CN117569102A - 一种回用竹纤维无纺布的纸基材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种回用竹纤维无纺布的纸基材料及其制备方法和应用，其包括如下步骤：步骤一、将干燥的竹纤维无纺布剪成碎块放到处理液中，在低温环境下浸泡，然后放入到盛有温水的纤维破壁机中进行打散疏解，将纤维捞起拧干剪碎再疏解，重复操作直至纤维在水中能较好的分散，用水冲洗纤维破壁机上残留的纤维，得到分散状的无纺布竹纤维，用浆袋收集可得到竹纤维无纺布回收料；步骤二、将竹纤维无纺布回收料添加到纸浆纤维中与水混合均匀疏解，通过造纸工艺得到竹纤维无纺布的纸基材料。本发明通过回收竹纤维无纺布边角料以及竹纤维无纺布制备纸基材料，提高了竹纤维无纺布的利用率和回收率，一定程度缓解当前造纸原料供应紧张的局面，也进一步完善了回收体系。
Description
技术领域
本发明涉及制浆造纸技术领域，尤其涉及一种回用竹纤维无纺布的纸基材料及其制备方法和应用。
背景技术
木材是造纸行业的重要植物纤维原料之一，但是天然树木的生长周期较长，虽然人们已经意识到可持续发展的重要性，并大力发展人工林的种植，但人工林在单位面积上的蓄积量仅仅相当于天然林的1/2，仍需探究利用更多的方式来应对木材资源紧缺的状况。
废纸回收利用是解决造纸行业原材料供应问题以及降低企业生产成本的一个重要方式，与化学法、机械法和化学机械法制浆相比，废纸制浆生产工艺流程较简单，能耗相应较低。生产一吨废新闻纸浆比生产一吨磨木浆节约能源75％左右，生产一吨高白度脱墨浆较生产一吨化学浆节约能源50％以上。同时由于将废纸进行回收而不是直接丢弃，也有助于减少环境污染和维持生态平衡。然而，废纸也是由木材浆制备而成，其能利用的数量较少，也未能在真正意义上解决木材资源紧缺的问题。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种回用竹纤维无纺布的纸基材料及其制备方法和应用。
一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤一、制备竹纤维无纺布回收料；将干燥的竹纤维无纺布剪成碎块放到处理液中，所述处理液为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾中的一种或几种的混合；在低温环境下浸泡，使竹纤维无纺布充分吸水润胀；将浸泡过后的竹纤维无纺布放入到盛有温水的纤维破壁机中进行打散疏解，完成后将纤维捞起拧干剪碎再疏解，重复操作直至纤维在水中能较好的分散，用水冲洗纤维破壁机上残留的纤维，得到分散状的竹纤维无纺布，用400目浆袋收集可得到竹纤维无纺布回收料；
步骤二、制备纸基材料；将竹纤维无纺布回收料按一定比例添加到纸浆纤维中，与水混合均匀疏解，通过造纸工艺操作后得到竹纤维无纺布的纸基材料。
进一步地，在步骤一中，在步骤一中，所述竹纤维无纺布为10g，纤维破壁机中温水为1500ml，冲洗纤维破壁机上残留的纤维用水量为500ml。
进一步地，在步骤二中，所述的纸浆纤维为阔叶木、针叶木、竹浆和甘蔗浆中的一种或多种按比例混合。
进一步地，在步骤二中，所述的竹纤维无纺布回收料添加比例为10～30％。
进一步地，在步骤一中，所述处理液的浓度为0.5％。
进一步地，在步骤二中，所述的真空干燥时间为5～10min；真空干燥温度为98℃；真空度为-0.9bar。
进一步地，所述的低温环境温度为0～10℃。
一种回用竹纤维无纺布的纸基材料，其通过上述任一项方法制备而成。
所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料，其可应用于包装材料和造纸领域中。
所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料在包装材料中的应用，所述的包装材料包括用于纸袋纸和纸浆模塑包装材料。
进一步地，所述的竹纤维无纺布碎块尺寸大小约为2cm*0.5cm。
进一步地，所述的竹纤维无纺布碎块浸泡时间为12h。
进一步地，所述的纤维破壁机转速为12000～20000rpm；优选为16000rpm。
进一步地，所述的打散疏解时间为30s～3min；优选为1min。
进一步地，所述的重复操作次数为4～10次；优选为8次。
进一步地，步骤二中，所述浆料疏解机的疏解转数为10000～20000r；优选为15000r。
综上所述，本发明具有如下有益效果：首先，通过纤维破壁机将润胀的竹纤维无纺布重复疏解分散，将竹纤维无纺布之间的纤维网络剪断，破坏其纤维间的缠结，使纤维得以重新分散，赋予竹纤维无纺布回用于纸基材料一定的可行性。相比于溶解再生和磨浆两种方式，减少了化学用品的消耗和能耗，保留了一定的纤维长度且同时避免磨浆对纤维造成损伤，具有操作简单、成本低、无污染可降解等优势。
