專利名稱：一種改善紙張強(qiáng)度的生物處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善紙張強(qiáng)度的生物處理方法，特別是一種利用漆酶結(jié)合丁香醛、工業(yè)木素處理紙漿改善紙張強(qiáng)度性能的方法，屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
環(huán)境污染和能源短缺是人類面臨的重大挑戰(zhàn)。采用環(huán)境友好的技術(shù)、充分利用可再生資源是我國實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略必須優(yōu)先考慮的重大課題。舊瓦楞箱紙板(OCC)漿的利用在我國逐年增加，但存在纖維結(jié)合力差，紙頁結(jié)合強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。未漂針葉木硫酸鹽漿 (KP)是制漿造紙工業(yè)典型的化學(xué)漿，具有纖維長、細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，供制造牛皮紙、箱紙板、塑料襯紙、包裝紙和紙板等用，產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度是衡量質(zhì)量的主要指標(biāo)，目前加入的濕強(qiáng)劑多含有甲醛成分，PAE樹脂是目前公認(rèn)的效果理想的濕強(qiáng)劑，但近年來發(fā)現(xiàn)存放過程中有機(jī)氯的成分偏高。紙張的強(qiáng)度性能是衡量紙張質(zhì)量的重要指標(biāo)，目前使用的增強(qiáng)劑多為化學(xué)品，尤其是常用的濕強(qiáng)劑陽離子型脲醛樹脂、陽離子型三聚氰胺甲醛樹脂的使用對(duì)環(huán)境造成了危害。因此，尋找一種對(duì)環(huán)境友好的能夠改善木質(zhì)纖維膠合性能的方法變得尤為迫切，生物技術(shù)的發(fā)展，為解決該問題提供了新的思路。漆酶是一種含銅多酚氧化酶，可以催化氧化酚類、芳香性和脂肪性的胺類等，反應(yīng)只需空氣中的氧氣，副產(chǎn)品也只有水，被稱為“綠色催化劑”。公開號(hào)為CN1986960A(申請(qǐng)?zhí)?0051012M90. 3)的中國專利申請(qǐng)，公開了以未漂化學(xué)紙漿、半化學(xué)漿和OCC廢紙漿為生產(chǎn)原料，生產(chǎn)瓦楞箱板紙及掛面紙板的生產(chǎn)過程。由于未漂化學(xué)紙漿、半化學(xué)漿和OCC紙漿的特點(diǎn)，使板紙生產(chǎn)過程中的循環(huán)白水含有較高量的細(xì)小纖維、固醇酯、松香酸、木酚素 (LIGNAN)和木素碎片等。這些物質(zhì)帶有大量的陰離子，即陰離子垃圾。而較高含量陰離子垃圾會(huì)影響傳統(tǒng)的造紙?jiān)鰪?qiáng)劑的添加效果，提高生產(chǎn)成本，也會(huì)造成環(huán)境污染。該發(fā)明是應(yīng)用漆酶催化木質(zhì)纖維氧化，在木質(zhì)纖維表面上產(chǎn)生酚氧自由基，通過自由基縮合，提高纖維間的結(jié)合強(qiáng)度，從而提高瓦楞紙箱板紙和掛面紙板的物理強(qiáng)度，特別是紙板環(huán)壓強(qiáng)度和濕環(huán)壓強(qiáng)度。丁香醛為漆酶的底物，在植物原料中通過有機(jī)溶劑抽提或者堿抽提即可獲得，甚至在造紙廢液中即可提取，具有易得、毒性小的特點(diǎn)。工業(yè)木素是造紙制漿廢液的主要成分，包括堿木素和木素磺酸鹽，堿木素來自于燒堿法或硫酸鹽化學(xué)制漿過程，木素磺酸鹽來自酸法制漿，均為木素大分子的降解產(chǎn)物，含大量漆酶的活性基團(tuán)酚羥基，全世界每年約產(chǎn)生3000萬噸的工業(yè)木素，目前只有6%左右 (主要是木素磺酸鹽)被回收，作為副產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改善紙張強(qiáng)度的生物處理方法。發(fā)明概述本發(fā)明利用漆酶與丁香醛、工業(yè)木素處理OCC漿或未漂硫酸鹽漿改善紙張的干抗
