本發(fā)明屬于造紙技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備紙基材料的方法。
背景技術(shù)：
2012年以來，我國紙和紙板的總產(chǎn)量已超過全球產(chǎn)量的四分之一，穩(wěn)居世界第一。隨著我國造紙工業(yè)的快速發(fā)展，木材生物質(zhì)已成為我國制漿造紙工業(yè)的主要原材料，約占造紙纖維原料的60％。隨著制漿造紙工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，闊葉木在制漿造紙中所占的比重不斷加大。當(dāng)前，我國北方的大規(guī)模速生楊林已出具規(guī)模，為制漿造紙工業(yè)的發(fā)展儲備了良好的原料。隨著社會和科技的發(fā)展，利用木質(zhì)纖維造紙原料的組分分離技術(shù)，將其分離制備傳統(tǒng)化學(xué)漿的除將其用于制備傳統(tǒng)的紙和紙板的同時，再開發(fā)系列制備紙基材料的新技術(shù)，把傳統(tǒng)造紙行業(yè)拓寬至新材料行業(yè)，為傳統(tǒng)的造紙行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級拓寬了新的思路和途徑。
造紙的過程主要分為制漿和造紙兩個基本過程?，F(xiàn)在生產(chǎn)中通常將單一原料紙漿或混合原料紙漿經(jīng)簡單打漿后，再往紙漿中加入改善紙張性能的填料、膠料、施膠劑等各種輔料，然后進行抄制成型或壓制成型。其中，造紙?zhí)盍鲜侵冈诩垵{內(nèi)加入的一些基本不溶于水的固體微粒，加入的目的是改善紙張的不透明度、亮度、平滑度、柔軟性、均勻性和尺寸穩(wěn)定性。還可以使紙張的手感好，降低其吸濕性，減少纖維用量。加入填料的紙漿容易脫水、易干燥、可減少能源消耗，降低造紙成本。但是，加填料的紙張容易掉粉、掉毛，這些缺點還需要通過加強劑和表面施膠得到彌補。大量化學(xué)品的加入，使紙張的提高或改變的同時，會對使用和環(huán)境或多或少造成一定的危害。
目前關(guān)于速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿采用常規(guī)造紙技術(shù)制備得到的紙基材料存在制備成紙后的各項物理指標(biāo)相對較低的問題，尤其是在制備白卡紙上，白卡紙在白度、挺度、耐破度和平滑度等有較高的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明采用梯度打漿技術(shù)和自添加技術(shù)兩項關(guān)鍵技術(shù)，采用抄制成型和壓制成型兩種方法制備高級紙基材料的新方法，獲得了系列高強度的紙基材料的制備新技術(shù)。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
本發(fā)明的第一個目的是提供一種速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備紙基材料的方法，包括以下步驟：
將速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿分別進行梯度打漿，第一種紙漿的打漿度為10～25°SR，第二種紙漿的打漿度為30～55°SR，第三種紙漿的打漿度為60～70°SR；
然后將制備好的三種梯度的紙漿按照質(zhì)量比例15～30：65～80：5～10進行混合均勻后制備紙基材料。
由于不同的打漿度所需能耗不同，本發(fā)明可根據(jù)所需紙基材料的特性，按比例進行混合均勻后制備紙基材料，能夠起到在保證達到所需紙基材料的性能時，使能源消耗最低。
優(yōu)選的，所述第一種紙漿的打漿度為15～25°SR，第二種紙漿的打漿度為35～50°SR，第三種紙漿的打漿度為60～65°SR。
優(yōu)選的，根據(jù)本發(fā)明特定的紙漿原料，為使得制備得到的紙基材料的物理性能較佳，第一種紙漿、第二種紙漿和第三種紙漿的質(zhì)量比例為20～30：65～75：5～10。
最優(yōu)選的，第一種紙漿、第二種紙漿和第三種紙漿的質(zhì)量比例為25：70：5。
優(yōu)選的，所述速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿的制備方法引用專利ZL201310301253.8中的制備方法。
速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿的制備方法，包括以下步驟：
(1)蒸煮：取速生楊木片，放入蒸煮鍋中蒸煮，得原漿，然后進行洗滌、篩選，得紙漿；