其次，本发明制得的纸基材料透气度可达8.11l/min，较未添加回收料的纸基材料增长了73％；抗张强度在添加量为30％时为1.34kN/m，伸长率为1.21％，抗张性能优于添加未处理回收料的纸基材料；直接添加未处理竹纤维无纺布回收料的纸基材料表面非常不平整，厚度不匀，而将竹纤维无纺布处理后制得的纸基材料外观与纯木浆原料纸基材料相似。回用竹纤维无纺布的纸基材料在纸袋纸和纸浆模塑企业接受的产品品质范围内可降低企业的生产成本，应用前景广泛。
此外，本发明中的回收方法为竹纤维无纺布边角料以及竹纤维无纺布的二次利用提供新的途径，可提高竹纤维无纺布的利用率和回收率，一定程度上缓解当前造纸原料供应紧张的局面，也可进一步完善回收体系；实用性强，具有较强的推广意义。
附图说明
图1为未添加竹纤维无纺布的纸基材料的SEM图。
图2为添加处理后竹纤维无纺布的纸基材料的SEM图。
图3为添加未处理竹纤维无纺布的纸基材料的SEM图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图、三组实施例、二组对比例及对比分析数据，对本发明进行进一步详细说明。
实施例一
本发明提供了一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其用于将竹纤维无纺布回收利用以制备纸基材料，其中，竹纤维无纺布是将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上，使竹纤维相互缠结在一起，从而使纤维网络得以加固而得到的织物。竹纤维源于普通草本植物，无资源缺乏问题。其主要成分均为纤维素(含半纤维素)，竹纤维与纸浆纤维相比具有纤维长和均匀性好等特点。竹纤维可减少纸的使用量，降低企业生产成本，同时一定程度的提高了纸张的透气度。因此，将竹纤维无纺布分散回用于纸基材料具有一定的可行性和良好的潜力。
所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其具体包括如下步骤：
步骤一、制备竹纤维无纺布回收料，取10g干燥的竹纤维无纺布剪成尺寸大小约为2cm*0.5cm的碎块，放到0.5％的处理液中；其中处理液为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾中的一种或它们之间的混合溶液。以使竹纤维润涨，易于后续的物理分散。在低温环境下浸泡12h，本实施例中，所述低温为10℃以下，可以促进纤维在碱液中的润涨，使竹纤维无纺布充分吸水润胀；更具体地，所述低温为0～10℃。浸泡结束后用水对浆料进行真空抽滤洗涤，以除去残留在纤维上的碱液；将浸泡过后的竹纤维无纺布放入到盛有1500ml水的纤维破壁机中，所述的纤维破壁机转速为12000～20000rpm；优选转速为16000rpm，打散疏解1min；其中，破壁机中水温为40℃，以保持纤维韧性，保证一定的纤维长度。将无纺布竹纤维捞起、拧干、剪碎、再疏解，重复操作8次直至纤维在水中能较好的分散，用500ml水冲洗纤维破壁机上残留的纤维，得到分散状的无纺布竹纤维，用400目的浆袋进行收集得到无纺布竹纤维回收料，放入密封袋中备用；
步骤二、制备纸基材料，分别称取绝干质量为1.06g、0.70g的竹浆和甘蔗浆，与绝干质量为0.75g的竹纤维无纺布回收料(添加比例为30％)在浆料疏解机中混合疏解15000r；对浆料进行搅拌、抽滤成型和真空干燥等操作，其中，真空干燥温度为98℃，真空度为-0.9bar，时间为6min，得到所述回用竹纤维无纺布的纸基材料。
步骤三、检测分析，纸基材料制作完成后放入到温度:23±1℃，湿度:50±2％RH的恒温恒湿室中至少24h以供后续性能分析检测用。
实施例二
所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其具体包括如下步骤：
步骤一、制备竹纤维无纺布回收料，取10g干燥的竹纤维无纺布剪成尺寸大小约为2cm*0.5cm的碎块放到0.5％的LiOH溶液中，在10℃下浸泡12h，使竹纤维无纺布充分吸水润胀，浸泡结束后用水对浆料进行真空抽滤洗涤；将浸泡过后的竹纤维无纺布放入到盛有1500ml水(温度为60℃)的纤维破壁机中，设置转速为12000rpm，打散疏解2min，完成后将纤维捞起拧干剪碎再疏解，重复操作4次直至纤维在水中能较好的分散，用500ml水冲洗纤维破壁机上残留的纤维，得到分散状的竹纤维无纺布，用400目的浆袋进行收集得到竹纤维无纺布回收料，放入密封袋中备用。
