KR20210056421A - Ionic liquid based pulp bleach protectant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이온성 액체 기반 펄프 ECF 표백 보호제에 관한 것이다. 본 출원에서는 이온성 액체 기반 표백 보호제를 사용하여 유칼립투스 황산염 펄프를 전처리 한 다음 ECF 표백을 수행한다. 표백 보호제의 첨가량은 펄프의 5-15 %이다. 이 처리는 펄프 섬유에서 리그닌을 효과적으로 용해시켜 섬유 표면에 보호층을 형성하여 후속 표백 효율을 개선하고 표백 과정에서 섬유에 대해 보호 작용을 한다. 전처리는 펄프의 섬유소 함량을 높이는 동시에 리그닌 함량을 낮추고 펄프 형성 종이의 물리적 강도를 개선하는 효과가 있어, 유칼립투스 및 기타 활엽수의 적용 범위를 넓혔다. 이 처리는 표백효과를 높이고, 표백제 사용량을 줄이고, 표백 효율을 높여 오염을 줄일 수 있다. 본 발명은 조작이 간단하고, 효과가 뚜렷하며, 실용성이 강하고, 오염이 적어 널리 보급하기 쉽다.The present invention relates to an ionic liquid based pulp ECF bleaching protectant. In this application, the eucalyptus sulfate pulp is pretreated using an ionic liquid-based bleaching protectant, and then ECF bleaching is performed. The amount of bleach protectant added is 5-15% of the pulp. This treatment effectively dissolves lignin in the pulp fibers to form a protective layer on the fiber surface, improving subsequent bleaching efficiency, and acting as a protection for the fibers during the bleaching process. The pretreatment has the effect of increasing the cellulose content of the pulp, lowering the lignin content, and improving the physical strength of the pulp-forming paper, thereby broadening the application range of eucalyptus and other hardwoods. This treatment can increase the bleaching effect, reduce the amount of bleach used, and increase the bleaching efficiency to reduce contamination. The present invention is easy to widely disseminate due to simple operation, clear effect, strong practicality, and little contamination.
Description
본 출원은 2019 년 11 월 1 일에 중국 특허청에 제출 된 출원 번호가 CN201911055224.1이고 발명의 명칭이 "이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제"인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 참조로 본 발명에 인용 및 결합된다.This application claims the priority of a Chinese patent application filed with the Chinese Intellectual Property Office on November 1, 2019 with the application number CN201911055224.1 and the name of the invention "Ionic liquid based pulp bleaching protectant", see the full contents of it Is incorporated herein by reference.
본 발명은 제지 기술 분야에 속하며, 구체적으로는 이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제에 관한 것이다.The present invention belongs to the field of papermaking technology, and specifically relates to an ionic liquid based pulp bleaching protectant.
이 배경이 되는 기술 부분이 공개하는 내용은 본 발명의 전반적인 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 이 정보의 구성이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 종래 기술임을 인정하거나 임의의 형태로 암시하는 것은 아니다.The content disclosed by the technical part that serves as the background is only to aid in understanding the overall background of the present invention, and the configuration of this information is recognized as prior art to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, or It is not implied in the form of.
제지 기술 장비의 대규모화, 자동화, 고효율화 및 제지업계의 청정 생산, 순환 경제, 환경 오염 감소 및 지속 가능한 발전에 대하여 점차 중시함에 따라, 무염소원소(ECF) 표백 기술이 한층 성숙해졌다. 현재 제지공장에서는 오염물질 발생을 줄이기 위하여 다량 탈 리그닌, 산소 탈 리그닌 및 저염소 다중 표백 방법을 많이 사용하고 있다. 무염소원소 (ECF) 표백 기술은, 염소가스 대신 이산화 염소를 사용하여 표백하고, 다이옥신의 배출을 방지하고 폐수중의 유기 염화물의 함량을 크게 줄인다. 그러나 ECF는 주로 산화 반응을 통해 표백되어 탄수화물 분해를 일으키고 중합도를 저하시키고 섬유의 강도를 일정하게 손상시켜 낮은 종이 강도 성능, 특히 낮은 인장 강도를 초래한다.As papermaking technology equipment becomes more large-scale, automated, and highly efficient, and the paper industry increasingly places great emphasis on clean production, circular economy, reduction of environmental pollution and sustainable development, the chlorine-free element (ECF) bleaching technology has become more mature. Currently, paper mills use a large amount of de-lignin, oxygen de-lignin, and low-chlorine multiple bleaching methods to reduce the generation of pollutants. The chlorine-free (ECF) bleaching technology uses chlorine dioxide instead of chlorine gas to bleach, prevents the emission of dioxins, and greatly reduces the content of organic chlorides in wastewater. However, ECF is mainly bleached through oxidation reaction, causing carbohydrate decomposition, lowering the degree of polymerization and constantly impairing the strength of the fiber, resulting in low paper strength performance, especially low tensile strength.
일반적으로 사용되는 셀룰로오스 보호제는 무수 황산 마그네슘, 탄산 마그네슘, 규산 나트륨, 붕사, 에틸렌 글리콜, 글리세롤 등이다. 그 중에서 무수 황산 마그네슘을 사용하는 것이 더 일반적이지만 표백 효율을 향상시키는데 효과가 없다. 또한 무수 황산 마그네슘을 첨가한 후의 산소 탈 리그닌 과정에서 펄프의 탄수화물이 여전히 많이 분해되며, 산소 탈 리그닌 효과가 50 % 이상이면 보호 효과가 크게 약화되어 펄프 섬유의 점도가 급격히 떨어진다.Cellulose protective agents generally used are anhydrous magnesium sulfate, magnesium carbonate, sodium silicate, borax, ethylene glycol, glycerol, and the like. Among them, anhydrous magnesium sulfate is more common, but it is not effective in improving the bleaching efficiency. In addition, carbohydrates in the pulp are still highly decomposed in the process of oxygen de-lignin after addition of anhydrous magnesium sulfate, and if the oxygen de-lignin effect is more than 50%, the protective effect is greatly weakened, and the viscosity of the pulp fiber decreases rapidly.
이온성 액체는 완전히 음이온과 양이온으로 구성되고, 실온에서 액체상태인 일종의 저온 용융염이다. 이는 좋은 열 안정성, 재활용성, 비 휘발성 및 좋은 용출도의 특성을 가지고 있다. 이온성 액체는 목재 섬유의 리그닌을 용출 및 분리할 수 있다. 적절한 이온성 액체 선택 및 용액 배비를 통해 목재 섬유에서 리그닌을 선택적으로 추출할 수 있다. 이런 이온 액체를 펄프 표백 과정에 사용하면 표백의 효율을 높이고, 표백 효과를 높일 수 있다. 또한 펄프섬유를 효과적으로 보호하여 종이의 물리적 강도를 높인다.An ionic liquid is a kind of low-temperature molten salt that is completely composed of anions and cations, and is liquid at room temperature. It has the characteristics of good thermal stability, recyclability, non-volatility and good dissolution. The ionic liquid can elute and separate the lignin of wood fibers. Lignin can be selectively extracted from wood fibers through appropriate ionic liquid selection and solution preparation. If such an ionic liquid is used in the pulp bleaching process, the bleaching efficiency can be increased and the bleaching effect can be increased. It also effectively protects the pulp fibers to increase the physical strength of the paper.
세계 경제의 발전과 사람들의 생활 수준이 끊임없이 높아짐에 따라 종이와 판지에 대한 사람들의 질량 요구는 갈수록 높아지는데, 종래의 펄프 및 제지 산업에서의 ECF 표백 후 종이 섬유의 인장 저항 강도, 내파열성 및 찢김성이 높지 않은 문제는 시급히 해결해야 한다.With the development of the global economy and the ever-increasing standard of people's living, people's mass demands for paper and cardboard are getting higher and higher, and the tensile resistance strength, rupture resistance and tear resistance of paper fibers after ECF bleaching in the conventional pulp and paper industry. Problems that are not highly sexual must be addressed urgently.
