專利名稱：：一種淀粉和漿料共糊化改善紙張強度的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及造紙增強的工藝方法，屬于制漿造紙工藝
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)紙頁增強的方法都是通過打漿的物理方法或者通過添加增強助劑的化學(xué)方法?？紤]到打漿改善強度的不足，現(xiàn)在通常使用各種干強劑來提高紙張的強度。用以增強紙及紙板干強度的一類精細(xì)化學(xué)品稱為增干強劑。干強劑主要有四類(1)合成聚合物。如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、脲醛樹脂和三聚氰胺樹脂等。(2)改性淀粉。如陽離子淀粉、陰離子淀粉、兩性淀粉、非離子型淀粉等。G)纖維素、甲殼素衍生物及植物膠類。如羧甲基纖維素、甲殼素、殼聚糖等。(4)樹脂障礙控制劑。如各種分散劑、螯合劑、生物酶制劑等?，F(xiàn)如今的增強方法是利用增強劑與纖維素的羥基形成氫鍵或通過靜電吸附作用使紙頁得到增強。在實際工業(yè)生產(chǎn)中存在如下缺點(1)現(xiàn)有漿料強度低，尤其機械槳和廢紙漿強度較低。機械漿由于其處理工藝的特性，纖維相對化學(xué)漿比較短，所以細(xì)小纖維留著率及成紙強度也受到的很大的影響。同時由于廢紙漿在多次回用后，會影響纖維本身的性能，纖維變的比較細(xì)斷，而且比較硬，不利于打漿處理，成紙的強度也非常差。在應(yīng)用過程中，會出現(xiàn)表面強度較低，掉毛掉粉的現(xiàn)狀。(2)現(xiàn)有干強劑成本較高，如陽離子淀粉和陽離子聚丙烯酰胺成本較高，如果能利用原淀粉、氧化淀粉等價格較為低廉的材料做為干強劑則可以大大節(jié)約成本。(3)淀粉高用量時留著率的局限性。改性淀粉類的陽離子淀粉、陰離子淀粉、兩性淀粉做為干強劑的用量一般在0.5%2%之間，用量超過2%以上的部分則難以留著在紙張上。同樣陽離子聚丙稀酰胺會出現(xiàn)如陽離子淀粉一樣的不利因素。對于陰離子聚丙稀酰胺，由于要用硫酸鋁作為連接劑，所以一般只能在酸性條件下使用，而現(xiàn)在發(fā)展的趨勢是中堿性環(huán)境。對于品質(zhì)比較差的纖維原料，生產(chǎn)出的紙張強度更加差。(4)淀粉增強紙張強度的局限性。傳統(tǒng)方法中淀粉做為干強劑只能將紙張的強度提高20一30%，無法滿足纖維多次回收利用的增強要求。隨著環(huán)境資源問題的突出，充分利用現(xiàn)有資源，多次利用纖維資源正在成為紙漿發(fā)展的一個途徑。但是，纖維多次使用后品質(zhì)的下降，勢必對成紙的強度產(chǎn)生很大影響。(5)聚丙稀酰胺類(PAM)，陽離子淀粉、陰離子淀粉、兩性淀粉等現(xiàn)有的干強劑容易受到體系的影響。傳統(tǒng)方法的干強劑增強紙張的原理是利用化學(xué)品本身的離子特性對纖維進行吸附，受到系統(tǒng)的干擾較大，陰離子垃圾影響助劑的留著效果，系統(tǒng)中的帶電荷的離子相互吸引，容易形成絮聚，因而干強劑發(fā)揮的效率受到一定的影響，要消除這些影響，需要增加成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是改善淀粉做為造紙干強劑的性能，提供一種新的造紙增強技術(shù)，使淀粉通過黏附力包裹在纖維周圍，在糊化擠壓過程中，淀粉分布更加均勻，包裹纖維更加緊密，從而最后提高成紙的強度指標(biāo)。包括以下各步驟第一種方法(1)把漿料與淀粉溶液用疏解設(shè)備混合均勻。淀粉用量占絕干漿料的0.5—25%;(2)將第一步中分散混勻后的漿料進行適當(dāng)擠壓，濃度提高到10—20%。擠壓后隨白水流失的淀粉可以回收利用做步驟(1)分散漿料用水，可在生產(chǎn)過程中循環(huán)利用；(3)將第二步中所得的漿料在7o—iocrc下用蒸汽進行加熱糊化，加熱時間控制為8—150分鐘；(4)將加熱糊化后的漿料用擠漿設(shè)備進行擠壓濃縮，擠壓濃縮使?jié){料濃度提高到21%_45%。擠壓后隨白水流失的淀粉可以回收利用做步驟(1)分散漿料用水，可在生產(chǎn)過程中循環(huán)利用；(5)將經(jīng)過第四步濃縮后的漿料加水稀釋，使用疏解設(shè)備使?jié){料分散疏解，抄造成紙張。通過測量在疏解后流失在白水中的淀粉含量算得淀粉的流失，淀粉的總量為經(jīng)過步驟(4)擠壓后留在漿料中的淀粉質(zhì)量。檢測方法說明淀粉溶解流失率的檢測及計算方法為-將疏解好的漿料沉淀一段時間后，取上層清液，利用離心機在3500轉(zhuǎn)/分鐘下離心10分鐘。移取離心后清液20ml，外加1.0ml0.01N的KI-l2溶液，然后利用分光光度計在620nm波長下測定吸光度值，進而根據(jù)淀粉溶解標(biāo)準(zhǔn)曲線方程換算成淀粉濃度C(mg/ml)，進行淀粉含量檢測。