CN115538208B - 一种环保再生纸制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保再生纸制备工艺,包括以下步骤:(1)废纸原料的前处理:将废纸原料置于流化床中去除游离杂质,再将废纸切碎后采用乙醇溶液增湿,然后进入气流搅拌机中,加入阳离子填料去除附着性杂质;(2)制浆:将前处理后的废纸原料输入碎浆机,然后碎浆、脱墨、筛选净化,将杂物外排,得到的浆料进入储浆池;(3)造纸:打浆、调浆、网部、压榨、干燥、表面施胶、干燥、压光后,即得成品。本发明的工艺不仅可以有效去除废纸中过的胶黏物,而且还能提高纸张性能。
Description
技术领域
本发明属于再生纸技术领域,更具体地,涉及一种环保再生纸制备工艺。
背景技术
再生纸是以废纸做原料,将其打碎、去色制浆经过多种工序加工生产出来的纸张。其原料的80%来源于回收的废纸,被称为低能耗、轻污染的环保型用纸。
其中,造纸过程中胶黏物的去除是一大难题。胶黏物是指废纸回用过程中各种来源不同且具有永久性或临时黏性,并可在造纸过程中引起问题和造成产品质量下降的所有物质。胶黏物的物理化学性质主要涉及黏性、亲脂性、形变性和表面电负性等几方面。胶黏物中大都含有压敏胶黏剂、涂布胶黏剂、树脂等组分,这些组分一般都具有低的表面能,因此它们都具有较高黏性,容易相互聚结成大的颗粒并黏附在疏水性设备表面。
胶黏物的危害主要表现为:(1)沉积在成形网上,堵塞网孔,造成滤水困难,增加停机清洗时间;(2)沉积在压榨毛布和压辊上,缩短毛布使用寿命,影响纸页脱水;(3)黏附在烘缸表面上造成纸机断纸;(4)残留在纸页中,形成污点。
发明专利CN107938421B公开了一种再生纸制造方法及再生纸,其采用纯机械方法去除胶黏物,胶黏物去除效果难以保证。且现有大部分均在制浆或者造纸工艺过程中设法除去废纸中的胶黏物,其均涉及到胶黏物在水中的溶解、分散、粘附、沉积等过程,胶黏物在水中的性质多变,为胶黏物问题带来了巨大挑战。
综上所述,如何设计一种环保再生纸制备工艺,能够通过废纸原料的前处理结合制浆、造纸工艺中的机械方法除去胶黏物,改善再生纸的产品质量,是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述技术问题,而提供一种环保再生纸制备工艺,通过废纸原料的前处理干法去除胶黏物,以及造纸过程中功能纤维、阴离子淀粉的加入,能够综合改善再生纸的产品质量。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
一种环保再生纸制备工艺,包括以下步骤:
(1)废纸原料的前处理:将废纸原料置于流化床中去除游离杂质,再将废纸切碎后采用乙醇溶液(体积浓度为30~80%,用量为废纸质量的3~6%)增湿,然后进入气流搅拌机中搅拌(单位槽体截面的空气通入量为0.4~0.8m3/(min•m2)),加入阳离子填料去除附着性杂质,然后分离杂质和填料;
(2)制浆:将前处理后的废纸原料输入碎浆机,然后碎浆、脱墨、筛选净化,将杂物外排,得到的浆料进入储浆池;
(3)造纸:打浆、调浆、网部、压榨、干燥、表面施胶、干燥、压光后,即得成品。
所述阳离子填料的制备方法包括以下步骤:
S1、将3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙酸、水混合均匀,搅拌30~60min后得水解溶液,然后将纳米皂石粉干燥并加热至100~110℃,以雾化的形式加入水解溶液,搅拌反应3~5h;