(2)木聚糖酶預(yù)處理；
(3)ECF漂白：上述經(jīng)過酶處理的紙漿進行漂白，漂白工序為ODED，步驟為：首先，對經(jīng)過酶處理的紙漿進行脫氧木素或強化脫氧木素；氧脫木素結(jié)束后，對紙漿進行洗滌，然后進行D段二氧化氯漂白；D段二氧化氯漂白結(jié)束后，對紙漿進行洗滌，然后進行E段；E段結(jié)束后，對紙漿進行洗滌，然后進行第二個D段，完成。
具體參數(shù)為：氧脫木素工藝為：漿濃10％，NaOH用量2.5％，氧壓0.6MPa，溫度100℃，時間80min，MgSO4用量0.5％；D段：ClO2用量為0.5％，初始pH值5，溫度70℃，漿濃10％，時間120min；E段：NaOH用量2％，漿濃10％，溫度70℃；第二個D段：ClO2用量為0.5％，初始pH值5，溫度70℃，漿濃10％，時間120min。
所述蒸煮的具體方式為：取長度15～25mm、寬度10～20mm、厚度3～5mm的速生楊木片，自然風(fēng)干后，進行蒸煮，制得速生楊氫氧化鈉蒽醌原漿，蒸煮的條件是：用堿量22％，對絕干原料，NaOH計；AQ用量0.05％，液比1:4，蒸煮最高溫度165℃，在105℃時進行放氣10-15min，升溫時間90min，保溫時間90min；蒸煮后漿料經(jīng)洗滌、篩選，得紙漿，紙漿的卡伯值16～21。
所述木聚糖酶預(yù)處理的具體方式為：調(diào)整紙漿濃度為10％，然后用木聚糖酶X1、X2或X3進行處理，在處理過程中，每間隔10～15min揉搓一次；處理后取出，放入沸水浴中10min，使木聚糖酶失活終止反應(yīng)，用自來水清洗紙漿。
所述木聚糖酶X1、X2或X3進行處理的具體工藝條件如下：聚糖酶X1的工藝條件是：酶用量10IU/L，溫度50℃，pH8-9，時間90-120min；木聚糖酶X2的工藝條件是：酶用量8IU/g，溫度55℃，pH8-9，時間90-120min；木聚糖酶X3的工藝條件是：酶用量10IU/g，溫度50℃，pH8-9，時間120min。
優(yōu)選的，得到混合均勻的紙漿后，采用抄制成型或壓制成型制備紙基材料。抄制成型和壓制成型是造紙技術(shù)領(lǐng)域中常規(guī)的技術(shù)。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種采用上述方法制備得到的紙基材料。該紙基材料可為生活用紙基材料和白卡原紙紙基材料。
優(yōu)選的，采用本發(fā)明的方法更加適合制備白卡原紙，得到的白卡原紙均勻平整，厚薄一致，不掉粉。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種梯度混合紙漿在制備白卡原紙中的應(yīng)用，所述梯度混合紙漿的制備方法如下：將速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿分別進行梯度打漿，第一種紙漿的打漿度為10～25°SR，第二種紙漿的打漿度為30～55°SR，第三種紙漿的打漿度為60～70°SR；
然后將制備好的三種梯度的紙漿按照質(zhì)量比例15～30：65～80：5～10進行混合均勻后得到梯度混合紙漿。
優(yōu)選的，所述第一種紙漿的打漿度為15～25°SR，第二種紙漿的打漿度為35～50°SR，第三種紙漿的打漿度為60～65°SR；
優(yōu)選的，第一種紙漿、第二種紙漿和第三種紙漿的質(zhì)量比例為20～30：65～75：5～10；
進一步優(yōu)選的，第一種紙漿、第二種紙漿和第三種紙漿的質(zhì)量比例為25：70：5。
白卡紙因其白度高、強度大成為一種應(yīng)用廣泛的包裝用紙，其由多層白卡原紙結(jié)合構(gòu)成，經(jīng)多輥壓光制造出來的一種紙張。一般打漿后需要在漿液中添加填料和助劑。
采用本發(fā)明的方法制備得到的白卡原紙，有較高的挺度、耐破度和平滑度。
由于本發(fā)明中采用的紙漿是生物化學(xué)法漂白所得速生楊化學(xué)漿，紙漿漂白過程中經(jīng)過生物酶的作用，紙漿纖維的柔軟性增強，打漿過程能耗明顯降低，打漿后的紙漿的保持了較好的柔軟性和可抄造性。
梯度打漿的目的是使紙漿在制備紙基材料時既要保持紙漿纖維良好的濾水性能，還要使得紙漿纖維裸露足夠多的羥基使成型紙基材料擁有足夠多的氫鍵、共價鍵結(jié)合，使得紙基材料形成一個交錯的鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確保成型紙基材料優(yōu)良的物理強度。這在生產(chǎn)白卡原紙發(fā)揮了顯著的作用。