步骤二、制备纸基材料，称取绝干质量为2.14g的漂白硫酸盐针叶木浆，与绝干质量为0.37g的竹纤维无纺布回收料(添加比例为15％)在浆料疏解机中混合疏解10000r；对浆料进行搅拌、抽滤成型和真空干燥等操作，其中，真空干燥温度为98℃，真空度为-0.9bar，时间为6min，得到所述回用竹纤维无纺布的纸基材料。
步骤三、检测分析，纸基材料制作完成后放入到温度:23±1℃，湿度:50±2％RH的恒温恒湿室中至少24h，以用于性能分析检测。
实施例三
所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其具体包括如下步骤：
步骤一、制备竹纤维无纺布回收料，取10g干燥的竹纤维无纺布剪成尺寸大小约为2cm*0.5cm的碎块放到0.5％的NaOH溶液中，在10℃下浸泡12h，使竹纤维无纺布充分吸水润胀，浸泡结束后用水对浆料进行真空抽滤洗涤；将浸泡过后的竹纤维无纺布放入到盛有1500ml水(温度为40℃)的纤维破壁机中，设置转速为16000rpm，打散疏解1min，完成后将纤维捞起拧干剪碎再疏解，重复操作8次直至纤维在水中能较好的分散，用500ml水冲洗纤维破壁机上残留的纤维，得到分散状的竹纤维无纺布，用400目的浆袋进行收集得到竹纤维无纺布回收料，放入密封袋中备用。
步骤二、制备纸基材料，称取绝干质量为2.14g的漂白硫酸盐针叶木浆，与绝干质量为0.37g的竹纤维无纺布回收料(添加比例为15％)在浆料疏解机中混合疏解15000r；对浆料进行搅拌、抽滤成型和真空干燥等操作，其中，真空干燥温度为98℃，真空度为-0.9bar，时间为6min，得到所述回用竹纤维无纺布的纸基材料。
步骤三、检测分析，纸基材料制作完成后放入到温度:23±1℃，湿度:50±2％RH的恒温恒湿室中至少24h以供后续性能分析检测用。
对比例1
(1)竹纤维无纺布回收料的制备：取10g干燥的竹纤维无纺布剪成尺寸大小约为2cm*0.5cm的碎块放到水中，在室温下浸泡12h，用400目的浆袋进行收集得到竹纤维无纺布回收料，放入密封袋中备用。
(2)纸基材料的制作与检测：称取绝干质量为2.14g的漂白硫酸盐针叶木浆，与绝干质量为0.37g的竹纤维无纺布回收料(添加比例为15％)在浆料疏解机中混合疏解15000r；对浆料进行搅拌、抽滤成型和真空干燥等操作，其中，真空干燥温度为98℃，真空度为-0.9bar，时间为6min，得到所述回用竹纤维无纺布的纸基材料。纸基材料制作完成后放入到温度:23±1℃，湿度:50±2％RH的恒温恒湿室中至少24h以供后续性能分析检测用。
对比例2
纸基材料的制作与检测：称取绝干质量为2.51g的漂白硫酸盐针叶木浆在浆料疏解机中疏解15000r；对浆料进行搅拌、抽滤成型和真空干燥等操作，其中，真空干燥温度为98℃，真空度为-0.9bar，时间为6min，得到所述纸基材料。纸基材料制作完成后放入到温度:23±1℃，湿度:50±2％RH的恒温恒湿室中至少24h以供后续性能分析检测用。
效果实施例
将实施例1～3以及对比例1～2中制得的纸基材料的厚度、透气度、光学性能和抗张性能进行对比；其中，用压差法测量纸基材料的透气度，通过调节使试样两侧形成200Pa的压差，测量一定时间内垂直通过试样的气流流量，计算得到透气度；厚度、光学性能和抗张性能测试按照GB/T 451.3-2002《纸和纸板厚度的测定》、GB/T 22879-2008《纸和纸板CIE白度的测定》以及GB/T12914-2018《纸和纸板抗张强度的测定》中的测试方法实施。
结果如下表1和表2所示：
表1实施例与对比例纸基材料的厚度、透气度及抗张性能分析
表2实施例与对比例纸基材料的光学性能分析
由上对比分析可知：本发明制得的纸基材料透气度可达8.11l/min，较未添加回收料的纸基材料增长了73％；抗张强度在添加量为30％时为1.34kN/m，伸长率为1.21％，抗张性能优于添加未处理回收料的纸基材料。
此外，直接添加未处理竹纤维无纺布回收料的纸基材料表面非常不平整，厚度不匀，而将竹纤维无纺布处理后制得的纸基材料外观与纯木浆原料纸基材料相似。回用竹纤维无纺布的纸基材料在纸袋纸和纸浆模塑企业接受的产品品质范围内可降低企业的生产成本，应用前景广泛。
综上所述，本发明通过纤维破壁机将润胀的竹纤维无纺布重复疏解分散，将竹纤维无纺布之间的纤维网络剪断，破坏其纤维间的缠结，使纤维得以重新分散，赋予竹纤维无纺布回用于纸基材料一定的可行性。相比于溶解再生和磨浆两种方式，减少了化学用品的消耗和能耗，保留了一定的纤维长度且同时避免磨浆对纤维造成损伤，具有操作简单、成本低、无污染可降解等优势。