S2、往步骤S2得到的物料中加入甲苯,然后加入N,N-二甲基草酸,在120~130℃搅拌反应4~5h,减压蒸除甲苯后,往产物中加入异丙醇,然后滴加硫酸二甲酯,在80~85℃反应1~3h,减压蒸除异丙醇,即得阳离子皂石粉;
S3、将重晶石粉干燥后,在其表面喷入水玻璃(波美度为0.4~0.6,模数为2.5~3),然后往水玻璃表面喷入阳离子皂石粉,然后常温固化,即得阳离子填料。
进一步地,所述阳离子填料的加入量为增湿后的废纸质量的4~10%,所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-二甲基草酸、硫酸二甲酯的摩尔比为1:(1~1.2):(1~1.1)。
进一步地,步骤S1中,3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙酸、水的质量比为1:(0.1~0.2):(0.3~0.8),3-氨基丙基三乙氧基硅烷与纳米皂石粉的质量比为(0.5~1.5):100。
进一步地,步骤S3中,重晶石粉、水玻璃、阳离子皂石粉的质量比为1:(0.2~0.4):(0.1~0.3)。
所述再生纸中还包括功能纤维,本发明还提供了一种所述的环保再生纸制备工艺中的功能纤维,所述功能纤维在步骤(3)调浆时加入,其制备方法包括以下步骤:
A、将3,4-环氧-1-丁烯与异戊烯醇在引发剂作用下进行加聚反应,反应温度为60~80℃,反应时间为4~6h,得加聚产物;
B、将海藻酸钠在水中溶解,然后用氢氧化钠调pH值至9~9.5,然后加入步骤A得到的加聚产物,在55~65℃搅拌反应2~3h,再使用无水乙醇析出得改性海藻酸钠;
C、将改性海藻酸钠与水混合均匀,再加入海泡石纤维搅拌吸附1~2h,然后缓慢导入氯化钙溶液(30℃,浓度为5%)中,静置30~40min后,滤除液体、水洗、干燥,即得功能纤维。
进一步地,所述功能纤维的加入量为前处理后的废纸原料质量的3~8%,所述3,4-环氧-1-丁烯、异戊烯醇、海藻酸钠的摩尔比为1:(0.4~1):(1~3)。
进一步地,步骤A中,引发剂为过氧化苯甲酰/N,N-二甲基苯胺、偶氮二异庚腈或者过氧化二碳酸二异丙酯,引发剂的加入量为反应原料质量的0.2~0.4%。
进一步地,步骤B中,海藻酸钠与水的质量比为1:(25~35);步骤C中,改性海藻酸钠、水、海泡石纤维的质量比为1:(20~40):(18~40),改性海藻酸钠与氯化钙的摩尔比为1:(0.5~1)。
本发明还提供了所述的环保再生纸制备工艺中的阴离子淀粉,所述阴离子淀粉在步骤(3)调浆时加入,其制备方法为:
将丙烯磺酸钠与十二烯基丁二酸在过硫酸钾引发条件下进行加聚反应,得到的产物与淀粉、碳酸钠混合均匀,导入球磨机中反应2~3h,温度为60~70℃,得到的产物用90%乙醇洗涤,然后干燥即得阴离子淀粉。
进一步地,所述阴离子淀粉的加入量为前处理后的废纸原料质量的2~5%,所述丙烯磺酸钠与十二烯基丁二酸酐的摩尔比为1:(1~1.2),过硫酸钾的加入量为反应原料总质量的0.1~0.2%;淀粉、碳酸钠与加聚反应得到的产物的质量比为1:(0.05~0.07):(0.6~1)。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明在造纸前,首先对废纸原料进行前处理,依次去除废纸中的游离杂质和附着性杂质,从而减少废纸原料中的杂质含量,避免杂质对造纸工艺以及再生纸质量造成影响。
