专利名称：：一种在低浓设备中实现中浓磨浆的方法
技术领域：
：本发明属制浆造纸领域，具体地说涉及一种在低浓(浓度在5%以下)设备中，实现中浓(6%8%)磨浆的方法。该方法制得的浆料，可直接用于造纸生产。
背景技术：
："十分造纸，七分打浆"，打浆设备的重要性，对造纸行业显得尤为重要。打浆设备近几十年来发展也很快，从早期的槽式打浆机，发展到后来的锥型磨浆机、圆柱精桨机以及现在广泛使用的双盘磨桨机等；由间隙式磨浆，发展到连续式磨浆，在提升打桨质量的同时，也兼顾到了实际大生产的需求。特别是，九十年代末期，随着金东纸业等一系列工厂高车速大幅宽纸机的实施，双盘磨浆机的发展又提升到一个新的高度。为了满足高车速大幅宽纸车的用浆需求，双盘磨浆机尺寸由最初的十几英寸，发展到四十几、五十几英寸，同时，也由最先的单磨区双盘磨发展成双磨区的双盘磨。刀盘型号也由开始的十几种，发展到数十个系列上百种型号，成浆质量也有了显著的提高。但双盘磨浆机的应用，也有着诸多的不足之处。(1)双盘磨适用打浆浓度很低，一般生产常用的打浆浓度为3%4%，(最高使用浓度一般也不会超过5%)，属于低浓打浆。在低浓打浆时，由于低浓浆料可以近似看作是牛顿性流体。故其流动性较好，使得部分纤维受打浆作用较少甚至未受到任何打浆作用而甩出，而其它的纤维受磨片磨齿剪切剧烈而被过度切断，所得的磨后浆料质量极不均匀，从而负面影响到纸页的表观匀度、两面差和纸张的物理强度等指标。为改善这种状况，部分企业追求高打浆度而减少磨片间隙，虽然从结果上来看成浆均匀性有所改善，但同时也导致浆料的剧烈切断、杂细胞碎片化，从而降低了短纤维浆种的适用品质和浆料的使用范围，影响纸页强度并造成浆料流失较大、打浆能耗过高，结果亦是得不偿失！(2)由于传统的双盘磨仅适用于低浓打浆，磨片施加于纤维本身的有效打浆能耗较低，能量利用率较低，大部分的能量消耗于机械摩擦损耗和对水的无效搬运，故使得低浓打浆设备绝干浆单位能耗较大，设备效率较低，客观上也增加了短纤维浆种的抄造成本。中浓磨浆技术的发展，可大幅解决上述问题。因为相对于传统的低浓打浆技术和设备，中浓打浆技术体现出了明显的优势，这种优势主要表现为:(l)较好地保留了纤维的长度，从而保留了短纤维的固有强度，为纤维良好的结合能力提供了较好的基础；(2)对纤维具有较好的分丝、帚化和细纤维化能力，中浓打浆主要靠中浓打浆湍流中纤维之间的"内摩擦形变效应"而不是靠磨齿的机械剪切力来完成上述作用，所以在纤维分丝、帚化的同时并不对纤维造成切断，大大增强了纤维之间的结合能力；(3)成浆抄造的纸页的物理强度指标大大提高，生产统计表明提高的范围一般为(1555)%;(4)打浆通过量增加，吨浆打浆电耗下降，节能一般为(3050)%。中浓磨浆相对低浓磨浆而言，优势非常明显。但目前，我国约有50%以上的造纸厂仍在使用低浓双盘磨浆方式，例如正在新建的APP海南纸厂、南通日本王子等，在所有工厂内直接切换成中浓磨浆方式，显然是不现实的问题。主要受以下条件限制1、设备投资。使用中浓磨浆，必须更换成中浓磨浆机、桨料的散浆设备及流送设备均需要更换。2、效益影响。在更换成中浓磨浆设备时，需停机更换上述设备，影响纸车抄造效率。3、设备稳定性影响。高车速大幅宽的纸机对于设备的稳定性要求极高，目前中浓磨浆的发展历程尚短，其设备的稳定性，尚有待进一步验证。在低浓系统，直接将浓度提升至中浓(6%15%)，势必会因为浆料浓度提升后，桨料流动性变差的原因，造成以下问题1、碎浆机的无法工作。一般低浓系统配备的是低浓碎浆机，其最大碎浆浓度一般不超过6%，如将其浓度提升至中浓范围内，则碎桨机无法正常工作，堆浆、堵塞现象时常发生，并严重影响碎浆效果。2、磨浆机无法正常运转。在低浓系统中，磨浆机所能承受的最大磨桨浓度一般不超过6%，将浓度提升至中浓范围内，因桨料流动性问题，使得浆料无法在刀盘中正常流动，浆料堵塞刀盘现象日趋非常严重，甚至可能导致磨浆机卡死，无法运转，电机烧毁等问题。3、泵送及管路无法承载。在低浓情况下，浆液可以近似看作是牛顿性流体，其流动性极好，基本不会发生问题。但在中浓情况下，因浆浓的增加，浆液的流动性明显降低，管路出现堵管再象，泵送无法实现。在低浓系统中，实现中浓磨浆，必须克服浆料浓度提升后，导制的浆料流动性降低这一难题。只有克服了这一难题后，才有可能实现中浓技术的普及与推广。
