专利名称：一种木、竹纤维丝光化浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及以非棉纤维即以非纤维素纤维为原料制成的丝光化浆，具体涉及以木 纤维或竹纤维为原料，经特殊工艺加工形成具有特殊性能的丝光化纸浆，属于制浆造纸技 术领域。
背景技术：
丝光化浆是经过特殊加工工艺，对纤维进行处理，使其表面结构，内部结构，纤维 形态，纤维聚合度等与普通纸浆的性能有明显区别；赋予其特殊的性能，从而被广泛应用于 纺织、医药、特种纸的制造、化工、生物工程等等行业。由于棉原料必须由耕地经济种植而得到，产量有限，目前棉纤维原料越来越紧张， 而且价格飞涨。因此研发非棉纤维为原料制作丝光化浆具有十分重要的意义。迄今为止， 尚未发现有非棉纤维为原料丝光化浆产品问世，特别是木、竹纤维丝光化浆及其制备方法 尚未见公开报道。
发明内容
针对现有技术的不足以及局限性，本发明提供了一种了木、竹纤维丝光化浆及其 制备方法。本发明的方法能够以连续或间歇的方式进行，纤维在各加工步骤中不被夹压，基 本以自由状态通过丝光化的各个步骤，使得丝光化的纤维的弯曲度自然。原料说明木浆以木材为原料制成的纸浆。根据制浆材料、制浆方法以及纸浆用途等来分 类，如硫酸盐针叶木浆、硫酸盐阔叶木浆、亚硫酸盐针叶木浆、亚硫酸盐阔叶木浆等等。按木 材材质分类，木材纤维大体分为针叶木和阔叶木两大类。本发明所说的木浆是造纸业常用 的木浆，其中优选针叶木浆。可通过市场购得，也可按现有技术制备。竹浆以毛竹、楠竹、慈竹等竹材为原料，常用硫酸盐法和烧碱法等制得。竹浆为中 等纤维长度的纸浆，纤维形态和长度介于木材与草类纤维之间。可通过市场购得，也可按现 有技术制备。本发明的技术方案如下一种木、竹纤维丝光化浆，其特征在于以木浆或竹浆为原料，在纤维无压紧或夹紧 状态下基本以自由状态经过润胀、丝光化处理、中和、洗涤、浓缩、干燥步骤制得，所得丝光 化的纤维的弯曲度自然。所述木浆或竹浆原料形态包括卷筒状浆、散状浆、平板浆、散状浆、平板浆之一或组合。一种木、竹纤维丝光化浆的制备方法，以木浆或竹浆为原料，包括润胀、丝光化处 理、中和、洗涤、浓缩、干燥，所述木浆或竹浆原料形态为卷筒状浆、散状浆、平板浆之一或散 状浆与平板浆的混合，步骤如下
1、原料润胀卷筒浆在牵引下以15 50m/min的运行速度在常温清水中向前运行，控制润胀时 间30-60分钟；散状浆用清水稀释至浆浓度3. 0 4. Owt %，温度30 60°C下，浸泡润胀30-60 分钟；平板浆用清水疏解至浆浓度3. 0 4. Owt%,在温度30 60°C下，先碎浆，然后浸 泡润胀30 90分钟；所述的浆浓度均以风干浆质量计，下同；2、丝光化处理原料润胀后的浆料，在纤维无压紧或夹紧状态下以运行速度15 50m/min通过装 有浓度为10 14衬％的NaOH溶液的池，在10 35°C温度下，丝光化处理5 15s。3、中和丝光化处理后的浆料进行压榨、挤压或浓缩，脱去其中的大部分残留碱液，然后进 入中和区，中和液为质量浓度3-10%的硫酸或盐酸；所述中和区温度为5 20°C，中和时间 为 5_15so4、洗涤将上述步骤3中和后的浆料用清水洗涤，至洗涤后水的pH值在6. 5-7. 5，洗涤温度 20-50 O。5、浓缩洗涤后的散状浆或/和平板浆进行压滤浓缩，进浆浓度3. 5-5.0%，出浆浓度 20-40%，温度10-35°C。卷筒浆无需浓缩。6、干燥将洗涤后的卷筒浆烘干，将浓缩后的散状浆或/和平板浆进行干燥处理至含水量 小于20%。以上方法所得的木、竹纤维丝光化浆，根据市场需要、客户要求进行包装成型。