CN108978297A - 一种采用三聚氰胺改性低醛脲醛树脂连续稳定造纸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用三聚氰胺改性低醛脲醛树脂连续稳定造纸的方法，该方法采用按重量份准备杨木木质原料200份‑220份、滑石粉15份‑20份、石灰石8份‑10份、乙醛19份‑21份、尿素5.5份‑6.5份、三聚氰胺12.5份‑13份、桃枝25份‑30份、纤维素酶水剂2份‑3份、硅酸盐细菌菌剂2份‑3份、白腐真菌菌剂5份‑8份、足量氢氧化钾溶液、足量醋酸、足量双氧水为原料，过程包括6个步骤：原材料准备、原木纤维的制取、细胞壁破溃处理、胶合化处理、初成型、干燥除菌及纸张成型处理。本发明来源广泛、成本低、制造工艺易实现、可连续制造、纤维完整、绿色环保无公害、纤维得率高、适应工业化批量生产、质量稳定。

Description

一种采用三聚氰胺改性低醛脲醛树脂连续稳定造纸的方法

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种采用三聚氰胺改性低醛脲醛树脂连续稳定造纸的方法。

背景技术

长期以来，造纸业对环境的破坏和污染一直是被公认的，并且是能源消耗大的行业。纸张常规生产过程中的蒸煮、漂白、洗涤等作业会排出大量的废气和废水，会严重污染和恶化生态环境，其中有毒有害的以甲醛为基础原材料的三聚氰胺改性尿醛树脂为目前最常用的湿强剂，造成了大量污染和完全隐患。为解决这以长期存在的问题，以合成树脂等高分子材料为主要原料，与一定的有机或无机微粒成分共同组成的复合材料以代替常规湿强剂的技术正在快速发展。如公开号为CN1515739A中国专利文献报道了以改性硅灰石矿物复合纤维与50％-95％植物纤维共同组成的一种复合型造纸材料。虽然其用改性硅灰石矿物纤维替代了一部分造纸用植物纤维，但本质和操作工艺都仍属于传统造纸，尚不能属于环保造纸的范畴。CN1378909A和CN1480485A等文献则分别报道了由聚乙烯(PE)和适当的无机矿粉或超细矿物粉组成的合成纸材料，CN1381347A报道了以聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)与无机矿粉形式的合成纸材料，CN1912241A报道了由PP、PE或聚氯乙烯(PVC)与超细碳酸钙共同组成的合成纸材料，CN1381521A报道了由聚烯烃和超细碳酸钙为填料的合成纸制造方法等。这些文献所报道的用于制造合成纸的复合材料的共同点，都是先将无机矿物粉体表面偶联处理后，再将各类润滑剂、抗静电剂、增白或彩色的着色剂或光促降解剂加入基体树脂，利用合成纸成型设备加工成型。因而其共性问题是，由于这些材料制造的合成纸没有毛细孔与不吸水材质，印刷适性较木浆纸差很多，对印刷而言，可塑性极低。而且由于较高含量的树脂的使用，纸张用后废弃的回收困难，对环境会造成相应的污染，缺乏真正意义的环保。而如果加大无机矿物粉的含量，因无机矿物粉与基体树脂的相容性和分散性较差，易造成表面脱粉，影响印刷性，同时还影响制品稳定性、耐撕裂性和耐曲折性，且高填充量时，对设备和工艺要求较高，投资巨大，动辄上亿元，产品成本均高于普通纸张数倍，综合成本高于传统的木浆纸，无法提升竞争力。因此目前的环保方法造纸在品质、成本、环保等方面都难以与传统纸张抗衡，阻碍了其生产和应用推广。

而现有技术中的环保造纸技术受限于技术领域和实践经验的缺失，目前市场上仍没有一种来源广泛、成本低、制造工艺详细易实现、可连续制造、纤维完整、绿色环保无公害、纤维得率高、适应工业化批量生产、质量稳定的造纸方法。因此市场上急需一种来源广泛、成本低、制造工艺详细易实现、可连续制造、纤维完整、绿色环保无公害、纤维得率高、适应工业化批量生产、质量稳定的造纸方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种来源广泛、成本低、制造工艺详细易实现、可连续制造、纤维完整、绿色环保无公害、纤维得率高、适应工业化批量生产、质量稳定的造纸方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种采用三聚氰胺改性低醛脲醛树脂连续稳定造纸的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)原材料准备

