專利名稱：：一種高溫-低溫組合干燥方式提高廢紙纖維強度的方法
技術領域：
：本發明屬于制漿造紙
技術領域：
，具體涉及一種高溫一低溫組合干燥方式提高廢紙纖維強度的方法。
背景技術：
：隨著保護森林資源、改善生態環境的需要，廢紙纖維的回收利用己經引起了世界各國的重視。在我國廢紙纖維已成為造紙原料的重要組成部分，占我國造紙原料的50%以上，且逐年增長，據估算2008年我國造紙行業廢紙纖維的使用量已達到4000萬噸。利用一噸廢紙可節約木材和垃圾填埋場空間3m3，利用廢紙生產1噸高白度脫墨漿較利用植物原料生產1噸化學漿可節約水50%，節約化學藥品60%70%，節約能源50%以上，同時減少75%的空氣污染以及35%的水污染。因此，高效循環使用廢紙纖維有助于緩解我國植物資源匱乏和能源緊缺的矛盾，并且有利于減輕日益嚴重的環境污染，對于保護我國的生態環境起到重要作用。但是，與原生纖維相比，廢紙纖維的性質發生了許多變化，具體表現在因濾水性能、潤脹能力下降而導致濕韌性或可塑性降低，纖維表面性質的變化等；用廢紙纖維抄的紙緊度較小，抗張強度、耐破度等主要強度性能也會普遍降低。如經過一次回用后，纖維保水值下降了26.8%、抗張指數和耐破指數分別下降了27.8%和26.7%，且這種衰變在后續的循環回用過程中逐漸惡化，甚至喪失造紙能力。因此，提高廢紙纖維的強度性能即成為其高效循環利用的關鍵性問題。目前有學者提出通過堿性溶液浸漬或添加化學品對纖維改性來避免廢紙纖維衰變，但這些方法不僅要額外添加化學品，會增加生產成本及廢水的污染負荷，而且使纖維的回用工藝過程變得更加復雜。廢紙纖維在造紙循環回用中的各種物理工藝過程對纖維的影響的作用機理不同，壓榨和干燥過程作為廢紙纖維回用中不可缺少的工藝過程卻會引起廢紙纖維不同程度的衰變。研究發現，纖維的衰變主要發生在干燥過程中，且干燥方法對纖維衰變程度的影響很大，干燥越劇烈，纖維衰變程度越嚴重。因此，通過對干燥工藝的條件和方式進行有效控制，對于降低廢紙纖維回用過程發生的強度下降具有重要意義。
發明內容本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足,提供一種高溫一低溫組合干燥方式提高廢紙纖維強度的方法。本發明通過對廢紙纖維回用過程中干燥工藝的調控實現抑制纖維品質的衰變，改善纖維的潤脹能力和纖維間的結合能力，從而提高纖維的成紙強度，改善廢紙纖維的回用性能。本發明的一種高溫一低溫組合干燥方式提高廢紙纖維強度的方法，包括以下步驟(1)將壓搾處理后的濕紙頁放置于第一級高溫烘缸中進行干燥，溫度在115~125°C，干燥時間46min;(2)將所得的含水量為20~30%的濕紙頁置入第二級低溫烘缸中，在5565'C的溫度下干燥時間1416min，水分降到紙頁總質量的2~5%。上述方法中，步驟(l)所述高溫干燥方式中干燥溫度優選120°C,干燥時間優選5min。上述方法中，步驟(2)所述低溫干燥方式中干燥溫度優選60°C，干燥時間優選15min。上述方法中，步驟(1)所述壓搾處理后的濕紙頁為60~70%的含水量(質量分數)。上述方法中，步驟(1)所述廢紙纖維為舊瓦楞箱紙板漿，所述廢紙纖維漿片由廢紙漿經過打漿、抄紙成型得到。本發明所采用的反應原理廢紙纖維品質衰變的主要原因是發生了不可逆的角質化，角質化主要包括濕角質化和干角質化，濕角質化是指濕壓榨脫水引起的角質化，主要表現在纖維壁形態的變化，如纖維細胞壓實、壓潰等。干角質化是指干燥過程中造成的角質化。它主要指分子上的變化，不影響纖維外觀形態。廢紙纖維性能降低主要是因為發生了干角質化。其機理主要是纖維細胞腔的不可逆收縮和內部氫鍵的形成。