打漿度與纖維結(jié)合力、裂斷長、耐折度、撕裂度、挺度、平滑度等具有復(fù)雜的關(guān)系，對于不同的紙漿種類，這種關(guān)系并沒有特定的規(guī)律，所以需要經(jīng)過大量的試驗進行研究摸索，得到制備紙基材料較佳的打漿度。針對特定的速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿，本發(fā)明優(yōu)化得到三種梯度的打漿度和其各自的含量比例，不同配比和梯度打漿度的漿料之間起到協(xié)同互補的作用，對打漿度的要求降低，可以避免打漿條件控制不好，易出現(xiàn)定量不均的問題。由于傳統(tǒng)制備的紙基的物理性能與打漿、填料的加入量和填料的留著率有較大的關(guān)系，如果要制備一種特定的紙基，需要把握好每個環(huán)節(jié)。而經(jīng)研究，針對特定的原料，本發(fā)明通過調(diào)控打漿梯度和其各自的含量能夠制備理想的紙基材料。
本發(fā)明針對特定的速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿，經(jīng)分析研究，打漿度(10～25°SR)較低的紙漿纖維較長、分絲帚化程度較輕，在紙基材料中起到一定的支撐作用，并保證紙基材料制備過程中良好的濾水性能，這部分紙漿纖維的用量一般在15％～30％；打漿度(30～55°SR)適中的紙漿纖維有所切斷，纖維分絲帚化較好，在制備紙基材料過程中，起到將纖維緊密交織結(jié)合的作用，這部分紙漿纖維的用量所占比例最大，一般是65～80％；打漿度(60～70°SR)較高的紙漿纖維，纖維本身的切斷較多、分絲帚化程度很高，纖維變細短小，裸露出的羥基和氫鍵更多，在制備紙基材料過程中，起到鏈接交織更多的氫鍵和共價鍵、填充紙基材料空隙的作用，這部分紙漿纖維的用量所占比例較少，一般是5～10％。
自添加技術(shù)是指，不需要額外的添加劑，只需將化學(xué)漿分別進行梯度打漿，部分少量化學(xué)漿的打漿度提高，纖維變的短細小，按照一定比例配合，可代替添加劑的使用。
上述技術(shù)方案具有如下有益效果：
(1)在造紙過程中，本發(fā)明采用梯度打漿技術(shù)和自添加技術(shù)兩項關(guān)鍵技術(shù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中單一打漿技術(shù)和混合多種原料打漿的不足，避免了額外添加劑的使用。
(2)本發(fā)明的梯度打漿技術(shù)和自添加技術(shù)制備得到的紙基材料的各項物理性能優(yōu)異，尤其是制備白卡原紙。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施例1
一種速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備紙基材料的方法，該實施例制備白卡原紙紙基材料，該白卡原紙材料可直接作為環(huán)保包裝紙基材料。
步驟如下：
(1)將專利ZL201310301253.8“一種速生楊的NaOH-AQ漿生物化學(xué)法ECF漂白工藝”技術(shù)獲得的高性能無元素氯速生楊漂白化學(xué)漿，紙漿白度86.2％ISO，取三份紙漿利用PFI磨進行精確磨漿，使得紙漿的打漿度分別是25°SR、45°SR、65°SR。
其中，紙漿白度為86.2％ISO的化學(xué)漿的制備方法，包括以下步驟：
1)蒸煮：取速生楊木片，放入蒸煮鍋中蒸煮，得原漿，然后進行洗滌、篩選，得紙漿；
所述蒸煮的具體方式為：取長度15～25mm、寬度10～20mm、厚度3～5mm的速生楊木片，自然風(fēng)干后，進行蒸煮，制得速生楊氫氧化鈉蒽醌原漿，蒸煮的條件是：用堿量22％，對絕干原料，NaOH計；AQ用量0.05％，液比1:4，蒸煮最高溫度165℃，在105℃時進行放氣10min，升溫時間90min，保溫時間90min；蒸煮后漿料經(jīng)洗滌、篩選，得紙漿。
2)木聚糖酶預(yù)處理；
所述木聚糖酶預(yù)處理的具體方式為：調(diào)整紙漿濃度為10％，然后用木聚糖酶X1進行處理，在處理過程中，每間隔15min揉搓一次；處理后取出，放入沸水浴中10min，使木聚糖酶失活終止反應(yīng)，用自來水清洗紙漿；
木聚糖酶X1的工藝條件是：酶用量10IU/L，溫度50℃，pH8-9，時間90-120min。
3)ECF漂白：上述經(jīng)過酶處理的紙漿進行漂白，漂白工序為ODED，步驟為：首先，對經(jīng)過酶處理的紙漿進行氧脫木素；氧脫木素結(jié)束后，對紙漿進行洗滌，然后進行D段二氧化氯漂白；D段二氧化氯漂白結(jié)束后，對紙漿進行洗滌，然后進行E段；E段結(jié)束后，對紙漿進行洗滌，然后進行第二個D段，完成；