(2)废纸原料中的附着性杂质中主要为胶黏物,且一般存在废纸表面,本发明在废纸前处理阶段即采用干法去除附着性杂质,能够避免这些附着性杂质中的胶黏物在后续工艺中进入水和设备中,造成沉积和影响再生纸质量。
(3)本发明的阳离子填料采用重晶石为基质,其对填料增重使得阳离子填料吸附杂质后能够与纸张分离,然后在重晶石表面通过水玻璃粘结阳离子皂石粉,皂石粉本身吸附性很强,而阳离子皂石粉能够有效吸附废纸原料中的附着性杂质。
(4)本发明在制备阳离子皂石粉时,通过纳米皂石粉依次与3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-二甲基草酸、硫酸二甲酯发生硅烷化反应、缩合反应以及季铵化反应,相比直接将纳米皂石粉进行阳离子表面活性剂处理,本发明得到的阳离子皂石粉会更稳定。
(5)本发明将功能纤维与废纸一起制备再生纸,能够有效提高纸张的强度和耐折度。
(6)本发明的功能纤维以海泡石纤维为基质,然后通过在其表面及孔隙形成海藻酸钠凝胶而制成,能够有效提高功能纤维的强度,从而提高纸张强度。
(7)本发明在制备功能纤维时,还对海藻酸钠进行聚合物接枝改性,得到的改性海藻酸钠形成的凝胶,能够进一步增强功能高纤维的机械性能。
(8)为了防止改性海藻酸钠中引入聚合物后,导致其亲水性降低从而影响其凝胶,本发明在加聚反应时引入具有羟基的不饱和化合物,使得改性海藻酸钠的亲水性得到改善。
(9)由于本发明在废纸前处理阶段采用阳离子填料,该阳离子填料容易部分吸附在纸张表面进入造纸工艺,而本发明加入的功能纤维的表面形成的是含羧基的海藻酸钠凝胶,导致功能纤维与阳离子填料之间存在电荷吸引力,影响功能纤维在纸浆中的分散。因此需要加入阴离子物质缓解阳离子填料对功能纤维的吸引力,普通的阴离子表面活性剂虽然含阴离子且分散性好,但是吸附性弱,难以稳定发挥其对功能纤维的分散作用。
本发明在造纸过程中,还加入阴离子淀粉,其可以与纸浆中的阳离子填料形成稳定吸附,不仅能抵消阳离子填料对功能纤维的分散影响,而且还能进一步促进功能纤维的分散,从而提高再生纸的质量。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种环保再生纸制备工艺,包括以下步骤:
(1)制浆:将前处理后的废纸原料输入碎浆机,然后碎浆、脱墨、筛选净化,将杂物外排,得到的浆料进入储浆池;
(2)造纸:打浆、调浆、网部、压榨、干燥、表面施胶、干燥、压光后,即得成品。
筛选净化分为粗筛和精筛,筛选温度为40℃,粗筛采用0.20mm~0.4mm缝宽的压力筛,精筛采用0.10mm~0.14mm缝宽的压力筛。
实施例2
本实施例提供了一种环保再生纸制备工艺,包括以下步骤:
(1)废纸原料的前处理:将废纸原料置于流化床中去除游离杂质,再将废纸切碎后采用乙醇溶液(体积浓度为30%,用量为废纸质量的3%)增湿,然后进入气流搅拌机中,加入阳离子填料去除附着性杂质,然后分离杂质和填料;
(2)制浆:将前处理后的废纸原料输入碎浆机,然后碎浆、脱墨、筛选净化,将杂物外排,得到的浆料进入储浆池;
(3)造纸:打浆、调浆、网部、压榨、干燥、表面施胶、干燥、压光后,即得成品。
所述阳离子填料的加入量为增湿后的废纸质量的4%,其制备方法包括以下步骤:
S1、按照质量比1:0.1:0.3将3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙酸、水混合均匀,搅拌30min后得水解溶液,然后将纳米皂石粉干燥并加热至100℃,以雾化的形式加入水解溶液,搅拌反应3h;3-氨基丙基三乙氧基硅烷与纳米皂石粉的质量比为0.5:100;