본 발명자의 이전 특허 CN201811466096.5에서는, 미 표백한 황산염 펄프를 이온성 액체 협동 초음파로 전처리 하고, 전처리한 황산염 펄프를 ECF표백하는, 황산염 펄프를 이온성 액체 협동 초음파 처리 및 ECF표백하여 종이기반 재료를 만드는 방법을 개시하였다. 그러나 후속 연구에서 발명자는, 초음파 기술의 추가로 인해 이온성 액체의 효과는 리그닌 제거효과를 강화하는데 있기에, 처리 후 펄프중의 리그닌의 함량은 적어지지만, 이 처리는 펄프 표면의 리그닌 농축에 도움이되지 않는다. 따라서 효과적으로 보호할 수 없다.In the previous patent CN201811466096.5 of the present inventor, the unbleached sulfate pulp is pretreated with ionic liquid cooperative ultrasonic waves, and the pretreated sulfate pulp is subjected to ECF bleaching, and the sulfate pulp is subjected to ionic liquid cooperative ultrasonic treatment and ECF bleaching to make a paper-based material. It disclosed a method of making. However, in a subsequent study, the inventor said that the effect of the ionic liquid due to the addition of ultrasonic technology is to enhance the lignin removal effect, so the content of lignin in the pulp after treatment is reduced, but this treatment is helpful in concentrating the lignin on the pulp surface. It doesn't work. Therefore, it cannot be effectively protected.
상기 문제를 극복하기 위하여, 본 발명은 이온성 액체가 펄프 표백 보호제로서의 응용을 제공하였다.In order to overcome the above problem, the present invention provides an application of an ionic liquid as a pulp bleaching protectant.
본 발명은 또한 이온성 액체와 제2성분으로 구성되며, 상기 제2성분은 탄산 마그네슘, 규산 나트륨, 붕사, 에틸렌 글리콜, 글리세롤 및 무수 황산 마그네슘 중 하나 이상으로 구성되는 이온성 액체의 펄프 표백 보호제를 제공하였다.The present invention is also composed of an ionic liquid and a second component, the second component is a pulp bleaching protectant of an ionic liquid consisting of at least one of magnesium carbonate, sodium silicate, borax, ethylene glycol, glycerol and anhydrous magnesium sulfate. Provided.
본 발명은 펄프를 펄프 표백 보호제로 전처리 한 후 ODP 표백하는 이온성 액체 기반의 펄프 표백 보호제를 제공한다. 표백 보호제로 전처리하면 펄프에서 리그닌을 용출시킬수 있고, 또한 ODP 표백 과정에서 섬유를 보호한다. 이러한 방식으로 펄프 표백 효과가 향상되고 펄프로 된 종이의 물리적 강도를 개선한다.The present invention provides an ionic liquid-based pulp bleaching protectant for ODP bleaching after pretreating the pulp with a pulp bleaching protectant. Pretreatment with a bleaching protectant can elute lignin from the pulp and also protects the fiber during the ODP bleaching process. In this way, the bleaching effect of the pulp is improved and the physical strength of the pulp paper is improved.
상기 기술적 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서 채택한 기술방안은 다음과 같다:In order to achieve the above technical object, the technical solution adopted by the present invention is as follows:
이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제는 이온성 액체와 제 2 성분으로 구성되며, 상기 제 2 성분은 탄산 마그네슘, 규산 나트륨, 붕사, 에틸렌 글리콜, 글리세롤 및 무수 황산 마그네슘 중 하나 이상으로 구성된다. The ionic liquid-based pulp bleaching protectant is composed of an ionic liquid and a second component, and the second component is composed of at least one of magnesium carbonate, sodium silicate, borax, ethylene glycol, glycerol and anhydrous magnesium sulfate.
바람직하게는 상기 이온성 액체의 음이온은 황산 수소 이온, 포름산 이온 및 염소 이온 중 하나 이상을 포함하거나;Preferably, the anion of the ionic liquid comprises at least one of hydrogen sulfate ions, formate ions and chlorine ions;
상기 이온성 액체의 양이온은 1-부틸3-메틸-이미다졸 이온, 2-히드록시 에틸 트리메틸 암모늄 및 트리에틸 암모늄 이온 중 하나 이상을 포함한다.The cations of the ionic liquid include one or more of 1-butyl3-methyl-imidazole ions, 2-hydroxy ethyl trimethyl ammonium and triethyl ammonium ions.
바람직하게는 상기 이온성 액체는 황산수소화 트리 에틸 암모늄 이온성 액체 또는 1-부틸 3-메틸 황산수소염 이온성 액체를 포함한다.Preferably the ionic liquid comprises triethyl ammonium hydrogen sulfate ionic liquid or 1-butyl 3-methyl hydrogen sulfate ionic liquid.
바람직하게는 상기 펄프 표백 보호제의 제2성분이 무수 황산 마그네슘인 경우, 상기 펄프 표백 보호제 중 무수 황산 마그네슘의 함량이 0.6 %이다.Preferably, when the second component of the pulp bleaching protective agent is anhydrous magnesium sulfate, the content of anhydrous magnesium sulfate in the pulp bleaching protective agent is 0.6%.
본 발명은 또한 상기 기술 방안에 따른 펄프 표백 보호제를 사용하여 펄프를 전처리하는 단계;The present invention also includes the steps of pre-treating the pulp using the pulp bleaching protective agent according to the above technical solution;
전처리 된 펄프를 ECF표백하고, 표백 공정이 ODP 표백 순서인 단계;ECF bleaching the pretreated pulp, and the bleaching process is in the order of ODP bleaching;
제지하여 수득하는 단계를 포함하는 이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제를 이용한 종이 강도 향상방법을 제공하였다.It provided a paper strength improvement method using an ionic liquid-based pulp bleaching protectant comprising the step of obtaining by papermaking.
바람직하게는 상기 펄프 표백 보호제의 사용량은 펄프의 절건 질량의 5-15 %이다.Preferably, the amount of the pulp bleaching protective agent used is 5-15% of the absolute dry mass of the pulp.
바람직하게는 상기 ODP 표백 순서의 O 단계 산소 탈 리그닌 공정은: 펄프 농도 10 %, NaOH 사용량 3 %, 산소 압력 0.5MPa, 온도 100 ℃, 시간 60 분, MgSO4 사용량 0.6 %이다.Preferably, the ODP oxygen de-lignin process in the ODP bleaching sequence is: pulp concentration 10%, NaOH usage 3%, oxygen pressure 0.5MPa, temperature 100°C, time 60 minutes, MgSO 4 usage 0.6%.
바람직하게는 상기ODP 표백 순서에서 D 단계 이산화 염소 표백 공정은: 이산화 염소의 사용량은 0.7 %, pH 값은 2-3, 온도는 70 ℃, 펄프 농도는 10 %, 시간은 30 분이다.Preferably, the D step chlorine dioxide bleaching process in the ODP bleaching sequence is: the amount of chlorine dioxide used is 0.7%, the pH value is 2-3, the temperature is 70°C, the pulp concentration is 10%, and the time is 30 minutes.
바람직하게는 상기 ODP 표백 순서에서 P 단계 과산화수소 표백 공정은: 과산화수소 사용량은 1 %, 펄프 농도는 10 %, pH 값은 11-12, 온도는 90 ℃, 산소 압력은 0.4 MPa이다.Preferably, in the ODP bleaching sequence, the P step hydrogen peroxide bleaching process: the amount of hydrogen peroxide used is 1%, the pulp concentration is 10%, the pH value is 11-12, the temperature is 90°C, and the oxygen pressure is 0.4 MPa.
바람직하게는 상기 펄프는 황산염 펄프이고, 증자 공정은 길이 15-25mm, 너비 10-20mm, 두께 3-5mm의 나무 조각을 취하여, 자연 건조시킨 후 증자하여 황산염 원초 펄프를 얻고, 증자 조건은 절건 원료에 비해 Na2O계로 사용되는 알칼리 양은21%, 황화도는 25 %, 액체 비율 1:5, 최대 증자 온도는 170℃, 105 ℃에서 15 분간 가스 방출 하고, 가열 시간 90 분, 온도 유지 시간 90분; 증자 후 충분히 세척 및 선별하여 펄프를 얻는다.Preferably, the pulp is sulfate pulp, and in the steaming process, a piece of wood having a length of 15-25 mm, a width of 10-20 mm, and a thickness of 3-5 mm is taken, dried naturally, and then steamed to obtain a sulfate raw pulp, Offering condition amount alkali used to step Na 2 O than in jeolgeon material 21%, sulfide is also 25%, liquid ratio 1: 5, up to steaming temperature is released 15 minutes gas at 170 ℃, 105 ℃, heating time 90 minutes , Temperature holding time 90 minutes; After steaming, it is sufficiently washed and sorted to obtain pulp.
