CN112709091A - 一种制备卡纸浆料的方法及卡纸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备卡纸浆料的方法及卡纸。该方法包括:(1)提供原料烟梗纤维浆,所述原料烟梗纤维浆的加拿大游离度为250‑450ml,浓度为18~85%;(2)向原料烟梗纤维浆料中加入纤维素酶,使浆料中纤维素酶的活力达到2.25×105~15×105IU每吨烟梗干质量,进行酶处理,获得酶处理的烟梗纤维浆;(3)提供木浆,所述木浆的加拿大游离度为250~450ml;(4)按烟梗纤维和木浆纤维的干重比2~4:6~8的比例,将酶处理的烟梗纤维浆与木浆混合,获得卡纸浆料。
Description
技术领域
本发明涉及造纸处理领域,具体涉及一种制备卡纸浆料的方法及卡纸。
背景技术
烟梗是烟草行业中的一种农业剩余原料,有部份烟梗用于与烟叶一起制成薄片加入香烟中,少量用于有机肥,但仍有大部份烟梗余料无法使用完。
相关技术将烟梗粉末添加到纸浆中用于造纸。
发明内容
发明人发现,将烟梗原料添加到纸浆中用于造纸,存在以下技术问题;
(1)烟梗成分在纸张中的留着率较低,原料利用率低;
(2)造纸过程中滤水慢,能耗高;
(3)纸张平整性能不佳。
本公开提供了创新的含烟梗浆料的制备工艺,该工艺制备的含烟梗浆料用于卡纸的制备,具有如下优点:
(1)烟梗成分在纸张中的留着率较高,原料利用率高;
(2)造纸过程中滤水快,能耗低;
(3)纸张平整性较好。
本公开第一方面提供一种制备卡纸浆料的方法,包括:
(1)提供原料烟梗纤维浆,原料烟梗纤维浆的加拿大游离度为250-450ml,浓度为18-85%(例如18~25%);
(2)向原料烟梗纤维浆料中加入纤维素酶,使浆料中纤维素酶的活力达到2.25×105~15×105IU每吨烟梗干质量,进行酶处理,获得酶处理的烟梗纤维浆;
(3)提供木浆,木浆的加拿大游离度为350~450ml;
(4)按烟梗纤维和木浆纤维的干重比2~4:6~8的比例的烟梗纤维浆与木浆混合,获得卡纸浆料。
在上述工艺中,特定游离度的烟梗纤维浆料、特定游离度的木浆浆料、特定的烟梗纤维和木浆纤维搭配比例、以及特定的纤维素酶处理工艺是十分关键的。这些因素协同地改善了提高了烟梗纤维与木浆纤维的相互作用机制,使得烟梗纤维的留着率提高,造纸滤水效率提高,纸张平整度提高。
不受理论限制,发明人推测上述技术手段可能对浆料中烟梗纤维的形貌、尺寸和表面性质有所改善,同时改善了烟梗纤维和木浆纤维的协调性,进而出人意料地获得了上述效果改善。
在一些实施方案中,步骤(1)中,原料烟梗纤维浆的浓度为18~85%,例如18~25%,例如25~35%,例如35~45%,例如45~55%,例如55~65%,例如65~75%,例如75~85,例如80~85%。
在一些实施方案中,步骤(1)中,原料烟梗纤维浆的游离度为250~450ml,例如350~450ml,例如400~450mL。
在一些实施方案中,步骤(2)中,浆料中纤维素酶的活力为2.25×105~15×105IU每吨烟梗干质量,例如3×105~4×105IU每吨烟梗干质量,例如4×105~5×105IU每吨烟梗干质量,例如5×105~6×105IU每吨烟梗干质量,例如6×105~7×105IU每吨烟梗干质量,例如7×105~8×105IU每吨烟梗干质量,例如8×105~9×105IU每吨烟梗干质量,例如9×105~10×105IU每吨烟梗干质量,例如10×105~11×105IU每吨烟梗干质量,例如11×105~12×105IU每吨烟梗干质量,例如12×105~13×105IU每吨烟梗干质量,例如13×105~14×105IU每吨烟梗干质量,例如14×105~15×105IU每吨浆料。
在一些实施方案中,步骤(2)中,酶处理温度为30~50℃,例如35~45℃,例如40~45℃。
在一些实施方案中,步骤(2)中,酶处理时间为50~80min,例如60~70min,例如65~70min。
在一些实施方案中,步骤(3)中,木浆的加拿大游离度为400~450mL。