S2、往步骤S2得到的物料中加入甲苯,然后加入N,N-二甲基草酸,在120℃搅拌反应4h,减压蒸除甲苯后,往产物中加入异丙醇,然后滴加硫酸二甲酯,在80℃反应1h,减压蒸除异丙醇,即得阳离子皂石粉;
S3、将重晶石粉干燥后,在其表面喷入水玻璃,然后往水玻璃表面喷入阳离子皂石粉,然后常温固化,即得阳离子填料。重晶石粉、水玻璃、阳离子皂石粉的质量比为1:0.2:0.1。
其中,3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-二甲基草酸、硫酸二甲酯的摩尔比为1:1:1。
其余与实施例1相同。
实施例3
在实施例2的基础上,本实施例还提供了一种所述的环保再生纸制备工艺中的功能纤维,所述功能纤维在步骤(3)调浆时加入,其加入量为前处理后的废纸原料质量的3%,其制备方法包括以下步骤:
A、将3,4-环氧-1-丁烯与异戊烯醇在引发剂(过氧化苯甲酰/N,N-二甲基苯胺,其加入量为反应原料质量的0.2%)作用下进行加聚反应,反应温度为60℃,反应时间为4h,得加聚产物;
B、按照质量比1:25将海藻酸钠在水中溶解,然后用氢氧化钠调pH值至9,然后加入步骤A得到的加聚产物,在55℃搅拌反应2h,再使用无水乙醇析出得改性海藻酸钠;
C、将改性海藻酸钠与水混合均匀,再加入海泡石纤维搅拌吸附1h,然后缓慢导入氯化钙溶液(30℃,浓度为5%)中,静置30min后,滤除液体、水洗、干燥,即得功能纤维。改性海藻酸钠、水、海泡石纤维的质量比为1:20:18,改性海藻酸钠与氯化钙的摩尔比为1:0.5。
其中,3,4-环氧-1-丁烯、异戊烯醇、海藻酸钠的摩尔比为1:0.4:1。
其余与实施例2相同。
实施例4
在实施例3的基础上,本实施例提供了所述的环保再生纸制备工艺中的阴离子淀粉,所述阴离子淀粉在步骤(3)调浆时加入,其加入量为前处理后的废纸原料质量的2%,其制备方法为:
按照摩尔比1:1,将丙烯磺酸钠与十二烯基丁二酸在过硫酸钾(加入量为反应原料总质量的0.1%)引发条件下进行加聚反应,得到的产物与淀粉、碳酸钠混合均匀,导入球磨机中反应2h,温度为60℃,得到的产物用90%乙醇洗涤,然后干燥即得阴离子淀粉。
其中,淀粉、碳酸钠与加聚反应得到的产物的质量比为1:0.05:0.6。
其余与实施例3相同。
实施例5
本实施例提供了一种环保再生纸制备工艺,包括以下步骤:
(1)废纸原料的前处理:将废纸原料置于流化床中去除游离杂质,再将废纸切碎后采用乙醇溶液(体积浓度为55%,用量为废纸质量的4.5%)增湿,然后进入气流搅拌机中,加入阳离子填料去除附着性杂质,然后分离杂质和填料;
(2)制浆:将前处理后的废纸原料输入碎浆机,然后碎浆、脱墨、筛选净化,将杂物外排,得到的浆料进入储浆池;
(3)造纸:打浆、调浆、网部、压榨、干燥、表面施胶、干燥、压光后,即得成品。
所述阳离子填料的加入量为增湿后的废纸质量的7%,其制备方法包括以下步骤:
S1、按照质量比1:0.15:0.5将3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙酸、水混合均匀,搅拌45min后得水解溶液,然后将纳米皂石粉干燥并加热至105℃,以雾化的形式加入水解溶液,搅拌反应4h;3-氨基丙基三乙氧基硅烷与纳米皂石粉的质量比为1:100;