①基础原材料准备：按重量份准备杨木木质原料200份-220份、滑石粉15份-20份、石灰石8份-10份、乙醛19份-21份、尿素5.5份-6.5份、三聚氰胺12.5份-13份、桃枝25份-30份；

②活化辅剂准备：准备含质量分数1％的纤维素酶水剂2份-3份；

③微生物辅料准备：含浓度1×10⁷cfu/ml-1×10⁸cfu/ml的硅酸盐细菌菌剂2份-3份、含浓度1×10⁷cfu/ml-1×10⁸cfu/ml的白腐真菌菌剂5份-8份；

④工艺辅材准备：准备足量质量浓度30％的氢氧化钾溶液、足量醋酸、足量双氧水；

2)原木纤维的制取

①将阶段1)步骤①准备的杨木木质原料清洗干净后机械切片为厚1mm-2mm的木片，将木片泡发1天-2天后获得待处理木片；将阶段1)步骤①准备的桃枝泡发8天-10天后获得泡发桃枝；

②取出步骤①泡发过的桃枝采用机械方式破碎成渣，获得胶质原浆料；

3)细胞壁破溃处理

①将阶段2)中步骤②获得的胶质原浆料添加水并调成糊状，获得待用浆料；

②在步骤①获得的待用浆料内加入阶段1)步骤②准备的纤维素酶水剂，升温至25℃-30℃，并保持5h-8h，获得胶质细胞壁破溃基质；

4)胶合化处理

①将阶段1)步骤①准备的全部乙醛、质量比1/3-2/5的尿素、质量比1/3-2/5的三聚氰胺混合均匀，向混合液内滴加阶段1)步骤④准备的氢氧化钾溶液至PH值8-9，升温至92℃-98℃，保温22min-25min后滴加阶段1)步骤④准备的醋酸，至PH值5.5-6，继续保温16min-18min；再滴加氢氧化钾溶液至PH值6.5-7，然后再加入质量比1/3-2/5的尿素、质量比1/3-2/5的三聚氰胺，继续保温42min-45min；然后滴加氢氧化钾溶液至PH值8-9，再加入剩余的三聚氰胺，继续保温32min-35min；再降温至55℃-65℃，再加入剩余的尿素，继续保温15min-18min，获得化学胶合剂；

②在阶段3)步骤②获得的细胞壁破溃基质内加入阶段2)步骤①获得的待处理木片、阶段1)步骤③准备的硅酸盐微生物菌剂、白腐真菌菌剂和步骤①获得的化学胶合剂，混合并搅拌均匀，然后对混合物进行密封处理，保持5天-8天，获得反应混合物；

③将步骤②密封后的反应混合物取出，与阶段1)步骤①准备的滑石粉、石灰石混合均匀后再采用40℃-50℃缓慢烘干，至混合物成为内含固体粉末的胶胨、腐坏木质共存的状态，即获得待用胶固混合物；

