改动工艺、不增加设备、不影响生产线的生产效率的情况下，在螺旋压榨工段前对含大量木质素和杂质的脱墨废纸浆进行预处理，活化纤维且去除杂质，促进后续试剂与纤维反应，并在螺旋压榨和热分散工段对浆料进行原位改性处理，活化后的纤维用少量反应试剂就可以达到优异的效果，增加了纤维之间的结合力，提高了废纸浆成纸强度，且操作简便，易于工业生产，使得废纸浆的回用效率显著提高。
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)
1.一种再生纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将对甲苯磺酸和乙二醇加入废纸浆中进行预处理，得到预处理的废纸浆；
2)将苛性碱加入预处理的废纸浆中进行碱化处理和螺旋压榨制成浓缩的碱化废纸浆，再将醚化剂加入浓缩的碱化废纸浆中进行醚化改性，得到改性废纸浆；
或者，将预处理的废纸浆进行螺旋压榨制成浓缩废纸浆，再将氧化剂加入浓缩废纸浆中进行氧化改性，得到改性废纸浆；
3)将改性废纸浆稀释和洗涤后进行成型，即得再生纸。
2.根据权利要求1所述的再生纸的制备方法，其特征在于：步骤1)所述废纸浆为浓度9wt％～11wt％的脱墨废纸浆。
3.根据权利要求1或2所述的再生纸的制备方法，其特征在于：步骤1)所述对甲苯磺酸的添加量为废纸浆绝干质量的0.5％～1.5％；步骤1)所述乙二醇的添加量为废纸浆绝干质量的0.5％～1.5％。
4.根据权利要求1所述的再生纸的制备方法，其特征在于：步骤2)所述苛性碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；步骤2)所述苛性碱的添加量为废纸浆绝干质量的0.6％～3％；步骤2)所述碱化处理在室温下进行，处理时间为15min～25min。
5.根据权利要求1所述的再生纸的制备方法，其特征在于：步骤2)所述浓缩的碱化废纸浆的浓度为26wt％～28wt％。
6.根据权利要求1、4和5中任意一项所述的再生纸的制备方法，其特征在于：步骤2)所述醚化剂为氯乙酸钠、氯乙酸中的至少一种；步骤2)所述醚化剂的添加量为废纸浆绝干质量的2％～9％；步骤2)所述醚化改性在70℃～90℃下进行，处理时间为0.5h～1.5h。
7.根据权利要求1所述的再生纸的制备方法，其特征在于：步骤2)所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的至少一种；步骤2)所述氧化剂的添加量为废纸浆绝干质量的0.5％～1％。
8.根据权利要求1或7所述的再生纸的制备方法，其特征在于：步骤2)所述氧化改性在70℃～90℃下进行，处理时间为0.5h～1.5h。
9.一种再生纸，其特征在于，由权利要求1～8中任意一项所述的制备方法制成。
10.一种如权利要求9所述的再生纸用作印刷用纸、包装用纸或生活用纸的应用。
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