一种造纸用预浸剂及其制备方法和一种纸质工业包装生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于造纸【技术领域】，具体涉及一种造纸用预浸剂及其制备方法和一种纸质工业包装生产工艺。所述预浸剂按重量份计，由螯合剂6份-8份，渗透剂4份-6份，软化剂35份-45份，预漂剂20份-30份组成；该预浸剂取代现行制浆所用化学品NaOH、Na2S、Cl2、ClO2等，同时不用锅炉，取消化学蒸煮，在常温条件下制浆，从而实现了“低碳、清洁、环保”制浆的目的。所述纸质工业包装产品生产工艺，将制浆和生产纸质工业包装产品合二为一，从而简化了生产工艺流程，减少不必要的投资，实现了从原料（秸杆等）直接生产终端工业包装产品。
【专利说明】一种造纸用预浸剂及其制备方法和一种纸质工业包装生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于造纸【技术领域】，具体涉及一种造纸用预浸剂及其制备方法和一种纸质工业包装生产工艺。
【背景技术】
[0002]随着现代社会的发展，人们对产品的质量要求日益提高，同时产品的包装也更进一步精美，并要求包装材料符合环保的要求。目前，现有的产品包装材料主要还是塑料制品，塑料为石油的副产品，随着石油资源的迅速减少，塑料资源也日益枯竭。同时塑料包装材料如不能及时回收则对环境造成极大的污染，甚至几百年都不能自然降解。如加以焚烧则严重污染大气。为此，纸作为塑料包装材料的替代品更是必然趋势。自从纸的发明至今已逾千年，造纸业已成为世界第三大产业，而且是可循环持续发展的产业，2011年全国生产包装用纸、箱纸板和瓦楞原纸共计4590万吨，而消费达4696万吨，占全国2011年生产总量9930万吨和消费总量9752万吨的46.22%和48.15%。由此可见，纸制品作为工业包装材料具有广泛应用前景，并可循环利用，而且对环境无任何污染等优点。但其生产成本高是阻碍其迅速发展的最主要因素。
[0003]现行的纸质工业包装生产工艺存在如下问题:
一、纸质工业包装的原料(纸浆板)需从制浆厂购买，其成本高，平均约5000元/吨，占纸质工业包装产品成本的一半，且价格变动不易控制。
[0004]二、采用浆板制作纸质工业包装产品需采用打浆机二次制成纸浆才能使用，增加了设备投资，消耗能源，增加操作工人。
[0005]三、现行的纸质工业包装设备投资大，一条年产3000万件产品的生产线设备投资需340多万元，配置主机15台辅机21台。
[0006]四、能耗高，一条生产线需配置220KW以上电功率，还需配置燃煤或燃油锅炉来对产品进行加热烘干，每小时需消耗燃煤80公斤，年耗燃煤57.6万吨，同时对大气造成污染，
还产生大量煤渣。
[0007]五、操作工人多，一条生产线需配置操作工人60多人。
[0008]六、生产成本高，以600毫升纸餐盒为例，单只餐盒生产成本为0.2元。
[0009]七、厂房面积大，一条生广线需厂房约1000平方米。
[0010]八、生产效率低，单机每分钟只能工作2次，每次生产4件产品，单机每分钟只能生产8件产品。
【发明内容】
[0011]针对现行纸 质工业包装生产工艺上存在的问题，我们提供了一种预浸剂取代现行制浆所用化学品似0!1、似25、(:12、(:102等，同时不用锅炉，取消化学蒸煮，在常温条件下制浆，从而实现了 “低碳、清洁、环保”制浆的目的。另外，我们提出还一种低碳、环保纸质工业包装产品生产工艺，将制浆和生产纸质工业包装产品合二为一，从而简化了生产工艺流程，减少不必要的投资，实现了从原料(秸杆等)直接生产终端工业包装产品。
