一种改善纸张强度的生物处理方法技术

本发明专利技术涉及一种改善纸张强度的生物处理方法，属于制浆造纸技术领域。步骤如下：将OCC废纸或未漂KP浆进行碎浆，再打浆后，制备浆料；按8～12U/g绝干浆的添加量添加漆酶，然后加入丁香醛和/或工业木素，搅拌，得生物处理后纸浆；将制得的生物处理后纸浆用水洗涤至滤液呈无色，然后进行纸页抄造，烘干。本发明专利技术利用丁香醛的醛基可被氧化为羧基的特性，加强了纤维之间的氢键连接，提高了纸张的干强度，丁香醛带有的两个疏水性甲基接枝在纤维上，有利于提高纸张的湿强度。工业木素中大量酚羟基的存在有利于酚氧自由基的产生，自由基的交联加强了纤维之间的结合强度，提高了纸张强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是一种利用漆酶结合丁香醛、工业木素处理纸浆改善纸张强度性能的方法，属于制浆造纸

技术介绍
环境污染和能源短缺是人类面临的重大挑战。采用环境友好的技术、充分利用可再生资源是我国实施可持续发展战略必须优先考虑的重大课题。旧瓦楞箱纸板(OCC)浆的利用在我国逐年增加，但存在纤维结合力差，纸页结合强度低的缺点。未漂针叶木硫酸盐浆 (KP)是制浆造纸工业典型的化学浆，具有纤维长、细胞结构简单的特点，供制造牛皮纸、箱纸板、塑料衬纸、包装纸和纸板等用，产品的机械强度是衡量质量的主要指标，目前加入的湿强剂多含有甲醛成分，PAE树脂是目前公认的效果理想的湿强剂，但近年来发现存放过程中有机氯的成分偏高。纸张的强度性能是衡量纸张质量的重要指标，目前使用的增强剂多为化学品，尤其是常用的湿强剂阳离子型脲醛树脂、阳离子型三聚氰胺甲醛树脂的使用对环境造成了危害。因此，寻找一种对环境友好的能够改善木质纤维胶合性能的方法变得尤为迫切，生物技术的发展，为解决该问题提供了新的思路。漆酶是一种含铜多酚氧化酶，可以催化氧化酚类、芳香性和脂肪性的胺类等，反应只需空气中的氧气，副产品也只有水，被称为“绿色催化剂”。公开号为CN1986960A(申请号20051012M90. 3)的中国专利申请，公开了以未漂化学纸浆、半化学浆和OCC废纸浆为生产原料，生产瓦楞箱板纸及挂面纸板的生产过程。由于未漂化学纸浆、半化学浆和OCC纸浆的特点，使板纸生产过程中的循环白水含有较高量的细小纤维、固醇酯、松香酸、木酚素 (LIGNAN)和木素碎片等。这些物质带有大量的阴离子，即阴离子垃圾。而较高含量阴离子垃圾会影响传统的造纸增强剂的添加效果，提高生产成本，也会造成环境污染。该专利技术是应用漆酶催化木质纤维氧化，在木质纤维表面上产生酚氧自由基，通过自由基缩合，提高纤维间的结合强度，从而提高瓦楞纸箱板纸和挂面纸板的物理强度，特别是纸板环压强度和湿环压强度。丁香醛为漆酶的底物，在植物原料中通过有机溶剂抽提或者碱抽提即可获得，甚至在造纸废液中即可提取，具有易得、毒性小的特点。工业木素是造纸制浆废液的主要成分，包括碱木素和木素磺酸盐，碱木素来自于烧碱法或硫酸盐化学制浆过程，木素磺酸盐来自酸法制浆，均为木素大分子的降解产物，含大量漆酶的活性基团酚羟基，全世界每年约产生3000万吨的工业木素，目前只有6%左右 (主要是木素磺酸盐)被回收，作为副产品进入市场。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供。