CN103215833B - 消除损纸胶粘物的方法及造纸方法 - Google Patents
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Abstract
一种消除损纸胶粘物的方法，包括如下步骤：将定量的损纸以及水加入到散浆机中，对损纸进行散浆形成纤维悬浮液；加入定量的絮凝剂至纤维悬浮液中，使纤维悬浮液中所含的胶粘物形成絮凝体；以及沉淀所述絮凝体并将絮凝体从纤维悬浮液中去除。本发明还涉及一种造纸方法。本发明在损纸散浆后将其中的胶粘物除去，从源头上解决了胶粘物对抄纸过程以及对纸张质量的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种造纸方法，特别涉及一种消除损纸线中胶粘物的方法，以及利用上述消除了胶粘物的损纸重新抄片的造纸方法。
背景技术
在造纸厂中，纸张从抄造到加工为成品的过程中会有不少损纸产生。比如，各阶段的切边过程会产生“废边”；为了保证纸张的物理性质稳定，通常在加工时会将原纸最外面的若干卷（面积可达几百平米甚至上万平米）的纸张丢弃；在出成品时检测到不合格产品，会产生“废包”。业界将以上过程中产生的这种无法销售的纸张统称为“损纸”，这些每天在造纸厂中产生的损纸数量巨大，如果不重新回收利用，将会给造纸公司带来巨大的损失。但是如果将这些损纸二次回收用于重新抄造，将会面临一些问题。
由于这些损纸的来源不同，用这些损纸重新抄造出来的纸张物理表面性能不稳定，即表现为各项异性。经过调查发现，导致这种现象的最主要的原因是这些损纸可能经过了涂布、施胶或者印刷等过程，在以上过程中加入了胶粘剂。而掺杂在纸张中的胶粘剂在将废纸重新疏解至送往流浆箱的过程中都无法除去，这样在从流浆箱的开口处喷吐出浆料时，可能就会有胶粘物直接掺杂在浆料中，而在纤维脱水过程中胶粘物粘附在成型网上，影响纸张成型。通常情况下纸机成型网上胶粘物的主要来源就是损纸浆。损纸从疏解到最后送往流浆箱的整个作业流水线，业界称之为“损纸线”。
为了解决成型网上有胶粘物的问题，一般采用的方式是在浆料进入流浆箱的时候，同时加入低浓度的稀释液（比如白水、清水等），一般会在稀释液中加入低分子量阳离子有机聚合物，通过稀释液中的低分子阳离子有机聚合物与浆料中的胶粘物进行反应，来除去胶粘物。但是由于在流浆箱中浆料停留时间很短，也即胶粘物与低分子阳离子有机聚合物反应的时间很短，所以需要添加相对大量的低分子阳离子聚合物来确保可以将胶粘物除去。如此会使得剩余的大量阳离子聚合物在成型脱水的过程中流入到白水系统中。现代造纸厂中的白水大多是封闭循环利用，大量阳离子聚合物进入白水系统将对白水系统的电荷平衡有一定的影响，因而对后续的抄纸过程也带来不可避免的负面影响。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能去除损纸中的胶粘物的方法，其可保证利用损纸重新抄造出来的纸张各向同性，同时又不会对白水系统的电荷平衡产生负面影响。
一种消除损纸胶粘物的方法，包括如下步骤：
将定量的损纸以及水加入到散浆机中，对损纸进行散浆形成纤维悬浮液；
加入定量的絮凝剂至纤维悬浮液中，使纤维悬浮液中所含的胶粘物形成絮凝体；以及
沉淀所述絮凝体并将絮凝体从纤维悬浮液中去除。
一种造纸方法，包括利用损纸形成纤维悬浮液并抄造形成纸张，其中利用损纸形成纤维悬浮液包含去除胶粘物的步骤，消除损纸胶粘物的方法为：
将定量的损纸以及水加入到散浆机中，对损纸进行散浆形成纤维悬浮液；
加入定量的絮凝剂至纤维悬浮液中，使纤维悬浮液中所含的胶粘物形成絮凝体；以及
沉淀所述絮凝体并将絮凝体从纤维悬浮液中去除。
