专利名称：：一种改善的色相、游离度和松厚度且性能稳定的本色草浆的制作方法
技术领域：
：本发明涉及的是一种改善的色相、游离度和松厚度且性能稳定的本色草浆，具体的讲，本发明涉及的是一种所述的本色草浆，以及它们在混合浆、纸制品中的应用。
背景技术：
：日常生活中，纸张按照用途可分为文化用纸、工业用纸、生活用纸和特殊用纸，其中文化用纸可以简单地分为非涂布纸和涂布纸。未经涂布加工的纸张称之为非涂布纸，如新闻纸、胶版纸、静电复印纸和书写纸等；经涂布加工的纸张称之为涂布纸，如铜版纸、挂历纸、亚光纸、玻璃卡纸等。它们的制造包括如下几个环节制浆段原料选择一蒸煮分离纤维一洗涤一漂白一洗涤筛选一浓縮或抄成浆片—储存备用；抄纸段散浆一除杂质一精浆一打浆一配制各种添加剂一纸料的混合一纸料的流送一头箱一网部一压搾部一干燥部—表面施胶一干燥一压光—巻取成纸；涂布段涂布原纸一涂布机涂布—干燥一巻取一再巻一超级压光；加工段复巻—裁切平板(或巻筒)一分选包装一入库结束；本发明主要涉及的是制浆工艺和制得的纸浆，现有的制浆方法包括化学、机械或两者结合，优选用于本发明制浆的方式是化学、机械制浆方式的结合。现有技术中，纸浆通常分为木浆和草浆，所述的木浆是指针叶木浆(如马尾松、落叶松、红松、云杉等)和阔叶木浆(如桦木、杨木、椴木、桉木、枫木等)。所述的草浆是指禾科纤维浆(如稻草、麦草、芦苇、竹、甘蔗渣等)、韧皮纤维浆(如大麻、红麻、亚麻、桑皮、棉杆皮等)以及种毛纤维浆(如棉纤维等)。现有技术认为，蒸煮或机械磨解、洗漆、筛选和漂白以后的纸浆，还不能直接用来抄纸。为了满足纸张的不同使用性能，还需要在纸张的制备过程中，向纸桨或制备过程中添加各种助剂或辅料，所述的助剂或辅料包括填料、胶料、色料和其他化学助剂，在印刷用纸中加入填料可改进纸张的印刷适性，如增加纸张的白度、平滑度、不透明度、挺度，同时，能够改善纸张对油墨的亲合力、柔软度和稳定性，从而有助于印刷品质量的提高。但是，纸浆对纸张的影响是根本的，现有技术中，一般采用漂白浆或者混合浆的各项物理指标来预估纸张的各种性能，通过一段时间的稳定，将纸浆和纸张的关系固定下来，这对于纸浆的生产是有益的，具体到草浆，草浆的理化指标受到加工条件的影响很大，例如在公开文献，"影响纸张物理性能的因素"一文中公开了多种影响纸张性能的因素，其中涉及加工工艺对纸张的因素因为不在本发明的讨论范围，因素在此略去，在本发明中被引入的是打浆度对纸张物理性能的影响，从该文献可以得知，纸的裂断长在打浆初期上升很快，以后渐渐缓慢下来，到了一定的数值之后反而产生下降，耐折度、耐破度、撕裂度也是如此；纸张的透气度随着打浆度的增加而降低；打浆能降低白度，游离度越低白度就降，游离度越高白度也增高。通常，本领域技术人员将经过化学法或机械法等方法制得的纸桨，叫做本色浆，所述的本色浆通常为黄色或褐色。现有技术认为，要满足纸张的使用要求，必须对纸浆进行漂白处理，使纸张具有较高的白度。常用的漂白纸浆方法有两种一种是氧化漂白法，另一种是还原漂白法，在漂白实践当使用一种方法不能将浆料漂到指定的白度，还可以采用多种漂白方法，即，多段漂白，如三段漂、五段漂等。但是，漂白改变纸浆的理化参数，参见附图ll，导致所制备的纸浆无法进行稳定的理化参数的对比。麦草浆的特性与保水值对成纸性质的影响(2000.4.甘肃科技.17)指出，草浆在使用中，一般不用打浆或轻度打浆即可。结合前述的现有技术的公开文献，打浆对纸浆的理化参数的影响也是明显的。松厚度是指同样克重纸页厚度，高松厚度可以使纸页显厚，可以降低纸页定量，节约成本。研究表明，纸张的松厚度在很大程度上决定了纸张的不透明度和挺度，而复印机和打印机要求纸张具有较高的挺度或松厚度以使纸张能顺利地通过这些设备。有几种可行的方法来提高纸张的松厚度，例如，在浆料中加入聚合物；通过不同的工艺操作；Rtt等人研究了高温和软压对纸张紧度的影响；Nynren等人研究了机械浆和化机浆发现，如纸张在不同的温度下干燥，其松厚度会有很大的差别；使用具有高松厚度的高得率浆(HYP)来提高纸张松厚度将会是目前最有效的方法。在使用全草浆或者草浆以及其他浆的混合浆生产印刷和书写纸中，通过加入高松厚度的草浆，不但能够提高纸张的松厚度，也可以提高纸张不透明度和纸张匀度。用低成本的高松厚度草浆，不仅提高了纸张的质量，而且也使生产成本下降。