專利名稱：使用落葉松化機漿生產(chǎn)中高檔文化用紙的制漿造紙工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用落葉松制成漂白化機漿并使用這種化機漿來抄造中高檔文化用紙的制漿造紙工藝。
背景技術(shù)：
落葉松是松科針葉木，生長于北半球的寒冷氣候。它們是俄羅斯和加拿大北方針葉林的主要樹種，在中國東北部也大量生長。落葉松木材素有堅固、防水和耐用的品質(zhì)。但與云杉和北方松樹比較，落葉松在造紙應(yīng)用上有一些劣勢，纖維雖長但比較粗糙，細胞壁厚，心材含有率高，而且含有黃酮類多酚物質(zhì)，使得蒸煮和漂白都比較困難。然而，全球木材資源特別是針葉木的短缺使造紙界人士不斷尋求新的樹種或?qū)⒃袠浞N更有效地利用，這其中就包括對落葉松的研究興趣，特別是在加拿大，俄羅斯和中國。一般認為硫酸鹽制漿是最適合落葉松的制漿方法，因此在以落葉松為原料的漿廠都是以硫酸鹽制漿，但總的來說，以落葉松為原料的漿廠是很少的，并主要在俄羅斯。大多數(shù)俄羅斯生產(chǎn)落葉松硫酸鹽商品漿，或者粘膠纖維，硫酸鹽掛面紙和瓦楞襯里，只有少數(shù)生產(chǎn)酸性亞硫酸鹽漿，提供給新聞紙。中國東北有幾家漿廠利用落葉松生產(chǎn)硫酸鹽漿，提供給紙袋紙和紙板，加拿大利用落葉松制漿的程度雖不及俄羅斯，但魁北克木材短缺以及落葉松的種植帶動了落葉松高得率漿的研究。中國的落葉松種植主要以日本落葉松為主，有些研究工作集中在日本落葉松的硫酸鹽制漿上。近年來中國越來越重視高得率漿的生產(chǎn)，用于生產(chǎn)包裝紙和紙板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是要開拓落葉松在造紙領(lǐng)域的更多應(yīng)用，從新聞紙、紙袋紙、瓦楞紙的應(yīng)用拓展到文化用紙的應(yīng)用，并且采用節(jié)省森林資源的高得率漿工藝。本發(fā)明的目的是通過本發(fā)明的技術(shù)方案實現(xiàn)的。第一方面，本發(fā)明涉及一種從落葉松制備用于高級紙張制造的化機漿的方法，包括以下步驟a)將收割后的落葉松去皮去葉，然后將其切成木片，b)將一定量的木片裝入反應(yīng)罐中，通入蒸氣，汽蒸木片至少5分鐘，c)汽蒸之后，在大于20度的溫度下將木片用主要含有亞硫酸鈉的浸漬液浸漬至少5分鐘，然后排出浸漬液，d)將浸漬過的木片傳送到螺旋擠壓機，以壓縮并除去多余的液體，e)在提高的壓力下，將壓縮的木片在高濃盤磨機中精煉，以得到具有所需游離度的紙漿，f)通過用過氧化物漂白和/或連二亞硫酸鹽漂白漿料，使白度達到60%以上。在一優(yōu)選的實施方式中，步驟b)中，蒸汽的溫度為100-110°C，汽蒸時間為10-20 分鐘。
在一優(yōu)選的實施方式中，步驟C)中，以絕干木片的重量為基準計，亞硫酸鈉的加入量為20-30%，浸漬液的體積與木片的重量的比例為5 1到6 1，浸漬可以在60°C的溫度下進行20-30分鐘，浸漬液在浸漬期間循環(huán)，其中浸漬液的體積與木片的重量的比例的單位為升千克。在一優(yōu)選的實施方式中，步驟C)還任選地包括在浸漬后直接將溫度升高到 130-150°C，進行液蒸5-30分鐘，然后排出浸漬蒸煮黑液，并對液蒸過的木片進行洗滌?；蛘咴诮n后，排出浸漬液，然后通入130-150°C的蒸汽，進行汽蒸5-10分鐘。在一優(yōu)選的實施方式中，步驟d)中，使用壓縮比為1 2到1 4的兩個螺旋擠壓機，在兩個螺旋擠壓機之間，任選地具有100-130°C的預(yù)熱器。