C——疏解好漿料水中淀粉濃度mg/mlV——疏解好漿料水的體積LM——加入淀粉的總量g紙漿中細(xì)小組分含量的測定方法為-采用與動態(tài)濾水實驗相似的方法對紙漿進行篩分實驗，篩分實驗所用紙漿濃度為0.5%，稱取一定量的漿料于DDJ中攪拌，轉(zhuǎn)速定為1500rpm，以避免纖維之間產(chǎn)生絮聚物，并在高速攪拌下用水沖洗試樣，接取濾液直至濾液澄清。再根據(jù)濾液中所含細(xì)小組分的量來計算細(xì)小組分的含量。細(xì)小組分計算公式細(xì)小組分含量(％)二濾液中細(xì)小組分的量/絕干纖維量X100細(xì)小組分與填料留著率的測定方法為稱取一定量的處理好的漿料，加水稀釋至上網(wǎng)漿濃度(0.4%)，在DDJ中以750rpm的轉(zhuǎn)速下，攪拌30s，開始接取濾液(在接取之前先放出10ml)，30秒后停止接取。隨后將濾液稱重、過濾、在105。C的烘箱中烘干4h，測灰分(在800。C的馬弗爐中灼燒3h)，按照TAPPI標(biāo)準(zhǔn)方法計算細(xì)料及填料的留著率。TAPPI標(biāo)準(zhǔn)方法為C(mg/ml)XV(L)淀粉的流失率=X100%細(xì)小組分留著率%=(1)x100其中W:30秒內(nèi)收集的濾液重，gWl:500ml漿料中全部細(xì)小組分的量，W2:30秒內(nèi)收集的濾液中細(xì)小組分的填料留著率(灰分)％=(1)x100其中W:30秒內(nèi)收集的濾液重，gW3:紙灰的質(zhì)量，gW4:添加的全部填料重，g第二種方法-(1)將占絕干漿料0.5%~25%的淀粉與濃度為0.6%~6%的漿料混合均勻；(2)將經(jīng)過第一步處理的原料擠壓濃縮使?jié){料濃度提高到12%~45%。擠壓出的淀粉溶液可回收在步驟(1)再利用；(4)將經(jīng)過第二步處理的槳料在70。C10(TC下，加熱8min150min使淀粉糊化；(5)加水稀釋，分散漿料，然后抄造成紙。淀粉流失率及其紙張強度指標(biāo)的計算方法同方法l。本發(fā)明提供了一種新的造紙增強工藝，與傳統(tǒng)工藝相比，具有以下優(yōu)點1.本課題研究了一種全新的增強方法，通過淀粉包裹纖維的粘附力實現(xiàn)造紙增強，而不是通過靜電或氫鍵吸附在纖維表面，從而能夠避免出現(xiàn)聚合電解質(zhì)逆轉(zhuǎn)，以及受到簡單電介質(zhì)的電荷屏蔽、陰離子垃圾等不利因素的影響。2.本發(fā)明擴展了可以做為造紙干強劑的淀粉的種類，特別是可以用原淀粉做為干強劑。在傳統(tǒng)工藝中只能應(yīng)用陽離子淀粉和陰離子淀粉做為干強劑。3.本發(fā)明在淀粉糊化后對其進行擠壓濃縮，減少淀粉流失，增加纖維和淀粉的粘附作用，原理與陽離子淀粉不同，淀粉不是通過靜電作用呈點狀吸附在纖維表面，而是通過黏附力包裹在纖維周圍，在成紙壓榨烘干過程中，使淀粉在紙張中的分布更加均勻，包裹纖維更加緊密，從而提高成紙的強度指標(biāo)。4.本發(fā)明中使用淀粉的質(zhì)量占絕干漿料質(zhì)量的0.5—25%，且流失率達在30%以下，使紙張的物理強度比原紙?zhí)岣?0—110%，傳統(tǒng)工藝中淀粉用量只有漿料質(zhì)量的2—3%，強度比原紙?zhí)岣?0%。5.本發(fā)明所使用的工藝使纖維周圍包裹一層淀粉，在成紙過程中對其它組分有提高留著的作用，如填料、細(xì)小纖維。6.本發(fā)明在生產(chǎn)過程中工藝簡單，成本低，污染少。淀粉是所有增強助劑中價格最低廉的，本發(fā)明中可以使用原淀粉和氧化淀粉，價格低于傳統(tǒng)方法中使用的陽離子淀粉、陰離子淀粉和兩性淀粉。7.本發(fā)明可以在低濃度下加熱糊化，加熱糊化后通過擠壓作用使淀粉進一步包裹在纖維上，淀粉留著率在80%以上。具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本項發(fā)明并不限于下面的實施例子。實施例l一2為使用第一種方法增強紙張強度的例子實施例l機械漿絕干10g,，使用氧化淀粉，淀粉用量以占漿料絕干質(zhì)量計算，加熱漿料濃度為15%，溫度為IO(TC，時間為60min。加熱糊化后擠壓濃縮，漿料濃度達到43%。具體增強效果和淀粉流失情況見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例2按10%針葉漿，10%機械漿，80%闊葉漿比例混合的漿料絕干10g，使用氧化淀粉，淀粉用量以占漿料絕干質(zhì)量計算，加熱漿料濃度為15%，溫度為IOO'C，時間為60min。加熱糊化后擠壓濃縮，槳料濃度達到38%。具體增強效果和淀粉流失情況見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例3_9為使用第二種方法增強紙張強度的例子實施例3:廢紙漿纖維絕干20g，氧化淀粉用量0%、5%、10%、15%、20%、25%，擠壓濃縮到漿料濃度38%，在10(TC加熱30min糊化。