本发明以上方法中，各步骤中的用水均可进行回收利用。根据本发明，优选的工艺步骤如下上述步骤2丝光化处理过程中，所述卷筒状浆在牵引下沿着运行路径运行；所述 散状浆或/和平板浆采用聚酯网运送。所述的聚酯网两侧有橡胶挡板，聚酯网带两端闭合为环形，套在2个辊上，一个是 主动传动辊，用于带动聚酯网带运动，另一个是被动辊，聚酯网带在2个辊作用下周而复始 往复运动。橡胶挡板用于挡住纸浆不外漏，所述橡胶挡板可以在其两端通过不锈钢板固定 在两个辊外的固定点上。优选的，所述的橡胶挡板通过不锈钢板与轴承内环固定连接；主动 传动辊与被动辊分别套在轴承外环上，并与其固定连接。上述步骤3中所述压榨是指丝光化处理后卷筒浆在常温下经过一道压榨，压榨压 力5kN/m，脱去其中的大部分残留碱液；上述步骤3中所述挤压是指丝光化处理后的散状浆或/和平板浆的浆料经双辊 混合机挤压脱去大部分残留碱液，挤浆前的进浆浓度3 10wt%，挤浆后的出浆浓度10 50wt% ；
上述步骤3中所述浓缩是指丝光化处理后的散状浆或/和平板浆的浆料用浓缩机 脱去大部分残留碱液，挤浆前的进浆浓度3 10wt%，挤浆后的出浆浓度10 50wt% ；所述双辊混合机、浓缩机为常规设备，市场有售。上述步骤3中所用的硫酸或盐酸为工业回收的硫酸或盐酸，也称废硫酸或废盐 酸。这样可以降低制造成本。上述步骤4洗涤中，优选的，卷筒浆用洗涤池洗涤；散状浆、平板浆之一或混合浆， 用平面阀鼓式真空洗浆机洗涤。所述平面阀鼓式真空洗浆机常规设备，市场有售。根据本发明，优选的将洗涤后的卷筒浆，用烘缸干燥器进行干燥，干燥温度 75-110°C。根据本发明，优选的浓缩后的散状浆或/和平板浆用气流干燥方式进行干 燥，分三个阶段进行先用热空气100-150°C气流干燥至浆干度60-75%，再用热空气 115--160°C气流干燥至浆干度80-95%，最后通风冷却至室温。上述的根据市场需要、客户要求进行包装成型，按现有技术即可；本发明提供以下 说明卷筒浆在牵引下卷取成卷，然后分切为卷筒，或用平板切纸机切为平板，尺寸依客 户要求而定。对散状浆或/和平板浆的干燥纸浆进行打包，控制打包前浆的温度10 40°C， 打包压力30-150MPa，纸浆紧度0. 4-1. Og/cm3。本发明的技术特点是1、首先本发明是针对木、竹纤维进行丝光化处理，为市场提供一种可替代棉纤维 的丝光化浆。2、本发明方法的各个步骤中，原料中的纤维始终是在无压紧或夹紧状态下运行通 过各个处理区，不被夹紧，也不被拉伸，在纤维自由状态下进行丝光化加工。以最大限度地 提高纤维透气性、柔软性。3、本发明丝光化处理采用较低的碱液浓度(10-15% NaOH)、在较低的温度下达到 高浓度(25-30%棉纤维丝光化的浓度)。较低的碱液浓度对纤维的处理，可改善纤维的强度。本发明的优良效果如下i.以木、竹纤维为原料，进行丝光化处理；节约棉纤维原料，开拓了丝光化浆的原 料来源。ii.所有加工用水均回收利用，以便处理污染更严重的工厂的废水，从而保护了人 类环境；iii.本发明获得的丝光化浆的透气性能好，强度好，纤维长度大，收获率高，成本 低，方法适用范围广。具体如下①丝光化浆的纤维透气性能大幅提高，可提高100-300%。②丝光化浆的纤维均整度好，细小纤维少；③丝光化浆的纤维形态好，纤维横截面由腰形变为椭圆形或圆形；④丝光化浆的纤维变得扭曲、柔软、光泽好；⑤丝光化浆的纤维形状规则性改善；⑥丝光化浆的纤维化学稳定性明显得到改善。
