3、发明内容
本发明的目的由下列技术方案实现:
一种利用家禽羽毛生产特种纸张的工艺,它是按下列步骤进行:
羽毛先用纯碱水溶液浸泡洗涤除杂;用螺旋脱水机脱水,脱水干度控制在15-20%;用切料机剪切羽毛,剪切长度控制在2-3厘米;剪切后的羽毛送打浆机打浆制成羽毛纤维浆,然后按比例与植物纤维浆混合均匀,送抄纸机配抄即可生产特种纸张。打浆过程采用高浓盘磨机磨浆,转速1000-2700r/min,以15-20%浓度磨浆,经过三次串联打浆,打浆间隙分别为0.2mm,0.1mm,0.05mm。
羽毛纤维浆与木浆的配比为1∶1,木浆打浆度为65°SR左右、羽毛纤维浆打浆度为19-20°SR,用来抄造汽车用羽毛纤维空气滤纸。
羽毛纤维浆与木浆的配比为1∶1以下,木浆打浆度为65°SR左右、羽毛纤维浆打浆度为19-20°SR,抄造羽毛纤维水果套袋纸。
羽毛纤维浆与木浆的配比为1∶2,木浆打浆度为65°SR左右、羽毛纤维浆打浆度为19-20°SR,抄造羽毛防伪纸。其防伪作用是通过燃烧纸的焦味与植物纤维纸的不同来初步判断,最后再通过羽毛纤维的DNA测定来最终确认。
羽毛纤维浆与木浆的配比为1∶1左右,木浆打浆度为55°SR左右、羽毛纤维浆打浆度为19-20°SR,抄造高效防震防潮羽毛纤维蜂窝纸板。
与传统的造纸工艺相比,本发明的一种利用家禽羽毛生产特种纸张的工艺所抄造的特种纸张,成纸的撕裂度、抗张强度、耐折度等指标能够满足特种空气过滤纸的基本要求,且透气度更好,过滤性更佳。利用羽毛纤维代替木浆配抄过滤纸,既充分利用了废物资源,变废为宝,减少环境污染,又能够节约木浆,降低成本,还能减少木材砍伐,符合当今环保的要求,因此大有前途。
5、具体实施方式
实施例1:用纯碱洗涤羽毛,除去上面的脏物和异味。用螺旋脱水机脱除水分至干度15-20%,用切料机切成2-3厘米长的段状,备用。打浆过程采用高浓盘磨机磨浆,转速1000-2700r/min,以15-20%浓度磨浆,经过三次串联打浆,打浆间隙分别为0.2mm,0.1mm,0.05mm。羽毛纤维与木浆的配比为1∶1,木浆打浆度为65°SR左右、羽毛纤维打浆度为19-20°SR,用来抄造汽车用羽毛纤维空气过滤纸。
(1)将经过高浓打浆后的羽毛纤维与木浆按不同的比例混合,抄片,裁样,测定其性能指标,结果如表1所示。
表1 羽毛纤维与木浆的不同比例对空气过滤纸性能指标的影响
配比(%) |
100M |
10F+90M |
20F+80M |
30F+70M |
40F+60M |
50F+50M |
60F+40M |
70F+30M |
80F+20M |
透气度 |
12.7 |
14.1 |
18.1 |
21.0 |
23.1 |
25.6 |
28.2 |
31.4 |
35.4 |
撕裂度(CN) |
5.4 |
5.5 |
5.7 |
5.8 |
6.0 |
6.6 |
6.2 |
5.0 |
4.0 |
抗张强度(N) |
4.9 |
4.8 |
4.5 |
4.3 |
4.2 |
4.0 |
2.8 |
2.2 |
1.4 |
白度(%ISO) |
79.8 |
69.3 |
61.1 |
57.4 |
54.2 |
52.2 |
49.2 |
48.0 |
45.0 |
耐折度(次) |
15 |
13 |
8 |
6 |
4 |
3 |
2 |
1 |
- |
厚度(mm) |
0.220 |
0.230 |
0.240 |
0.245 |
0.250 |
0.260 |
0.265 |
0.270 |
0.275 |
注1:100M表示100%木浆,10F表示10%羽毛纤维,以此类推。
注2:上述抄片总物料量10克(绝干),木浆(游离打浆)打浆度45°SR,羽毛打浆度19°SR<暂且这样表示>,抄片定量80g/m2。