在一優(yōu)選的實施方式中，步驟e)中，任選地進行兩段高濃壓力磨漿，其中第一段的壓力為300mbar，第二段的壓力為150mbar，調(diào)整磨盤之間的間隙以得到漿液的游離度為 200-500mlCSF。在一優(yōu)選的實施方式中，步驟f)中任選地使用兩段過氧化氫漂白，其中所述兩段過氧化氫漂白的條件相同或不同，分別為3% -5% H2O2,1. 5% -3% NaOH和其他助劑。在一優(yōu)選的實施方式中，所述其他助劑為適量的硅酸鈉，硫酸鎂和DTPA。第二方面，本發(fā)明還涉及用本發(fā)明所述的方法制得的化機漿。第三方面，本發(fā)明還涉及用本發(fā)明所述的方法制得的化機漿在高級紙張中的應(yīng)用，其使用量至少為5重量％，優(yōu)選10-20%之間，以總用漿量為基準計。第四方面，本發(fā)明還涉及一種高級紙張，其包括至少5重量％，優(yōu)選10-20%重量的用本發(fā)明所述的方法制得的化機漿，以總用漿量為基準計。本發(fā)明主要是為落葉松應(yīng)用于文化紙的生產(chǎn)提供一種可能，即生產(chǎn)漂白化機漿。 目前落葉松大都是硫酸鹽制漿，主要用于紙袋紙。
具體實施例方式本文中的以下術(shù)語具有以下含義“化機漿”指的是化學機械漿。“白液”指的是用于落葉松木片浸漬的化學品溶液，也即亞硫酸鈉溶液。“黑液”指的是落葉松木片浸漬或蒸煮后的過濾液，包括從木片中溶出的物質(zhì)和剩余的亞硫酸鈉?！敖^干木片”指的是木片在105°C烘干后的重量，標準方法IS0638?！癈SF”指的是Canadian Standard Freeness，S卩加拿大游離度，其是對紙漿濾水性能的一種測量，標準方法IS05^57-2。“液蒸”指的是液體蒸煮?！耙罕取敝傅氖且合嗯c固相的比例，這里是浸漬液體積與絕干木片重量之間的比例，單位為升公斤?！敖n液”指的是木片浸漬時的所有液體，包括白液(預(yù)先用適量的水稀釋亞硫酸鈉形成白液)，助劑以及木片含有的水分，所述助劑例如DTPA(二乙烯三胺五乙酸)和/或 AQ (蒽醌)?！皾{濃”指的是纖維在抄紙漿料懸浮液中的絕干含量?！皦嚎s比”指的是木片擠壓前后的體積比。
本發(fā)明的從落葉松制備用于高級紙張制造的化機漿的方法，包括以下步驟a)將收割后的落葉松去皮去葉，然后將其切成木片，b)將一定量的木片裝入反應(yīng)罐中，通入蒸氣，汽蒸木片至少5分鐘，c)汽蒸之后，在大于20度的溫度下將木片用主要含有亞硫酸鈉的浸漬液至少5分鐘，然后排出浸漬液，d)將浸漬過的木片傳送到螺旋擠壓機，以壓縮并除去多余的液體，e)在提高的壓力下，將壓縮的木片在高濃盤磨機中精煉，以得到具有所需游離度的紙漿，f)通過用過氧化物漂白和/或連二亞硫酸鹽漂白漿料，使白度達到60%以上。較佳地，步驟b)中，蒸汽的溫度為100-110°C，汽蒸時間為10-20分鐘。較佳地，步驟c)中，以絕干木片的重量為基準計，亞硫酸鈉的加入量為20-30%， 浸漬液的體積與木片的重量的比例為5 1到6 1，浸漬可以在60°C的溫度下進行20-30 分鐘，浸漬液在浸漬期間循環(huán)，其中浸漬液的體積與木片的重量的比例的單位為升千克。較佳地，步驟c)的浸漬液除了亞硫酸鈉外，還含有DTPA和/或AQ。較佳地，步驟c)還任選地包括在浸漬后直接將溫度升高到130-150°C，進行液蒸 5-30分鐘，然后排出浸漬蒸煮黑液，并對液蒸過的木片進行洗滌。或者在浸漬后，排出浸漬液，然后通入130-150°C的蒸汽，進行汽蒸5-10分鐘。較佳地，步驟d)中，使用壓縮比為1 2到1 4的兩個螺旋擠壓機，在兩個螺旋擠壓機之間，任選地具有100_130°C的預(yù)熱器。