此外，本发明中的回收方法为竹纤维无纺布边角料以及竹纤维无纺布的二次利用提供新的途径，可提高竹纤维无纺布的利用率和回收率，一定程度上缓解当前造纸原料供应紧张的局面，也可进一步完善回收体系；实用性强，具有较强的推广意义。
以上所述实施例仅表达了本发明的三种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、制备竹纤维无纺布回收料；将干燥的竹纤维无纺布剪成碎块放到处理液中，所述处理液为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾中的一种或几种的混合；在低温环境下浸泡，使竹纤维无纺布充分吸水润胀；将浸泡过后的竹纤维无纺布放入到盛有温水的纤维破壁机中进行打散疏解，完成后将纤维捞起拧干剪碎再疏解，重复操作直至纤维在水中能较好的分散，用水冲洗纤维破壁机上残留的纤维，得到分散状的无纺布竹纤维，用400目浆袋收集可得到竹纤维无纺布回收料；
步骤二、制备纸基材料；将竹纤维无纺布回收料按一定比例添加到纸浆纤维中，与水混合均匀疏解，通过造纸工艺操作后得到竹纤维无纺布的纸基材料。
2.如权利要求1所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述竹纤维无纺布为10g，纤维破壁机中温水为1500ml，冲洗纤维破壁机上残留的纤维用水量为500ml。
3.如权利要求1所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述的纸浆纤维为阔叶木、针叶木、竹浆和甘蔗浆中的一种或多种按比例混合。
4.如权利要求1所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述的竹纤维无纺布回收料添加比例为10～30％。
5.如权利要求1所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述处理液的浓度为0.5％。
6.如权利要求1所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述真空干燥时间为5～10min；真空干燥温度为98℃；真空度为-0.9bar。
7.如权利要求1所述的一种回用竹纤维无纺布的纸基材料的制备方法，其特征在于：所述的低温环境温度为0～10℃。。
8.一种回用竹纤维无纺布的纸基材料，其特征在于：为通过上述权利要求1至7任意一项所述的方法制备所得。
9.一种根据权利要求8所述的回用竹纤维无纺布的纸基材料在包装材料和造纸领域中的应用。
10.如权利要求9所述的回用竹纤维无纺布的纸基材料在包装材料的应用，其特征在于：所述的包装材料包括用于纸袋纸和纸浆模塑包装材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311409049.8A CN117569102A (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 一种回用竹纤维无纺布的纸基材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311409049.8A CN117569102A (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 一种回用竹纤维无纺布的纸基材料及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117569102A true CN117569102A (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=89863356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311409049.8A Pending CN117569102A (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 一种回用竹纤维无纺布的纸基材料及其制备方法和应用 |
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| CN (1) | CN117569102A (zh) |
-
2023
- 2023-10-27 CN CN202311409049.8A patent/CN117569102A/zh active Pending
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