5)初成型

①将阶段4)步骤③获得的待用胶合物采用纯净水漂洗至不再失重后再通过机械挤压挤出残余固含物内的水份并压制成薄纸浆页，获得原纸坯；

②将步骤①获得的原纸坯采用阶段1)步骤①准备的双氧水进行漂白至白度65％-80％，获得漂白纸坯；

6)干燥除菌及纸张成型处理

①将阶段5)获得的漂白纸坯加热至120℃-130℃，保持12min-15min后再进行机械压光和整理成型，即获得所需纸张。

与现有技术相比较，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：(1)不同于现有技术中的造纸方法，本发明的木质原料还包括桃枝(用平常修剪或自然掉落的果树枝丫即可，无需单独砍伐，因此成本低)，由于纤细的桃枝比表面积相较主干要大得多，存在于表面和次表面的天然树胶(来自桃枝)非常丰富，根据相关研究可知，桃枝木质结构及枝表皮内富含半乳糖、鼠李糖、α-葡萄糖醛酸等成份，胶粘性高、含水率高、亲水性高、韧性好，但胶粘强度稍低，利用生物技术，采用纤维素酶分解掉它们的细胞壁，一方面获得了更多、活性更强的胶粘性物质，一方面将稳定的细胞壁分解为多糖(细胞壁、纤维素、木质素等)，为后期增粘处理和防止虫害及腐坏(木材易生虫和腐坏一方面由于其处于中性环境、另一方面由于细胞壁等含糖物为微生物及虫体提供了基本的营养物)打下了坚实的基础。(2)当活性胶粘物质充分析出后，加入作为基质的木质原浆料、硅酸盐微生物菌剂及白腐真菌菌剂，利用白腐真菌将所有营养素分解为醇类胶粘物质和酸性物质，利用硅酸盐微生物易固化活性基团的原理将活化的胶粘性物质吸附固化成一个网格整体，增加各基团间的原始接连强度；完了胶粘性物质和固化和粘合后，一方面大大增强了木质间的结合力，另一方面也使水分充分析出，同时最终大大增加了纸张的内结合强度；点睛的灭菌处理一方面使部分水分脱出，另一方面灭除能在酸性环境下生存的微生物，使刨花板更稳定。(3)由于刨花板间隙内填充满了不溶于水的树脂类或树胶类物质，因此本发明造出的纸张相较于常规技术造纸的耐水性更优良，同时整体无毒无害，防虫抗腐，印刷性能优良。(4)虽然从桃枝中提取或分解获得了较多的粘性胶物质，但这种物质用于提升纸张湿强时粘性强(结合力强)却强度低(易撕裂)，因而本发明采用了常规技术中没有采用的以液态乙醛为原料的三聚氰胺改性低醛脲醛树脂进行补充胶合，这种胶合剂与纤维素的结合力相较于常规技术中的三聚氰胺改性脲醛树脂要差，且胶合后的纸张脆化现象明显，因而单独使用时不具备使用价值，但与本发明的桃枝有机胶配合使用时形成了良好和明显的互补效果，且这种材料本身与桃枝有机胶就可互溶，因而达到了少使用化学有机胶的低醛效果，而值得一说的是不同于甲醛常温下为气态，一般要溶于水中使用，乙醛常温下为液态，在本发明中不用添加水介质，因而污染和消耗减少且纸张纯净度更好，提升了环保性能。(5)除了上述优点外，本发明由于兼具韧性胶和脆性胶的特性，因而造出的纸张还具有单位细度细、手感柔软、色泽好、韧性及耐磨性强，有独特的回弹性、有较强的纵向和横向强度，且稳定均一，吸湿透气且抗菌率的技术效果，与本发明的技术目的完美匹配。因此本发明具有来源广泛、成本低、制造工艺详细易实现、可连续制造、纤维完整、绿色环保无公害、纤维得率高、适应工业化批量生产、质量稳定的特性。

具体实施方式

实施例1：

一种采用三聚氰胺改性低醛脲醛树脂连续稳定造纸的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)原材料准备

①基础原材料准备：按重量份准备杨木木质原料200Kg、滑石粉20Kg、石灰石10Kg、乙醛21Kg、尿素6.5Kg、三聚氰胺13Kg、桃枝30Kg；

②活化辅剂准备：准备含质量分数1％的纤维素酶水剂3Kg；

③微生物辅料准备：含浓度1×10⁷cfu/ml-1×10⁸cfu/ml的硅酸盐细菌菌剂3Kg、含浓度1×10⁷cfu/ml-1×10⁸cfu/ml的白腐真菌菌剂8Kg；