在一些实施方案中,步骤(3)中,木浆的叩解度为20~40°SR,例如20~25°SR,例如25~30°SR,例如30~35°SR,例如35~40°SR。
在一些实施方案中,按烟梗纤维和木浆纤维的干重比2~4:7的比例,将酶处理的烟梗纤维浆与木浆混合,获得卡纸浆料。
在一些实施方案中,按烟梗纤维和木浆纤维的干重比3:7的比例,将酶处理的烟梗纤维浆与木浆混合,获得卡纸浆料。
在一些实施方案中,步骤(3)中,木浆选自机械木浆、化学木浆或化学机械木浆中的一种或多种。
在一些实施方案中,化学木浆选自硫酸盐针叶木浆、硫酸盐阔叶木浆或其组合。
在一些实施方案中,化学木浆是漂白化学木浆或本色化学木浆。
在一些实施方案中,机械木浆选自盘磨机械木浆(RMP)或热磨机械木浆(TMP)。
在一些实施方案中,步骤(3)中,木浆是化学机械木浆。
在一些实施方案中,化学机械木浆选自化学热磨机械木浆(CTMP)(例如漂白化学热磨机械木浆BCTMP)、碱性过氧化氢机械磨木浆(APMP)中的一种或多种。
在一些实施方案中,步骤(4)包括,将酶处理的烟梗纤维浆与木浆浓度分别调至3~5%,按烟梗纤维和木浆纤维的干重比2~4:6~8的比例的烟梗纤维浆与木浆混合,获得卡纸浆料。
在一些实施方案中,步骤(1)中,原料烟梗纤维浆的叩解度为20~40°SR,例如20~25°SR,例如25~30°SR,例如30~35°SR,例如35~40°SR。
在一些实施方案中,卡纸浆料的游离度为250~450ml,例如350~450ml,例如400~450ml。
在一些实施方案中,卡纸浆料的叩解度为20~40°SR,例如20~25°SR,例如25~30°SR,例如30~35°SR,例如35~40°SR。
在一些实施方案中,卡纸浆料为卡纸芯浆层用浆料。
在一些实施方案中,原料烟梗纤维浆的制备方法包括:
(a1)提供干燥烟梗原料,烟梗长度范围5~20mm;
(a2)对烟梗原料进行解纤,包括将烟梗原料与水1:5~7液比混合,在65~80℃温度,使用磨齿解纤机,解纤至游离度750-950ml(例如750~800ml);
(a3)对上一步产物进行打浆,包括:将解纤后的产物与水混合,调浓度至18-25%,调温度至45~55℃,使用磨浆机打浆至游离度250-450ml,获得原料烟梗纤维浆;
可选地,还包括:
(a4)将上一步产物调整至浓度25-85%。
在一些实施方案中,纤维素酶的活力是羧甲基纤维素酶活力(CMCA-DNS)。
在一些方面,本公开提供一种卡纸浆料,由上述任一项的方法制备获得。
在一些方面,本公开提供一种卡纸浆料套装,包括:
-面浆层浆料;
-芯浆层浆料;
-底浆层浆料;
其中,面浆层浆料、芯浆层浆料、底浆层浆料中的至少一种是上述卡纸浆料。
在一些实施方案中,面浆层浆料是上述卡纸浆料。可选地,制备卡纸浆料的方法中步骤(3)使用的木浆是化学木浆。
在一些实施方案中,芯浆层浆料是上述卡纸浆料。可选地,制备卡纸浆料的方法中步骤(3)使用的木浆是机械木浆或化学机械木浆。
在一些实施方案中,底浆层浆料是上述卡纸浆料。可选地,制备卡纸浆料的方法中步骤(3)使用的木浆是化学木浆。
在一些实施方案中,面浆层浆料是第一化学木浆。
在一些实施方案中,芯浆层浆料是上述卡纸浆料。
在一些实施方案中,底浆层浆料是第二化学木浆。
在一些实施方案中,面浆层浆料的叩解度为20~40°SR,例如20~25°SR,例如25~30°SR,例如30~35°SR,例如35~40°SR。
在一些实施方案中,芯浆层浆料的游离度为250~450ml,例如300~350ml,例如350~400ml。
在一些实施方案中,底浆层浆料的叩解度为20~40°SR,例如20~25°SR,例如25~30°SR,例如30~35°SR,例如35~40°SR。
在一些实施方案中,第一化学木浆和第二化学木浆各自独立地选自:硫酸盐针叶木浆和硫酸盐阔叶木浆。
在一些实施方案中,第一化学木浆和第二化学木浆各自独立地选自:漂白硫酸盐针叶木浆和漂白硫酸盐阔叶木浆。
在一些实施方案中,第一木浆与第二木浆是相同的木浆或不同的木浆。
在一些实施方案中,面浆层化学木浆是漂白化学木浆,底浆层化学木浆是本色化学木浆、漂白化学木浆或其组合。