具體參數(shù)為：氧脫木素工藝為：漿濃10％，NaOH用量2.5％，氧壓0.6MPa，溫度100℃，時間80min，MgSO4用量0.5％；D段：ClO2用量為0.5％，初始pH值5，溫度70℃，漿濃10％，時間120min；E段：NaOH用量2％，漿濃10％，溫度70℃；第二個D段：ClO2用量為0.5％，初始pH值5，溫度70℃，漿濃10％，時間120min；
(2)把打漿或磨漿備漿好的紙漿纖維按照打漿度25°SR、45°SR、65°SR的紙漿纖維原料混合質(zhì)量比例15:75:10經(jīng)纖維疏解器疏解使其均勻混合，然后在紙頁成型器上壓制成型120g/m2環(huán)保包裝紙基材料。
(3)與此同時，a、選擇打漿度45°SR的100％的紙漿纖維原料，b、選擇打漿度為25°SR、45°SR的紙漿原料，按照質(zhì)量比例20：80混合；
上述原料經(jīng)纖維疏解器疏解使其均勻混合，然后在紙頁成型器上壓制成型120g/m2環(huán)保包裝紙基材料，做對比樣用。
(4)將以上兩種成型的120g/m2環(huán)保包裝紙基材料放到電熱烘缸上進行烘干，然后放到干燥器中平衡環(huán)保包裝紙基材料的水分，使其水分保持在8％，然后測定紙基材料的物理強度。
(5)所得環(huán)保包裝紙基材料的各項指標(biāo)如表1，在相同紙漿纖維原料下，按照梯度打漿制備的環(huán)保包裝紙基材料的各項指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)條件下單一打漿度的紙漿纖維原料制備的環(huán)保包裝紙基材料。
表1 速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備環(huán)保包裝紙基材料的物理性能指標(biāo)比較一覽表
實施例2 一種速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備紙基材料的方法，該實施例制備白卡原紙紙基材料，該白卡原紙材料可直接作為環(huán)保包裝紙基材料。
步驟如下：
(1)將專利ZL201310301253.8“一種速生楊的NaOH-AQ漿生物化學(xué)法ECF漂白工藝”技術(shù)獲得的高性能無元素氯速生楊漂白化學(xué)漿(采用實施例1中所述的化學(xué)漿)，取三份紙漿利用PFI磨進行精確磨漿，使得紙漿的打漿度分別是20°SR、40°SR、60°SR。
(2)把打漿或磨漿備漿好的紙漿纖維原料按照打漿度20°SR、40°SR、60°SR的紙漿纖維原料混合質(zhì)量比例20:70:10經(jīng)纖維疏解器疏解使其均勻混合，然后在紙頁成型器上壓制成型130g/m2環(huán)保包裝紙基材料。
(3)與此同時，a、選擇打漿度40°SR的100％的紙漿纖維原料，b、選擇打漿度為20°SR、40°SR的紙漿原料，按照質(zhì)量比例30：70混合；上述原料經(jīng)纖維疏解器疏解使其均勻混合，然后在紙頁成型器上壓制成型130g/m2環(huán)保包裝紙基材料，做對比樣用。
(4)將以上兩種成型的130g/m2環(huán)保包裝紙基材料放到電熱烘缸上進行烘干，然后放到干燥器中平衡環(huán)保包裝紙基材料的水分，使其水分保持在8％，然后測定紙基材料的物理強度。
(5)所得環(huán)保包裝紙基材料的各項指標(biāo)如表2，在相同紙漿纖維原料下，按照梯度打漿制備的環(huán)保包裝紙基材料的各項指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)條件下單一打漿度的紙漿纖維原料制備的環(huán)保包裝紙基材料。
表2 速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備環(huán)保包裝紙基材料的物理性能指標(biāo)比較一覽表
實施例3 一種速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備紙基材料的方法，該實施例制備生活用紙基材料。
步驟如下：
(1)將專利ZL201310301253.8“一種速生楊的NaOH-AQ漿生物化學(xué)法ECF漂白工藝”技術(shù)獲得的高性能無元素氯速生楊漂白化學(xué)漿(采用實施例1中所述的化學(xué)漿)，取三份紙漿利用PFI磨進行精確磨漿，使得紙漿的打漿度分別是15°SR、35°SR、60°SR。
(2)把打漿或磨漿備漿好的紙漿纖維原料按照打漿度15°SR、35°SR、60°SR的紙漿纖維原料混合質(zhì)量比例20:70:10經(jīng)纖維疏解器疏解使其均勻混合，然后在紙頁成型器上壓制成型30g/m2生活用紙基材料。