3張強(qiáng)度、濕抗張強(qiáng)度和干耐破度，可用來生產(chǎn)瓦楞箱板紙和掛面紙板。經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)酚類化合物和工業(yè)木素在漆酶作用下均可以產(chǎn)生酚氧自由基， 紙漿中的植物纖維表面存在的木素也可以產(chǎn)生自由基，因此，在漆酶的作用下，纖維、工業(yè)木素和酚類化合物即可通過自由基之間的交聯(lián)反應(yīng)，增加纖維之間的結(jié)合力，從而提高紙張的強(qiáng)度性能。應(yīng)用漆酶催化技術(shù)，將某些化合物接枝在纖維上可使纖維“功能化”，賦予纖維更新的物理化學(xué)性能。該方法能保持纖維原有重要的物理和化學(xué)性能，工藝簡(jiǎn)單，未經(jīng)過劇烈的化學(xué)反應(yīng)，屬非破壞性反應(yīng)；是一種環(huán)境友好的“綠色技術(shù)”。發(fā)明詳述一種改善紙張強(qiáng)度的生物處理方法，步驟如下(1)將舊瓦楞箱紙板廢紙或未漂針葉木硫酸鹽漿進(jìn)行碎漿，再打漿至打漿度為 40° SR 50° SR，制得料液比為5 8 100的漿料；(2)調(diào)步驟⑴制得的漿料pH為4 7，按8 12U/g絕干漿的添加量添加漆酶， 然后加入絕干漿重量0. 2% 0. 5%的丁香醛和/或0. 0. 2%工業(yè)木素，在20°C 45°C的條件下，攪拌1 池，得生物處理后的紙漿；(3)將步驟( 制得的生物處理后紙漿用水洗滌至濾液呈無色，然后進(jìn)行紙頁抄造，烘干，即得紙張。所述步驟(1)中的碎漿，碎解濃度6 IOwt %。所述步驟(1)中的舊瓦楞箱紙板廢紙進(jìn)行碎漿，還包括紙漿篩選和洗滌步驟。若是未漂KP漿，可不經(jīng)篩選和洗滌。所述步驟(1)中的料液比是指漿料中絕干漿重量與液體總體積之比，單位為g/ ml ο所述步驟( 中的攪拌，還包括向漿料中通入空氣，使?jié){料溶氧量保持在5mg/L以上。所述步驟O)中的U是指使用pH值為4. 5的醋酸鈉緩沖溶液配制0. 5mmol/l的 ABTS 0，2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽)溶液，每分鐘氧化Ιμπιο ABTS 所需要的漆酶量定義為一個(gè)活力單位，即IU。所述步驟(3)中的烘干條件為90 95°C。所述工業(yè)木素來自堿法制漿廠的造紙黑液中提取的酸析木素，或者酸法制漿所得木素磺酸鹽。本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明利用丁香醛的醛基可被氧化為羧基的特性，使纖維中羧基的含量增加， 加強(qiáng)了纖維之間的氫鍵連接，提高了紙張的干強(qiáng)度，同時(shí)，丁香醛帶有的兩個(gè)疏水性甲基接枝在纖維上，有利于提高紙張的濕強(qiáng)度。2、本發(fā)明通過利用造紙廢液中提取出的工業(yè)木素、丁香醛作為漆酶的底物，在漆酶的催化氧化作用下產(chǎn)生酚氧自由基，與纖維表面木素產(chǎn)生的自由基發(fā)生交聯(lián)，增加了纖維之間的共價(jià)鍵連接，增強(qiáng)了紙張的強(qiáng)度性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所保護(hù)范圍不限于此。實(shí)施例中所述漆酶購自諾維信(中國)投資有限公司生產(chǎn)的商品號(hào)為NS51003的漆酶，丁香醛為分析純，堿木素和木素磺酸鹽均為市售產(chǎn)品，純度為工業(yè)級(jí)。實(shí)施例1一種改善紙張強(qiáng)度的生物處理方法，步驟如下(1)將OCC廢紙進(jìn)行碎漿，碎解濃度10 %，篩選和洗滌后，再打漿至打漿度為 45° SR后，制備料液比為5 100(g/ml)的漿料；(2)使用0. 2M H2SO4調(diào)步驟(1)制得的漿料pH為4. 5，按10U/g絕干漿的添加量添加漆酶，然后將其分為6組，其中5組分別加入絕干漿重量的0. 1 %、0. 2%、0. 3%、0. 4%、 0. 5%的丁香醛，對(duì)照漿組不加丁香醛，在45°C，漿料溶氧量> 5mg/L的條件下，攪拌lh，得生物處理后紙漿；(3)將步驟( 制得的生物處理后紙漿用水洗滌至無色，然后進(jìn)行紙頁抄造，95°C 烘干后，進(jìn)行檢測(cè)?？瞻字苽浞椒ㄈ缟?，不同之處在于，不加漆酶、丁香醛。