S2、往步骤S2得到的物料中加入甲苯,然后加入N,N-二甲基草酸,在125℃搅拌反应4.5h,减压蒸除甲苯后,往产物中加入异丙醇,然后滴加硫酸二甲酯,在83℃反应2h,减压蒸除异丙醇,即得阳离子皂石粉;
S3、将重晶石粉干燥后,在其表面喷入水玻璃,然后往水玻璃表面喷入阳离子皂石粉,然后常温固化,即得阳离子填料。重晶石粉、水玻璃、阳离子皂石粉的质量比为1:0.3:0.2。
其中,3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-二甲基草酸、硫酸二甲酯的摩尔比为1:1.1:1.05。
本实施例还提供了一种所述的环保再生纸制备工艺中的功能纤维,所述功能纤维的加入量为前处理后的废纸原料质量的5.5%,其制备方法包括以下步骤:
A、将3,4-环氧-1-丁烯与异戊烯醇在引发剂(偶氮二异庚腈,其加入量为反应原料质量的0.3%)作用下进行加聚反应,反应温度为70℃,反应时间为5h,得加聚产物;
B、按照质量比1:30将海藻酸钠在水中溶解,然后用氢氧化钠调pH值至9.2,然后加入步骤A得到的加聚产物,在60℃搅拌反应2.5h,再使用无水乙醇析出得改性海藻酸钠;
C、将改性海藻酸钠与水混合均匀,再加入海泡石纤维搅拌吸附1.5h,然后缓慢导入氯化钙溶液中,静置35min后,滤除液体、水洗、干燥,即得功能纤维。改性海藻酸钠、水、海泡石纤维的质量比为1:30:29,改性海藻酸钠与氯化钙的摩尔比为1:0.75。
其中,3,4-环氧-1-丁烯、异戊烯醇、海藻酸钠的摩尔比为1:0.7:2。
本发明还提供了所述的环保再生纸制备工艺中的阴离子淀粉,所述阴离子淀粉的加入量为前处理后的废纸原料质量的3.5%,其制备方法为:
按照摩尔比1:1.1,将丙烯磺酸钠与十二烯基丁二酸在过硫酸钾(加入量为反应原料总质量的0.15%)引发条件下进行加聚反应,得到的产物与淀粉、碳酸钠混合均匀,导入球磨机中反应2.5h,温度为65℃,得到的产物用90%乙醇洗涤,然后干燥即得阴离子淀粉。
其中,淀粉、碳酸钠与加聚反应得到的产物的质量比为1:0.06:0.8。
其余与实施例4相同。
实施例6
本实施例提供了一种环保再生纸制备工艺,包括以下步骤:
(1)废纸原料的前处理:将废纸原料置于流化床中去除游离杂质,再将废纸切碎后采用乙醇溶液(体积浓度为80%,用量为废纸质量的6%)增湿,然后进入气流搅拌机中,加入阳离子填料去除附着性杂质,然后分离杂质和填料;
(2)制浆:将前处理后的废纸原料输入碎浆机,然后碎浆、脱墨、筛选净化,将杂物外排,得到的浆料进入储浆池;
(3)造纸:打浆、调浆、网部、压榨、干燥、表面施胶、干燥、压光后,即得成品。
所述阳离子填料的加入量为增湿后的废纸质量的10%,其制备方法包括以下步骤:
S1、按照质量比1:0.2:0.8将3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙酸、水混合均匀,搅拌60min后得水解溶液,然后将纳米皂石粉干燥并加热至110℃,以雾化的形式加入水解溶液,搅拌反应5h;3-氨基丙基三乙氧基硅烷与纳米皂石粉的质量比为1.5:100;
S2、往步骤S2得到的物料中加入甲苯,然后加入N,N-二甲基草酸,在130℃搅拌反应5h,减压蒸除甲苯后,往产物中加入异丙醇,然后滴加硫酸二甲酯,在85℃反应3h,减压蒸除异丙醇,即得阳离子皂石粉;
S3、将重晶石粉干燥后,在其表面喷入水玻璃,然后往水玻璃表面喷入阳离子皂石粉,然后常温固化,即得阳离子填料。重晶石粉、水玻璃、阳离子皂石粉的质量比为1:0.4:0.3。