[0012]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
一种造纸用预浸剂，由以下重量份的组分组成:
螯合剂 6份-8份
渗透剂 4份-6份 软化剂 35份-45份 预漂剂 20份-30份；
所述螯合剂由硫酸、三聚磷酸钠和柠檬酸钠组成，其中质量比为:硫酸:三聚磷酸钠:柠檬酸钠=18-22: 1-2:1-2 ;所述硫酸的质量浓度为25%-35% ；
所述渗透剂由醇溶剂和耐碱渗透剂组成，其中质量比为:醇溶剂:耐碱渗透剂=0.8-1.2:1 ；
所述软化剂由强碱和氧化镁组成，其中质量比为:强碱:氧化镁=4-9:1 ；
所述预漂剂由过氧化氢和漂白活化剂组成，其中质量比为:过氧化氢和漂白活化剂=95-100: 2，所述过氧化氢的质量浓度为45%-55%。
[0013]优选方案:所述耐碱渗透剂为0EP-70。所述醇溶剂由乙醇和月桂醇按照质量比乙醇:月桂醇=2-3:1组成。所述强碱为氢氧化钠。
[0014]进一步优选，所述漂白活化剂由4A分子筛、蛋白石和鞣花酸组成，质量百分含量为:4A分子筛55%-65%、蛋白 石35%-45%、鞣花酸0.05%-0.15%，且所述各组分的质量百分含量之和为100%。
[0015]所述造纸用预浸剂的使用方法，具体步骤为:
(O首先，以水为浸泡液，将待处理物料加入水中，其中待处理物料与水的质量比为1:(3-5)，得浸泡料；
(2)其次将所述螯合剂加入所述浸泡料中，螯合剂用量为61克/升浸泡液，处理时间为15~20分钟；
(3)再将所述渗透剂和软化剂加入浸泡料中，渗透剂用量为4飞克/升浸泡液，软化剂用量为35~45克/升浸泡液，处理时间为30-45分钟；
(4)最后将所述预漂剂加入浸泡料中，预漂剂用量为20-30克/升浸泡液，处理时间为3~4小时，得预浸料。
[0016]一种纸质工业包装生产工艺，优选包括以下具体步骤:
(1)破碎:将农业废弃物切成长约15-30毫米的切片料；
(2)除尘:将切片料用除尘器除去附着物，得到干净的片料；
(3)预浸:用权利要求1-5之一所述预浸剂和权利要求6所述方法对所述干净的片料进行预浸，得预浸料；
(4)磨浆:将预浸料进行磨浆，得纸浆；
(5)压榨1:将所述纸浆进行一次浓缩压榨，挤出纸浆中所含药液，得质量含水率为60%-70%的压干浆；被挤出的药液回收利用；
(6)—段漂白:将压干浆送入漂白塔I中进行漂白，漂白剂为二甲基二环氧乙烷，漂白剂用量为绝干浆质量的3%-5%，并加 水控制浆质量浓度为8%-12%，漂白时间为50-60分钟，漂白温度为20°C _30°C，漂白后纸浆白度达55%IS0以上，得预漂浆；
(7)压榨I1:将预漂浆进行二次浓缩压榨，进一步挤出纸浆中所含药液，得质量含水率为60%-70%的压干预漂浆；被挤出的药液回收利用；
(8)二段漂白:将压干预漂浆送入漂白塔II中进行过氧化氢碱液抽提，并加水控制浆质量浓度为8%-12%，漂白时间为30-40分钟，漂白温度为20°C -30°C，，纸浆白度达70%IS0以上，得粗漂浆；所述过氧化氢碱液由NaOH、过氧化氢、4A分子筛和柠檬酸钠组成，按照相对于绝干衆的质量计算，用量分别为:NaOH用量为2.5%-3.5%,过氧化氢用量为
3.5%%-4.5%, 4A分子筛用量为1.5%-2%，柠檬酸钠用量为4.3%-4.8% ；
