CN103741538A - 化机浆及提高其强度的方法，应用该化机浆制得的纸张 - Google Patents
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Abstract
一种提高化机浆强度的方法，其包括如下步骤：提供化机浆；在化机浆经过压力筛筛选后至浆料出浆线送至纸机运用或生产成半干浆阶段前，将桥接剂添加于化机浆中混合均匀，该桥接剂为硼砂、明矾中的一种或两种，其添加量为每吨绝干浆料中添加1-50kg；将淀粉添加于上述含有桥接剂的化机浆中混合均匀，该淀粉为阳离子淀粉，其添加量为每吨绝干浆料中添加10-100kg。本发明还提供一种应用该方法制得的化机浆及应用含有该化机浆的浆料抄造制得的纸张。本发明化机浆强度尤其是浆料抄造成纸的耐折度提升幅度非常明显。化机浆强度的提升，进而能够有效提升混合浆料中化机浆的添加比例，从而降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高化机浆强度的方法、应用该方法制得的化机浆及应用含有上述化机浆的浆料抄造制得的纸张。
背景技术
与化学法制浆相比，化学机械法浆（简称化机浆）具有诸多优点，如得率高、吨浆能耗低、污染程度小、设备投资少等。当前化机浆主要包括预浸渍碱性过氧化氢机械浆（Preconditioning RefinerChemical Alkaline Preoxide Mechanical Pulping，PRC-APMP）和漂白化学热磨机械浆（Bleaching Thermomechanical Chemical Pulp，BCTMP）。因化机浆较化学浆价格便宜，且化机浆运用后能够提高成纸的松厚度，不透明度。故现在很多纸厂会用部分化机械浆取代化学浆以达到改善成纸品质，降低生产成本的目的。
木材原料的主要成分是纤维素、半纤维素和木素。木素主要存在于纤维的胞间层及细胞壁中。木素含量越高，浆料的强度越差。化机浆制浆过程中，木片原料只经过轻微的化学处理，浸渍段的温度达不到木素的熔点，且漂白段的漂白方式为保留木素式的漂白，因此化机浆中的木素基本未被脱除，纤维表面覆盖着一层木素，木素分子的存在阻碍浆料纤维的吸水润胀及分丝帚化，从而使纤维之间的结合力减弱，由此导致浆料纤维挺度高、柔韧性差，这在很大程度上限制了浆料强度的提升，最终也限制了化机浆的广泛使用。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种有效提高化机浆强度的方法。
另外，还有必要提供一种应用上述方法制得的化机浆。
此外，还有必要提供一种应用含有上述化机浆的浆料抄造制得的纸张。
一种提高化机浆强度的方法，其包括如下步骤：
提供化机浆；
在化机浆经过压力筛筛选后至浆料出浆线送至纸机运用或生产成半干浆阶段前，将桥接剂添加于化机浆中混合均匀，该桥接剂为硼砂、明矾中的一种或两种，其添加量为每吨绝干浆料中添加1-50kg；
将淀粉添加于上述含有桥接剂的化机浆中混合均匀，该淀粉为阳离子淀粉，其添加量为每吨绝干浆料中添加10-100kg。
一种应用上述方法所制得的化机浆，该化机浆中含有桥接剂、淀粉及浆料纤维，所述桥接剂起架桥作用，使浆料纤维与浆料纤维、浆料纤维与淀粉间形成网状结构的络合物，该桥接剂为硼砂、明矾中的一种或两种，该淀粉为阳离子淀粉。
一种应用含有上述化机浆的浆料抄造制得的纸张。