본 발명은 또한 릴리프 인쇄 용지, 신문 용지, 오프셋 인쇄 용지, 코트지, 책 표지 용지, 사전 용지, 복사 용지 또는 보드 용지의 제조에서의 상기 기술적방안에 기재된 이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제의 응용을 제공하였다.The present invention also provides the application of the ionic liquid based pulp bleaching protectant described in the above technical solution in the manufacture of relief printing paper, newsprint, offset printing paper, coated paper, book cover paper, dictionary paper, copy paper or board paper. I did.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다:The beneficial effects of the present invention are as follows:
(1) 본 발명은 유칼립투스 황산염 펄프를 이온성 액체 기반 보호제로 전처리하여 ODP 표백 공정 중에 표면 보호 층을 형성하여 섬유 분해 정도를 줄이고 섬유 줄기를 보호한다.(1) In the present invention, the eucalyptus sulfate pulp is pretreated with an ionic liquid-based protective agent to form a surface protective layer during the ODP bleaching process to reduce the degree of fiber decomposition and protect the fiber stem.
(2) 이온성 액체 기반 보호제로 전처리하여 제조된 종이 기반 재료는 높은 접힘 저항성, 높은 인장 저항 강도, 높은 파열 저항성, 높은 찢김성 등의 장점을 가지고 있어, 다양한 종류의 종이 기반 재료의 제조에 적합하다.(2) Paper-based materials prepared by pre-treatment with ionic liquid-based protective agents have advantages such as high folding resistance, high tensile resistance strength, high rupture resistance, and high tearability, making them suitable for the manufacture of various types of paper-based materials. Do.
(3) 이온성 액체 기반 보호제의 전처리는 리그닌을 선택적으로 용출시켜, 섬유의 리그닌 함량을 현저히 감소시켜, 표백제의 효과에 유익하다. 상기 처리는 표백 효과를 제고하고, 표백제 사용량을 줄이고, 표백 효율을 높여 오염을 줄일 수 있다. (4) 본 발명에서 사용되는 이온성 액체는 구조가 안정하고 증기압이 0이며 재활용이 가능하고 친환경적이다.(3) Pretreatment of the ionic liquid-based protective agent selectively elutes lignin, significantly reducing the lignin content of the fiber, which is beneficial to the effect of bleach. The treatment can improve the bleaching effect, reduce the amount of bleach used, and increase the bleaching efficiency to reduce contamination. (4) The ionic liquid used in the present invention has a stable structure, zero vapor pressure, can be recycled, and is environmentally friendly.
(5) 본 발명의 처리 방법은 간단하고, 원가가 낮으며, 실용성이 강하고 널리 보급하기 쉽다.(5) The treatment method of the present invention is simple, low in cost, strong in practicality, and easy to spread widely.
다음의 상세한 설명은 모두 예시적인 것이며, 본 출원에 대한 추가 설명을 제공하기 위한 것임을 지적해야한다. 달리 명시되지 않는 한, 본 출원에서 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 출원이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다.It should be pointed out that the following detailed descriptions are all illustrative and are intended to provide further explanation for the present application. Unless otherwise specified, all technical and scientific terms used in this application have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this application belongs.
여기서 사용된 용어는 구체적인 구현을 설명하기 위한 것이며 본 출원에 따른 예시적인 구현을 제한하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 문맥상 달리 명시하지 않는 한, 단수형식은 복수형식을 포함하려는 의도이며, 또한 본 설명서에서 "포함" 및/또는 "포괄" 용어를 사용할 경우 특징, 절차, 조작, 기기, 조립품 및/또는 그 조합을 가리키는 것도 이해해야 한다.It should be noted that the terms used herein are for describing specific implementations and are not intended to limit exemplary implementations according to the present application. As used herein, unless the context dictates otherwise, the singular form is intended to include the plural form, and the use of the terms "comprising" and/or "inclusive" in this document includes features, procedures, manipulations, It should also be understood to refer to devices, assemblies and/or combinations thereof.
배경이 되는 기술에서 소개한 바와 같이, ECF 표백 후 종이 섬유의 인장 저항 강도, 파열 저항성 및 찢김성이 높지 않은 문제를 대상으로 한다. 따라서 본 발명은 펄프를 전처리 후 ODP 표백을 수행하는 이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제를 제공한다. 표백 보호제의 전처리는 리그닌을 용출시키고 표백과정에서 섬유질을 보호하는 작용을 한다. 이러한 방식으로 표백 효과가 향상되고 펄프로된 종이의 물리적 강도가 개선된다.As introduced in the background technology, the problem is that the tensile resistance strength, rupture resistance and tear resistance of paper fibers after ECF bleaching are not high. Accordingly, the present invention provides an ionic liquid-based pulp bleaching protectant that performs ODP bleaching after pretreating the pulp. The pretreatment of the bleach protectant elutes lignin and protects the fibers during the bleaching process. In this way, the bleaching effect is improved and the physical strength of the pulp paper is improved.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서 채택한 기술적 방안은 다음과 같다: 다음에 언급된 펄프의 농도는 달리 명시되지 않는 한 질량 백분율이며; 취급하는 시약 및 약품의 투여량은 달리 명시되지 않는 한 절건 펄프에 상대적으로 표시하였다.In order to achieve the above object, the technical solutions adopted in the present invention are as follows: the concentration of pulp mentioned below is in mass percentage unless otherwise specified; Dosages of reagents and drugs handled are indicated relative to absolute dry pulp unless otherwise specified.
현재의 이온성 액체 협동 초음파 처리가 표면의 리그닌 농축에 불리한 문제를 극복하기 위하여 본 출원에서는 그 처리 방법 및 효과의 작용규칙에 대하여 체계적으로 연구한 결과, 이온성 액체와 구체적인 표백순서의 조화로 중등강도 초음파 협동 이온액체 처리와 유사한 종이 강도와 백도의 상승효과를 얻을 수 있으며, 고강도 초음파 협동 이온성 액체 처리의 효과보다 약간 낮다는 사실을 발견하였다.In order to overcome the problem that the current cooperative ultrasonic treatment for ionic liquids is disadvantageous in concentrating lignin on the surface, in this application, as a result of systematic research on the rules of action of the treatment method and effect, the result of the harmonization of the ionic liquid and the specific bleaching order It was found that the synergistic effect of paper strength and whiteness similar to the intensity ultrasonic cooperative ionic liquid treatment can be obtained, and is slightly lower than the effect of the high intensity ultrasonic cooperative ionic liquid treatment.
본 발명은 이온성 액체, 탄산 마그네슘, 규산 나트륨, 붕사, 에틸렌 글리콜, 글리세롤 및 무수 황산 마그네슘 중 하나 이상으로 구성된 이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제를 제공하였다.The present invention provides an ionic liquid based pulp bleaching protectant composed of at least one of ionic liquid, magnesium carbonate, sodium silicate, borax, ethylene glycol, glycerol and anhydrous magnesium sulfate.
일부 실시 양태에서, 상기 이온성 액체의 음이온은 황산 수소 이온, 포름산 이온 또는 염소 이온 중 하나 이상을 함유하고; 본 출원에서 개발 된 펄프 표백 보호제는 리그닌을 선택적으로 용출시키고, 표백 효율를 향상시킬수 있으며, 동시에 용출된 셀룰로오스는 펄프 섬유의 표면에 농축되어 표백 과정에서 과도한 산화 분해로부터 섬유를 보호한다.In some embodiments, the anion of the ionic liquid contains at least one of hydrogen sulfate ions, formate ions, or chlorine ions; The pulp bleaching protectant developed in the present application selectively elutes lignin and can improve bleaching efficiency, and at the same time, the eluted cellulose is concentrated on the surface of the pulp fiber to protect the fiber from excessive oxidative decomposition during the bleaching process.