其中,3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-二甲基草酸、硫酸二甲酯的摩尔比为1:1.2:1.1。
本实施例还提供了一种所述的环保再生纸制备工艺中的功能纤维,所述功能纤维的加入量为前处理后的废纸原料质量的8%,其制备方法包括以下步骤:
A、将3,4-环氧-1-丁烯与异戊烯醇在引发剂(过氧化二碳酸二异丙酯,其加入量为反应原料质量的0.4%)作用下进行加聚反应,反应温度为80℃,反应时间为6h,得加聚产物;
B、按照质量比1:35将海藻酸钠在水中溶解,然后用氢氧化钠调pH值至9.5,然后加入步骤A得到的加聚产物,在65℃搅拌反应3h,再使用无水乙醇析出得改性海藻酸钠;
C、将改性海藻酸钠与水混合均匀,再加入海泡石纤维搅拌吸附2h,然后缓慢导入氯化钙溶液中,静置40min后,滤除液体、水洗、干燥,即得功能纤维。改性海藻酸钠、水、海泡石纤维的质量比为1:40:40,改性海藻酸钠与氯化钙的摩尔比为1:1。
其中,3,4-环氧-1-丁烯、异戊烯醇、海藻酸钠的摩尔比为1:1:3。
本发明还提供了所述的环保再生纸制备工艺中的阴离子淀粉,所述阴离子淀粉的加入量为前处理后的废纸原料质量的5%,其制备方法为:
按照摩尔比1:1.2,将丙烯磺酸钠与十二烯基丁二酸在过硫酸钾(加入量为反应原料总质量的0.2%)引发条件下进行加聚反应,得到的产物与淀粉、碳酸钠混合均匀,导入球磨机中反应3h,温度为70℃,得到的产物用90%乙醇洗涤,然后干燥即得阴离子淀粉。
其中,淀粉、碳酸钠与加聚反应得到的产物的质量比为1:0.07:1。
其余与实施例4相同。
对比例1
本对比例与实施例4的区别在于,所述阳离子填料为采用季铵盐阳离子表面活性剂处理得到的滑石粉。
对比例2
本对比例与实施例4的区别在于,所述阳离子填料为采用季铵盐阳离子表面活性剂处理得到的皂石粉。
对比例3
本对比例与实施例4的区别在于,所述阳离子填料为采用季铵盐阳离子表面活性剂处理得到的重晶石粉。
对比例4
本对比例与实施例4的区别在于,所述阳离子填料为采用实施例4中方法制得的阳离子皂石粉。
对比例5
本对比例与实施例4的区别在于,将阳离子填料改成不含阳离子的填料,其制备方法为:将重晶石粉干燥后,在其表面喷入水玻璃,然后往水玻璃表面喷入纳米皂石粉,然后常温固化,即得填料。
对比例6
本对比例与实施例5的区别在于,所述功能性纤维为海藻纤维,其直接通过海藻酸钠溶液通过喷丝孔挤出到氯化钙溶液的凝固浴中形成固态纤维丝束。
对比例7
本对比例与实施例5的区别在于,所述功能性纤维为海泡石纤维。
对比例8
本对比例与实施例5的区别在于,所述功能性纤维在步骤(2)制浆开始时加入。
对比例9
本对比例与实施例5的区别在于,所述功能性纤维中不含海泡石纤维,此时制备方法步骤C为:将改性海藻酸钠与水混合均匀,然后用注射器吸取该溶液后喷到30℃氯化钙溶液的凝固浴中,静置35min后,滤除液体、水洗、干燥,即得功能纤维。
对比例10
本对比例与实施例5的区别在于,所述功能性纤维的制备方法步骤A为:将3,4-环氧-1-丁烯在引发剂作用下进行加聚反应,反应温度为70℃,反应时间为5h,得加聚产物。
对比例11
本对比例与实施例6的区别在于,将所述阴离子淀粉改为普通淀粉。
对比例12
本对比例与实施例6的区别在于,将所述阴离子淀粉改为普通磺酸盐阴离子表面活性剂。
对比例13
本对比例与实施例6的区别在于,将所述阴离子淀粉改为普通羧酸盐阴离子表面活性剂。