本发明提高化机浆强度的方法，通过桥接剂的架桥作用，使浆料纤维与浆料纤维、浆料纤维与淀粉间形成网状结构的络合物，这种络合物会使浆料纤维之间的结合力大幅增加。如此，浆料强度尤其是浆料抄造成纸的耐折度提升幅度非常明显。化机浆强度的提升，进而能够有效提升混合浆料中化机浆的添加比例，从而降低生产成本。此外，本发明提高化机浆强度的方法，无需改变化机浆的生产工艺及设备，仅对化机浆进行相关处理即可实现浆料强度的提升。
具体实施方式
提高化机浆强度的方法，其包括如下步骤：
(1)提供化机浆。
提供化机浆，该化机浆完成了常规的压力筛筛选后至浆料出浆线送至纸机运用或生产成半干浆阶段前。该化机浆包括碱性过氧化氢机械浆（APMP浆）、预浸渍碱性过氧化氢机械浆（PRC-APMP浆）、漂白化学热磨（BCTMP浆）和化学热磨机械浆（CTMP浆）。
压力筛筛选前，PRC-APMP浆的的常规制浆过程包括木片洗涤、木片浸渍、高浓磨浆、漂白、浆料洗涤、消潜、低浓磨浆等步骤。
(2)添加桥接剂于化机浆中。
将桥接剂添加于该化机浆中混合均匀。该桥接剂为硼砂、明矾中的一种或两种。该桥接剂的添加量为每吨绝干浆料中添加1-50kg。所述桥接剂优选以桥接剂水溶液的方式加入到化机浆中。
(3)添加淀粉于化机浆中。
将淀粉添加于上述含有桥接剂的化机浆中混合均匀。该淀粉为阳离子淀粉。该淀粉的添加量为每吨绝干浆料中添加10-100kg。阳离子淀粉是将带强阳电荷的基团（如季铵基、叔胺基）引进淀粉链中。阳离子淀粉带有阳电荷能够与带阴电荷的纤维紧密结合，提高浆料的干强。
添加桥接剂和淀粉时，对化机浆的浓度无特殊要求。即浆料最低浓度为1%、最高浓度达40%。最低浓度条件下处理后的浆料送往纸机直接运用于生产。最高浓度条件下处理后的浆料能够长时间存放，作为纸机正常生产的储备资源。
由于浆料纤维的虹吸作用及桥接剂分子本身在水中的特性（桥接剂水解时产生的相关中心离子结合为配位体，形成网状结构的多核络合物)，桥接剂分子会先与浆料纤维表面的木素上的大量羧基及浆料纤维本身的羟基结合形成配位体，然后桥接剂分子在水中水解产生的相关离子中心又与加入到浆料中的淀粉上的大量的羟基之间形成配位体，从而形成：浆料纤维-桥接剂-淀粉-桥接剂-浆料纤维这样的结构，桥接剂就像是浆料纤维与淀粉之间的桥梁，使淀粉能够更加牢固的与浆料纤维结合在一起。一方面增加了淀粉的抗剪切能力，另一方面也很大程度上减少了淀粉在水溶液中长时间停留而分解的情况。
一种应用上述方法制得的化机浆，该化机浆具有较高的强度。
由于化机浆强度的上升，其在混合浆料中替代其他浆种的比例可适当增加。如将该方法处理的APMP浆料强度上升，替代LB KP浆料的比例增加，LB KP浆料的得率仅为45%-50%，而APMP浆料得率一般在85%以上。因此，APMP使用量的提升，可以大大减少木材原料的消耗，有利于环保。
本发明提高化机浆强度的方法，通过桥接剂的架桥作用，使浆料纤维与浆料纤维、浆料纤维与淀粉间形成网状结构的多核络合物，这种多核络合物会使浆料纤维之间的结合力大幅增加。如此，浆料强度尤其是浆料抄造成纸的耐折度提升幅度非常明显。化机浆强度的提升，进而能够有效提升混合浆料中化机浆的添加比例，从而降低生产成本。此外，本发明提高化机浆强度的方法，无需改变化机浆的生产工艺及设备，仅对化机浆进行相关处理即可实现浆料强度的提升。
下面通过实施例来对本发明进行具体说明。
实施例1