纖維千燥過程中，隨著干燥溫度的上升和干燥時間的增加，原來彼此分開的纖維素原纖會變得接近，從而形成較大的原纖聚集束，使得纖維細胞壁表面結構變得更加緊密。細胞壁表面結構的變化使得細胞壁產生向內收緊的拉力，從而使得纖維細胞壁上的孔隙發生關閉，同時使得水分子可到達的原纖表面減小，降低了纖維素羥基的反應性和可及度。干角質化主要與干燥溫度、干燥時間有關。在較高溫度干燥時，纖維均會發生角質化，但該種程度的角質化在某一特定時間后發生，即濕紙頁干燥存在一個特定的時間，干燥至此時間前一般不易發生較大程度的角質化。而在較低溫度干燥時，無論干燥時間多長，均不會發生較大程度的角質化，即濕紙頁干燥又存在某個特定的溫度，超過該溫度干燥纖維均會發生較大程度的角質化，而等于或低于該溫度均不會發生。因此存在一個角質化高溫區，即干燥過程中會發生較大程度角質化的溫度范圍；一個角質化低溫區，即干燥過程中不會發生這種程度角質化的溫度范圍；一個臨變時間，即干燥高溫區尚未發生較大程度角質化的最長時間；一個臨變溫度，即干燥低溫區的最高溫度。濕紙頁在高溫區干燥一定時間后，原纖會相互靠近，細纖維聯在一起形成扁平的帶狀，在還沒有形成更大的原纖聚集束之前進入低溫區干燥，細胞壁產生的拉力減小，孔隙關閉程度減輕，纖維素一纖維素間氫鍵形成的可能性減小，從而使得角質化程度降低。可知在干燥過程中對操作溫度進行合理組合，不僅可以降低能耗，還可以延緩其衰變速率，提高纖維成紙強度，改善其回用性與現有技術相比較，本發明具有以下優點(1)干燥是一種耗能較多的通用工業操作過程，其耗能所占的比例占造紙業的35%左右。高溫干燥過程中廢紙纖維品質衰變程度可能會急劇增加，低溫干燥雖然能夠減緩纖維品質衰變程度但干燥時間又過長。傳統的干燥工藝采取低溫一高溫干燥，雖然能有效降低能耗，保證纖維的成紙強度，卻會引起廢紙纖維較大程度的品質衰變。根據纖維發生干角質化的機理，釆用高溫一低溫組合干燥的方式，既保證了廢紙纖維的成紙強度又降低了廢紙纖維的角質化程度，從而提高其循環使用次數。濕紙頁在高溫區干燥一定時間后，原纖會相互靠近，細纖維聯在一起形成扁平的帶狀，在還沒有形成更大的原纖聚集束之前進入低溫區，使得細胞壁產生的拉力減小，孔隙關閉程度減輕，角質化程度降低。因此采用前高后低的分段變溫干燥方法，既能縮短干燥時間、降低能耗，又能有效抑制廢紙纖維品質衰變程度的增加。(2)本發明所采用的改善廢紙纖維回用性能的方法，是通過對干燥工藝的條件和方式進行有效控制來抑制廢紙纖維回用過程中潤脹能力和成紙強度的下降，操作步驟簡單，不需添加額外的化學藥品，可廣泛應用于一般的造紙廠。具體實施例方式目前廢紙纖維回用，用得最多的原料是舊瓦楞箱紙板(occ)漿。以下結合實施例對本發明的具體實施方式作詳細描述。實施例l將OCC漿抄成定量約100g/m2的漿片。在0.2MPa壓榨壓力下進行三次壓榨，使得濕紙頁含水量質量分數為65%;將壓榨后的紙頁送入溫度為115'C的高溫烘缸中干燥4min后，再送入溫度為55'C的低溫烘缸中干燥14min，取出。所得紙頁一部分用于測定紙張的各種強度，其余部分進行回用。回用工藝方法同上。__保水值抗張指數耐破指數環壓指數漿樣數值增量數值增量數值增量數值增量次數g/g%N-m/g%kPaV'g-1%N-m/g%11.0123.101.305.39傳統0.9120.770.974.50工藝0.7815.270.683.0511.1210.926.2013.41.4310.06.3317.4優化31.0111.022.9210.41.1518.65.55233工藝50.9319.219.3126.50.8119.13.4011.5表1示出干燥工藝優化處理對OCC漿回用性能的改善作用，原漿為OCC漿，從表1中的數據可以看出干燥工藝優化處理的漿料抄造的紙頁其纖維保水值、抗張指數、耐破指數和環壓指數都有大幅度的提高(增量均以傳統工藝處理的指標為比較標準)。