일부 실시 양태에서, 상기 이온성 액체의 양이온은 1-부틸 3-메틸-이미다졸이온, 2-히드록시 에틸 트리메틸 암모늄 이온 및 트리 에틸 암모늄 이온 중 하나 이상을 포함하며, 여기서 1-부틸 3-메틸-이미다졸 이온, 2-히드록시 에틸 트리메틸 암모늄 이온 및 트리에틸 암모늄 이온의 구조식은 각각 다음과 같다.In some embodiments, the cation of the ionic liquid comprises one or more of 1-butyl 3-methyl-imidazole ion, 2-hydroxy ethyl trimethyl ammonium ion, and triethyl ammonium ion, wherein 1-butyl 3-methyl The structural formulas of -imidazole ion, 2-hydroxyethyl trimethyl ammonium ion, and triethyl ammonium ion are as follows, respectively.
본 출원의 가공 방법은 이전 출원과 유사하지만, 그 효과에 따라 두 출원은 다른 펄프 제품에 적용 가능하다. 그 이유는 다음과 같다.The processing method of this application is similar to the previous application, but depending on the effect, the two applications can be applied to different pulp products. The reason for this is as follows.
본 출원은 이온성 액체를 사용하여 리그닌을 선택적으로 용출시켜 섬유 표면에 농축하여 글리칸 구조의 손상을 줄이고 섬유 중합도를 높인다. 전처리는 섬유를 느슨하게 하고 팽창 정도를 증가시켜 후속 표백제의 침투, 발색 그룹의 파괴 및 반응물의 확산 및 용출에 도움이된다. 동시에, 전처리는 미세 섬유 성분의 형태를 개선하고 섬유 간의 가교를 향상시켜 표백 효율을 개선하고 종이 기반 재료의 성능을 향상시킬 수 있다.This application selectively elutes lignin using an ionic liquid and concentrates it on the fiber surface to reduce damage to the glycan structure and increase fiber polymerization. The pretreatment loosens the fibers and increases the degree of swelling, which aids in the penetration of subsequent bleach, destruction of chromogenic groups, and diffusion and elution of the reactants. At the same time, the pretreatment can improve the morphology of the fine fiber component and improve the crosslinking between fibers, thereby improving the bleaching efficiency and improving the performance of the paper-based material.
그중에서 리그닌을 용출하여 섬유 표면에 농축하는 것은 내부 셀룰로오스 섬유 줄기를 보호하는데 중요한 역할을 한다. 그러나 이전 출원한 특허는 초음파 기술이 추가됨에 따라 이온성 액체의 효과는 리그닌 제거를 강화하는 것이며, 처리후 리그닌 함량이 낮아 표면 리그닌의 농축에 도움이 되지 않는다. 따라서 섬유를 효과적으로 보호할 수 없다. 따라서, 일부 실시 양태에서, 상기 이온성 액체의 양이온은 1-부틸3-메틸-이미다졸 이온, 2- 히드록시 에틸 트리메틸 암모늄 이온 및 트리 에틸 암모늄 이온 중 하나 이상을 함유하여, 표백 효율을 높이고 종이 기반 재료의 성능을 향상시켰다.Among them, eluting lignin and concentrating it on the fiber surface plays an important role in protecting the inner cellulose fiber stem. However, according to the previously applied patent, the effect of the ionic liquid is to enhance the removal of lignin as the ultrasonic technology is added, and the lignin content is low after treatment, which is not helpful in the concentration of surface lignin. Therefore, the fibers cannot be effectively protected. Thus, in some embodiments, the cation of the ionic liquid contains at least one of 1-butyl3-methyl-imidazole ions, 2-hydroxyethyl trimethyl ammonium ions, and triethyl ammonium ions to increase bleaching efficiency and Improved the performance of the base material.
본 발명은 또한 상기 기술 방안에 따른 펄프 표백 보호제를 사용하여 펄프를 전처리하는 단계;The present invention also includes the steps of pre-treating the pulp using the pulp bleaching protective agent according to the above technical solution;
전처리 된 펄프를 ECF표백하고, 표백 공정이 ODP 표백 순서인 단계;ECF bleaching the pretreated pulp, and the bleaching process is in the order of ODP bleaching;
제지하여 수득하는 단계를 포함하는 이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제를 이용한 펄프 제작 종이 강도를 향상시키는 방법을 제공하였다.There is provided a method for improving the strength of paper making pulp using an ionic liquid-based pulp bleaching protectant comprising the step of obtaining by papermaking.
일부 실시예에서, 본 발명은 다음 단계를 포함한 이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제를 이용한 펄프 제작 종이 강도를 향상시키는 방법을 제공하였다.In some examples, the present invention provides a method of improving the strength of pulp-making paper using an ionic liquid-based pulp bleaching protectant comprising the following steps.
(1)증자: 나무 조각을 취하여, 찜솥에 넣어 증자하여 원초 펄프(primary pulp)를 얻는다. 충분한 세척과 선별을 거쳐 황산염 펄프를 얻는다. 펄프의 카파값은 12 - 16이고;(1) Steaming: Take a piece of wood, put it in a steamer, and steam it to get a primary pulp. After sufficient washing and screening, a sulphate pulp is obtained. The pulp has a kappa value of 12-16;
(2) 이온성 액체 기반 표백 보호제로 전처리하고;(2) pretreated with an ionic liquid based bleach protector;
(3) ECF표백: 상기 이온성 액체 기반 표백 보호 제로 처리된 후의 펄프를 ECF 표백하고, 표백 공정의 표백 순서는 ODP이며:(3) ECF bleaching: The pulp treated with the ionic liquid-based bleaching protective agent is ECF bleached, and the bleaching sequence of the bleaching process is ODP:
먼저, 이온성 액체기반 표백 보호제로 처리된 펄프에 대해 O 단계 산소 탈 리그닌을 수행하고;First, O-stage oxygen de-lignin is performed on the pulp treated with an ionic liquid-based bleaching protectant;
O 단계 산소 탈 리그닌이 완료된 후, 펄프를 세척 하고, D 단계 이산화 염소 표백 단계를 수행하고;After the O-step oxygen de-lignin is completed, the pulp is washed, and the D-step chlorine dioxide bleaching step is performed;
D 단계 이산화 염소 표백이 완료된 후, 펄프를 세척한 다음 P 단계 과산화 수소 표백을 수행하고;After D-stage chlorine dioxide bleaching is completed, the pulp is washed and then P-stage hydrogen peroxide bleaching is performed;
P 단계 과산화수소 처리가 완료된 후 펄프를 세척하여 완성한다.After the P step hydrogen peroxide treatment is completed, the pulp is washed to complete it.
표백 후 얻은 최종 펄프는 제지 공정에 사용된다.The final pulp obtained after bleaching is used in the paper making process.
상기 기술적 방안은 구체적인 공정 매개 변수를 포함하지 않지만, 본 발명의 발명 구상은, 특히 이온성 액체 기반 표백 보호제로 전처리 한 뒤, 표백 공정의 산화 반응에서 섬유를 보호하여, 섬유의 산화 분해 정도를 낮추고, 표백 효과를 개선하고, 고성능 펄프를 얻는 것을 목표로 한다.Although the above technical solution does not include specific process parameters, the inventive concept of the present invention is to protect the fiber from the oxidation reaction of the bleaching process, especially after pretreatment with an ionic liquid-based bleaching protector, to reduce the degree of oxidative decomposition of the fiber. , Aims to improve the bleaching effect, and obtain a high-performance pulp.