APMP制浆原料为80%杨木+20%松木；待处理浆料为浆线生产的半干浆，浓度为40%；桥接剂为硼砂，添加量为50kg/t浆；淀粉添加量为60kg/t浆。取浓度为40%的半干浆，先加入桥接剂溶液，将浆料与桥接剂充分混匀，再加入淀粉溶液并将浆料与淀粉混匀。本实施例为实验室实施例。
对比例1
另将未添加桥接剂和淀粉的APMP浆（与实施例1中的相同）作为对比例1。
将实施例1和对比例1所制得的浆料分别疏解器疏解抄片，物性如下表一所示。
表一
| 项目 | 对比例1 | 实施例1 |
| 松厚度cm3/g | 2.36 | 2.01 |
| 撕裂指数mN.m2/g | 2.7 | 3.5 |
| 耐破指数kPa.m2/g | 1.1 | 2.1 |
| 抗张指数N.m/g | 26.8 | 41.5 |
| 耐折度次 | 2 | 51 |
注：耐折度为使用美国产型号为T-6014A的MIT仪进行测试，具体测试方法为手抄片在测试压力1kg条件下所能承受往复135°的双折叠次数。
从表一可知：相较于未添加桥接剂和淀粉的APMP浆，添加有桥接剂和淀粉的APMP浆制得的纸张的力学性能均有大幅提升，其耐折度提升尤其明显。
实施例2
APMP制浆原料为80%杨木+20%松木；待处理浆料为取之浆线的多圆盘浓缩机浆料（初始浓度10%，加水稀释至1%浆浓备用）；桥接剂为硼砂，添加量为1kg/t浆；淀粉添加量为10kg/t浆。本实施例为实验室实施例。
对比例2
另将未添加桥接剂和淀粉的APMP浆（与实施例2中的相同）作为对比例2。
将实施例2和对比例2所制得的浆料分别疏解器疏解抄片，物性如下表二所示。
表二
| 项目 | 对比例2 | 实施例2 |
| 松厚度cm3/g | 2.07 | 2.01 |
| 撕裂指数mN.m2/g | 3.9 | 4.1 |
| 耐破指数kPa.m2/g | 1.7 | 2.0 |
| 抗张指数N.m/g | 36.0 | 38.1 |
| 耐折度次 | 13 | 22 |
从表二可知：相较于未添加桥接剂和淀粉的APMP浆，添加有桥接剂和淀粉的APMP浆制得的纸张的力学性能均有大幅提升，其耐折度提升尤其明显。
实施例3
APMP制浆原料为100%杨木；待处理浆料为浆线多圆盘浓缩机出口浆料（初始浆浓10%，浓缩至15%浆浓备用）；桥接剂为硼砂和明矾的混合溶液，硼砂添加量为15kg/t浆，明矾添加量为15kg/t浆；淀粉添加量为100kg/t浆。本实施例为实验室实施例。
对比例3
另将未添加桥接剂和淀粉的APMP浆（与实施例3中的相同）作为对比例3。
将实施例3和对比例3所制得的浆料分别疏解器疏解抄片，物性如下表三所示。
表三
| 项目 | 对比例3 | 实施例3 |
| 松厚度cm3/g | 2.57 | 2.46 |
| 撕裂指数mN.m2/g | 2.09 | 3.19 |
| 耐破指数kPa.m2/g | 0.99 | 1.73 |
| 抗张指数N.m/g | 27.4 | 39.6 |
| 耐折度次 | 1 | 8 |
从表三可知：相较于未添加桥接剂和淀粉的APMP浆，添加有桥接剂和淀粉的APMP浆制得的纸张的力学性能均有大幅提升，其耐折度提升尤其明显。
实施例4
APMP制浆原料为80%杨木+20%松木；待处理浆料为浆线多圆盘浓缩机出口浆料，浆浓10.7%（实测）；桥接剂为明矾，添加量为18kg/t浆；淀粉添加量为30kg/t浆。生产上桥接剂加在多圆盘浓缩机处，淀粉加在多圆盘浓缩机中浓立管处。
对比例4