本发明在损纸散浆后形成的纤维悬浮液中加入絮凝剂将其中的胶粘物除去，从源头上解决了胶粘物对抄纸过程以及对纸张质量的影响。避免了在所有纸浆都进入到流浆箱时才添加过量化药处理胶粘物所带来的问题，保证了抄造出来的纸张性能稳定。且在散浆过程中使用的絮凝剂廉价易得，也不需要增加新的造纸设备，成本较低。
具体实施方式
通常业界所称的“胶粘物”是指被乳化的疏水性有机化合物，一般不溶于水，且因其有一定的粘性，故容易粘附在造纸设备上，导致抄造出来的纸张有污斑、孔、破裂等质量问题。
本发明在损纸重新散浆后形成的纤维悬浮液中加入絮凝剂。通过絮凝剂对浆料中的胶粘物进行絮凝、沉淀，并进一步分离，使纤维悬浮液中的胶粘物含量降低至不影响正常的纸张抄造。
因为胶粘物具有巨大的表面自由能，有着较大的吸附力，同时又具有布朗运动的特性，从而使得颗粒间有着较多的碰撞机会。所以在加入絮凝剂后，能够使得胶粘物脱稳，各胶粘物颗粒之间相互黏附聚合成较大的颗粒絮凝。而胶粘物的以上的这些特性纤维都没有，所以纤维很难被絮凝，同时絮凝后的有些胶粘物颗粒虽然尺寸上与纤维相近，但密度较纤维的大，如此才可实现通过絮凝使胶粘物与纤维悬浮液中的水相及纤维脱离并去除的目的。
该絮凝剂可以为无机絮凝剂、有机絮凝剂、复合型无机絮凝剂、复合型有机絮凝剂以及复合型有机-无机絮凝剂。无机絮凝剂如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁(PFS)等。有机絮凝剂如聚胺型、季铵型以及丙烯酰胺的共聚物等。复合型无机絮凝剂即为上述两种以上无机絮凝剂通过一定方法复合，以提升絮凝的功效。类似的，复合型有机絮凝剂则为上述两种以上的有机絮凝剂的复合；复合型有机-无机絮凝剂则是通过上述有机物改性无机絮凝剂，或者通过上述无机物改性有机絮凝剂而形成。上述各类絮凝剂均可用于对浆料中的胶粘物进行絮凝、沉淀。由于复合型有机-无机絮凝剂同时具有有机和无机絮凝剂的优点，因此更优选使用复合型有机-无机絮凝剂。
复合型有机-无机絮凝剂包括阳离子复合型有机-无机絮凝剂、阴离子复合型有机-无机絮凝剂、非离子型复合型有机-无机絮凝剂。絮凝剂大都是聚合物的形态，具有较大的吸附表面积，通过吸附、桥架、交联作用，可使胶粘物凝聚。由于本发明中形成的纤维悬浮液，其含的胶粘物带负电，因此阳离子复合型有机-无机絮凝剂在具有大的吸附表面积的同时，还可以提供正负电荷的吸引力，提升絮凝的功效。因此在一具体的实施例中，可以优先选择使用阳离子复合型有机-无机絮凝剂，例如阳离子聚丙烯酰胺。
另外，胶粘物在纤维悬浮液中形成的双电层构造，决定了在胶粘物表面处反离子的浓度最大，随着胶粘物表面向外的距离越大则反离子浓度越低，最终与悬浮液中离子浓度相等。当向悬浮液中投加电解质，使悬浮液中离子浓度增高，则扩散层的厚度减小。当两个胶粘物互相接近时，由于扩散层厚度减小，电位降低，因此它们互相排斥的力就减小，也就是说悬浮液中离子浓度高的胶粘物间斥力比离子浓度低的要小。胶粒间的吸力不受水相组成的影响，但由于扩散层减薄，它们相撞时的距离就减小，这样相互间的吸引力就相对变大。可见具有压缩双电层效应的絮凝剂能更利于胶粘物的迅速凝聚。
因此本发明进一步的优选使用经过硫酸铝、硫酸锌或者硅酸铝改性后的阳离子聚丙烯酰胺。这些硫酸铝、硫酸锌或者硅酸铝提供的金属离子或者酸根离子可以提高悬浮液中的离子浓度，使絮凝剂具有明显的压缩双电层效应。
阳离子聚丙烯酰胺是由阳离子单体（DM、DMC、DMDAAC、DMAEMA等）和聚丙烯酰胺共聚，经造粒、干燥、粉碎而成的白色小颗粒或粉末。本发明中使用的通过硫酸铝、硫酸锌或者硅酸铝改性后的阳离子聚丙烯酰胺的制备过程可以参考现有的已公开的资料。
损纸经过散浆后，损纸中所含的“胶粘物”粒子被连接到重新分解的纤维上。在散浆形成的纤维悬浮液中加入聚丙烯酰胺，因为聚丙烯酰胺有很长的分子链，该长分子链在水中具有巨大的吸附表面积，具有很好的絮凝作用，使胶粘物形成絮凝颗粒，同时还可利用长分子链在絮凝颗粒之间架桥，形成大颗粒絮凝体，加速沉降。