일부 실시예에서, 상기 단계(1)에서 증자의 구체적인 방식은 다음과 같다: 길이 15-25mm, 너비 10-20mm, 두께 3-5mm의 비교적 균일한 나무 조각을 취하여, 자연 건조시킨 후 증자하여 황산 염 원초 펄프를 얻고, 증자 조건은 절건 원료에 비해 Na2O계로 사용되는 알칼리 양은21 %이고, 황화도가 25 %이고, 액체 비율이 1 : 5이며, 최대 증자 온도가 170 ℃이고, 105 ℃에서 15 분간 가스를 배출하고, 가열 시간 90 분, 유지 시간 90 분이고; 증자 후 증자효률과 종이 강도 성능을 향상시키기 위하여 충분한 세척 및 선별을 수행하여 펄프를 얻는다.In some embodiments, the specific method of steaming in step (1) is as follows: Take a relatively uniform piece of wood having a length of 15-25 mm, a width of 10-20 mm, and a thickness of 3-5 mm, dried naturally, and then increased to increase sulfuric acid. To obtain salted raw pulp, the steaming condition is that the amount of alkali used in Na 2 O is 21%, the degree of sulfidation is 25%, the liquid ratio is 1:5, and the maximum steaming temperature is 170°C, 105°C. Discharge the gas for 15 minutes, heating time 90 minutes, holding time 90 minutes; After steaming, the pulp is obtained by performing sufficient washing and sorting in order to improve the increase efficiency and paper strength performance.
황산염 펄프(sulphate wood pulp)는 수산화나트륨과 황화나트륨 혼합액을 증자제로 사용한다. 증자 과정에서 약액의 효과가 비교적 약하고 섬유가 강하게 부식되지 않기 때문에 섬유는 강하고 질기며 높은 인장 저항 강도, 파열 저항성, 찢김성 및 기타 기계적 강도 지수를 가지고 있으며, 내열성 과 내구성이 비교적 높다.Sulphate wood pulp uses a mixture of sodium hydroxide and sodium sulfide as a thickener. Since the effect of the chemical solution is relatively weak in the process of increasing, and the fiber is not strongly corroded, the fiber is strong and tough, has high tensile resistance strength, rupture resistance, tear resistance and other mechanical strength index, and has relatively high heat resistance and durability.
일부 실시예에서, 상기 단계 (2)에서 전처리의 구체적인 단계는 다음과 같다: 상기 단계 (1)에서 수득한 펄프를 표백보호제의 사용량이5-15 %의 조건하에서 처리한 후, 일정한 조건에서 ODP 표백한다.In some examples, the specific steps of the pretreatment in step (2) are as follows: The pulp obtained in step (1) is treated under conditions of 5-15% of the amount of bleaching agent, and then ODP under certain conditions. Bleach.
표백 보호제를 사용하는 양이 증가함에 따라, 표백 효율 및 펄프 성능이 향상되지만, 표백 보호제의 양이 일정 값에 도달하면, 표백 보호제의 양을 계속 증가시켜도 펄프 성능은 크게 향상시키지 못하고 표백 비용만 증가시킨다.As the amount of bleaching protectant increases, the bleaching efficiency and pulp performance are improved, but when the amount of the bleaching protectant reaches a certain value, the pulp performance is not greatly improved even if the amount of the bleaching protectant is continuously increased, only the bleaching cost increases. Let it.
일부 실시예에서는 최적의 효과를 얻기 위하여 보호제 사용량이 10%이다.In some embodiments, the amount of the protective agent used is 10% to obtain the optimum effect.
일부 실시예에서, 상기 절차(3)에서 ODP 표백 공정의 구체적인 방식은 다음과 같다: O 단계 산소 탈 리그닌 공정은: 펄프 농도 10 %, NaOH 사용량 3 %, 산소 압력 0.5MPa, 온도 100 ℃, 시간 60 분, MgSO4 사용량 0.6 %이고; D 단계 이산화 염소 표백 공정은 : 이산화 염소 투여 량 0.7 %, pH 값 2 - 3, 온도 70 ℃, 펄프 농도 10 %, 시간 30 분이고; P 단계 과산화수소 표백 공정은: 과산화수소 사용량 1 %, 펄프 농도 10 %, pH 값 11 - 12, 온도 90 ℃ , 산소 압력은 0.4MPa이다.In some embodiments, a specific method of the ODP bleaching process in the above procedure (3) is as follows: The O-stage oxygen de-lignin process is: pulp concentration 10%, NaOH usage 3%, oxygen pressure 0.5MPa, temperature 100°C, time 60 minutes, MgSO 4 used 0.6%; D step chlorine dioxide bleaching process: the chlorine dioxide dosage is 0.7%, the pH value is 2-3, the temperature is 70 ℃, the pulp concentration is 10%, the time is 30 minutes; P stage hydrogen peroxide bleaching process: hydrogen peroxide amount 1%, pulp concentration 10%, pH value 11-12, temperature 90 ℃, oxygen pressure is 0.4MPa.
산소 탈 리그닌 공정은 미 표백 펄프중의 리그닌 함량을 줄이고, 표백제의 사용량을 줄이며 표백 폐수의 오염 부하를 줄일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 O단계 산소 탈 리그닌 공정은: 펄프 농도 10 %, NaOH 사용 량 3 %, 산소 압력 0.5MPa, 온도 100 ℃, 시간 60 분이며, 이는 산소 표백 효율 및 펄프 성능을 개선하였다.The oxygen de-lignin process can reduce the lignin content in unbleached pulp, reduce the amount of bleach used, and reduce the pollutant load of bleaching wastewater. In some examples, the O-stage oxygen de-lignin process is: pulp concentration 10%, NaOH usage 3%, oxygen pressure 0.5MPa, temperature 100°C, time 60 minutes, which improves oxygen bleaching efficiency and pulp performance.
이산화염소는 강한 산화성을 가지고 있으며, 비교적 강한 탈 리그닌 능력과 탈 리그닌 선택성을 가지고 있다. 동일한 유효 염소용량 하에서, 이산화 염소 표백에 의해 생성되는 흡착성 유기 할로겐화물(AOX)은 염소가스 표백의 5분의 1에 불과하며, 리그닌 제거에 영향을 미치지 않는다. ClO2 표백 과정에서 완충체계의 구축은 pH의 안정성을 유지하는 데 도움이 된다. 일부 실시예에서, 상기 D단계 이산화염소 표백공정은: 이산화 염소의 양은 0.7 %, pH는 2 - 3, 온도는 70 ℃, 펄프 농도는 10 %, 시간은 30 분이고, 펄프의 표백 효율을 향상시키고, 유기 할로겐화물 (AOX)의 발생을 줄인다.Chlorine dioxide has strong oxidative properties, and has relatively strong de-lignin ability and de-lignin selectivity. Under the same effective chlorine capacity, the adsorbable organic halide (AOX) produced by chlorine dioxide bleaching is only one fifth of that of chlorine gas bleaching, and does not affect lignin removal. Building a buffer system during the ClO 2 bleaching process helps maintain pH stability. In some examples, the step D chlorine dioxide bleaching process: the amount of chlorine dioxide is 0.7%, the pH is 2-3, the temperature is 70 °C, the pulp concentration is 10%, the time is 30 minutes, and improves the bleaching efficiency of the pulp. , Reduce the generation of organic halides (AOX).
과산화수소 표백 공정은 섬유에 대한 손상이 적고, 수율이 높으며, 공정 적응성이 강하며, 표백 폐수에는 유기 염소 화합물이 포함되어 있어 처리가 용이하고 표백 단계 폐수의 완전한 재활용이 가능하다. 일부 실시예에서, 펄프 강도를 효과적으로 보호하고, 백색도를 향상시키기 위한 상기 P단계 과산화수소 표백 공정은: 과산화수소의 사용량은 1 %이고, 펄프 농도는 10 %, pH 값은 11-12, 온도는 90 ℃, 산소 압력은 0.4 MPa이다.The hydrogen peroxide bleaching process has less damage to fibers, high yield, strong process adaptability, and the bleaching wastewater contains organic chlorine compounds, so it is easy to treat, and complete recycling of wastewater in the bleaching step is possible. In some embodiments, the P-step hydrogen peroxide bleaching process to effectively protect the pulp strength and improve whiteness: the amount of hydrogen peroxide is 1%, the pulp concentration is 10%, the pH value is 11-12, the temperature is 90°C. , The oxygen pressure is 0.4 MPa.
