用于废纸制浆的氧化剂疏解方法

张宝发, 周占宝, 章兆武, 许震

2001年9月26日

2001年5月16日

2001年5月16日

北京造纸七厂

D21C5/02GK1314511SQ0111609

制浆 疏解 废纸 氧化剂 用于

1．一种用于废纸制浆的过氧化氢疏解方法，其特征在于，首先把由废纸制的粗纸浆的浓度调节至3～6重量％，并将纸浆的温度维持在30～45℃，然后在搅拌下加入相当于干纸浆的0.10～0.30重量％的过氧化氢以进行疏解反应，反应时间为0.3～2.0小时2．如权利要求1所述的用于废纸制浆的过氧化氢疏解方法，其特征在于，把所说的粗纸浆的浓度调节至4～5重量％3．如权利要求1所述的用于废纸制浆的过氧化氢疏解方法，其特征在于，将纸浆的温度维持在35～40℃4．如权利要求1所述的用于废纸制浆的过氧化氢疏解方法，其特征在于，在搅拌下加入相当于干纸浆的0.15～2.0重量％的过氧化氢以进行疏解反应5．如权利要求1所述的用于废纸制浆的过氧化氢疏解方法，其特征在于，其中所说的反应时间为0.5～1.5小时6．如权利要求1所述的用于废纸制浆的过氧化氢疏解方法，其特征在于，在加入过氧化氢时使用的过氧化氢为含H2O23～30重量％的过氧化氢水溶液