與傳統工藝處理的occ漿相比，回用一次后其纖維保水值、抗張指數、耐破指數和環壓指數分別提高了10.9%、13.4%、10.0%和17.4%。實施例2將OCC漿抄成定量約100g/m2的漿片。在0.2MPa壓榨壓力下進行三次壓榨，使得濕紙頁含水量為62%。將壓榨后的紙頁送入溫度為125'C的高溫烘缸中干燥6min后，再送入溫度為65°。的低溫烘缸中干燥16min，取出。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>造的紙頁各項指標都已經非常低，滿足不了紙頁的使用要求。而經過干燥工藝優化處理的OCC槳料，在經過五次回用后，其各項指標都比傳統工藝處理的要高。可見，對廢紙纖維進行干燥工藝優化處理，不僅能夠提高纖維的各項強度指標，而且能夠增加廢紙纖維的回用次數。occ漿經過本發明的干燥工藝優化處理方法與幾種常用纖維預處理方法的纖維強度增強效果對比見表4(增量均以傳統工藝處理的指標為比較標準)。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表4中的數據可以看出，采用本發明的組合干燥方式在提高廢紙纖維的強度方面具有與化學預處理相似的效果，解決了回用中廢紙纖維強度急劇下降問題，可實現廢紙纖維多次回用，而其強度性能不至于下降太大。同時，這種方法不用添加額外的化學品，不會增加生產成本及廢水的污染負荷，而且工藝簡單，在生產應用上有很強的競爭優勢。權利要求1、一種高溫-低溫組合干燥方式提高廢紙纖維強度的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將由廢紙纖維漿片壓榨處理得到的濕紙頁放置于第一級高溫烘缸中進行干燥，溫度在115～125℃，干燥時間4～6min；(2)將所得的含水量為20％～30％的濕紙頁置入第二級低溫烘缸中，在55～65℃的溫度下干燥時間14～16min，水分降到紙頁總質量的2％～5％。2、根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)所述高溫干燥方式中干燥溫度為120°C，干燥時間5min。3、根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)所述低溫干燥方式中干燥溫度為60°C，干燥時間15min。4、根據權利要求13任一項所述的方法，其特征在于步驟(1)所述壓榨處理得到的濕紙頁含水量質量分數為60~70%。5、根據權利要求4所述的方法，其特征在于步驟(1)所述廢紙纖維為舊瓦楞箱紙板漿。6、根據權利要求5所述的方法，其特征在于步驟(1)所述廢紙纖維漿片由廢紙漿經過打槳、抄紙成型得到。全文摘要本發明提供一種高溫-低溫組合干燥方式提高廢紙纖維強度的方法。該方法包括廢紙漿經過打漿、抄紙成型、壓榨處理后放置于第一級高溫烘缸中進行干燥，溫度在115～125℃，干燥時間約4～6min；將所得的含水量為20～30％的濕紙頁置入第二級低溫烘缸中，在55～65℃的溫度下干燥時間14～16min，水分降到紙頁總質量的2％～5％。本發明有效解決了廢紙纖維在回用中纖維潤脹能力、紙頁強度性能下降等問題，而且干燥成本低，流程簡短。文檔編號D21H25/00GK101654895SQ2009101922公開日2010年2月24日申請日期2009年9月11日優先權日2009年9月11日發明者萬金泉,艷王,青肖,馬邕文申請人:華南理工大學