본 출원의 연구에 따르면: ODP 표백 순서를 사용하면 공정이 더 짧을뿐만 아니라 비용도 더 저렴하다. 동시에 이온성 액체 기반 표백 보호제의 조합을 통해 이전 OAD1ED2 공정과 유사한 펄프 백색도 및 펄프 제작 종이의 강도를 얻을 수 있다.According to the study of the present application: using the ODP bleaching sequence not only the process is shorter, but also the cost is lower. At the same time, the combination of an ionic liquid-based bleaching protectant can achieve a pulp whiteness similar to the previous OAD 1 ED 2 process and the strength of the pulp-making paper.
본 발명의 설계 구상은: 표백 과정에서 펄프 섬유의 산화 반응 손상으로 인한 펄프 강도가 낮아지는 문제에 대하여, 본 발명에서는 이온성 액체기반 보호제를 이용한 전처리 방법을 제안하여, 펄프중의 리그닌을 용출시켜 섬유 표면에 부착시키고, 표백제와 리그닌을 충분히 작용시켜, 표백 과정에서 섬유의 산화 손상을 피하고, 종이 재료의 우수한 물리적 강도를 확보한다.The design concept of the present invention is: Regarding the problem of lowering the pulp strength due to the oxidation reaction damage of the pulp fibers during the bleaching process, the present invention proposes a pretreatment method using an ionic liquid-based protective agent to elute lignin in the pulp. It adheres to the surface of the fiber and sufficiently acts on the bleach and lignin to avoid oxidative damage to the fiber during the bleaching process, and to secure the excellent physical strength of the paper material.
아래에 구체적인 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 진일보 설명한다.The present invention will be further described by combining specific examples below.
본 발명의 실시예에서 사용한 분석 방법은 다음과 같다:The analysis method used in the examples of the present invention is as follows:
백색도의 측정: 펄프가 섬유 분해기에 의해 분해 된 후 오스트리아에서 제조 된 카이세파 필사키에서 종이로 복사한 후 YQ-Z-48B 화이트 그래프로 측정;Measurement of whiteness: After the pulp was decomposed by a fiber breaker, it was copied onto paper by Kaisepa Pilsaki, manufactured in Austria, and then measured by YQ-Z-48B white graph;
접힘 저항 횟수: 중국에서 만든 MIT 접힘저항도 테스터로 측정;Fold Resistance Count: Measured by MIT Fold Resistance Tester made in China;
파열 저항 인덱스: 스웨덴 회사 L & W에서 생산한 파열 저항 테스터로 측정;Burst resistance index: measured with a burst resistance tester produced by the Swedish company L &W;
인장 저항 지수: 중국산 XLWA (B) 지능형 전자 인장 시험기로 측정;Tensile resistance index: measured by XLWA (B) intelligent electronic tensile testing machine made in China;
찢김 지수: 중국산 MIT 찢김도 테스터로 측정.Tear index: Measured by MIT tear tester made in China.
섬유 표면 리그닌 함량: 미국에서 생산된 XPS로 측정.Fiber surface lignin content: measured by XPS produced in the United States.
자세히 설명하지 않은 나머지 실험 방법은 해당 분야의 관용 실험 방법이다.The remaining experimental methods not described in detail are conventional experimental methods in the field.
본 발명의 원리는: 이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제를 사용하여 리그닌을 선택적으로 용출시키고 섬유 표면에 농축시켜, 섬유질 글리칸의 구조 파괴를 감소하고, 섬유질 중합도를 제고한다. 전처리는 섬유를 느슨하게 하고 팽창 정도를 증가시킬 수 있으며, 이는 후속적인 표백제의 침투, 발색 그룹의 파괴 및 반응물의 확산 및 용출에 유익하다. 동시에, 전처리는 미세 섬유 성분의 형태를 개선하고, 섬유 간의 교착 능력을 향상시켜 표백 효율을 향상시키고, 종이 기반 재료의 성능을 향상시킬 수 있다. The principle of the present invention is: lignin is selectively eluted and concentrated on the fiber surface by using an ionic liquid based pulp bleaching protectant to reduce structural breakdown of fibrous glycans and improve fibrous polymerization. The pretreatment can loosen the fibers and increase the degree of swelling, which is beneficial for subsequent penetration of bleach, destruction of chromogenic groups and diffusion and elution of reactants. At the same time, the pretreatment can improve the morphology of the fine fiber component, improve the adhesion between the fibers, thereby improving the bleaching efficiency, and improving the performance of the paper-based material.
실시예1:Example 1:
절차는 다음과 같다.The procedure is as follows.
(1)증자: 유칼립투스 조각을 Na2O계, 알칼리 사용량이 21%이고, 황화도가 25%이고, 액체비 1:5이고, 최고 증자 온도170 ℃에서 증자하고, 105℃에서 기체를 방출하며, 가열시간은 90분이고, 보온시간은 90분이다. 증자후 충분히 세척하고 선별하여 펄프를 얻는다.(1) Steaming: Eucalyptus pieces are made of Na 2 O, the amount of alkali used is 21%, the degree of sulfidation is 25%, the liquid ratio is 1:5, and the steam is steamed at a maximum steaming temperature of 170°C, releasing gas at 105°C. , The heating time is 90 minutes, and the warming time is 90 minutes. After steaming, it is thoroughly washed and sorted to obtain pulp.
(2)보호제 전처리: 정확히 25g의 상기 유칼립투스 황산염 펄프 (절건 펄프계)를 세 봉지 취하고, 10 % 황산 수소화 트리에틸 암모늄 이온성 액체 (TEA-HSO4)기반 표백 보호제 (상기 표백 보호제는 TEA-HSO4외에 추가로 소량의 무수 황산 마그네슘 (0.6 %)을 포함)를 펄프에 넣고, ,폴리에틸렌 백에서 펄프 농도를 10 %로 조정하고 균일하게 혼합 될 때까지 반죽한다.(2) Pre-treatment of protective agent: Take exactly 25 g of the eucalyptus sulfate pulp (absolutely dried pulp) in three bags, and 10% sulfate hydrogenated triethyl ammonium ionic liquid (TEA-HSO 4 )-based bleaching protective agent (the bleaching protective agent was TEA-HSO. In addition to 4, add a small amount of anhydrous magnesium sulfate (0.6%) to the pulp, adjust the pulp concentration to 10% in a polyethylene bag, and knead until uniformly mixed.
(3) ECF표백: 상기 전처리 후 펄프를 표백하고, 표백 공정의 표백 순서가 ODP이고, 표백 공정의 절차는: 먼저 유칼립투스 황산염 펄프에 대해 O단계 산소 탈 리그닌을 수행하고, 공정은: 펄프 농도 10 %, NaOH 사용량 3 %, 산소 압력 0.5MPa, 온도 100 ℃, 시간 60 분, MgSO4 사용량 0.6 %이고; 뒤이어 D단계 이산화염소 표백을 수행하고, 공정은: 이산화 염소의 사용량은 0.7 %, pH 값은 2-3, 온도는 70 ℃, 펄프 농도는 10 %, 시간은 30 분이고; 처리된 펄프를 세척한 다음, P단계 과산화수소 표백을 수행하고, 공정은: 과산화수소의 양은 1 %, 펄프 농도는 10 %, pH 값은 11-12, 온도는 90 ℃, 산소 압력은 0.4MPa이고; 처리된 펄프를 세척한다.(3) ECF bleaching: after the pretreatment, the pulp is bleached, and the bleaching sequence of the bleaching process is ODP, and the procedure of the bleaching process is: First, O-step oxygen delignin is performed on the eucalyptus sulfate pulp, and the process is: pulp concentration 10 %, NaOH usage 3%, oxygen pressure 0.5MPa, temperature 100°C, time 60 minutes, MgSO 4 usage 0.6%; D-step chlorine dioxide bleaching was then performed, and the process was: the amount of chlorine dioxide used was 0.7%, the pH value was 2-3, the temperature was 70°C, the pulp concentration was 10%, and the time was 30 minutes; After washing the treated pulp, P-stage hydrogen peroxide bleaching was performed, and the process was: the amount of hydrogen peroxide was 1%, the pulp concentration was 10%, the pH value was 11-12, the temperature was 90° C., and the oxygen pressure was 0.4 MPa; Wash the treated pulp.