游离度(free,freeness)可以用来表示紙料在抄网上的脫水程度，高游离度表明滤水性好，适合高速纸机应用，影响该指标的主要因素包括纤维种类、纤维性能、打浆程度或状态等。叩解度是指打浆后的纤维长度，打浆时间越长叩解度值越大则纤维越短.叩解度测量方法是将打好的浆放入一个带漏斗的容器，漏下的水的容量越大，则表明纤维越短，叩解度越高。白度对于印刷纸和书写纸特别重要。但随着用途的不同。对于白度的要求也有所不同。特别是凹版印刷纸，白卡纸、特号薄页纸等纸张要求白度在90%以上，胶版印刷纸、证券纸、高级书写纸、画报纸、高级打字纸等纸张要求白度在80%以上，凸版印刷纸、一般书写纸、有光纸要求白度在6070%之间，新闻纸要求白度为4550%。如何提供本色草浆的白度或者改善其色相，作为一种环保理念以及减少对眼睛的伤害，是最近以及将来发展的趋势。综上所述，草浆具有松厚度、游离度和白度较低、浆料质量波动大等缺点；同时，漂白和打浆对草桨的理化性能有明显的影响，导致草浆无法具有稳定的性能。有鉴于此，特提出本发明。
发明内容本发明的主要目的在于提供一种改善的色相、松厚度和游离度且性能稳定的本色草浆；本发明的另一个目的在于提供一种所述草浆在混合浆中的应用；本发明的另一个目的在于提供一种所述草浆在纸制品中的应用。为了清楚地界定现有技术和本发明之间的区别，对本发明作出以下定义，艮P，本发明所述的本色草浆是指，仅仅是指，采用稻草、麦草、芦苇、芦竹、甘蔗渣、棉杆以及它们的混合物作为原料制成的纸桨。本发明所述的本色草浆是指，仅仅是指，优选采用稻草、麦草、芦苇以及它们的混合物作为原料制成的纸浆。本发明所述的目的可以通过以下方式得以实现优选适用于本发明的制桨工艺包括蒸煮、挤浆、洗涤、疏解以及氧脱木素。适用于本发明的蒸煮方法包括亚硫酸铵法蒸煮、蒽醌-烧碱法蒸煮、硫酸盐法蒸煮或者碱性亚钠法蒸煮中的任何一种。具体的，如果采用间歇式球形蒸煮器或连续蒸煮器中蒸煮的具体参数如下采用亚硫酸铵法蒸煮时，向禾草类植物原料中加入蒸煮药液，其中亚硫酸铵用量为对绝干原料量的9-13%，液比为l:2-4。通入蒸汽加热温至165-173°C，然后小放气、保温，全程时间160-210分钟。采用蒽醌-烧碱法蒸煮时，向禾草类植物原料中加入蒸煮药液，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量9-15%，液比为1:2-4，蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8%。。通入蒸汽加热升温至160-165°C，然后小放气、保温，全程时间140-190分钟。采用硫酸盐法蒸煮时，向禾草类植物原料中加入蒸煮药液，其中用碱量为氢氧化钠计对绝干原料量8-11%，液比为l:2-4，硫化度为5-8%。通入蒸汽加热升温至165-173。C，然后小放气、保温，全程时间150-200分钟。采用碱性亚钠法蒸煮时，向禾草原料中加入蒸煮药剂，其中氢氧化钠用量以绝干原料重量计为11一15%，亚硫酸钠用量为绝干原料重量的2—6%，蒽醌的用量为绝干原料重量的0.02—0.08%，蒸煮液比为1:3-4。然后通入蒸汽加热升温至160-165°C,然后小放气、保温，全程时间140-190分钟。具体的，如果采用立式蒸煮锅蒸煮的具体参数如下采用亚硫酸铵法蒸煮时，向禾草类植物原料中加入蒸煮药液，其中亚硫酸铵用量为对绝干原料量的9-15%，液比为l:6-10。所述禾草类植物原料由热黑液通过装锅器装入蒸煮锅中，当装锅满后关闭锅盖，往蒸煮锅中补充温度为130-145。C蒸煮药剂，同时排出锅内的空气并升压至0.6-0.75MPa，蒸煮药液升温至156_173°C，升温、保温和置换为220分钟；最后用泵放将浆送到喷放锅。采用蒽醌-烧碱法蒸煮时，向禾草类植物原料中加入蒸煮药液，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量9-17%，液比为1:6-10，蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8%。。所述禾草类植物原料由热黑液通过装锅器装入蒸煮锅中，当装锅满后关闭锅盖，往蒸煮锅中补充温度为130-145'C蒸煮药剂，同时排出锅内的空气并升压至0.4-0.6MPa，蒸煮液升温至147-165°C，升温、保温和置换为170-200分钟，最后用泵放将浆送到喷放锅。