注3:当羽毛纤维占90%比例时,抄片中纤维结合力太小,已不能揭起干抄片,故数据缺。
从表1可以看出,随着抄片中羽毛纤维的增加,其透气度呈直线增加,与此同时,厚度也增加,这说明羽毛纤维的高透气性和较高的弹性。
其次,表1显示出,随着羽毛纤维比例的增加,纸张的撕裂度起始段大幅度增加,但当配比超过50%以后,撕裂度开始迅速下降;如此同时,抗张强度随羽毛比例增加而持续下降。这说明:因为决定纸张撕裂度的因素主要是纤维的平均长度和单根纤维的强度,纤维的结合力居次要地位,因此,当羽毛纤维比例较低时,由于单根羽毛纤维的强度很大,所以撕裂度随羽毛纤维比例增加而大幅度增加;但随着羽毛比例的增加,纤维结合力成为决定撕裂度的主要因素,但羽毛纤维在打浆过程中无润胀和细纤维化,因而也就没有什么氢键结合力,故撕裂度此后大幅下降;同理,决定抗张强度的主要因素是纤维结合力,因而抗张强度自始至终是下降的。当羽毛比例达到90%时,纤维结合强度太低,已不能完全揭起干抄片。另外,随着羽毛纤维的增加,耐折度下降。原因是因为纤维结合力的持续降低。
(2)木浆打浆度的变化对空气过滤纸的性质有较大影响。木浆在不同打浆度下与羽毛纤维配抄纸片(1∶1比例),性能指标如表2所示。
表2 木浆打浆度的变化对纸张性质的影响
打浆度(°SR) |
30 |
40 |
45 |
50 |
60 |
70 |
80 |
88 |
透气度 |
28.4 |
26.6 |
25.4 |
25.1 |
24.8 |
23.5 |
22.6 |
21.2 |
撕裂度(CN) |
3.0 |
5.4 |
6.4 |
7.2 |
7.5 |
7.0 |
6.0 |
3.5 |
抗张强度(N) |
8.0 |
12.2 |
16.4 |
19.6 |
35.1 |
30.2 |
23.3 |
23.0 |
耐折度(次) |
3 |
4 |
5 |
8 |
10 |
6 |
4.5 |
3.5 |
白度(%ISO) |
51.2 |
51.9 |
52.2 |
51.8 |
52.4 |
52.5 |
52.3 |
52.0 |
滤水性 |
极易 |
极易 |
极易 |
易 |
易 |
较难 |
很难 |
极难 |
注:选用3#羽毛纤维,打浆度为22°SR。抄片定量80g/m2
从上表可以看出,透气度缓慢降低,降低幅度不是很大;而撕裂度、耐折度和抗张强度的变化趋势基本一致,随着打浆度的提高,开始逐渐上升,当打浆度达到60°SR左右时达到最大值。继续提高打浆度则都不利。与此同时,浆料的滤水性逐渐降低。因此,木浆的打浆度不能太高,最好在60-70°SR之间。
(3)羽毛纤维磨浆程度的变化对空气过滤纸的性质也有影响。木浆在65°SR打浆度下与不同磨浆程度的羽毛纤维配抄纸片(1∶1比例),性能指标如表3所示。
表3 羽毛纤维磨浆程度的变化对纸张性质的影响
磨浆程度 |
1#-13°SR |
2#-16°SR |
3#-19°SR |
4#-22°SR |
透气度 | 25.4 | 24.8 | 24.5 | 24.2 |
撕裂度(CN) |
4.5 |
5.5 |
6 |
4 |
抗张强度(N) |
28.7 |
30.4 |
31.5 |
30.8 |
耐折度(次) |
4.5 |
6.5 |
10.5 |
3 |
白度(%ISO) |
52.2 |
52.3 |
52.4 |
52.0 |
厚度(0.01mm) |
33 |
32.8 |
32.6 |
31 |
注:1#--磨浆浓度20%,磨浆间隙0.3mm。2#--取1#浆再经过0.2mm磨浆间隙而得。3#--取2#浆再经过0.1mm磨浆间隙而得。4#--取3#浆再经过0.05mm磨浆间隙而得。