增強效果情況見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例4:廢紙漿纖維絕干20g，氧化淀粉用量15%，擠壓濃縮到漿料濃度20%、30%、35%、38%、45%，在10(TC加熱30min糊化。增強效果情況見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實例5:廢紙漿纖維10g,，改變淀粉用量看增強效果的變化，淀粉用量以對漿料絕干質(zhì)量計算。加熱糊化濃度為25%，溫度為95'C，時間為10min。具體增強效果和淀粉流失情況見下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實例6:廢紙槳纖維10g(絕干)，淀粉用量占漿料絕干質(zhì)量20%，加熱糊化濃度為25%，溫度為95°C。時間不同時的具體增強效果和淀粉流失情況見下表-<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實例7:廢紙漿纖維10g(絕干漿)，糊化濃度25%，溫度為95。C，時間為10min。淀粉用量占漿料絕干質(zhì)量，改變淀粉用量，具體的表面強度見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實例9:廢紙漿纖維10g，，改變滑石粉用量看助留效果及成紙強度的變化,淀粉用量占漿料絕干質(zhì)量20%，加熱糊化濃度為20%。溫度為95'C，時間為15min。具體助留效果和淀粉流失情況見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種新的造紙增強處理工藝，其特征在于所說的方法主要依次包括如下步驟(1)把漿料與占漿料絕干質(zhì)量0.5～25％的淀粉疏解分散，混合均勻；漿料濃度2～20％(2)將所得的混合原料在70～100℃下進行加熱糊化，加熱時間控制為8～150分鐘；(3)將加熱糊化后的混合漿料用擠漿設(shè)備進行擠壓濃縮，擠壓濃縮使?jié){料濃度提高到21～45％；(4)將濃縮后的混合漿料加水稀釋，使用疏解設(shè)備使?jié){料分散疏解，抄造成紙張。2.—種新的造紙增強處理工藝，其特征在于所說的方法主要依次包括如下步驟(1)將占漿料絕干質(zhì)量0.5%25%的淀粉與濃度為0.6%~6%的漿料混合均勻；(2)將經(jīng)過歩驟(1)處理的漿料擠壓濃縮使其濃度提高到12%~45%;(3)將(2)中漿料在7CTC10(TC下，加熱Smin150min使淀粉糊化；(4)加水稀釋，分散漿料，然后抄造成紙。3.根據(jù)權(quán)利要求書l、2所述的方法，其特征在于所說的漿料包括纖維原料及造紙?zhí)盍稀?.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所說的纖維原料包括廢紙漿、機械漿、化學(xué)漿、半化學(xué)漿中的一種或一種以上。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所說的造紙?zhí)盍习ㄌ妓徕}、滑石粉、高嶺土、二氧化鈦中的一種或一種以上。6.根據(jù)權(quán)利要求l、2所述的方法，其特征在于所說的淀粉包括原淀粉、酸變性淀粉、氧化淀粉、酶轉(zhuǎn)化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉中的一種或一種以上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所說的酯化淀粉包括淀粉磷酸單酯、淀粉醋酸酯、淀粉黃原酸酯、淀粉烯基琥珀酸酯。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所說的醚化淀粉包括羥烷基淀粉、羧甲基淀粉、陽離子淀粉。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所說的氧化淀粉包括次氯酸鈉氧化淀粉、過氧化氫氧化淀粉。全文摘要本發(fā)明屬于造紙增強
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及淀粉用作造紙干強劑的方法。該方法包括將占漿料絕干質(zhì)量0.5％～25％的淀粉與漿料混合均勻，進行擠壓濃縮，在70℃～100℃下，加熱8min～150min使淀粉糊化，加熱后的漿料經(jīng)過疏解分散，抄造成紙。本發(fā)明工藝簡單，生產(chǎn)成本低，污染少，使紙張的強度提高30-110％，淀粉留著率在80％以上，且能夠提高填料、細(xì)小纖維留著率。文檔編號D21H23/00GK101597875SQ200910031公開日2009年12月9日申請日期2009年7月10日優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日發(fā)明者周小凡申請人:南京林業(yè)大學(xué)