采用硫酸盐法蒸煮时，向禾草类植物原料中加入蒸煮药液，其中用碱量为氢氧化钠计对绝干原料量8-13%，液比为l:6-10，硫化度为5-9%。所述未草类植物原料由热黑液通过装锅器装入蒸煮锅中，当装锅满后关闭锅盖，往蒸煮锅中补充温度为130-145。C蒸煮药剂，同时排出锅内的空气并升压至0.5-0.65MPa，蒸煮液升温至155-168°C，升温、保温和置换为180-220分钟，最后用泵放将浆送到喷放锅。采用碱性亚钠法蒸煮时，向未草原料中加入蒸煮药剂，其中，氢氧化钠用量以绝干原料重量计为9-17%，亚硫酸钠为4-8%，蒽醌为0.04—0.08%，蒸煮液比为1:6-10。禾草原料由热黑液通过装锅器装入蒸煮锅中，当装锅满后关闭锅盖，往蒸煮锅中补充温度为145T:蒸煮药剂，同时排出锅内的空气并升压至0.45-0.6MPa，蒸煮液升温至152-165t:，升温、保温和置换为180-220分钟，最后用泵放将浆送到喷放锅。经过上述蒸煮后得到的浆的高锰酸钾值16-28，叩解度为10-24°SR，属于高硬度浆；优选的是高锰酸钾值16-23，叩解度为10-24°SR。经过挤浆、洗涤、疏解后的浆料，转入氧脱木素处理，g卩，将所述的高硬度浆送至氧脱木素反应塔，并加入氢氧化钠和氧气进行氧脱木素反应，得到硬度为高锰酸钾值10—14的浆。优选的氧脱木素为单段氧脱木素，使用一个氧脱木素反应塔；所述的高硬度浆在该反应塔进口处的温度为90—100'C，压力为0.9—1.2MPa;出口处的温度为95—105°C，压力为0.2—0.4MPa;所述的氧脱木素处理中用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的2-4%，氧气的加入量为20—40kg每吨浆；所述的高硬度浆在该反应塔内的反应时间为60—90分钟。上述方法制备的草浆，具有改善的色相、松厚度和游离度，所述的松厚度为1.4—3cm3/g;游离度505-350ml，色相L/a/b72-87/l.2-3.2/10-20。所述的松厚度优选1.5-2.5cm3/g;游离度优选485-375ml，色相L/a/b优选75-84/1.5-3.0/11-19。所述的松厚度更优选1.6-2.1cm3/g;游离度更优选460-400ml，色相L/a/b更优选77-82/1.6-2.9/12-18。所述的本色草浆的白度是28-54%，优选32-50%，更优选33-45%。所述的本色草浆的硬度7-16K,优选8—15K,更优选8—14K。所述的本色草浆中可以加入已知的造纸助剂。本发明的优点在于1、色相或者白度得到明显的改善；2、松厚度较高；3、游离度较高；4、浆料质量波动小，由此而得到的本色草浆的的浆料数据更加稳定。以下是本发明的，通过以下的说明可以更好的理解本发明附图1是对比用本色草浆和本发明本色草浆的不透明度比较参数；附图2是对比用本色草浆和本发明本色草浆的松厚度比较参数；附图3是对比用本色草浆和本发明本色草浆的透气度比较参数；附图4是对比用本色草浆和本发明本色草浆的抗张指数比较参数；附图5是对比用本色草浆和本发明本色草浆的撕裂指数比较参数；附图6是对比用本色草浆和本发明本色草浆的耐折度比较参数；.附图7是对比用本色草浆和本发明本色草浆的游离度比较参数；附图8是对比用漂白草浆和本发明本色草桨的白度比较参数；附图9是对比用漂白草桨和本发明本色草浆的色相比较参数；附图10是对比用本色草浆和本发明本色草浆的硬度比较参数；附图11是现有技术的用不同方式漂白的草浆和本色草浆之间各种参数的差异性比较；以下是本发明的具体实施方式以及比较例，通过以下的描述，可以更好的理解本发明。具体实施例方式实验方式本实验方式是指，在本发明中测定的数据，所述的本色草浆是指，仅仅是指，采用稻草、麦草、芦苇、芦竹、甘蔗渣、棉杆以及它们的混合物作为原料制成的纸浆，优选，所述的原料是稻草、麦草、芦苇、芦竹以及它们的混合物。使用本案申请人的前期技术，是在制浆段，按照上述定义进行原料选择一蒸煮分离纤维一洗涤；所得到的纸浆，在本发明中被称之为对比用本色草浆。当然，本发明所述的本案申请人的前期技术，可以认为是现有技术的一部分。