(9)三段漂洗:将粗漂浆加水洗浆，使得纸浆质量浓度1%_2%，洗浆后中和，再用终漂剂进行终漂，终漂剂用量为绝干浆质量的4.5%-5.5%，漂洗时间为30分钟，漂白温度为200C -30°C，纸浆白度可达80%IS0，得漂白浆；所述终漂剂的质量百分含量组成为:乙酸20%-30%，硫酸40%-50%，过氧化氢25%-35%，4A分子筛0.2%-0.8%，且所述各组分的质量百分含量之和为100% ；
(10)除渣:将漂白浆除渣，得良浆，除去的渣料送入渣料收集池；
(11)调浆:将漂白浆调浆到质量浓度为0.8%-1.2%，再加入纸制品增强剂、防水剂和防油剂，增强剂用量为纸浆质量的3%-5%，防水剂用量为纸浆质量的5%-6%，防油剂用量为纸浆质量的0.5%-0.8%，搅拌均匀得调节浆；
(12)成型:将调节浆送入成型机中成型，成型过程中采用真空泵除湿，制成各种纸餐具或其他纸质产品。
[0017]所述农业废弃物优选为废竹料和各种农作物秸杆，例如棉杆，烟杆，芦苇，麦草，蔗渣等。
[0018]下面对本发明做进一步解释和说明 本申请所述多段漂白为:
一段漂白剂:采用DMD漂白剂(二甲基二环氧乙烷)
二段漂白剂:采用强化碱抽提，二段漂白剂为过氧化氢碱液。
[0019]三段漂白剂:采用过氧混合酸Pax。
[0020]三段漂白均为常温下进行，无需特意加热。
[0021]本发明的设备配置:
破碎:用ZCQ2ZH1型切草机 除尘:用ZCC-2除尘器
磨浆:用ZDPH-500型高浓磨浆机 压榨:用DYJ-1000型带式浓缩一体机 除渣:用ZSC-1型除渣器 漂白:用YDPF-20型漂白塔
成型:用国家专利ZL2010 2 0107765.2和国家专利ZL2012 2 0231867.4所述成型设
备
真空泵:用SKA5110型水环式真空泵 空压机:用EAS-25型螺杆式空压浆
其余设备:包括高位水箱，调浆池，配药池，回药池，皮带输送，螺旋输送均为自制。其中调浆池，配药池，回药池均带搅拌装置。
[0022]与现有技术相比，本发明的优势是:
1、本发明的预浸剂取代现行制浆所用化学品他0!1、似25、(:12、(:102等，同时不用锅炉，取
消化学蒸煮，在常温条件下制衆，从而实现了 “低碳、清洁、环保”制衆的目的。
[0023]2、本发明的生产工艺由原料直接生产成品，减少了生产工艺流程，减少了设备投资，减少了操作工人，降低了生产成本，降低了能耗，是一种新型纸质工业包装的生产工艺。
[0024]3、制浆与成型合二为一，无需二次制成纸浆才能使用，生产成本降低30%.4、成型部分真空泵功率损耗降低70%，工作周期减少30%，湿坯产品含水率降低5%-6%。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明的一种低碳环保纸质工业包装生产工艺流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例对本发明做进一步的说明，实施例中所述百分比，均为质量百分比例。
[0027]实施例1
配方1:一种造纸用预浸剂，由以下重量份的组分组成:
本申请所述预浸剂:由螯合剂6份、渗透剂4份、软化剂35份和预漂剂20份组成，所述螯合剂由硫酸、三聚磷酸钠和柠檬酸钠组成，其中质量比为:硫酸:三聚磷酸钠:柠檬酸钠=20:1: 2 ;所述硫酸的质量`浓度为30% ；
所述渗透剂由醇溶剂和耐碱渗透剂0EP-70组成，其中质量比为:醇溶剂:耐碱渗透剂0EP-70=1.2:1 ；
所述软化剂由氢氧化钠和氧化镁组成，其中质量比为:氢氧化钠:氧化镁=8:1 ；所述预漂剂由过氧化氢和漂白活化剂组成，其中质量比为:过氧化氢和漂白活化剂=98: 2，所述过氧化氢的质量浓度为50%。