另将未添加桥接剂和淀粉的APMP浆（与实施例4中的相同）作为对比例4。
将实施例4和对比例4所制得的浆料分别疏解器疏解抄片，物性如下表四所示。
表四
| 项目 | 对比例4 | 实施例4 |
| 松厚度cm3/g | 2.11 | 1.99 |
| 撕裂指数mN.m2/g | 3.0 | 3.6 |
| 耐破指数kPa.m2/g | 1.3 | 2.2 |
| 抗张指数N.m/g | 33.0 | 40.0 |
| 耐折度次 | 6 | 51 |
从表四可知：相较于未添加桥接剂和淀粉的APMP浆，添加有桥接剂和淀粉的APMP浆制得的纸张的力学性能均有大幅提升，其耐折度提升尤其明显。
实施例5
APMP制浆原料为70%杨木+30%松木；桥接剂为硼砂，添加量为10kg/t浆；淀粉添加量为40kg/t，硼砂添加点在多圆盘浓缩机中浓立管处（浆浓实测值为10.5%），淀粉添加量在成浆塔出口（浆浓实测值为5.2%）。成浆塔浆料经泵送至纸机中间槽，取中间槽浆料用疏解器疏解后抄片，检测后的物性如下表五所列。
对比例5
另将未添加桥接剂和淀粉的APMP浆（与实施例5中的相同）作为对比例5。将对比例5所制得的浆料用疏解器疏解抄片，物性如下表五所示。
表五
| 项目 | 对比例5 | 实施例5 |
| 松厚度cm3/g | 2.20 | 2.05 |
| 撕裂指数mN.m2/g | 3.7 | 3.8 |
| 耐破指数kPa.m2/g | 1.4 | 1.8 |
| 抗张指数N.m/g | 30.3 | 37.1 |
| 耐折度次 | 4 | 24 |
从表五可知：相较于未添加桥接剂和淀粉的APMP浆，添加有桥接剂和淀粉的APMP浆制得的纸张的力学性能均有大幅提升，其耐折度提升尤其明显。
另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其它形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种提高化机浆强度的方法，其包括如下步骤：
提供化机浆；
在化机浆经过压力筛筛选后至浆料出浆线送至纸机运用或生产成半干浆阶段前，将桥接剂添加于化机浆中混合均匀，该桥接剂为硼砂、明矾中的一种或两种，其添加量为每吨绝干浆料中添加1-50kg；
将淀粉添加于上述含有桥接剂的化机浆中混合均匀，该淀粉为阳离子淀粉，其添加量为每吨绝干浆料中添加10-100kg。
2.如权利要求1所述的提高化机浆强度的方法，其特征在于：该化机浆包括碱性过氧化氢机械浆、碱性过氧化氢预处理热磨机械浆、预浸渍碱性过氧化氢机械浆和化学热磨机械浆。
3.如权利要求1所述的提高化机浆强度的方法，其特征在于：该桥接剂以桥接剂水溶液的方式加入到化机浆中。
4.一种应用权利要求1-3中任意一项所述方法所制得的化机浆，其特征在于：该化机浆中含有桥接剂、淀粉及浆料纤维，所述桥接剂起架桥作用，使浆料纤维与浆料纤维、浆料纤维与淀粉间形成网状结构的络合物，该桥接剂为硼砂、明矾中的一种或两种，该淀粉为阳离子淀粉。
5.如权利要求4所述的化机浆，其特征在于：该桥接剂的添加量为每吨绝干浆料中添加1-50kg。
6.如权利要求4所述的化机浆，其特征在于：该淀粉的添加量为每吨绝干浆料中添加10-100kg。
7.一种应用含有权利要求4-6中任意一项所述化机浆的浆料抄造制得的纸张。
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