(4) 제지: 펄프를 40 ° SR의 고동도(beating degree)에 따라 두드린 다음 섬유 분해기에 의해 분해하여 균일하게 혼합한 다음 종이장 성형기에 80g/m2원지 종이바탕의 재료로 만든다.(4) Paper making: The pulp is beaten according to the beating degree of 40 ° SR, then decomposed by a fiber decomposer, mixed uniformly, and then made into a paper-based material of 80 g/m 2 in a paper sheet molding machine.
표1: TEA-HSO4기반 보호제 전처리가 펄프 성능에 미치는 영향Table 1: Effect of TEA-HSO 4 based protective agent pretreatment on pulp performance
표2 TEA-HSO4기반 보호제 전처리가 ODP 표백 후의 펄프로 된 종이성능에 미치는 영향Table 2 Effect of TEA-HSO 4 based protective agent pretreatment on the performance of pulp paper after ODP bleaching
결과: 펄프로 된 종이의 성능을 테스트 한 후, 표 1의 데이터에서 TEA-HSO4 이온성 액체 기반 표백 보호제 전처리의 사용은 펄프가 수율이 거의 변하지 않은 상태에서 성능이 비교적 크게 향상되었고, 그중 산소 표백 단계 (O): 카파 수가 8.06에서 7.89로 감소하여 2 % 감소되었고; 펄프 점도가 885mL/g에서 999mL/g으로 13 % 증가되었고; 중합도는 1313에서 1501로 증가하여, 14 % 증가되었다. 표백 완료 후 (ODP): 카파 수가 1.54에서 0.48로 감소하여 69 % 감소; 점도가 684mL/g에서 806mL/g으로 증가하여 18 % 증가; 중합도는 988에서 1184로 증가하여 20%증가하였다.Results: After testing the performance of the pulp paper, the use of TEA-HSO 4 ionic liquid-based bleach protectant pretreatment from the data in Table 1 showed a relatively significant improvement in performance while the pulp yield was almost unchanged. Bleaching step (O): the kappa number decreased from 8.06 to 7.89, decreasing by 2%; The pulp viscosity increased by 13% from 885 mL/g to 999 mL/g; The degree of polymerization increased from 1313 to 1501, increasing by 14%. After completion of bleaching (ODP): kappa number decreased from 1.54 to 0.48, 69% reduction; Viscosity increased from 684 mL/g to 806 mL/g, increasing by 18%; The degree of polymerization increased from 988 to 1184, increasing by 20%.
종이형성 성능 테스트를 거쳐, 표 2의 데이터에 따르면, TEA-HSO4 이온성 액체 기반 표백 보호제를 사용한 전처리로 인해 펄프는 백색도가 거의 변하지 않은 상태에서 물리적 성능이 크게 향상되었다. 그중: 펄프로 완성된 종이의 인장 저항 지수는 4.22kN·m-1에서 4.81kN·m-1로 14 % 증가하였으며, 찢김 지수는 6.927mN·m2·g-1에서 7.866mN·m2*g-1로 증가하여14%증가하였고; 내접힘차수가 126번에서 319번으로 2.5배 증가했다.After paper-forming performance tests, according to the data in Table 2, the physical performance of the pulp was significantly improved while the whiteness of the pulp was almost unchanged due to the pretreatment using the TEA-HSO 4 ionic liquid-based bleaching protectant. Of which: tensile resistance index of the finished paper in the pulp was increased by 14% in 4.22kN · m -1 · m -1 to 4.81kN, tear index 6.927mN · m 2 · g at -1 7.866mN · m 2 * increased to g -1 and increased by 14%; The internal folding order increased 2.5 times from 126 to 319.
펄프의 화학적 조성을 테스트 한 결과, TEA-HSO4 이온성 액체 기반 표백 보호제 전처리로 인해 펄프의 리그닌 함량이 현저히 감소되었으며, 여기서 산소 표백 단계 (O)의 섬유 리그닌 함량은 6.76 %에서 3.52 %로, 48 % 감소되었고; 표백 완료 후 (ODP) 섬유 리그닌 함량은 1.97 %에서 1.62 %로 18 % 감소했다. XPS에 의해 검측된 산소 표백 단계 후의 섬유 표면의 O/C 비율이 0.53에서 0.48로 감소하여, 표백 과정에서 섬유 표면에 리그닌의 보호층이 형성되었음을 설명한다.Testing the chemical composition of the pulp showed that the pretreatment of TEA-HSO 4 ionic liquid based bleach protectant significantly reduced the lignin content of the pulp, where the fiber lignin content of the oxygen bleaching step (O) was 6.76% to 3.52%, 48 % Decreased; After completion of bleaching (ODP), the fiber lignin content decreased by 18% from 1.97% to 1.62%. The O/C ratio of the fiber surface after the oxygen bleaching step detected by XPS decreased from 0.53 to 0.48, explaining that a protective layer of lignin was formed on the fiber surface during the bleaching process.
XRD 분석을 통해, ODP 표백 후, TEA-HSO4 이온성 액체 기반 표백 보호제를 사용한 전처리는 셀룰로오스의 결정도는 36.2에서 46.0으로, 27% 높아졌다.Through XRD analysis, after ODP bleaching , the pretreatment with TEA-HSO 4 ionic liquid-based bleaching protectant increased the crystallinity of cellulose from 36.2 to 46.0, increasing by 27%.
실시예2:Example 2:
절차는 다음과 같다.The procedure is as follows.
(1)증자: 조건은 Na2O계, 알칼리 사용량이 21%이고, 황화도가 25%이고, 액체비 1:5이고,최고 증자 온도는 170 ℃이고, 105℃에서 기체를 방출하며, 가열시간은 90분이고, 보온시간은 90분이다. 증자후 충분히 세척하고 선별하여 펄프를 얻는다.(1) Steaming: Conditions are Na 2 O, alkali usage is 21%, sulfidation is 25%, liquid ratio is 1:5, maximum steaming temperature is 170 ℃, gas is released at 105 ℃, heating The time is 90 minutes, and the warming time is 90 minutes. After steaming, it is thoroughly washed and sorted to obtain pulp.
(2)정확히 25g의 펄프 (절건 펄프계)를 세 봉지 취하고, 각각 5%, 10%, 15%의 1-부틸3-메틸 황산 수소 염이온 액체(BMIM-HSO4)를 펄프에 넣고, 폴리에틸렌 주머니에서 펄프 농도를 10%로 조절하여 잘 섞일 때까지 문지른다.(2) Take three bags of exactly 25 g of pulp (absolutely dry pulp), and add 5%, 10%, 15% 1-butyl 3-methyl hydrogen sulfate ion liquid (BMIM-HSO 4 ) into the pulp, and polyethylene In the pouch, adjust the pulp concentration to 10% and rub until well mixed.
(3) ECF표백: 상기 전처리를 거친 펄프를 표백하고, 표백 공정의 표백 순서가 ODP이고, 표백 공정의 절차는: 먼저 유칼립투스 황산염 펄프에 대해 O단계 산소 탈 리그닌을 수행하고, 공정은: 펄프 농도 10 %, NaOH 사용량 3 %, 산소 압력 0.5MPa, 온도 100 ℃, 시간 60 분, MgSO4 사용량 0.6 %이고; 뒤이어 D단계 이산화염소 표백을 수행하고, 공정은: 이산화 염소의 사용량은 0.7 %, pH 값은 2-3, 온도는 70 ℃, 펄프 농도는 10 %, 시간은 30 분이고; 처리된 펄프를 세척한 다음, P단계 과산화수소 표백을 수행하고, 공정은: 과산화수소의 양은 1 %, 펄프 농도는 10 %, pH 값은 11-12, 온도는 90 ℃, 산소 압력은 0.4MPa이고; 처리된 펄프를 세척한다.(3) ECF bleaching: the pre-treated pulp is bleached, the bleaching sequence of the bleaching process is ODP, the procedure of the bleaching process is: First, O-step oxygen delignin is performed on the eucalyptus sulfate pulp, and the process is: pulp concentration 10%, NaOH usage 3%, oxygen pressure 0.5MPa, temperature 100°C, time 60 minutes, MgSO 4 usage 0.6%; D-step chlorine dioxide bleaching was then performed, and the process was: the amount of chlorine dioxide used was 0.7%, the pH value was 2-3, the temperature was 70°C, the pulp concentration was 10%, and the time was 30 minutes; After washing the treated pulp, P-stage hydrogen peroxide bleaching was performed, and the process was: the amount of hydrogen peroxide was 1%, the pulp concentration was 10%, the pH value was 11-12, the temperature was 90° C., and the oxygen pressure was 0.4 MPa; Wash the treated pulp.