較佳地，步驟e)中，任選地進行兩段高濃壓力磨漿，其中第一段的壓力為300mbar，第二段的壓力為150mbar，調(diào)整磨盤之間的間隙以得到漿液的游離度為 200-500mlCSF。較佳地，步驟f)中任選地使用兩段過氧化氫漂白，其中所述兩段過氧化氫漂白的條件相同或不同，分別為3% -5% H2O2,1. 5% -3% NaOH和其他助劑。較佳地，所述其他助劑為適量的硅酸鈉，硫酸鎂和DTPA。第二方面，本發(fā)明還涉及用本發(fā)明所述的方法制得的化機漿。第三方面，本發(fā)明還涉及用本發(fā)明所述的方法制得的化機漿在高級紙張中的應(yīng)用，其使用量至少為5重量％，優(yōu)選10-20%之間，以總用漿量為基準計。第四方面，本發(fā)明還涉及一種高級紙張，其包括至少5重量％，優(yōu)選10-20%重量的用本發(fā)明所述的方法制得的化機漿，以總用漿量為基準計。更具體地，本發(fā)明的用落葉松制成化機漿的方法包括以下步驟a)將落葉松收割后去皮去葉，經(jīng)削片機削成平均20-22毫米長，5. 8毫米厚的木片；并采用SCAN-CM 40:01的標準方法篩選出合格木片。b)將一定量的木片裝入木片預(yù)蒸罐中，通入100-110°C (較佳地為105°C )的蒸汽，汽蒸10-20分鐘；c)預(yù)先將亞硫酸鈉粉末配制成30_60g/L的水溶液，即白液；d)將白液按一定用量和液比加入到木片預(yù)蒸罐中，加熱混合物到40-60°C (較佳地為60°C )的浸漬溫度，保持白液不斷循環(huán)，浸漬20-30分鐘；以絕干木片的重量為基準計，所述亞硫酸鈉的用量為20-30重量％，液比為5 1到6 1，較佳地為6 1，其中液比指的是白液和水的總體積與絕干木片的重量之間的比例，單位為升千克；e)浸漬后，直接排出浸漬黑液，f)由螺旋推送器將木片送入到一段螺旋擠壓機，壓縮比為1 2 4，擠出液體。 然后通過100-130°C (較佳地為105°C或130°C)的預(yù)熱器，進入第二段螺旋擠壓機，壓縮比為1 2 4(較佳地為1 2)，最后木片進入高濃盤磨機，漿濃25 35%，通過調(diào)整盤磨間隙，經(jīng)兩段壓力磨漿生產(chǎn)出游離度為200-500ml CSF的漿料，其中兩段壓力磨漿的第一段壓力為250-350mbar (優(yōu)選300mbar)，第二段壓力為100-200mbar (優(yōu)選150mbar)，該漿料進一步通過高濃磨漿(漿濃15-25% )，得到游離度大約為100-200mlCSF的化機漿。g)將得到的落葉松化機漿經(jīng)過漂白，使ISO白度達到65%以上。較佳地，所述方法在步驟e)中，還任選地包括在浸漬后直接升溫到130-150°C，進行液蒸5-30分鐘，液蒸完成后，再排出浸漬蒸煮黑液，并對液蒸過的木片進行洗滌。或者在浸漬后，排出浸漬液，然后通入130-150°C的蒸汽，進行汽蒸5-10分鐘。較佳地，所述方法還包括在步驟g)中使用兩段過氧化氫漂白，使ISO白度達到 65%以上，其中所述兩段過氧化氫漂白的條件相同或不同，為3% -5% H2O2，1.5% -3% NaOH和其他助劑。較佳地，所述其他助劑為適量的硅酸鈉，硫酸鎂和DTPA。較佳地，兩段過氧化氫漂白的條件分別為第一段5% H202//2.5 % NaOH/3.3% Na2Si03/0. 05 % MgS04/0. 4 % DTPA,第二段 3 % H2O2/1. 9 % NaOH/2. 1 % Na2Si03/0. 05 % MgS04/0. 4% DTPA。較佳地，兩段過氧化氫漂白的條件分別為兩段均為5% H202/2.5 % NaOH/3. 3% Na2SiO3A). 05% MgS04/0. 4% DTPA。較佳地，以絕干木片的重量為基準計，所述亞硫酸鈉的用量為20重量％或30重