图1是丝光化处理散状浆或/和平板浆运送用的聚酯网示意图。1、聚酯网带，2、 橡胶挡板，3、主动传动辊，4、被动辊，5、轴承外环，6、轴承内环，7、不锈钢板。图2是针叶浆木纤维丝光化前照片(TEM)，图3是针叶木纤维丝光化后照片 (TEM)。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中所用设备除特别 说明外，均为本领域常规设备。实施例1、原料卷筒状针叶浆卷筒状针叶浆牵引下以20-40m/min的速度通过润胀池，润胀池中清水温度35°C 中，润胀时间15s，继续以运行速度20-40m/min向前运行进入丝光化区，在25°C温度下，用 浓度为14Wt%&NaOH溶液处理15s。NaOH溶液盛放于耐碱的丝光化池中。所述润胀池、丝 光化池均是有测温装置的陶瓷水槽池，尺寸5000mm*3000mm* 1200mm。丝光化处理后的卷筒浆，经过一道压榨，压榨压力为5kN/m，脱去其中的大部分残 留碱液，然后进入中和区，中和区温度为20°C，中和液是浓度8衬％废硫酸或废盐酸，放入 中和池中，中和时间为10s。中和处理后的卷筒浆用洗涤池洗涤，清水，常压，温度30°C， 洗涤后的水的PH值控制在7。所述中和池、洗涤池均是有测温装置的陶瓷水槽池，尺寸 5000mn^3000mn^ 1200mm。将洗涤后的浆烘干干燥至水分12wt%，干燥温度75_110°C，常压。制得的卷筒浆用卷取机卷取，然后用复卷机分切为卷筒或切为平板，包装出厂。复卷机ZWJ1_1880，切纸机14A，均为山东章丘造纸机械厂。本实施例制备的丝光化浆中的木纤维照片如图3所示，与图2丝光化前相比直径 变粗，纤维表面光滑、干净。实施例2、原料平板状针叶浆步骤一平板状的针叶浆用清水疏解至浓度3. 0-4. 0%，温度在35°C，用水力碎浆 机碎浆，然后润胀，时间40分钟。ZJGS节能型水力碎浆机，诸城市金隆机械制造有限公司。步骤二 将步骤一得到的浆料输送到盛有NaOH溶液的丝光化池中，输送运行速度 30m/min，用浓度为13衬％的NaOH溶液在35°C温度下、常压处理15s，进行丝光化处理。上 述浆料采用聚酯网运送。所述的聚酯网1两侧有橡胶挡板2，聚酯网带两端闭合为环形，套在2个辊上，一个 是主动传动辊3，用于带动聚酯网带运动，另一个是被动辊4，聚酯网1在2个辊作用下周而 复始往复运动，所述的橡胶挡板2通过不锈钢板7与轴承内环6固定连接；主动传动辊与被 动辊分别套在轴承外环5上，并与其固定连接。结构如图1所示。所述的聚酯网材料为聚 酯纤维，网目70目，聚酯网带宽1600mm-1900mm，长8000mm-10000mm，橡胶挡板高350mm。步骤三将步骤二得到的浆料用双辊混合机(SZ2D76，安丘汶瑞机械制造有限公 司)脱去大部分残留碱液，常温，常压，进浆浓度5-6%，出浆浓度40-45%，然后进入中和池 中和，中和区条件为低温常压，温度为7°C，中和液为5衬％废硫酸，中和时间为15s。
将得到的纸浆，用洗涤机(ZDN系列斜螺旋式挤浆机，诸城市金隆机械制造有限公 司)洗涤，清水，常压，温度20-50°C，洗涤后的水的pH值控制在6. 5-7. 5。将洗涤后得到的纸浆用挤浆机(双压区双网挤浆机ZNS4A，福建轻工业机械设备 有限公司)进行浓缩，进浆浓度3. 5-5. 0%，出浆浓度20-40%，常压，温度18°C。将浓缩后得到的浆料用气流干燥方式干燥。分三个阶段进行先用热空气110 120°C气流干燥至浆干度80%，再用热空气90 100°C气流干燥至浆干度88%，最后通风冷 却到室温。将冷却后得到的干燥纸浆进行打包，用自动捆式打包机(J-Y-480液压打包机， 通州市新虹纺织机械有限公司)进行，打包前浆的温度28°C，打包压力80MPa，纸浆紧度 0. 