(4) 제지: 펄프를 40 ° SR의 고동도에 따라 두드린 다음 섬유 분해기에 의해 분해하여 균일하게 혼합한 다음 종이장 성형기에 80g/m2원지 종이바탕의 재료로 만든다. (4) Paper: The pulp is beaten according to the high dynamics of 40 ° SR, then decomposed by a fiber decomposer, mixed uniformly, and then made into a paper-based material of 80 g/m 2 in a paper sheet molding machine.
표3: BMIM-HSO4기반 보호제 처리가 펄프 성능에 미치는 영향Table 3: Effect of BMIM-HSO 4 based protective agent treatment on pulp performance
표4 BMIM-HSO4기반 보호제 전처리가 ODP 표백 후의 펄프로 된 종이성능에 미치는 영향Table 4 Effect of BMIM-HSO 4 based protective agent pretreatment on the performance of pulp paper after ODP bleaching
결과 : 펄프로 된 종이의 성능 테스트를 거쳐, 표 3의 데이터에서 BMIM-HSO4 이온성 액체 기반 표백 보호제 전처리의 사용은 펄프가 수율이 거의 변하지 않은 상태에서 펄프 성능이 비교적 크게 향상되었고, 그중 산소 표백 단계 (O) : 카파 수가 8.06에서 7.47로 감소하여 7 % 감소되었고; 점도가 885mL/g에서 905mL/g으로 2 % 증가되었고; 중합도는 1313에서 1346로 증가하여, 3 % 증가되었다. 표백 완료 후 (ODP): 카파 수가 1.54에서 0.67로 감소하여56 % 감소; 점도가 684mL/g에서721mL/g으로 증가하여 5% 증가; 중합도는 988에서 1047로 증가하여 6%증가하였다.Results: After the performance test of the pulp paper, the use of BMIM-HSO 4 ionic liquid-based bleaching protectant pretreatment from the data in Table 3 showed a relatively large improvement in pulp performance while the pulp yield was almost unchanged. Bleaching step (O): kappa number decreased from 8.06 to 7.47, reduced by 7%; Viscosity increased by 2% from 885 mL/g to 905 mL/g; The degree of polymerization increased from 1313 to 1346, increasing by 3%. After completion of bleaching (ODP): Kappa number decreased from 1.54 to 0.67, 56% reduction Viscosity increased from 684 mL/g to 721 mL/g, increasing by 5%; The degree of polymerization increased from 988 to 1047, increasing by 6%.
종이형성 성능 테스트를 거쳐, 표 4의 데이터에 따르면, BMIM-HSO4이온성 액체 기반 표백 보호제를 사용한 전처리로 인해 펄프는 백색도가 거의 변하지 않은 상태에서 물리적 성능이 비교적 크게 향상되었다. 그중: 종이 펄프의 인장 저항 지수는 4.22kN·m-1에서 4.57kN·m-1로 8 % 증가하였으며, 찢김 지수는 6.927mN·m2·g-1에서 7.598mN·m2* g-1로 증가하여10%증가하였고; 내접힘 차수가 126번에서 252번으로 2배 증가했다.After paper-forming performance tests, according to the data in Table 4, the physical performance of the pulp was relatively significantly improved while the whiteness of the pulp was almost unchanged due to the pretreatment using the BMIM-HSO 4 ionic liquid-based bleaching protectant. Of which: tensile resistance index of the paper pulp was increased by 8% in 4.22kN · m -1 · m -1 to 4.57kN, tear index · m 2 · g -1 in 6.927mN 7.598mN · m 2 * g -1 Increased by 10%; The in-folding order doubled from 126 to 252.
펄프의 화학적 조성을 테스트 한 결과, TEA-HSO4 이온성 액체 기반 표백 보호제전처리로 인해 펄프의 리그닌 함량이 현저히 감소되었으며, 여기서 산소 표백 단계 (O)의 섬유 리그닌 함량은 6.76 %에서5.96 %로, 12 % 감소되었고; 표백 완료 후 (ODP) 섬유 리그닌 함량은 1.97 %에서 1.83 %로 7 % 감소했다. XPS에 의해 검측된 산소 표백 단계 후의 섬유 표면의 O/C 비율이 0.53에서 0.51로 감소하여, 표백 과정에서 섬유 표면에 리그닌의 보호층이 형성되었음을 설명한다.As a result of testing the chemical composition of the pulp, the lignin content of the pulp was significantly reduced due to the TEA-HSO4 ionic liquid-based bleaching protectant pretreatment, where the fiber lignin content of the oxygen bleaching step (O) was 6.76% to 5.96%, 12% to 12%. Decreased; After completion of bleaching (ODP), the fiber lignin content decreased by 7% from 1.97% to 1.83%. The O/C ratio of the fiber surface after the oxygen bleaching step detected by XPS decreased from 0.53 to 0.51, explaining that a protective layer of lignin was formed on the fiber surface during the bleaching process.
XRD 분석을 통해, ODP 표백 후, BMIM-HSO4 이온성 액체 기반 표백 보호제를 사용한 전처리로 인해 셀룰로오스 결정도가 36.2에서 48.8로 35% 높아졌다.Through XRD analysis, after ODP bleaching, the cellulose crystallinity increased by 35% from 36.2 to 48.8 due to pretreatment with a BMIM-HSO 4 ionic liquid based bleach protectant.
상기 실시예의 설명은 본 발명의 방법 및 핵심 아이디어를 이해하는 데 도움을 주기 위해서만 사용된다. 당업자라면 본 발명의 원리를 벗어나지 않고서 본 발명에 대해 몇 가지 개선 및 수정이 이루어질 수 있으며, 이러한 개선 및 수정은 또한 본 발명의 청구범위의 보호 범위 내에 속한다는 점에 유의해야 한다. 이러한 실시 예에 대한 다양한 수정은 당업자에게 자명하며, 여기서 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고서 다른 실시예에서 구현될 수있다. 따라서, 본 발명은 이 문서에 제시된 실시예에 제한되지 않고, 이 문서에 개시된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 가장 넓은 범위에 부합되어야 한다.The description of the above embodiments is only used to help understand the method and key ideas of the present invention. It should be noted that some of the improvements and modifications can be made to the present invention without departing from the principles of the present invention by those skilled in the art, and such improvements and modifications also fall within the protection scope of the claims of the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit or scope of the present invention. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments presented in this document, but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
Claims (12)
상기 이온성 액체의 양이온이 1-부틸3-메틸-이미다졸 이온, 2-히드록시 에틸 트리메틸 암모늄 이온 및 트리에틸 암모늄 이온 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제.The method of claim 2, wherein the anion of the ionic liquid comprises at least one of hydrogen sulfate ions, formate ions and chlorine ions;
An ionic liquid-based pulp bleaching protectant, wherein the cation of the ionic liquid comprises at least one of 1-butyl 3-methyl-imidazole ions, 2-hydroxyethyl trimethyl ammonium ions, and triethyl ammonium ions.
전처리 된 펄프를 ECF표백하고, 표백 공정이 ODP 표백 순서인 단계;
제지하여 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온성 액체 기반 펄프 표백 보호제를 이용한 종이 강도 향상 방법.Pre-treating the pulp using the pulp bleaching protective agent according to any one of claims 2 to 5;
ECF bleaching the pretreated pulp, and the bleaching process is in the order of ODP bleaching;
Paper strength improvement method using an ionic liquid-based pulp bleaching protective agent, characterized in that it comprises the step of obtaining by papermaking.
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