量％較佳地，所述兩段壓力磨漿的第一段壓力為300mbar，第二段壓力為150mbar。下面結(jié)合具體的實施例進一步闡述本發(fā)明。但是，應(yīng)該明白，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。下列實施例中未注明具體條件的試驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有百分比為重量百分比。應(yīng)用實例1 將俄羅斯落葉松(來自俄羅斯的Havarovsk和Baikal，百年樹齡)收割、去皮去葉、削片后，取453. 9kg絕干木片(絕干含量49. 5%)裝入木片預(yù)蒸罐中，通入105°C的飽和水蒸汽(飽和水蒸汽的壓力和溫度有關(guān)系，105°C的壓力為0. 12Mpa，通入速率不重要，充滿就可以)，汽蒸10分鐘。按液比(6 1)以及亞硫酸鈉添加量20. 4%和DTPA添加量0.51% (均基于絕干木片)加入預(yù)先配置好的白液2260L(濃度41g/L)，DTPA 1. 78L(以40%重量比的DTPA計算，濃度1.3g/L)以及木片中的水分G63L)組成浸漬液(共約2723L)。升溫到60°C，在不斷循環(huán)的過程中浸漬30分鐘。浸漬后排出浸漬黑液。木片直接由螺旋推送器送入到一段螺桿擠壓機，壓縮比為1 2。然后通過預(yù)熱器(130°C )進入二段螺旋擠壓機，壓縮比為1 2。最后木片進入高濃盤磨機(漿濃30%)。通過調(diào)節(jié)磨盤間隙(手動進退刀來調(diào)節(jié)磨盤間隙，例如，從0. 194mm調(diào)節(jié)到0. 398mm)，經(jīng)兩段壓力磨漿(壓力分別為 300mbar, 150mbar)生產(chǎn)出游離度為大約200mlCSF的化機漿。該化機漿進一步經(jīng)過高濃磨漿(漿濃20% )得到游離度大約IOOmlCSF的化機漿。得到的落葉松化機漿經(jīng)過兩段過氧化氫漂白(第一段5 % H202/2. 5 % NaOH/3. 3 % Na2Si03/0. 05 % MgS04/0. 4 % DTPA,第二段 3 % H2O2/1. 9 % NaOH/2. 1 % Na2Si03/0. 05 % MgSO4A). 4% DTPA，ISO白度達到75.7%0該漿的其他主要性能有松厚度2. 17cm7g，抗張強度指數(shù)34. 4Nm/g，撕裂指數(shù)7. 5mNm2/g。測試均根據(jù)標準方法IS03688，IS05269-1和 IS05270。實驗結(jié)果表明，漂白后的落葉松化機漿以10%的比例(相對總絕干漿)添加到高檔文化用紙的配方中取代10%商品楊木化機漿后，提高了紙張松厚度和挺度，而且沒有影響其他成紙性能。下面是實驗室小試的結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種從落葉松制備用于高級紙張制造的化機漿的方法，包括以下步驟a)將收割后的落葉松去皮去葉，然后將其切成木片，b)將一定量的木片裝入反應(yīng)罐中，通入蒸氣，汽蒸木片至少5分鐘，c)汽蒸之后，在大于20度的溫度下將木片用主要含有亞硫酸鈉的浸漬液浸漬至少5分鐘，然后排出浸漬液，d)將浸漬過的木片傳送到螺旋擠壓機，以壓縮并除去多余的液體，e)在提高的壓力下，將壓縮的木片在高濃盤磨機中精煉，以得到具有所需游離度的紙漿，f)通過用過氧化氫漂白和/或連二亞硫酸鹽漂白漿料，使白度達到60%以上。