一、本发明制浆工艺得到的浆料中胶黏物控制情况
采用面积法检测本发明实施例1~6和对比例1~5制浆工艺后得到的纸浆料中的胶黏物含量,并观察后续造纸工艺中成形网和压榨毛布上的胶黏物沉积情况,其结果如表3所示。
具体检测方法为:取不同实施例和对比例中制浆工艺得到的纸浆料,搅拌均匀后抄造成相同定量的纸张,将抄片后的纸页铺平,均匀刷上一层墨汁使纸面为黑色,在涂墨后的纸页上放置一张防粘纸,然后放置在平滑的压板和压块之间,在100℃干燥箱中干燥10min,立刻取出压板、压块和防粘纸,将三氧化二铝白色粉末刷过黑色的面积,在有胶黏物的地方会被粘住,不粘的地方粉末可以直接用刷子刷掉。将刷好的纸页表面再放一张防粘纸,放置在平滑的压板和压块之间,在110℃干燥箱中干燥15min,取出压板、压块,刷去多余的粉末。
利用SEM扫描电镜对纸页上黑色的部分进行图像扫描,再运用图像分析软件对黑色面积进行计算,记录下胶黏物面积的值,胶黏物含量=(胶黏物面积/测量面积)×100%。
表1
由表1结果可知,与实施例1传统造纸工艺相比,本发明实施例2~6的纸浆料中胶黏物含量较低仅为2.04~2.10 cm2/m2,在成形网和压榨毛布上也无明显的胶黏物沉积,说明本发明的阳离子填料加入处理废纸后,可以明显降低胶黏物含量。
与实施例4相比,对比例1~5分别改变了阳离子填料的原料组成和制备方法,结果胶黏物含量明显升高,在成形网和压榨毛布上也出现少量或者中等数量的胶黏物沉积。
二、本发明制备的环保再生纸的基本性能
参照相应国家标准,测试本发明实施例1~6和对比例6~13制备的再生纸的纸张性能,结果如表2。
表2
由表2可知,与实施例1传统造纸工艺相比,本发明实施例4~6制得的再生纸的耐折度、撕裂度、抗张指数、耐破度等纸张性能明显提升,说明本发明能够得到质量优良的再生纸。
与实施例1相比,实施例2采用阳离子填料对废纸原料进行前处理后,纸张性能稍微提高;在实施例2的基础上,实施例3加入功能纤维后,由于其分散受到体系中残留阳离子填料的影响,造成纸张性能提升不明显。在实施例3的基础上,实施例4引入阴离子淀粉后,解决了功能纤维的分散性问题,使得纸张的性能明显提升。
与实施例5相比,对比例6~10分别改变了功能纤维的制备原料、制备方法及加入工序;与实施例6相比,对比例11~13分别改变了阴离子的类型。结果对比例6~13的纸张性能均不同程度下降。
本发明的有益效果在于:本发明提供的环保再生纸制备工艺,通过采用阳离子填料对废纸原料进行前处理,以及造纸过程中功能纤维、阴离子淀粉的加入,能够有效去除废纸中的胶黏物,综合改善再生纸的产品质量。
最后应说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种环保再生纸制备工艺,其特征在于:包括以下步骤:
(1)废纸原料的前处理:将废纸原料置于流化床中去除游离杂质,再将废纸切碎后采用乙醇溶液增湿,然后进入气流搅拌机中,加入阳离子填料去除附着性杂质;
(2)制浆:将前处理后的废纸原料输入碎浆机,然后碎浆、脱墨、筛选净化,将杂物外排,得到的浆料进入储浆池;
(3)造纸:打浆、调浆、网部、压榨、干燥、表面施胶、干燥、压光后,即得成品;
所述阳离子填料的制备方法包括以下步骤:
S1、将3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙酸、水混合均匀,搅拌30~60min后得水解溶液,然后将纳米皂石粉干燥并加热至100~110℃,以雾化的形式加入水解溶液,搅拌反应3~5h;