从表3可以看出,这种影响以耐折度、撕裂度为最大。随着羽毛纤维磨浆程度的提高,抄片的耐折度、撕裂度变化较剧烈,升至最大值后随磨浆程度的进一步提高而迅速下降。其余象抗张强度等指标随羽毛纤维磨浆程度的变化不剧烈,但都存在一个最大点即打浆度为19-20°SR左右,此时各项指标均处于最佳。
(4)从纸张的外观匀度方面来看,羽毛纤维磨浆程度对匀度的影响很大,随着羽毛纤维磨浆程度的提高,羽毛纤维被切断的增多,抄片的匀度大大改善,且抄片的两面差减小。
将经过高浓打浆后的羽毛纤维(13°SR)与木浆(37°SR)按不同的比例混合抄片,其外观扫描图样如图1所示。(注:每两幅图为一组,其中每组中左图为网面,右图为正面。)
从图1可以看出,同一木浆打浆度下,不同配比的羽毛纤维与木浆配浆抄片,其正反面相差很大。正面的羽毛纤维多于网面的羽毛纤维,且打浆度越低这种差别越大。原因是因为羽毛纤维密度比木浆纤维小,因而抄片过程中由于浮力作用使羽毛纤维多浮于液面,导致抄片两面差。随着木浆及羽毛纤维打浆度的提高,浆料的粘度增加,羽毛纤维上浮的阻力增大,且细小的羽毛纤维易于稳定分散在浆料中,因而纸页匀度提高,两面差减小。
(5)羽毛空气过滤纸的实用性
某厂生产的全木浆空气过滤纸与用50%羽毛纤维(19.6°SR)配木浆(65°SR)抄成的过滤纸的性能指标的比较如下表4所示。
表4 全木浆空气过滤纸与用50%羽毛纤维配木浆抄成的过滤纸的性能指标的
比较
性能指标 |
透气度 |
抗张强度(N) |
撕裂度(CN) |
耐折度(次) |
木浆 |
18.2 |
40.2 |
6.8 |
15 |
羽毛∶木浆(1∶1) | 24.6 | 35.0 | 7.4 | 14 |
从上表可以看出,用50%羽毛纤维配木浆抄成的过滤纸,其透气度大大高于全木浆空气过滤纸(其滤净性据报道要优于全木浆滤纸),其它性能指标也基本与全木浆接近,能满足汽车用空气过滤纸的要求。
实施例2:用纯碱洗涤羽毛,除去上面的脏物和异味。用螺旋脱水机脱除水分至干度15-20%,用切料机切成2-3厘米长的段状,备用。打浆过程采用高浓盘磨机磨浆,转速1000-2700r/min,以15-20%浓度磨浆,经过三次串联打浆,打浆间隙分别为0.2mm,0.1mm,0.05mm。羽毛纤维与木浆的配比为1∶1以下,木浆打浆度为65°SR左右、羽毛纤维打浆度为19-20°SR,抄造羽毛纤维水果套袋纸。
实施例3:用纯碱洗涤羽毛,除去上面的脏物和异味。用螺旋脱水机脱除水分至干度15-20%,用切料机切成2-3厘米长的段状,备用。打浆过程采用高浓盘磨机磨浆,转速1000-2700r/min,以15-20%浓度磨浆,经过三次串联打浆,打浆间隙分别为0.2mm,0.1mm,0.05mm。羽毛纤维与木浆的配比为1∶2,木浆打浆度为65°SR左右、羽毛纤维打浆度为19-20°SR,抄造羽毛防伪纸。其防伪作用是通过燃烧纸的焦味与植物纤维纸的不同来初步判断,最后再通过羽毛纤维的DNA测定来最终确认。
实施例4:用纯碱洗涤羽毛,除去上面的脏物和异味。用螺旋脱水机脱除水分至干度15-20%,用切料机切成2-3厘米长的段状,备用。打浆过程采用高浓盘磨机磨浆,转速1000-2700r/min,以15-20%浓度磨浆,经过三次串联打浆,打浆间隙分别为0.2mm,0.1mm,0.05mm。羽毛纤维与木浆的配比为1∶1左右,植物纤维打浆度为55°SR左右、羽毛纤维打浆度为19-20°SR,抄造高效防震防潮羽毛纤维蜂窝纸板。
对于筛选出的羽毛纤维,因为颜色各异,随羽毛比例的增加,纸浆白度将会下降,故需对其进行漂白,传统的植物纤维用漂白剂并不都适合羽毛等动物纤维漂白。而H2O2可作为羽毛漂白的适宜漂白剂。最高白度可达61.8%(ISO)。羽毛的H2O2漂白的适宜的工艺条件为H2O2用量为15%左右,用量太低漂白效果差;用量太高不经济。NaOH的适宜用量为1.0%左右,其主要作用是脱除羽毛纤维表面的油脂,便于漂白药液的渗透,提高漂白效果。