5-0. 6g/cm3。实施例3 散状阔叶木浆的丝光化散状的阔叶木浆用清水稀释至浆浓度3. 5wt%，温度在35°C润胀45分钟。所得浆料输送到盛有NaOH溶液的丝光化池中，丝光化处理与实施例2相同。丝光化后得到的浆料用浓缩机，ZYW重力式圆网浓缩机，诸城市金隆机械制造有限 公司)脱去大部分残留碱液，常温常压，进浆浓度10%，出浆浓度35%，然后进入中和池中 和，中和区条件为低温7°C，常压，中和液为废盐酸，废酸浓度为8%，中和时间为13s。中和后得到的纸浆，用圆网浓缩机(ZNW30，淄博轻工机械有限责任公司)洗涤，清 水，常压，温度25 °C，洗涤后的水的pH值控制在6. 5-7. 5。将洗涤后得到的纸浆用挤浆机(双压区双网挤浆机ZNS4A，福建轻工业机械设备 有限公司)进行浓缩，进浆浓度3. 5-5. 0%，出浆浓度20-40%，常压，温度18°C。将洗涤后得到的浆料用气流干燥方式干燥。分三个阶段进行先用热空气120°C 气流干燥至浆干度85%，再用热空气90°C气流干燥至浆干度90%，最后通风冷却至室温。将得到的干燥纸浆进行打包，用自动捆式打包机进行，打包前浆的温度10--50°C， 打包压力90MPa，纸浆紧度0. 7-0. 8g/cm3。实施例4、卷筒状的竹浆丝光化卷筒浆的预处理是纸浆以15-50m/min的速度在清水中，温度35°C下，常温向前运 行，从而达到润胀的目的，润胀装置为水池。卷筒状的纸浆在牵引下运行速度15-50m/min，用浓度为13衬％的NaOH溶液，在 25°C温度下，常压处理，时间15s，处理装置为丝光化池。上述步骤而得到的卷筒状浆，经过一道压榨，压榨线压力3. 5kN/m，脱去其中的大 部分残留碱液，然后进入中和区，中和区条件为低温常压，温度为5°C，中和液为废硫酸或废 盐酸，废酸浓度为7wt%，时间为15s。将上述步骤得到的纸浆用洗涤池洗涤，清水、常压，温度23 °C，洗涤后的水的 PH值控制在6. 5-7. 5。卷筒状的纸浆不需要浓缩，直接进入下一步进行干燥，干燥温度 75-110°C，常压。将制得的浆料用卷取机卷取，然后用复卷机分切为卷筒，或用平板切纸机切为平 板。实施例5 平板的竹浆丝光化第一步骤原料预处理
平板状的竹浆预处理是一清水疏解至浓度3. 0-4. 0%，温度在30--60°C，用水力 碎浆机碎浆，然后润胀，时间30分钟。第二步骤丝光化处理，与实施例2相同。第三步骤中和，与实施例3相同。第四步骤洗涤，与实施例3相同。第五步骤将步骤四得到的纸浆进行压滤浓缩，进浆浓度3. 5-5.0%,出浆浓度 20-40%，常压，温度 20°C。第六步骤干燥，与实施例3相同。干燥纸浆进行打包，与实施例3相同。实施例6 散状竹浆的丝光化步骤一，散状的纸浆用清水稀释至浓度3. 0-4. 0%，温度在35°C，用浆池润胀 30-60分钟。步骤二，丝光化处理与实施例2相同。步骤三，中和处理与实施例2相同。步骤四，洗涤，与实施例3相同。步骤五，浓缩，与实施例2相同。步骤六，干燥，与实施例3相同。干燥纸浆进行打包。表1.实施例3丝光化浆的纤维透气性能
权利要求
1.一种木、竹纤维丝光化浆，其特征在于以木浆或竹浆为原料，在纤维无压紧或夹紧状 态下基本以自由状态经过润胀、丝光化处理、中和、洗涤、浓缩、干燥步骤制得，所得丝光化 的纤维的弯曲度自然。