④工艺辅材准备：准备足量质量浓度30％的氢氧化钾溶液、足量醋酸、足量双氧水；

2)原木纤维的制取

①将阶段1)步骤①准备的杨木木质原料清洗干净后机械切片为厚1mm-2mm的木片，将木片泡发2天后获得待处理木片；将阶段1)步骤①准备的桃枝泡发10天后获得泡发桃枝；

②取出步骤①泡发过的桃枝采用机械方式破碎成渣，获得胶质原浆料；

3)细胞壁破溃处理

①将阶段2)中步骤②获得的胶质原浆料添加水并调成糊状，获得待用浆料；

②在步骤①获得的待用浆料内加入阶段1)步骤②准备的纤维素酶水剂，升温至30℃，并保持8h，获得胶质细胞壁破溃基质；

4)胶合化处理

①将阶段1)步骤①准备的全部乙醛、质量比1/3-2/5的尿素、质量比1/3-2/5的三聚氰胺混合均匀，向混合液内滴加阶段1)步骤④准备的氢氧化钾溶液至PH值8-9，升温至92℃-98℃，保温22min-25min后滴加阶段1)步骤④准备的醋酸，至PH值5.5-6，继续保温16min-18min；再滴加氢氧化钾溶液至PH值6.5-7，然后再加入质量比1/3-2/5的尿素、质量比1/3-2/5的三聚氰胺，继续保温42min-45min；然后滴加氢氧化钾溶液至PH值8-9，再加入剩余的三聚氰胺，继续保温32min-35min；再降温至55℃-65℃，再加入剩余的尿素，继续保温15min-18min，获得化学胶合剂；

②在阶段3)步骤②获得的细胞壁破溃基质内加入阶段2)步骤①获得的待处理木片、阶段1)步骤③准备的硅酸盐微生物菌剂、白腐真菌菌剂和步骤①获得的化学胶合剂，混合并搅拌均匀，然后对混合物进行密封处理，保持8天，获得反应混合物；

③将步骤②密封后的反应混合物取出，与阶段1)步骤①准备的滑石粉、石灰石混合均匀后再采用40℃-50℃缓慢烘干，至混合物成为内含固体粉末的胶胨、腐坏木质共存的状态，即获得待用胶固混合物；

5)初成型

①将阶段4)步骤③获得的待用胶合物采用纯净水漂洗至不再失重后再通过机械挤压挤出残余固含物内的水份并压制成薄纸浆页获得原纸坯；

②将步骤①获得的原纸坯采用阶段1)步骤①准备的双氧水进行漂白至白度75％-80％，获得漂白纸坯；

6)干燥除菌及纸张成型处理

①将阶段5)获得的漂白纸坯加热至120℃-130℃，保持15min后再进行机械压光和整理成型，即获得所需纸张。

实施例2

整体与实施例1一致，差异之处在于：

一种采用三聚氰胺改性低醛脲醛树脂连续稳定造纸的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)原材料准备

①基础原材料准备：按重量份准备杨木木质原料220Kg、滑石粉15Kg、石灰石8Kg、乙醛19Kg、尿素5.5Kg、三聚氰胺12.5Kg、桃枝25Kg；

②活化辅剂准备：准备含质量分数1％的纤维素酶水剂2Kg；

③微生物辅料准备：含浓度1×10⁷cfu/ml-1×10⁸cfu/ml的硅酸盐细菌菌剂2Kg、含浓度1×10⁷cfu/ml-1×10⁸cfu/ml的白腐真菌菌剂5Kg；

2)原木纤维的制取

①将阶段1)步骤①准备的杨木木质原料清洗干净后机械切片为厚1mm-2mm的木片，将木片泡发1天后获得待处理木片；将阶段1)步骤①准备的桃枝泡发8天后获得泡发桃枝；

3)细胞壁破溃处理

②在步骤①获得的待用浆料内加入阶段1)步骤②准备的纤维素酶水剂，升温至25℃，并保持5h，获得胶质细胞壁破溃基质；

4)胶合化处理

②在阶段3)步骤②获得的细胞壁破溃基质内加入阶段2)步骤①获得的待处理木片、阶段1)步骤③准备的硅酸盐微生物菌剂、白腐真菌菌剂和步骤①获得的化学胶合剂，混合并搅拌均匀，然后对混合物进行密封处理，保持5天，获得反应混合物；