在一些方面,本公开提供一种卡纸制备方法,包括:使用多网造纸技术,将上述的卡纸浆料套装中的面浆层浆料、芯浆层浆料和底浆层浆料分别上网成形,然后实施包括层合、压榨和干燥的操作,获得卡纸。
在一些方面,本公开提供一种卡纸制备方法,包括:使用多网造纸技术,将上述的卡纸浆料套装中的面浆层浆料、芯浆层浆料和底浆层浆料分别上网成形,然后实施包括层合、压榨、前干燥、表面施胶、后干燥、硬压光、一次或多次涂布、干燥、软压光、卷取的操作,获得卡纸。
在一些实施方案中,面浆层浆料、芯浆层浆料和底浆层浆料的干重比为15~25:50~80:10~20。
在一些实施方案中,上述任一项的卡纸是白卡纸。
在一些实施方案中,上述任一项的卡纸是涂布白卡纸。
在一些实施方案中,上述任一项的卡纸的克重为170~300g/m2,例如200~250g/m2。
在一些方面,本公开提供一种卡纸,由上述任一项方法制备获得。
术语说明:
本公开一些实施方案中使用的术语具有如下含义:
“涂布白卡纸”符合标准《GBT10335.3-2018涂布纸和纸板涂布白卡纸》
“游离度”或“加拿大游离度”符合标准《GB/T 12660-2008纸浆滤水性能的测定“加拿大标准”游离度法》
“纤维素酶”符合《QB/T 2583-2003纤维素酶制剂》
除非特别说明,浆料的浓度是指浆料中干物质的质量浓度。
除非特别说明,%是指重量%。
有益效果:
(1)烟梗成分在纸张中的留着率较高,原料利用率高;
(2)造纸过程中纸浆滤水速度快,能耗低;
(3)纸张平整性较好。
附图说明
图1是实施例1的卡纸的芯浆层的照片;
图2是对比例1的卡纸的芯浆层的照片;
图3是实施例1的烟梗纤维的显微照片;
图4是对比例3的烟梗纤维的显微照片。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用药品或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
1、原料说明
2、卡纸的制备
下面使用上述原料制备实施例和对比例的卡纸。
实施例1
步骤1:提供干燥烟梗原料:长度范围在5~20mm的烟梗段;
步骤2:烟梗纤维浆的制备
2.1对烟梗原料进行解纤:包括:将烟梗原料与水按1:5重量比混合,在80℃温度,使用磨齿解纤机解纤,解纤至游离度750ml;
2.3对上一步产物进行打浆:包括:将解纤后的产物与水混合,调至烟梗浓度20%,在50℃温度,使用高浓磨浆机打浆,打浆至游离度400ml,获得原料烟梗纤维浆;
2.4按50g/吨烟梗干质量的添加量,向原料烟梗纤维浆料中加入纤维素酶,使浆料中纤维素酶的活力达到3.75×105IU/吨烟梗干质量,进行酶处理,酶处理温度40℃,酶处理时间65min,获得酶处理的烟梗纤维浆。
步骤3:面浆层/芯浆层/底浆层的浆料的制备
3.1面浆层浆料的制备:
将第一化学木浆进行解纤和打浆,获得面浆层浆料,其叩解度为27°SR,浓度为4%。
3.2芯浆层浆料:
将化学机械木浆进行疏解,获得芯浆层浆料,其游离度为400ml,叩解度为32°SR,浓度为4%。
将烟梗纤维浆的浓度调至4%,然后按烟梗纤维干重:木浆纤维干重=3:7的比例,将烟梗纤维浆与化学机械木浆混合,获得芯浆层浆料。
3.3底浆层浆料。
将第二化学木浆进行解纤和打浆,获得底浆层浆料,其叩解度为27°SR,浓度为4%。
步骤4:抄造
使用多网造纸技术,面浆层浆料、芯浆层浆料和底浆层浆料分别上网成形,面浆层浆料、芯浆层浆料和底浆层浆料的干重比为20:65:15,然后实施包括层合、压榨、前干燥、表面施胶、后干燥、硬压光、三次涂布、干燥、软压光、卷取的操作,获得涂布白卡纸,克重220g/m2。
实施例2
实施例2与实施例1相似,区别在于以下几点:
(1)酶处理温度为41℃;
(2)酶处理时间为70min。
其它步骤与实施例1相同,获得实施例2的卡纸。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于步骤2烟梗纤维浆的制备,具体区别如下:
2、烟梗粉末浆的制备
2.1提供干燥烟梗原料:长度范围在5~20mm的烟梗段;
2.2对烟梗原料进行粉碎,粉碎至粒度平均粒径约36μm的粉末;