发明内容本发明的目的在于提供一种在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆的方法。该方法简单、安全、可以在不需要设备投资的情况下，在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆，并且所制得的浆料，可作为普通浆料进行应用，提升纸张品质。本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的一种在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆的方法，其特征在于在浆料制备阶段，加入浆料流变改质剂，使得磨浆浓度提升后，浆料流动性不变，从而完成在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆，具体步骤如下1)将纸浆放入碎浆机碎浆，在碎浆机碎浆的过程中，加入浆料流变改质剂，流变改质剂的用量为相对于绝干浆用量的0.005%5%;2)将加入浆料流变改质剂后的6%8%中浓浆料在低浓磨浆设备中磨浆。本发明中，所述纸浆包括木材类、禾草类、棉、麻和其它农林废弃物为原料，以化学法、机械法或化学机械法制得，或兼用其中的任几种纸浆组合后使用。其中化学法制得的纸浆采用苏打浆、硫酸盐浆、漂白硫酸盐浆、亚硫酸盐浆、漂白亚硫酸盐浆中的任一种或几种的混合物；机械法制得的纸浆采用木片磨木浆、磨石磨木浆、热磨机械浆中的任一种或几种的混合物；化学机械法制得的纸浆采用化学热磨机械浆、碱性过氧化氢机械浆、盘磨化学预处理的碱性过氧化氢机械浆、漂白化学热磨机械浆中的任一种或几种的混合物。本发明中，所述浆料流变改质剂包括阳性浆料流变改质剂、阴性浆料流变改质剂和无机类桨料流变改质剂。所述阳性浆料流变改质剂为阳离子淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子瓜尔胶、聚氧化乙烯、聚乙烯醇中的一种或几种混合物。所述阴性浆料流变改质剂为阴离子淀粉、阴离子聚丙烯酰胺、阴离子瓜尔胶、羧甲基纤维及其钠盐、磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉、氧化淀粉、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯磺酸钠、聚乙烯膦酸钠中的任一种或几种的混合物所述无机类浆料流变改质剂为氢氧化钠、硬脂酸钠、硅酸钠、焦磷酸钾、六甲基磷酸钠中的一种或几种的混合物。本发明的浆料流动性测试方法中，利用实验室高浓碎浆机，运转时浆液的旋涡高低来评估浆料的流动性。即流动性好，浆液的旋涡就高，其到达高浓碎浆机顶部的距离就小，也就是说，该方法测试的数值越小，说明浆料的流动性越好。在浆料流动性测试方法中所述的高浓碎浆机包括带加热或不加热功能的实验室高浓碎浆机、具有高浓搅拌能力的搅拌器等设备。通过浆料流动性测试方法，用来评估浆料浓度提升后，浆料流动性的变化情况，确保在低浓系统中，实现中浓磨浆时，不对系统产生负面影响。本发明在浆料制备阶段，加入浆料流变改质剂，通过浆料流变改质剂的作用，实现磨浆浓度提升后，浆料流动性的不变，从而达到在低浓磨浆设备中，实现中浓磨浆的目的。使用流变改质剂后，浆料的流动性明显增加，6%8%中浓浆料的流动性，可以做到与5%以下低浓流动性相当，从而实现在低浓设备中，实现中浓磨桨。当使用流变改质剂后的中浓浆料(6%8%)通过高浓除渣器、纤维高频疏解机及双盘磨浆机时，设备运转正常，无堵浆、堵管等现象产生，而以上设备的原最大处理浓度为不超过6%。本发明具有以下有益效果-1、本发明在不需要任何投资的情况下，在目前普遍应用的低浓磨浆设备中，实现中浓磨浆。2、本发明利用中浓磨浆机理，实现纤维帚化的增强，提升浆料强度，从而达到提升纸张强度的目的。同时，用该方法处理后的桨料，与正常浆料基本一致，可直接应用造纸生产中，不会对纸机系统产生任何的负面影响。3、本发明在低浓系统中，实现中浓磨浆，有助于在我国推广应用中浓磨浆技术，同时也为实现用阔叶木取代针叶木造纸的目标迈出坚实的一步。有助于缓解我国因针叶木浆供应不足，而产生的巨大的浆料供需矛盾。有助于保护日益萎縮的森林资源，促进我国非木材类纸浆的开发应用。与现有技术相比，本发明方法简单、安全，可以在不需要设备投资的情况下，在低浓磨桨设备中实现中浓磨浆，并且所制得的浆料，可作为普通浆料进行应用，提升纸张品质。具体实施例方式以下列举实施例更加具体地说明本发明，并且本发明不限于以下实施例。实施例1(实验室评估)在7.0%浓度的浆液中，添加5.0%(相对绝干浆量)的阳离子淀粉，其浆液的流动性与5.0%浓度的浆液基本相当，磨浆后浆料强度明显增加，见以下表l。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例2(实验室评估)在4.5%浓度浆液的基础上，通过浓縮等手段，将桨液浓度提高至6.5%，添加2500ppm的阴离子聚丙烯酰胺，桨料流动性可确保与4.5%浓度的浆液相当，磨浆后，浆料强度明显提升，见以下表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例3(实验室评估)在4.5%浓度浆液的基础上，通过浓縮等手段，将浆液浓度提高至7.5%，添加0.5%的阳离子聚丙烯酰胺，浆料流动性可确保与4.5%浓度的浆液相当，磨浆后，浆料强度明显提升，表3为浆料强度变化比较情况。帚化现象明显增强。