[0028]所述醇溶剂由乙醇和月桂醇按照质量比乙醇:月桂醇=2.5:1组成。
[0029]所述漂白活化剂由4A分子筛、蛋白石和鞣花酸组成，质量百分含量为:4A分子筛59.9%、蛋白石40%、鞣花酸0.1%。
[0030]配方2:
本申请所述预浸剂:由螯合剂8份、渗透剂6份、软化剂45份和预漂剂30份组成，螯合剂:由H2SO4 (含量30%)三聚磷酸钠、柠檬酸钠、配制比例为H2S0420份、三聚磷酸钠1份、柠檬酸钠1份，使三聚磷酸钠和柠檬酸钠充分溶解在稀硫酸中。
[0031]渗透剂:由溶剂和0EP-70组成，溶剂由乙醇(质量含量70%)和月桂醇(质量含量99%)组成，溶剂配制比例为乙醇2份，月桂醇1份。
[0032]渗透剂配料为:溶剂:0EP-70=1:1
软化剂:由NaOH (含量96%)和MgO (含量85%)配制比例为:Na0H6~7份、MgO 1份，将二者充分均匀混合即可。
[0033]预漂剂:由H2O2 (含量50%)和漂白活化剂组成，过氧化氢100份和漂白活化剂2份；漂白活化剂:4A分子筛、蛋白石、鞣花酸(含量90%)组成，配制比例为4A分子筛60%、蛋白质39.9%、鞣花酸0.1%，将三者充分混合均匀即可。
[0034]实施例2
所述造纸用预浸剂的使用方法，具体步骤为:
(O首先，以水为浸泡液，将待处理物料加入水中，其中待处理物料与水的质量比为1:5，得浸泡料；
(2)其次将所述螯合剂加入所述浸泡料中，螯合剂用量为7克/升浸泡液，处理时间为15~20分钟；
(3)再将所述渗透剂和软化剂加入浸泡料中，渗透剂用量为5克/升浸泡液，软化剂用量为40克/升浸泡液，处理时间为30-45分钟；
(4)最后将所述预漂剂加入浸泡料中，预漂剂用量为25克/升浸泡液，处理时间为3~4小时，得预浸料。
[0035]实施例3
一种纸质工业包装生产工艺，以棉杆为原料制作纸质环保餐具为例:
备料:用ZCQ 2ΖΗ1型切草机将棉料切成长度15-30毫米的片料。
[0036]除尘:用ZCC-2型除尘器将片料中所含有的泥沙和灰尘除去得干净片料。
[0037]预浸:用皮带输`送干净片料到料仓中，按料液比1:4，即100份干净切片料加入400份水，然后加入预浸剂。首先，螯合剂投入到料仓中，用量为7克/升，搅拌均匀，处理时间为15分钟。再将渗透剂(用量为5克/升)和软化剂(用量为35克/升)投入料仓中，搅拌均匀，处理时间为30分钟。最后，将预漂剂(用量为20克/升)投入料仓中搅拌均匀，处理时间为3.5小时，全部预浸时间为4小时25分钟，得预浸料。所述由螯合剂、渗透剂、软化剂和预漂剂如实施例所述。
[0038]磨浆:将预浸料用螺旋输送到ZDPH-500型高浓磨浆机中进行磨浆，得纸浆。
[0039]压榨1:将所述纸浆进行一次浓缩压榨，挤出纸浆中所含药液，得质量含水率为60%-70%的压干浆；被挤出的药液回收利用；
一段漂白:将压干浆送入漂白塔I中进行漂白，漂白剂为二甲基二环氧乙烷，漂白剂用量为绝干浆质量的4%，并加水控制浆质量浓度为10%，漂白时间为50-60分钟，常温(漂白温度为20°C _30°C)，漂白后纸浆白度达55%IS0以上，得预漂浆；
压榨I1:将预漂浆进行二次浓缩压榨，进一步挤出纸浆中所含药液，得质量含水率为60%-70%的压干预漂浆；被挤出的药液回收利用；
二段漂白:将压干预漂浆送入漂白塔II中进行过氧化氢碱液抽提，并加水控制浆质量浓度为10%，漂白时间为30-40分钟，漂白温度为20°C -30°c，纸浆白度达70%IS0以上，得粗漂浆；所述过氧化氢碱液由NaOH、过氧化氢、4A分子筛和柠檬酸钠组成，按照相对于绝干浆的质量计算，用量分别为:NaOH用量为3%,过氧化氢用量为4%, 4A分子筛用量为1.8%,朽1檬酸钠用量为4.5% ；