本发明涉及造纸制浆领域，具体地涉及用于废纸制浆的氧化剂疏解方法打浆工序是将粗纸浆纤维疏解以使其达到造纸生产要求的工序用未经打浆疏解获得的纸浆抄纸时，所获纸张的强底低、表面粗糙、疏松多孔而且厚薄不均而经过打浆疏解制成的纸张则具有强度大、表面平滑和组织均匀的特点因此打浆疏解工序是在造纸工艺中具有重要意义的工序传统的打浆疏解都是使用物理方法(例如双盘磨浆机)进行但是这种方法在处理由废纸制成的纸浆时就遇到困难，因为废纸的成分复杂，尤其是作为粘合剂的非水溶性树脂会防止水分的浸润、渗透和扩散，从而使粗纸浆中的块料(横向直径大于1.0mm的纤维聚集体)难以被物理方法疏解如果使用强化的物理方法，例如使用多台双盘磨浆机进行串联打浆，则会使纤维组织受损伤，从而导致纸张强度明显降低因此，如何对由废纸制成的粗纸浆进行疏解处理就成为传统打浆疏解工序的难题，这是导致在生产再生纸时废纸纸浆在全部纸浆中所占的比例无法大幅度提高的重要原因之一本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种适合于废纸造浆的纸浆疏解方法本发明人经过深入的研究后发现，利用氧化剂(优选过氧化氢)对废纸制的粗纸浆进行疏解，即可解决现有技术中采用物理方法所不能解决的难题由于这一发现，从而完成了本发明本发明的技术方案如下一种用于废纸制浆的过氧化氢疏解方法，其特征在于，首先把由废纸制的粗纸浆的浓度调节至3～6重量％，优选4～5重量％，并将纸浆的温度维持在30～45℃，优选35～40℃，然后在搅拌下加入相当于干纸浆的0.1～0.30重量％，优选0.15～2.0重量％的过氧化氢，以进行疏解反应，反应时间为0.3～2.0小时，优选0.5～1.5小时上述过氧化氢优选为含H2O23～30重量％的水溶液下面详细地解释本发明在本发明的方法中，纸浆浓度是重要的因为在本发明方法中的纸浆疏解工序主要不是依靠物理方法而是依靠化学方法，也就是依靠过氧化氢将纸浆纤维中起粘合剂作用的物质氧化分解来达到疏解的目的而过氧化氢的加入量是按照它对干纸浆重量的比例来添加的，如果纸浆的浓度低于3重量％，则在单位体积湿纸浆中的过氧化氢浓度也随之变得过低，因此不利于氧化反应的进行另一方面，如果纸浆浓度高于6重量％，则纸浆不容易搅拌均匀，并因此影响过氧化氢的扩散，所以也不利于氧化反应的进行故将纸浆浓度限定为3～6重量％，优选4～5重量％过氧化氢的加入量对氧化反应有较大影响，如果过氧化氢与干纸浆之比低于0.10重量％，则会导致氧化反应过慢，如果上述比值大于0.30重量％，则对氧化反应没有进一步加速的效果，从而会造成不必要的浪费，故将过氧化氢与干纸浆之比限定为0.10～0.30重量％，优选0.15～0.20重量％在加入过氧化氢时，优选使用过氧化氢浓度为3～30重量％的过氧化氢水溶液因为这样浓度的过氧化氢水溶液产品容易从市面上购得温度对氧化反应有较大影响如果温度低于30℃，则会降低疏解反应的速度，从而不能达到充分的疏解而如果温度高于45℃，则会使纸浆纤维的强度降低因此将疏解反应的温度限定为30～45℃，优选35～40℃时间对氧化反应也有影响如果少于0.3小时，疏解可能不够充分另一方面，即使超过2.0小时，也不能获得附加的疏解效果，但却降低了单位时间的生产率和增加了能量消耗因此将疏解时间限定为0.3～2.0小时，优选0.5～1.5小时溶液的pH值对过氧化氢的氧化反应没有明显影响，该氧化反应可在酸性至碱性的较宽pH值范围内进行，但是从防止设备腐蚀和避免纸浆纤维强度降低的观点考虑，优选在接近中性例如pH5～9，优选pH6～8的条件下进行在一般情况下，来自碎浆机的粗纸浆都较接近中性，因此不需调节pH值即可直接进行氧化疏解处理另外，在本发明方法中的搅拌操作没有特别限制，只要能将纸浆基本搅拌均匀即可即使快速地搅拌也可以，只是浪费了动力能量，因此没有必要最好是利用一般造纸工艺的打浆工序中原有的搅拌设备，这样可以省去额外的设备投资与本领域的同类现有技术相比，本发明具有如下的显著进步(1)对粗纸浆，特别是由废纸制的粗纸浆，能有效地疏解，大大减轻了对纸浆纤维的非合理性损伤(2)能将纸浆中的有机胶态物质有效地分解(3)能将纸浆中的显色集团氧化，从而起到漂白的效果使纸浆的白度指标由通常的80％提高到88％(4)取代了常规工艺中的双盘磨浆机，大大减少了电耗下面举出实施例和比较例来进一步解释本发明在下面的实施例1～3中使用过氧化氢氧化疏解的方法代替传统的双盘磨浆机打浆法来疏解纸浆纤维在实施例1～3中，反应时间皆固定为1小时，只对纸浆浓度、过氧化氢加入量和反应温度三项参数的影响进行了试验时间对反应结果的影响较小，试验结果表明，只要反应时间在0.3小时以上，优选0.5小时以上，即可获得满意的结果，故本申请未将其作为专门的实施例列出实施例1～3和比较例1的主要工艺条件和产品指标示于相应在的表1～4中下面对表中各项参数进行说明浓度是指绝对干浆在纸浆中所占的重量百分比H2O2加入量是指在反应开始时，H2O2相对于绝对干浆的重量百分比叩解度的含义与常规打浆工艺的打浆度相同，所记载的数据也是用打浆度测定仪侧得的结果，以SR作为计量单位叩解度的适宜范围为35～40°SR应予说明，在各表中的纸张强度是指使用80％的废纸纸浆与20％的新鲜纸浆配合后制成的纸张的抗断裂强度试验结果表明，利用按本发明方法制成的纸浆与按常规方法并且新鲜纸浆占80％甚至更高比例的纸浆抄制成的纸张的纸张强度接近纸张强度以断裂长度(米)表示，它是抗张力与试样定量的比率，表示一定宽度(本实施例为15mm宽)的纸条被本身的重量所拉断时所需的长度，它与厚度无关在本实施例中使用水平式抗张力试验机进行纸张强度的测定表中的白度是用于表示纸张白色的一个相对的参数，通常是以氧化镁为标准白度100％，并定它为标准反射率100％，以相对于蓝光照射氧化镁标准板表面的反射率百分率来表示纸张的白度反射率越高，白度越高本实施例用光电白度计来测定纸张白度表中的料块是指横向直径在1.0mm以上的纤维聚集体．实施例1纸浆浓度的影响在固定温度为37.5℃,H2O2加入量为0.15重量％的条件下进行纸浆浓度变化的试验，试验结果列于表1中表1纸浆浓度的影响 从表1可以看出，当纸浆浓度在3.5重量％至5.0重量％的范围内时，其纸浆的叩解度和纸张强度、纸张白度三项指标皆十分满意，但当浓度为3.5重量％时，纸浆中仍有少量块料存在，不过已基本达到要求另一方面，当纸浆浓度为5.0重量％时，在浓缩设备中的纸浆脱水量有所增大，不过仍符合要求故以纸浆浓度4.0重量％最为优选实施例2H2O2加入量的影响在固定温度为37.5℃，纸浆浓度为4重量％的条件下进行H2O2加入量变化的试验，试验结果列于表2中表2H2O2加入量的影响 从表2可以看出，当H2O2加入量在0.10重量％至0.20重量％的范围内时，其纸浆的叩解度和纸张强度、纸张白度三项指标皆十分满意，但当H2O2加入量为0.10重量％时，纸浆中仍有少量块料存在，不过已基本达到要求另一方面，当H2O2加入量为0.20重量％时，纸机中有轻度的粘辊现象，不过仍符合要求故以H2O2加入量0.15重量％最为优选实施例3 温度的影响在固定纸浆浓度为4重量％，H2O2加入量为0.15重量％的条件下进行温度变化的试验，试验结果列于列3中表3 温度的影响 从表3可以看出，当温度在35～40℃的范围内时，其纸浆的叩解度和纸张强度、纸张白度三项指标皆十分满意，但当温度为35℃时，纸浆中仍有少量块料存在，不过已基本达到要求另一方面，当温度为40℃时，纸张白度稍有降低的倾向，不过仍符合要求故以温度37.5℃最为优选比较例1常规技术的双盘磨机打浆试验不向纸浆中加入任何氧化剂(例如H2O2)，而是按传统工艺使用两台串联的双盘磨机进行打浆以使纤维料块疏解，每台磨机的负荷电流为130～140A按照最佳的浓度(4重量％)和温度(35℃)条件进行试验所获试验结果列于表4中表4双盘磨机打浆试验 从表4与上述表1～3的对比可以看出，本发明的氧化剂(H2O2)氧化疏解方法明显地优于现有技术的双盘磨机打浆方法因此，本发明的氧化剂疏解方法在造纸工业中，特别是在利用废纸造浆的工艺中具有重要意义，而且对环境保护也具有重要意义