5)初成型

②将步骤①获得的原纸坯采用阶段1)步骤①准备的双氧水进行漂白至白度65％-70％，获得漂白纸坯；

6)干燥除菌及纸张成型处理

①将阶段5)获得的漂白纸坯加热至120℃-130℃，保持12min后再进行机械压光和整理成型，即获得所需纸张。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种采用三聚氰胺改性低醛脲醛树脂连续稳定造纸的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)原材料准备

①基础原材料准备：按重量份准备杨木木质原料200份-220份、滑石粉15份-20份、石灰石8份-10份、乙醛19份-21份、尿素5.5份-6.5份、三聚氰胺12.5份-13份、桃枝25份-30份；

②活化辅剂准备：准备含质量分数1％的纤维素酶水剂2份-3份；

③微生物辅料准备：含浓度1×10⁷cfu/ml-1×10⁸cfu/ml的硅酸盐细菌菌剂2份-3份、含浓度1×10⁷cfu/ml-1×10⁸cfu/ml的白腐真菌菌剂5份-8份；

④工艺辅材准备：准备足量质量浓度30％的氢氧化钾溶液、足量醋酸、足量双氧水；

2)原木纤维的制取

①将阶段1)步骤①准备的杨木木质原料清洗干净后机械切片为厚1mm-2mm的木片，将木片泡发1天-2天后获得待处理木片；将阶段1)步骤①准备的桃枝泡发8天-10天后获得泡发桃枝；

②取出步骤①泡发过的桃枝采用机械方式破碎成渣，获得胶质原浆料；

3)细胞壁破溃处理

①将阶段2)中步骤②获得的胶质原浆料添加水并调成糊状，获得待用浆料；

②在步骤①获得的待用浆料内加入阶段1)步骤②准备的纤维素酶水剂，升温至25℃-30℃，并保持5h-8h，获得胶质细胞壁破溃基质；

4)胶合化处理

①将阶段1)步骤①准备的全部乙醛、质量比1/3-2/5的尿素、质量比1/3-2/5的三聚氰胺混合均匀，向混合液内滴加阶段1)步骤④准备的氢氧化钾溶液至PH值8-9，升温至92℃-98℃，保温22min-25min后滴加阶段1)步骤④准备的醋酸，至PH值5.5-6，继续保温16min-18min；再滴加氢氧化钾溶液至PH值6.5-7，然后再加入质量比1/3-2/5的尿素、质量比1/3-2/5的三聚氰胺，继续保温42min-45min；然后滴加氢氧化钾溶液至PH值8-9，再加入剩余的三聚氰胺，继续保温32min-35min；再降温至55℃-65℃，再加入剩余的尿素，继续保温15min-18min，获得化学胶合剂；

②在阶段3)步骤②获得的细胞壁破溃基质内加入阶段2)步骤①获得的待处理木片、阶段1)步骤③准备的硅酸盐微生物菌剂、白腐真菌菌剂和步骤①获得的化学胶合剂，混合并搅拌均匀，然后对混合物进行密封处理，保持5天-8天，获得反应混合物；

③将步骤②密封后的反应混合物取出，与阶段1)步骤①准备的滑石粉、石灰石混合均匀后再采用40℃-50℃缓慢烘干，至混合物成为内含固体粉末的胶胨、腐坏木质共存的状态，即获得待用胶固混合物；

5)初成型

①将阶段4)步骤③获得的待用胶合物采用纯净水漂洗至不再失重后再通过机械挤压挤出残余固含物内的水份并压制成薄纸浆页，获得原纸坯；

②将步骤①获得的原纸坯采用阶段1)步骤①准备的双氧水进行漂白至白度65％-80％，获得漂白纸坯；

6)干燥除菌及纸张成型处理

①将阶段5)获得的漂白纸坯加热至120℃-130℃，保持12min-15min后再进行机械压光和整理成型，即获得所需纸张。