三段漂洗:将粗漂浆加水洗浆，使得纸浆质量浓度1.5%，洗浆后中和，再用终漂剂进行终漂，终漂剂用量为绝干浆质量的5%，漂洗时间为30分钟，漂白温度为20°C _30°C，纸浆白度可达80%IS0，得漂白浆；所述终漂剂的质量百分含量组成为:乙酸25%，硫酸45%，过氧化氢 29.5%, 4A 分子筛 0.5% ； 除渣:将漂白浆用泵送入ZSC-1型除渣器中进行除渣，得良浆，除去的渣料送入渣料收集池。
[0040]调浆:将良浆在调浆池中调节到浓度0.8-1.2%再加入纸制品增强剂，LSG-3施胶增强剂，用量为纸浆质量的3.5%，防水剂HA-321用量为纸浆质量的5%，防油剂(Foraperle-321)。用量纸浆质量的0.6%，搅拌均匀得调节浆。
[0041]成型:用浆泵将调节浆送入成型机中，制成纸质餐具。余水用泵送入高位水箱中，整个水系统封闭循环，不对系统外排放。
[0042]切边:将成型机生产的产品用切边机进行切边，得到合格产品。空压机:采用螺杆式空压，向成型机提供工作动力。
[0043]真空泵:用真空泵在成型机中将湿纸浆中的水份抽走，以便纸浆成型。
[0044]废弃料处理:集中收集后参照国家专利ZL201210331478 3和国家专利ZL201210106232.6 进行处理。
[0045]本生产工艺由原料直接生产成品。减少了生产工艺流程，减少了设备投资，减少了操作工人，降低了生产成本，降低了能耗，是一种新型纸质工业包装的生产工艺。
[0046]1、制浆与成型合二为一，生产成本降低30%.2、成型部分真空泵功率损耗降低70%，工作周期减少30%，湿坯产品含水率降低5-6%。
[0047]3、无环境污染，还增加了效益。
[0048]4、工艺流程简化，布局更为合理，生产成本低，效益高，目前每吨产品生产成本12500元/吨，本发明为8000元/吨产品，降低36%。
[0049]5、得浆率高，约80%，而化学蒸煮制造的棉杆纸浆得浆率为50%左右。
[0050]6、本发明的工艺技术制造的棉杆纸浆及纸餐具，纸包装，不用锅炉蒸煮，不产生“三废”，是一种低碳工艺，清洁工艺，在同等产量时，极大地提高原材料利用率，减少投资。可中小规模投资。
【权利要求】
1.一种造纸用预浸剂，其特征是，由以下重量份的组分组成: 螯合剂 6份-8份 渗透剂 4份-6份 软化剂 35份-45份 预漂剂 20份-30份； 所述螯合剂由硫酸、三聚磷酸钠和柠檬酸钠组成，其中质量比为:硫酸:三聚磷酸钠:柠檬酸钠=18-22: 1-2:1-2 ;所述硫酸的质量浓度为25%-35% ； 所述渗透剂由醇溶剂和耐碱渗透剂组成，其中质量比为:醇溶剂:耐碱渗透剂=0.8-1.2:1 ； 所述软化剂由强碱和氧化镁组成，其中质量比为:强碱:氧化镁=4-9:1 ； 所述预漂剂由过氧化氢和漂白活化剂组成，其中质量比为:过氧化氢和漂白活化剂=95-100: 2，所述过氧化氢的质量浓度为45%-55%。
2.根据权利要求1所述造纸用预浸剂，其特征是，所述耐碱渗透剂为0EP-70。
3.根据权利要求1或2所述造纸用预浸剂，其特征是，所述醇溶剂由乙醇和月桂醇按照质量比乙醇:月桂醇=2-3:1组成 。
4.根据权利要求1或2所述造纸用预浸剂，其特征是，所述强碱为氢氧化钠。