另外，重新散浆所得的纤维以及其上的胶粘物均带负电荷。在一优选的实施例中，加入阳离子聚丙烯酰胺，其能与带负电荷的大分子有机物“胶粘物”发生电中和，可更促进胶粘物的聚集与沉淀。
此外，硫酸铝等金属盐加入到纤维悬浮液后，会产生压缩双电层效应，使损纸散浆机中的大分子“胶粘物”失去稳定性。因此在一优选的实施例中，加入经硫酸铝、硫酸锌或者硅酸铝改性的阳离子聚丙烯酰胺，“胶粘物”能够更加容易的相互凝聚，使得微粒增大，形成絮凝体。
将纤维悬浮液静置一定时间，其中的絮凝体长大到一定体积后即可在重力作用下脱离水相而沉淀。
经过处理后的纤维悬浮液依次经过高浓除杂器，以及网筛，可以将絮凝下来的“胶粘物”絮聚体从纤维悬浮液中除去。除去“胶粘物”的纤维悬浮液经过稀释后可以直接进入后续的流浆箱中用于造纸抄片。
以下再以一具体实施例介绍本发明提供的消除损纸中胶粘物的方法及相应的造纸方法。
将造纸厂中产生的损纸收集起来，然后加入定量的损纸以及水到散浆机中。需要注意的是加入损纸及水的量不能超过散浆机体积的2/3，这是因为在散浆的过程中由于剪切力的作用会形成漩涡。为了避免高剪切力导致浆料溢出散浆机，或是造成其他安全隐患，通常将散浆机体积的2/3定为安全体积。同时根据散浆机的工作能力不同，损纸和水散浆后的纤维质量浓度为5%-20%不等。在散浆机中对损纸进行散浆，形成纤维悬浮液后，再加入定量的经过硫酸铝改性的阳离子聚丙烯酰胺。在该实施例中，损纸质量：水质量=5：95，损纸质量：经过硫酸铝改性的阳离子聚丙烯酰胺质量=100：3。
然后利用散浆机进行散浆。损纸经过以上散浆过程后形成损纸浆，经过除杂去除胶粘物，然后再经过磨浆等过程，并可与其他非利用损纸形成的浆料混合形成复合浆料，进入流浆箱进行抄造。进入流浆箱时保证纤维浓度为0.005%-1.2%。抄造所得的纸页经脱水成型、压榨、干燥，最后形成干燥的纸张。
在整个过程中，未见造纸设备上有胶粘物存在，且抄造出来的纸张物理性能稳定。同时，观察到损纸浆的浊度随着絮凝剂的加入有明显降低。因此说明通过本发明的方法，损纸中的胶粘物确实在散浆段即被沉降消除，没有使胶粘物混入浆料中进行流浆箱以及纸机等后续造纸过程中所涉及的部件上。
本发明提供的胶粘物去除方法以及造纸方法避免了在所有纸浆都进入到流浆箱时才添加过量化药处理胶粘物所带来的问题，保证了抄造出来的纸张性能稳定。且在散浆过程中使用的絮凝剂廉价易得，也不需要增加新的造纸设备，成本较低。
Claims (5)
1.一种消除损纸胶粘物的方法，包括如下步骤：
将定量的损纸以及水加入到散浆机中，对损纸进行散浆形成纤维悬浮液；
加入定量的絮凝剂至纤维悬浮液中，使纤维悬浮液中所含的胶粘物形成絮凝体，该絮凝剂为经过硫酸铝改性后的阳离子聚丙烯酰胺，所述损纸的质量与经过硫酸铝改性的阳离子聚丙烯酰胺质量比为100：3；以及
沉淀所述絮凝体并将絮凝体从纤维悬浮液中去除。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：依次经过高浓除杂器，以及网筛将所述絮凝体从纤维悬浮液中去除。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述损纸的质量与水的质量比为5：95。
4.一种造纸方法，包括利用损纸形成纤维悬浮液并抄造形成纸张，其中利用损纸形成纤维悬浮液包含去除胶粘物的步骤，消除损纸胶粘物的方法为权利要求1-3项中任意一项所述的方法。
5.如权利要求4所述的造纸方法，其特征在于：还包括将非利用损纸形成的浆料与所述纤维悬浮液混合形成复合浆料。
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