采用本发明所述的工艺，也是在制浆段，按照上述定义进行原料选择一蒸煮分离纤维一洗涤；或者采用本发明的研究人员在此前申请的制浆工艺，例如CN200710143130.0(—种禾草类未漂化学浆的氧脱木素处理方法)、CN200710143131.5(—种禾草制浆过程中的洗涤工艺)、CN200710143133.4(—种将禾草类植物原料进行蒸煮后所得的高硬度浆挤出黑液的方法)、CN200710129635.1(—种以禾草类植物为原料制备的高硬度浆及其制备方法)、CN200710143129.8(—种以禾草类植物为原料制备的漂白化学浆及其制备方法)、CN200710143132.X(—种以稻草和麦草为原料的纸浆及其制备方法)、CN200710129634.7(—种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺)，也在此被引入。具体是按照上述定义进行原料选择一备料一蒸煮一挤浆一洗涤一疏解—氧脱木素—洗涤；这种方式得到的纸浆，在本发明中称之为本发明本色草浆。在得到所述的本色草浆后，在实验室条件下将其水洗至PH值6.5-7.5，优选洗涤至中性；然后在成页机上成页，再按照现有技术的方式进行所述指标的检测。然后，按照如下标准进行试验，或者按照相关标准进行试验。标准<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>正如，"麦草桨的特性与保水值对成纸性质的影响"(2000.4.甘肃科技.17)指出，草浆在使用中，一般不用打浆或轻度打浆即可。在本发明的说明书或者附图中所述的对比用漂白草浆是指，采用现有技术或者本发明申请人的早期技术制备的草浆，用常规工艺漂白后，称之为对比用漂白草浆。本发明的研究人员发现，草浆的理化性能受各种因素的影响很大，即使同一批取出的本色草浆，不同检测批次的检测的数据的差异性很大，或者，放置一定的时间，试样的各种参数的差异性也很大，即使工艺相同，由于不同时间投入的原料不同批次，检测出的数据也有很大的差异性，但是，在本发明所述的本色草浆的检测中，各种数据的趋势是一致的，因此可以认定，本发明所述的本色草浆具有较强的性能稳定性。.本发明所述的本色草浆的许多指标，都是一种趋势范围，在不规则的原料的影响下，几乎很难得到绝对值，因此，从趋势上看，本发明比现有技术具有改善了得各种指标，因此，本发明所述的本色草浆具有创造性。实施例本实施例是本发明的所述本色草浆的制备工艺中的蒸煮条件，所述的实施例是为了进一步描述本发明，而不是限制本发明。其中9实施例1-6釆用亚硫酸铵法蒸煮表十一、亚硫酸铵法蒸煮参数<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>实施例7-13采用烧碱-蒽醌法蒸煮表十二、烧碱一蒽醌蒸煮参数<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>实施例14-21采用硫酸盐法蒸煮表十三、硫酸盐法蒸煮参数<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>实施例22-26采用碱性亚钠法蒸煮表十四、碱性亚钠法蒸煮参数10<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>经过上述蒸煮后得到的浆的高锰酸钾值16-28，叩解度为10-24°SR，属于高硬度浆；优选的是高锰酸钾值16-23，叩解度为10-24°SR。经过挤浆、洗涤、疏解后的浆料，转入氧脱木素处理，在本发明中氧脱木素主要是指氧脱木素本身而不包括其含有的可能的漂白因素，按照本发明的描述，即使采用所述的氧脱木素，还是需要洗涤和漂白，因此和传统意义上的漂白是可以区分的。将所述的高硬度浆送至氧脱木素反应塔，并加入氢氧化钠和氧气进行氧脱木素反应，得到硬度为高锰酸钾值8.7-13.2的浆。优选的氧脱木素为单段氧脱木素，使用一个氧脱木素反应塔；所述的高硬度浆在该反应塔进口处的温度为90—10(TC，压力为0.9—1.2MPa;出口处的温度为95—105。C，压力为0.2—0.4MPa;所述的氧脱木素处理中用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的2-4%，氧气的加入量为20—40kg/每吨浆；所述的高硬度浆在该反应塔内的反应时间为60—90分钟。