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步驟b)中，蒸汽的溫度為100-110°C，汽蒸時間為10-20分鐘。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步驟c)中，以絕干木片的重量為基準計，亞硫酸鈉的加入量為20-30%，浸漬液體積與木片的重量的比例為5 1到6 1，浸漬可以在60°C 的溫度下進行20-30分鐘，浸漬液在浸漬期間循環(huán)，其中浸漬液的體積與木片的重量的比例的單位為升千克。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步驟c)還任選地包括在浸漬后直接將溫度升高到130-150°C，進行液蒸5-30分鐘，然后排出浸漬蒸煮黑液，并對液蒸過的木片進行洗滌； 或者在浸漬后，排出浸漬液，然后通入130-150°C的蒸汽，進行汽蒸5-10分鐘。
5.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步驟d)中，使用壓縮比為1 2到1 4的兩個螺旋擠壓機，在兩個螺旋擠壓機之間，任選地具有100-130°C的預(yù)熱器。
6.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步驟e)中，任選地進行兩段高濃壓力磨漿，其中第一段的壓力為300mbar，第二段的壓力為150mbar，調(diào)整磨盤之間的間隙以得到漿液的游離度為 200-500mlCSF。
7.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步驟f)中任選地使用兩段過氧化氫漂白，其中所述兩段過氧化氫漂白的條件相同或不同，分別為3^-5% H2O2，1. 5% -3% NaOH和其他助劑。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述其他助劑為適量的硅酸鈉，硫酸鎂和 DTPA。
9.如權(quán)利要求1所述的方法制得的化機漿。
10.如權(quán)利要求1所述的方法制得的化機漿在高級紙張中的應(yīng)用，其使用量至少為5重量％，優(yōu)選10-20%之間，以總用漿量為基準計。
11.一種高級紙張，其包括至少5重量％，優(yōu)選10-20%重量的如權(quán)利要求1所述的方法制得的化機漿，以總用漿量為基準計。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用落葉松制成漂白化機漿并使用這種化機漿來抄造中高檔文化用紙的制漿造紙工藝，其特征是將落葉松收割、去皮去葉、削片，用亞硫酸鈉水溶液浸漬后，經(jīng)兩段高濃磨漿和后續(xù)高濃磨漿精制成本色化機漿，再經(jīng)二段過氧化氫漂白，可用于抄造膠版紙、復(fù)印紙、銅版原紙等中高檔文化用紙。該方法通過優(yōu)化建立了落葉松化機漿的工藝參數(shù)，以及使用該化機漿的抄紙條件，使落葉松得以應(yīng)用在中高檔文化用紙上，為更有效地利用中國和俄羅斯等地的落葉松提供了技術(shù)方案。
文檔編號D21H11/06GK102268832SQ2011101978
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者張洪敏 申請人:芬歐匯川(常熟)紙業(yè)有限公司