2.3对上一步产物进行洗涤:包括:将上述粉末与水混合,在常温温度下,使用压榨浓缩设备,洗涤浓缩到30%浓度,获得原料烟梗粉末浆。
2.4不实施纤维素酶处理的步骤。
其它步骤与实施例1相同,获得对比例1的卡纸。
对比例2
对比例1与实施例1的区别在于步骤2烟梗纤维浆的制备,具体区别如下:
2、烟梗纤维浆的制备
2.1提供干燥烟梗原料;
2.2对烟梗原料进行解纤:包括:将烟梗原料与水1:6液比混合,在75℃温度,使用磨齿解纤机,解纤至游离度750ml;
2.3对上一步产物进行打浆:包括:将解纤后的产物与水混合,在19%浓度43℃温度,使用高浓磨浆机打浆,打浆至游离度350ml,获得原料烟梗纤维浆;
2.4不实施纤维素酶处理的步骤。
其它步骤与实施例1相同,获得对比例2的卡纸。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于步骤2(烟梗纤维浆的制备),具体区别如下:
2、烟梗纤维浆的制备
2.1提供干燥烟梗原料;
2.2对烟梗原料进行解纤:包括:将烟梗原料与水1:5液比混合,在75℃温度,使用磨齿解纤机,解纤至游离度750ml;
2.3对上一步产物进行打浆:包括:将解纤后的产物与水混合到浓度22%,在45℃温度,使用高浓磨浆机打浆,打浆至游离度520ml,获得原料烟梗纤维浆;
2.4按50g/吨烟梗的添加量,向原料烟梗纤维浆料中加入纤维素酶,使浆料中纤维素酶的活力达到3.75×105IU/吨烟梗,进行酶处理,酶处理温度40℃,酶处理时间65min,获得酶处理的烟梗纤维浆。
其它步骤与实施例1相同,获得对比例3的卡纸。
分析检测:
(1)烟梗留着率
为了分析烟梗成分在纸张中的留着率,对每生产1吨纸所需的原料进行了计算,结果如下表。如表1所示,实施例1生产1吨纸的木浆消耗量为880kg,对比例1生产1吨纸的木浆消耗量为884kg,而二者的烟梗消耗量相同。这一数据说明,实施例1的方法使得烟梗纤维更多地留存在纸张中,提高了原料利用率。
另外,图1和图2分别示出实施例1和对比例1的卡纸的芯浆层照片(底浆层被揭去)。如图所示,实施例1的卡纸具有纤维状本色纹理,纤维具有棕褐色,单根纤维或纤维束长度在0.5-1.5μm,可以给包装纸从源头上带有特殊纹理。对比例1的卡纸整体颜色偏黄褐色,无纹理。
表1
(2)纸张滤水速率分析
对实施例1和对比例2的烟梗纤维浆的滤水性能进行检测,方法如下:将待测浆料配成0.2%浓度,放入DDJ型动态滤水仪中,在800rpm下搅拌30s,然后放开阻尼器上的夹子,同时开动秒表,此时开始有滤液流出。观察滤液体积,待滤液体积达到100ml时,停止秒表,记录所用的时,滤水性能如下表所示。
表2
实施例1-纤维素酶处理 | 对比例2-无纤维素酶处理 | |
滤水性能/秒 | 12.90 | 17.08 |
由表2可知,实施例1对烟梗纤维进行特定的纤维素酶处理后,烟梗纤维浆的理化性质有所改变。例如,从滤水性能方面看,实施例1的烟梗纤维浆具有更快的滤水速度。这一性能对于生产是有利的,更快的滤水性有利于提高纸张的压榨干度,进而提高干燥效果,提高造纸机车速,节能降耗优势明显。
(3)烟梗纤维浆料纤维形貌分析
实施例1与对比例3的烟梗纤维浆料具有不同的游离度。实施例1的游离度为400ml,对比例3的游离度为520ml。图3和图4分别示出实施例1和对比例3的烟梗纤维的纤维照片。如图所示,对比例3的烟梗纤维形貌更为粗大。实施例1的烟梗纤维的纤维呈细小窄条状,纤维分丝较好。
(4)纸张平整度检测
按照GB/T 22363-2008纸和纸板粗糙度的测定(空气泄漏法)标准对实施例1和对比例2~3的纸张平整度进行了检测,结果如下表所示:
表3
平整度PPS(μm) | |
实施例1 | 0.80 |
对比例2 | 0.97 |
对比例3 | 1.02 |
由上述平整度检测实验可知,实施例1采用本发明的方法制备获得的卡纸具有较高的平整度。对比例2未采用本发明特定的酶处理工艺,对比例3采用的烟梗纤维游离度超出了本发明的范围,获得的卡纸平整度较差。
综上所述,本公开采用特定游离度的烟梗纤维浆料、特定游离度的木浆浆料、以及对烟梗纤维浆料进行了特定的纤维素酶处理,获得了:(1)烟梗留着率高;(2)纸张平整度佳;(3)生产节能降耗效率高的卡纸制备方案。
尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述,但本领域技术人员将理解:根据已经公开的所有教导,可以对细节进行各种修改变动,并且这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。
Claims (11)
1.一种制备卡纸浆料的方法,包括:
(1)提供原料烟梗纤维浆,所述原料烟梗纤维浆的加拿大游离度为250-450ml,浓度为18~85%;
(2)向原料烟梗纤维浆料中加入纤维素酶,使浆料中纤维素酶的活力达到2.25×105~15×105IU每吨烟梗干质量,进行酶处理,获得酶处理的烟梗纤维浆;
(3)提供木浆,所述木浆的加拿大游离度为250~450ml;
(4)按烟梗纤维和木浆纤维的干重比2~4:6~8的比例,将酶处理的烟梗纤维浆与木浆混合,获得卡纸浆料。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述木浆选自机械木浆、化学木浆或化学机械木浆中的一种或多种;
优选地,所述化学木浆料选自硫酸盐针叶木浆、硫酸盐阔叶木浆中的一种或多种;
优选地,所述机械木浆选自盘磨机械木浆、热磨机械木浆中的一种或多种;
优选地,所述化学机械木浆选自化学热磨机械木浆、碱性过氧化氢机械磨木浆中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法,其具有以下一项或多项特征:
-步骤(1)中,原料烟梗纤维浆的叩解度为20~40°SR;
-步骤(3)中,木浆的叩解度为20~40°SR;
-所述卡纸浆料的叩解度为20~40°SR;
-所述卡纸浆料的游离度为250~400ml;
-所述卡纸浆料为卡纸芯浆层用浆料。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,原料烟梗纤维浆的制备方法包括:
(a1)提供干燥烟梗原料,烟梗长度范围5~20mm;
(a2)对烟梗原料进行解纤,包括:将烟梗原料与水按重量比1:5~7混合,使用磨齿解纤机在65~80℃解纤,解纤至游离度750-950ml;
(a3)对上一步产物进行打浆,包括:将解纤后的产物与水混合,调浓度至18-25%,调温度至45~55℃,使用磨浆机打浆至游离度250-450ml,获得原料烟梗纤维浆;
可选地,还包括:
(a4)将上一步产物调整至浓度25-85%。
5.一种卡纸浆料,由权利要求1~4任一项所述的方法制备获得。
6.一种卡纸浆料套装,包括:
-面浆层浆料;
-芯浆层浆料;和
-底浆层浆料;
其中,面浆层浆料、芯浆层浆料、底浆层浆料中的至少一种是权利要求5所述卡纸浆料。
7.根据权利要求6所述的卡纸浆料套装,其具有以下一项或多项特征:
-面浆层浆料是上述卡纸浆料,且制备卡纸浆料的方法中步骤(3)使用的木浆是化学木浆;
-芯浆层浆料是上述卡纸浆料,且制备卡纸浆料的方法中步骤(3)使用的木浆是机械木浆或化学机械木浆;
-底浆层浆料是上述卡纸浆料,且制备卡纸浆料的方法中步骤(3)使用的木浆是化学木浆。
8.根据权利要求6所述的卡纸浆料套装,其中,面浆层浆料为第一化学木浆,芯浆层浆料为权利要求5所述的卡纸浆料,底浆层浆料为第二化学木浆;
优选地,面浆层浆料的叩解度为20~40°SR;
优选地,芯浆层浆料的游离度为250~450ml;
优选地,底浆层浆料的叩解度为20~40°SR。
9.一种卡纸制备方法,包括:使用多网造纸技术,将权利要求6~8任一项所述的卡纸浆料套装中的面浆层浆料、芯浆层浆料和底浆层浆料分别上网成形,然后实施包括层合、压榨和干燥的操作,获得卡纸。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,浆层浆料、芯浆层浆料和底浆层浆料的干重比为15~25:50~80:10~20。
11.一种卡纸,由权利要求9或10所述的方法制备获得。
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