实施例27本实施例是对稻草的制桨试验的进一步的补充实施例1、试验原料稻草原料科取样烧碱(400g/l)生产车间取样蒽醌衍生物生产车间取样过氧化氢(30%)试验室样品2、蒸煮工艺及数据:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>蒽醌衍生物过氧化氢(30%)2、蒸煮工艺及数据:<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>3、氧脱木素工艺及结果在实验室利用15升蒸煮锅进行氧脱木素。氧脱木素工艺见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>4、筛选利用实验室缝筛进行筛选，筛缝为0.3ram，分别对氧脱木素后桨和未氧脱木素浆直接进行筛选。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>5、芦苇氧脱木素过的浆打浆打浆抄片数据:<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>6、芦苇未氧脱木素的浆打浆抄片数据:<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>(25'C时10分钟)所消耗的0.02摩/升高锰酸钾标准溶液的用量(以毫升计)，多用以表示本色木浆的硬度。后者是l克绝干浆在一定条件下(25'C时5分钟)所消耗的0.02摩/升高锰酸钾标准溶液的用量(以毫升计)，多用以表示需漂白的非木材纤维纸浆(如草浆)的硬度。纸浆硬度愈高，则被高锰酸钾氧化的物质愈多，高锰酸外溶液的消耗量愈大，漂白愈不容易，但纸浆的机械强度也较高。一般可漂草浆的高锰酸钾值为9~14，半化学浆为15~18，本色硬浆则在20以上。表十本发明本色草浆的硬度实测参数本发明本色草浆硬度(K)以下数据按照顺序，对应实施例1、2、7、8、14、15、22、23、3、4一167—9.6—8—10.7—11.1—14一12.4—1权利要求1、一种改善的色相、松厚度和游离度且性能稳定的本色草浆，其特征在于所述的松厚度为1.4-3cm3/g；游离度505-350ml，色相L/a/b72-87/1.2-3.2/10-20。2、根据权利要求1所述的本色草浆，其特征在于所述的松厚度优选1.5-2.5cm3/g;游离度优选485-375ml，色相L/a/b优选75-84/1.5-3.0/11-19。3、根据权利要求1或2所述的本色草浆，其特征在于所述的松厚度更优选1.6-2.1cm3/g;游离度更优选460-400ml，色相L/a/b更优选77-82/1.6-2.9/12-18。4、根据前述任一项所述的本色草浆，其特征在于所述的本色草浆的白度是28-54%，优选32-50%，更优选33-45%。5、根据前述任一项所述的本色草浆，其特征在于所述的本色草桨的硬度7-16K，优选8—15K,更优选8—14K。6、根据权利要求1所述的本色草浆，其特征在于所述的本色草浆的原料是指稻草、麦草、芦苇、芦竹、甘蔗渣、棉杆以及它们的混合物作为原料制成的纸浆。7、根据权利要求1或6所述的本色草浆，其特征在于所述的本色草浆的原料优选是指稻草、麦草以及它们的混合物作为原料制成的纸浆；更优选是指麦草作为原料制成的纸浆。8、根据权利要求1-7所述的本色草桨，其特征在于所述的本色草浆中可以加入己知的造纸助剂。9、权利要求1-7任意一项所述的本色草浆在纸制品中的应用。10、权利要求l-7任意一项所述的本色草浆在混合纸浆中的应用。全文摘要本发明涉及的是一种改善的色相、松厚度和游离度且性能稳定的本色草浆，具体的讲，本发明涉及的是一种所述的本色草浆，以及它们在混合浆、纸制品中的应用；本发明的优点在于色相或者白度得到明显的改善；松厚度较高；游离度较高；浆料质量波动小，由此而得到的本色草浆的的浆料数据更加稳定。文档编号D21H11/12GK101684627SQ2009101578公开日2010年3月31日申请日期2009年7月7日优先权日2009年4月30日发明者宋明信,徐金香,李洪法,杨吉慧,毕衍金,王建民申请人:山东福荫造纸环保科技有限公司