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例4(生产实例)在碎浆机稀释水中，添加600ppm的阴离子聚丙烯酰胺(以浆料绝干计)，在浆料碎浆时，浓度控制由原先4.5%，提高至6.0%，碎浆机运转正常，浆料泵送正常，可以正常通过高浓除渣器及纤维高频疏解机，且各部分设备运转效率没有受到任何影响。当6.0%的浆料输送到双盘磨时，双盘磨峰值电耗略有上升，但磨浆产能明显增加，盘磨机的实际运行时间大大缩短，吨纸总能耗有所降低。同时，浓度提升后，双盘磨盘齿间的纤维网络层厚度增加，纤维与纤维相互磨擦力增强，纤维帚化作用提高，浆料强度明显提高，帚化现象明显增强。表4为浆料强度比较情况；表5为成纸强度比较情况。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1、一种在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆的方法，其特征在于在浆料制备阶段，加入浆料流变改质剂，使得磨浆浓度提升后，浆料流动性不变，从而完成在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆，具体步骤如下1)将纸浆放入碎浆机碎浆，在碎浆机碎浆的过程中，加入浆料流变改质剂，流变改质剂的用量为相对于绝干浆用量的0.005％～5％；2)将加入浆料流变改质剂后的6％～8％中浓浆料在低浓磨浆设备中磨浆。2、根据权利要求1所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法，其特征在于所述纸浆包括木材类、禾草类、棉、麻为原料，以化学法、机械法或化学机械法制得的一种或几种纸浆混合物。3、根据权利要求2所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法，其特征在于所述化学法制得的纸浆为苏打浆、硫酸盐浆、漂白硫酸盐浆、亚硫酸盐浆、漂白亚硫酸盐浆中的任一种或几种的混合物。4、根据权利要求2所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法，其特征在于所述机械法制得的纸浆为木片磨木浆、磨石磨木浆、热磨机械浆中的任一种或几种的混合物。5、根据权利要求2所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法，其特征在于所述化学机械法制得的纸浆为化学热磨机械浆、碱性过氧化氢机械浆、盘磨化学预处理的碱性过氧化氢机械浆、漂白化学热磨机械浆中的一种或几种的混合物。6、根据权利要求1所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法，其特征在于所述浆料流变改质剂为阳性浆料流变改质剂，阳性浆料流变改质剂为阳离子淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子瓜尔胶、聚氧化乙烯、聚乙烯醇中的一种或几种混合物。7、根据权利要求1所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法，其特征在于所述浆料流变改质剂为阴性浆料流变改质剂，阴性浆料流变改质剂为阴离子淀粉、阴离子聚丙烯酰胺、阴离子瓜尔胶、羧甲基纤维及其钠盐、磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉、氧化淀粉、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯磺酸钠、聚乙烯膦酸钠中的任一种或几种的混合物。8、根据权利要求1所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法，其特征在于所述浆料流变改质剂为无机类浆料流变改质剂，无机类浆料流变改质剂为氢氧化钠、硬脂酸钠、硅酸钠、焦磷酸钾、六甲基磷酸钠中一种或几种的混合物。全文摘要本发明公开了一种在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆的方法，在浆料制备阶段，加入浆料流变改质剂，使得磨浆浓度提升后，浆料流动性不变，从而完成在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆，具体步骤为将纸浆放入碎浆机碎浆，在碎浆机碎浆的过程中，加入浆料流变改质剂，流变改质剂的用量为相对于绝干浆用量的0.005％～5％；将加入浆料流变改质剂后的6％～8％中浓浆料在低浓磨浆设备中磨浆。本发明方法简单、安全，可以在不需要设备投资的情况下，在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆，并且所制得的浆料，可作为普通浆料进行应用，提升纸张品质。文档编号D21D1/00GK101654884SQ200910184公开日2010年2月24日申请日期2009年8月27日优先权日2009年8月27日发明者万晓玲,明张,王仁荣,剑陈,丹韦申请人:金东纸业(江苏)股份有限公司