對(duì)照漿制備方法如上，不同之處在于，未添加丁香醛。檢測(cè)方法依據(jù)GB/T 453-2002和GB/T 454-2002方法測(cè)定紙張的干抗張指數(shù)和耐破指數(shù)。 依據(jù)GB/T 453-2002測(cè)定紙張的濕抗張指數(shù)時(shí)，紙樣用蒸餾水在室溫下浸泡Ih后進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定前紙樣準(zhǔn)備如下將待測(cè)定紙條懸垂至不滴水，平鋪在濾紙上，上面用濾紙輕壓吸取紙條水分，再換用第二張濾紙輕壓，此時(shí)濾紙表面無水透出，即可測(cè)定。此方法經(jīng)多次驗(yàn)證，濕紙條水分基本保持一致。以上強(qiáng)度試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均取四張手抄片的12張紙條進(jìn)行抗張強(qiáng)度測(cè)定，取其平均值。耐破指數(shù)為4個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。結(jié)果如表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種改善紙張強(qiáng)度的生物處理方法，步驟如下(1)將舊瓦楞箱紙板廢紙或未漂KP漿進(jìn)行碎漿，再打漿至打漿度為40°SR 50° SR， 制得料液比為5 8 100的漿料；(2)調(diào)步驟(1)制得的漿料pH為4 7，按8 12U/g絕干漿的添加量添加漆酶，然后加入絕干漿重量0. 2% 0. 5%的丁香醛和/或0. 1% 0. 2%工業(yè)木素，在20°C 45°C的條件下，攪拌1 池，得生物處理后的紙漿；(3)將步驟( 制得的生物處理后紙漿用水洗滌至濾液呈無色，然后進(jìn)行紙頁抄造，烘干，即得紙張。
2.如權(quán)利要求1所述的生物處理方法，其特征在于，所述步驟(1)中的碎漿，碎解濃度 6 10wt%。
3.如權(quán)利要求1所述的生物處理方法，其特征在于，所述步驟(1)中的舊瓦楞箱紙板廢紙進(jìn)行碎漿，還包括紙漿篩選和洗滌步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的生物處理方法，其特征在于，所述步驟O)中的攪拌，還包括向漿料中通入空氣，使?jié){料溶氧量保持在5mg/L以上。
5.如權(quán)利要求1所述的生物處理方法，其特征在于，所述步驟O)中的U是指使用pH 值為4. 5的醋酸鈉緩沖溶液配制0. 5mmol/l的2，2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽溶液，每分鐘氧化lymol ABTS所需要的漆酶量定義為一個(gè)活力單位，即IU。
6.如權(quán)利要求1所述的生物處理方法，其特征在于，所述步驟(3)中的烘干條件為 90 95 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善紙張強(qiáng)度的生物處理方法，屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域。步驟如下將OCC廢紙或未漂KP漿進(jìn)行碎漿，再打漿后，制備漿料；按8～12U/g絕干漿的添加量添加漆酶，然后加入丁香醛和/或工業(yè)木素，攪拌，得生物處理后紙漿；將制得的生物處理后紙漿用水洗滌至濾液呈無色，然后進(jìn)行紙頁抄造，烘干。本發(fā)明利用丁香醛的醛基可被氧化為羧基的特性，加強(qiáng)了纖維之間的氫鍵連接，提高了紙張的干強(qiáng)度，丁香醛帶有的兩個(gè)疏水性甲基接枝在纖維上，有利于提高紙張的濕強(qiáng)度。工業(yè)木素中大量酚羥基的存在有利于酚氧自由基的產(chǎn)生，自由基的交聯(lián)加強(qiáng)了纖維之間的結(jié)合強(qiáng)度，提高了紙張強(qiáng)度。
文檔編號(hào)D21C5/00GK102296474SQ20111025519
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者傅英娟, 劉娜, 徐清華, 秦夢(mèng)華 申請(qǐng)人:山東輕工業(yè)學(xué)院