一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺及其应用，其特征在于：采用耐热木聚糖酶预处理，酶用量为5

【技术实现步骤摘要】
一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺及其应用


[0001]本专利技术涉及一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺及其应用，属于造纸


技术介绍

[0002]在化学机械法的制浆流程中，直接决定纸浆物理强度及光学性能的工段是碱浸渍段。为了更有效地提高碱浸渍段的效率，通常对木片进行预处理，尽量保护碳水化合物的前提下，脱除部分半纤维素与木素，增加木片的孔隙率和比表面积，以提高后续碱液与木片的接触面积。因此，选择合适的预处理方法对碱浸渍段的反应效率至关重要。
[0003]目前，应用成熟的预处理技术主要分为化学法，如稀酸处理、碱处理、有机溶剂法、离子液体等，主要是通过化学药品的润胀效果使木片软化，破坏其结晶结构。物理法，主要是通过破坏原料的形态结构来提高接触面积。生物法，采用微生物处理杨木，破坏半纤维素和木素间的连接屏障，提高木片的孔隙率。
[0004]探究一种木片软化效果更好的木片预处理工艺，对后续的杨木化学机械法制浆意义重大。
[0005]现有技术存在以下技术缺陷：预处理后的木片的比表面积、木片孔隙率较低，预处理后的木片磨浆，纤维长度较短，制备的杨木纸浆的品质较差。