2.一种木、竹纤维丝光化浆的制备方法，以木浆或竹浆为原料，包括润胀、丝光化处理、 中和、洗涤、浓缩、干燥，所述木浆或竹浆原料形态为卷筒状浆、散状浆、平板浆之一或散状 浆与平板浆的混合，步骤如下(1)原料润胀卷筒浆在牵引下以15 50m/min的运行速度在常温清水中向前运行，控制润胀时间 30-60分钟；散状浆用清水稀释至浆浓度3. 0 4. 0wt%，温度30 60°C下，浸泡润胀30-60分钟；平板浆用清水疏解至浆浓度3. 0 4. Owt%,在温度30 60°C下，先碎浆，然后浸泡润 胀30 90分钟；所述的浆浓度均以风干浆质量计，下同；(2)丝光化处理原料润胀后的浆料，在纤维无压紧或夹紧状态下以运行速度15 50m/min通过装有浓 度为10 1物丨％的NaOH溶液的池，在10 温度下，丝光化处理5 15s。(3)中和丝光化处理后的浆料进行压榨、挤压或浓缩，脱去其中的残留碱液，然后进入中和区， 中和液为质量浓度3-10%的硫酸或盐酸；所述中和区温度为5 20°C，中和时间为5-15s。(4)洗涤将上述步骤3中和后的浆料用清水洗涤，至洗涤后水的pH值在6. 5-7. 5，洗涤温度 20-50 O。(5)浓缩洗涤后的散状浆或/和平板浆进行压滤浓缩，进浆浓度3. 5-5. 0%,出浆浓度20-40%， 温度10_35°C ；卷筒浆无需浓缩；(6)干燥将洗涤后的卷筒浆烘干，将浓缩后的散状浆或/和平板浆进行干燥处理至含水量小于 20%。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤C3)中所述压榨是指丝光化处理后卷筒 浆在常温下经过一道压榨，压榨压力5kN/m，脱去其中的大部分残留碱液。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述挤压是指丝光化处理后的散 状浆或/和平板浆的浆料经双辊混合机挤压脱去大部分残留碱液，挤浆前的进浆浓度3 IOwt %，挤浆后的出浆浓度10 50wt%。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述浓缩是指丝光化处理后的散 状浆或/和平板浆的浆料用浓缩机脱去大部分残留碱液，挤浆前的进浆浓度3 IOwt %，挤 浆后的出浆浓度10 50wt%。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将洗涤后的卷筒浆用烘缸干燥器进行干燥， 干燥温度75-110°C。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，浓缩后的散状浆或/和平板浆用气流干燥方式进行干燥，分三个阶段进行先用热空气100-150°C气流干燥至浆干度60-75%，再用热 空气115--160°C气流干燥至浆干度80-95%，最后通风冷却至室温。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述散状浆或/和平板浆采用聚酯网运送； 所述的聚酯网两侧有橡胶挡板，聚酯网带两端闭合为环形，套在2个辊上，一个是主动传动 辊，用于带动聚酯网带运动，另一个是被动辊，聚酯网带在2个辊作用下周而复始往复运 动。
全文摘要
本发明涉及一种木、竹纤维丝光化浆及其制备方法。以木浆或竹浆为原料，在纤维无压紧或夹紧状态下基本以自由状态经过润胀、丝光化处理、中和、洗涤、浓缩、干燥步骤制得，所得丝光化的纤维的弯曲度自然。本发明获得的丝光化浆的透气性能好，强度好，纤维长度大，收获率高，成本低，节约棉纤维。
文档编号D21H11/00GK102121205SQ201010598939
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者张金, 朱春燕, 田振, 秦大伟, 董慧婷 申请人:张金