S2、往步骤S2得到的物料中加入甲苯,然后加入N,N-二甲基草酸,在120~130℃搅拌反应4~5h,减压蒸除甲苯后,往产物中加入异丙醇,然后滴加硫酸二甲酯,在80~85℃反应1~3h,减压蒸除异丙醇,即得阳离子皂石粉;
S3、将重晶石粉干燥后,在其表面喷入水玻璃,然后往水玻璃表面喷入阳离子皂石粉,然后常温固化,即得阳离子填料;
所述阳离子填料的加入量为增湿后的废纸质量的4~10%,所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-二甲基草酸、硫酸二甲酯的摩尔比为1:(1~1.2):(1~1.1);
步骤S1中,3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙酸、水的质量比为1:(0.1~0.2):(0.3~0.8),3-氨基丙基三乙氧基硅烷与纳米皂石粉的质量比为(0.5~1.5):100;
步骤S3中,重晶石粉、水玻璃、阳离子皂石粉的质量比为1:(0.2~0.4):(0.1~0.3)。
2.根据权利要求1所述的环保再生纸制备工艺,其特征在于:所述再生纸中还包括功能纤维,所述功能纤维在步骤(3)调浆时加入,其制备方法包括以下步骤:
A、将3,4-环氧-1-丁烯与异戊烯醇在引发剂作用下进行加聚反应,反应温度为60~80℃,反应时间为4~6h,得加聚产物;
B、将海藻酸钠在水中溶解,然后用氢氧化钠调pH值至9~9.5,然后加入步骤A得到的加聚产物,在55~65℃搅拌反应2~3h,再使用无水乙醇析出得改性海藻酸钠;
C、将改性海藻酸钠与水混合均匀,再加入海泡石纤维搅拌吸附1~2h,然后缓慢导入氯化钙溶液中,静置30~40min后,滤除液体、水洗、干燥,即得功能纤维。
3.根据权利要求2所述的环保再生纸制备工艺,其特征在于:所述功能纤维的加入量为前处理后的废纸原料质量的3~8%,所述3,4-环氧-1-丁烯、异戊烯醇、海藻酸钠的摩尔比为1:(0.4~1):(1~3)。
4.根据权利要求2所述的环保再生纸制备工艺,其特征在于:步骤A中,引发剂为过氧化苯甲酰/N,N-二甲基苯胺、偶氮二异庚腈或者过氧化二碳酸二异丙酯,引发剂的加入量为反应原料质量的0.2~0.4%。
5.根据权利要求2所述的环保再生纸制备工艺,其特征在于:步骤B中,海藻酸钠与水的质量比为1:(25~35);步骤C中,改性海藻酸钠、水、海泡石纤维的质量比为1:(20~40):(18~40),改性海藻酸钠与氯化钙的摩尔比为1:(0.5~1)。
6.根据权利要求1所述的环保再生纸制备工艺,其特征在于:所述再生纸中还包括阴离子淀粉,所述阴离子淀粉在步骤(3)调浆时加入,所述阴离子淀粉的制备方法为:
将丙烯磺酸钠与十二烯基丁二酸在过硫酸钾引发条件下进行加聚反应,得到的产物与淀粉、碳酸钠混合均匀,导入球磨机中反应2~3h,温度为60~70℃,得到的产物用90%乙醇洗涤,然后干燥即得阴离子淀粉。
7.根据权利要求6所述的环保再生纸制备工艺,其特征在于:所述阴离子淀粉的加入量为前处理后的废纸原料质量的2~5%,所述丙烯磺酸钠与十二烯基丁二酸酐的摩尔比为1:(1~1.2),过硫酸钾的加入量为反应原料总质量的0.1~0.2%;淀粉、碳酸钠与加聚反应得到的产物的质量比为1:(0.05~0.07):(0.6~1)。
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