(3)與此同時，選擇打漿度35°SR的100％的紙漿纖維原料，經(jīng)纖維疏解器疏解使其均勻混合，然后在紙頁成型器上壓制成型30g/m2生活用紙基材料，做對比樣用。
(4)將以上兩種成型的30g/m2生活用紙基材料放到電熱烘缸上進行烘干，然后放到干燥器中平衡生活用紙基材料的水分，使其水分保持在8％，然后測定紙基材料的物理強度。
(5)所得生活用紙基材料的各項指標(biāo)如表3，在相同紙漿纖維原料下，按照梯度打漿制備的生活用紙基材料的各項指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)條件下單一打漿度的紙漿纖維原料制備的生活用紙基材料。
表3 速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備生活用紙基材料的物理性能指標(biāo)比較一覽表
實施例4 一種速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備紙基材料的方法，該實施例制備生活用紙基材料。
步驟如下：
(1)將專利ZL201310301253.8“一種速生楊的NaOH-AQ漿生物化學(xué)法ECF漂白工藝”技術(shù)獲得的高性能無元素氯速生楊漂白化學(xué)漿(采用實施例1中所述的化學(xué)漿)，取三份紙漿利用PFI磨進行精確磨漿，使得紙漿的打漿度分別是20°SR、40°SR、60°SR。
(2)把打漿或磨漿備漿好的紙漿纖維原料按照打漿度20°SR、40°SR、60°SR的紙漿纖維原料混合質(zhì)量比例15:70:15經(jīng)纖維疏解器疏解使其均勻混合，然后在紙頁成型器上壓制成型35g/m2生活用紙基材料。
(3)與此同時，選擇打漿度40°SR的100％的紙漿纖維原料，經(jīng)纖維疏解器疏解使其均勻混合，然后在紙頁成型器上壓制成型35g/m2生活用紙基材料，做對比樣用。
(4)將以上兩種成型的35g/m2生活用紙基材料放到電熱烘缸上進行烘干，然后放到干燥器中平衡生活用紙基材料的水分，使其水分保持在8％，然后測定紙基材料的物理強度。
(5)所得生活用紙基材料的各項指標(biāo)如表4，在相同紙漿纖維原料下，按照梯度打漿制備的生活用紙基材料的各項指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)條件下單一打漿度的紙漿纖維原料制備的生活用紙基材料。
表4 速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備生活用紙基材料的物理性能指標(biāo)比較一覽表
實施例5 一種速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備紙基材料的方法，該實施例制備白卡原紙紙基材料。
步驟如下：
(1)將專利ZL201310301253.8“一種速生楊的NaOH-AQ漿生物化學(xué)法ECF漂白工藝”技術(shù)獲得的高性能無元素氯速生楊漂白化學(xué)漿(采用實施例1中所述的化學(xué)漿)，取三份紙漿利用PFI磨進行精確磨漿，使得紙漿的打漿度分別是20°SR、40°SR、60°SR。
(2)把打漿或磨漿備漿好的紙漿纖維按照打漿度20°SR、40°SR、60°SR的紙漿纖維原料混合質(zhì)量比例10:80:10經(jīng)纖維疏解器疏解使其均勻混合，然后在紙頁成型器上壓制成型120g/m2白卡原紙紙基材料。
(3)與此同時，a、選擇打漿度40°SR的100％的紙漿纖維原料，b、選擇打漿度為20°SR、40°SR的紙漿原料，按照質(zhì)量比例20：80混合；
上述原料經(jīng)纖維疏解器疏解使其均勻混合，然后在紙頁成型器上壓制成型120g/m2白卡原紙紙基材料，做對比樣用。
(4)將以上兩種成型的120g/m2白卡原紙紙基材料放到電熱烘缸上進行烘干，然后放到干燥器中平衡白卡原紙紙基材料的水分，使其水分保持在8％，然后測定紙基材料的物理強度。
(5)所得白卡原紙紙基材料的各項指標(biāo)如表5，在相同紙漿纖維原料下，按照梯度打漿制備的白卡原紙紙基材料的各項指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)條件下單一打漿度的紙漿纖維原料制備的白卡原紙紙基材料。
表5 速生楊的生物化學(xué)法ECF漂白NaOH-AQ漿制備白卡原紙紙基材料物理性能指標(biāo)比較一覽表
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。