5.根据权利要求1或2所述造纸用预浸剂，其特征是，所述漂白活化剂由4A分子筛、蛋白石和鞋花酸组成，质量百分含量为:4A分子筛55%_65%、蛋白石35%_45%、鞋花酸0.05%-0.15%，且所述各组分的质量百分含量之和为100%。
6.权利要求1-5之一所述造纸用预浸剂的使用方法，其特征是，具体步骤为: (O首先，以水为浸泡液，将待处理物料加入水中，其中待处理物料与水的质量比为1:(3-5)，得浸泡料； (2)其次将所述螯合剂加入所述浸泡料中，螯合剂用量为61克/升浸泡液，处理时间为15~20分钟； (3)再将所述渗透剂和软化剂加入浸泡料中，渗透剂用量为4飞克/升浸泡液，软化剂用量为35~45克/升浸泡液，处理时间为30-45分钟； (4)最后将所述预漂剂加入浸泡料中，预漂剂用量为20-30克/升浸泡液，处理时间为3~4小时，得预浸料。
7.一种纸质工业包装生产工艺，其特征是，包括以下具体步骤: (1)破碎:将农业废弃物切成长约15-30毫米的切片料； (2)除尘:将切片料用除尘器除去附着物，得到干净的片料； (3)预浸:用权利要求1-5之一所述预浸剂和权利要求6所述方法对所述干净的片料进行预浸，得预浸料； (4)磨浆:将预浸料进行磨浆，得纸浆； (5)压榨1:将所述纸浆进行一次浓缩压榨，挤出纸浆中所含药液，得质量含水率为60%-70%的压干浆；被挤出的药液回收利用； (6)—段漂白:将压干浆送入漂白塔I中进行漂白，漂白剂为二甲基二环氧乙烷，漂白剂用量为绝干浆质量的3%-5%，并加水控制浆质量浓度为8%-12%，漂白时间为50-60分钟，漂白温度为20°C _30°C，漂白后纸浆白度达55%ISO以上，得预漂浆；(7)压榨I1:将预漂浆进行二次浓缩压榨，进一步挤出纸浆中所含药液，得质量含水率为60%-70%的压干预漂浆；被挤出的药液回收利用； (8)二段漂白:将压干预漂浆送入漂白塔II中进行过氧化氢碱液抽提，并加水控制浆质量浓度为8%-12%，漂白时间为30-40分钟，漂白温度为20°C -30°C，，纸浆白度达70%IS0以上，得粗漂浆；所述过氧化氢碱液由NaOH、过氧化氢、4A分子筛和柠檬酸钠组成，按照相对于绝干衆的质量计算，用量分别为:NaOH用量为2.5%-3.5%,过氧化氢用量为`3.5%%-4.5%, 4A分子筛用量为1.5%-2%，柠檬酸钠用量为4.3%-4.8% ； (9)三段漂洗:将粗漂浆加水洗浆，使得纸浆质量浓度1%_2%，洗浆后中和，再用终漂剂进行终漂，终漂剂用量为绝干浆质量的4.5%-5.5%，漂洗时间为30分钟，漂白温度为200C -30°C，纸浆白度可达80%IS0，得漂白浆；所述终漂剂的质量百分含量组成为:乙酸20%-30%，硫酸40%-50%，过氧化氢25%-35%，4A分子筛0.2%-0.8%，且所述各组分的质量百分含量之和为100% ； (10)除渣:将漂白浆除渣，得良浆，除去的渣料送入渣料收集池； (11)调浆:将漂白浆调浆到质量浓度为0.8%-1.2%，再加入纸制品增强剂、防水剂和防油剂，增强剂用量为纸浆质量的3%-5%，防水剂用量为纸浆质量的5%-6%，防油剂用量为纸浆质量的0.5%-0.8%，搅拌均匀得调节浆； (12)成型:将调节浆送入成型机中成型，成型过程中采用真空泵除湿，制成各种纸餐具或其他纸质产品。
8.根据权利要求7所述纸质工业包装生产工艺，其特征是，所述农业废弃物为废竹料和各种农作物秸杆。`
【文档编号】D21H21/22GK103821030SQ201410089180
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】彭运福, 于翔 申请人:彭运福, 于翔