技术实现思路

[0006]针对以上技术问题，本专利技术提供一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺及其应用，并达到以下专利技术目的：提高预处理后的木片的比表面积、木片孔隙率；预处理后的木片磨浆，提高磨浆后的纤维长度，改善卷曲指数，进而提高制备的杨木纸浆的品质。
[0007]采用的技术方案如下：一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺，其特征在于：采用耐热木聚糖酶预处理，酶用量为5-30 U/g，酶处理温度为60-90℃。
[0008]所述耐热木聚糖酶预处理，液比1:3.5-4.5，保温30-90min。
[0009]所述耐热木聚糖酶预处理，酶处理温度为60-90℃，酶用量为5-30 U/g。
[0010]所述的一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺的应用，其特征在于：用于杨木化学机械法制浆，将预处理后的杨木片进行碱浸渍，再将碱浸渍后的杨木片进行过氧化氢漂白；经磨浆，磨浆后的纤维质均长度为1.11 mm，卷曲指数为5.29%。
[0011]所述的碱浸渍：采用的碱液，氢氧化钠含量为5-7%，浸渍温度为85-95℃，保温30-90min。
[0012]所述的过氧化氢漂白：采用的漂白液，以质量百分含量计，包括以下组分：过氧化氢 5.8-6.2%、Na2SiO32.8-3.2%、 MgSO40.4-0.6%、EDTA0.48-0.52%，漂白温度为88-92℃，保温时间为30-90 min。
[0013]所述的磨浆：第一段为粗磨区，盘磨间隙为0.48-0.52 mm，将木片挤压疏解为纤
维，所需磨浆能耗较大；第二段为精磨区，盘磨间隙为0.15-22 mm。
[0014]磨浆后的纤维经消潜筛浆，纸浆配抄，得到纸浆；纸浆的撕裂指数为3.72-3.75mN
·
m2/g，抗张强度为3.75-3.78kN/m，白度为70.28-70.32% ISO。
[0015]有益效果：（1）采用本专利技术预处理后的木片，比表面积达到11.20m2/g以上，木片孔隙率为19.50%以上；（2）采用本专利技术预处理后的木片磨浆，磨浆后的纤维质均长度为1.10mm以上，卷曲指数为5.25-5.30%。
[0016]（3）采用本专利技术预处理方法制备的杨木纸浆的撕裂指数为3.72-3.75mN
·
m2/g，抗张强度为3.75-3.78kN/m，白度为70.28-70.32% ISO。
附图说明
[0017]附图1不同温度热水预处理后木片的半纤维素和酸溶木素脱除率对比图；附图2不同温度热水预处理后木片的纤维素和酸不溶木素脱除率对比图；附图3不同酶处理温度后木片的半纤维素、纤维素、酸溶木素和酸不溶木素脱除率对比图；附图4不同酶用量后木片的半纤维素、纤维素、酸溶木素和酸不溶木素脱除率对比图；附图5不同温度热水预处理后木片的比表面积和孔隙率对比图；附图6不同酶处理温度的耐热木聚糖酶预处理后木片的半纤维素、纤维素、酸溶木素及酸不溶木素脱除率对比图；附图7不同酶用量的耐热木聚糖酶预处理后木片的比表面积和孔隙率对比图。
具体实施方式
[0018]实施例1一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺1、原料准备杨木片（由山东晨鸣纸业集团股份有限公司提供），人工筛选合格尺寸木片，风干后贮存备用。
[0019]设备：植物试样粉碎机（FZ102，北京市永光明医疗仪器有限公司）、压汞仪（PoreMaster 60GT，美国康塔仪器公司）、日立扫描电镜（Regulus8220，日立高新技术公司）、离子色谱5000+（ICS-5000+，美国Thermo-Fisher公司）、显微CT（SkyScan2211，布鲁克公司）、核磁共振波谱仪（Bruker AVANCEIIIHD500，布鲁克科技有限公司）；紫外分光光度计（安捷伦8454，安捷伦科技有限公司）；傅里叶变换红外光谱仪（BrukerVertex70，布鲁克科技有限公司）。
[0020]2、热水预处理取250 g风干的合格木片，加入1.5 L去离子水，在高压反应釜进行高温热水预处理，处理温度为80℃，保温60 min。反应结束后，过滤分离，保留预处理液，固体部分风干备存。
[0021]固体部分用于后续的化学机械法制浆。
[0022]酶处理温度单因素分析实验：按照实施例1的方法进行木片预处理，只改变热水预处理步骤的处理温度分别进行以
下实验组；实验组1：处理温度为90℃；实验组2：处理温度为100℃；实验组3：处理温度为110℃；实验组4：处理温度为120℃；实验组5：处理温度为130℃；实验组6：处理温度为140℃；实验组7：处理温度为150℃；实验组8：处理温度为160℃；实验组9：处理温度为170℃；实验组10：处理温度为180℃。
[0023]经检测，实施例1和实验组1-10的处理温度为80-180℃下进行木片预处理，不同温度热水预处理后，木片的半纤维素和酸溶木素脱除率如附图1所示；不同温度热水预处理后，木片的纤维素和酸不溶木素脱除率如附图2所示；不同温度热水预处理后，木片的比表面积和孔隙率如附图5所示；分析附图1，发现随预处理温度升高，半纤维素和酸溶木素的脱除率逐渐增加。温度为150℃时，半纤维素的除率为21.53%，而170℃时的半纤维素脱除率为39.86%，比150℃时的数据提高了将近一倍。分析附图2，发现随预处理温度升高，纤维素和酸不溶木素的脱除率呈现上升趋势。纤维素脱除率随预处理温度的升高而增加，但脱除率变化不明显；酸不溶木素脱除率随温度升高基本呈现上升趋势，但脱除率变化不太明显。分析附图5，发现随热水预处理温度的升高，处理后的木片比表面积随之增加。较低温度处理时，比表面积的增加趋势缓慢，然而当预处理温度高于130℃后，比表面积的增加趋势更为明显。随温度升高，木片间的孔隙率先本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺，其特征在于：采用耐热木聚糖酶预处理，酶用量为5-30 U/g，酶处理温度为60-90℃。2.根据权利要求1所述的一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺，其特征在于：所述耐热木聚糖酶预处理，液比1:3.5-4.5，保温30-90 min。3.根据权利要求1所述的一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺，其特征在于：所述耐热木聚糖酶预处理，酶处理温度为60-90℃，酶用量为5-30U/g。4.根据权利要求1所述的一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺的应用，其特征在于：用于杨木化学机械法制浆，将预处理后的杨木片进行碱浸渍，再将碱浸渍后的杨木片进行过氧化氢漂白；经磨浆，磨浆后的纤维质均长度为1.11 mm，卷曲指数为5.29%。5.根据权利要求4所述的一种杨木化学机械法制浆的木片预处理工艺的应用，其特征在于：所述的碱浸渍：采用的碱液，氢氧化钠含量为5-7%，浸渍温度为85-95℃，保温30-90min。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉兴香，田中建，郭玉倩，杨桂花，陈嘉川，张革仓，陈洪国，胡长青，
申请(专利权)人：寿光美伦纸业有限责任公司，
类型：发明
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