专利技术概述本专利技术利用漆酶与丁香醛、工业木素处理OCC浆或未漂硫酸盐浆改善纸张的干抗3张强度、湿抗张强度和干耐破度，可用来生产瓦楞箱板纸和挂面纸板。经专利技术人研究发现酚类化合物和工业木素在漆酶作用下均可以产生酚氧自由基， 纸浆中的植物纤维表面存在的木素也可以产生自由基，因此，在漆酶的作用下，纤维、工业木素和酚类化合物即可通过自由基之间的交联反应，增加纤维之间的结合力，从而提高纸张的强度性能。应用漆酶催化技术，将某些化合物接枝在纤维上可使纤维“功能化”，赋予纤维更新的物理化学性能。该方法能保持纤维原有重要的物理和化学性能，工艺简单，未经过剧烈的化学反应，属非破坏性反应；是一种环境友好的“绿色技术”。专利技术详述，步骤如下(1)将旧瓦楞箱纸板废纸或未漂针叶木硫酸盐浆进行碎浆，再打浆至打浆度为 40° SR 50° SR，制得料液比为5 8 100的浆料；(2)调步骤⑴制得的浆料pH为4 7，按8 12U/g绝干浆的添加量添加漆酶， 然后加入绝干浆重量0. 2% 0. 5%的丁香醛和/或0. 0. 2%工业木素，在20°C 45°C的条件下，搅拌1 池，得生物处理后的纸浆；(3)将步骤( 制得的生物处理后纸浆用水洗涤至滤液呈无色，然后进行纸页抄造，烘干，即得纸张。所述步骤(1)中的碎浆，碎解浓度6 IOwt %。所述步骤(1)中的旧瓦楞箱纸板废纸进行碎浆，还包括纸浆筛选和洗涤步骤。若是未漂KP浆，可不经筛选和洗涤。所述步骤(1)中的料液比是指浆料中绝干浆重量与液体总体积之比，单位为g/ ml ο所述步骤( 中的搅拌，还包括向浆料中通入空气，使浆料溶氧量保持在5mg/L以上。所述步骤O)中的U是指使用pH值为4. 5的醋酸钠缓冲溶液配制0. 5mmol/l的 ABTS 0，2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐)溶液，每分钟氧化Ιμπιο ABTS 所需要的漆酶量定义为一个活力单位，即IU。所述步骤(3)中的烘干条件为90 95°C。所述工业木素来自碱法制浆厂的造纸黑液中提取的酸析木素，或者酸法制浆所得木素磺酸盐。本专利技术的有益效果1、本专利技术利用丁香醛的醛基可被氧化为羧基的特性，使纤维中羧基的含量增加， 加强了纤维之间的氢键连接，提高了纸张的干强度，同时，丁香醛带有的两个疏水性甲基接枝在纤维上，有利于提高纸张的湿强度。2、本专利技术通过利用造纸废液中提取出的工业木素、丁香醛作为漆酶的底物，在漆酶的催化氧化作用下产生酚氧自由基，与纤维表面木素产生的自由基发生交联，增加了纤维之间的共价键连接，增强了纸张的强度性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术所保护范围不限于此。实施例中所述漆酶购自诺维信(中国)投资有限公司生产的商品号为NS51003的漆酶，丁香醛为分析纯，碱木素和木素磺酸盐均为市售产品，纯度为工业级。实施例1，步骤如下(1)将OCC废纸进行碎浆，碎解浓度10 %，筛选和洗涤后，再打浆至打浆度为 45° SR后，制备料液比为5 100(g/ml)的浆料；(2)使用0. 2M H2SO4调步骤(1)制得的浆料pH为4. 5，按10U/g绝干浆的添加量添加漆酶，然后将其分为6组，其中5组分别加入绝干浆重量的0. 1 %、0. 2%、0. 3%、0. 4%、 0. 5%的丁香醛，对照浆组不加丁香醛，在45°C，浆料溶氧量> 5mg/L的条件下，搅拌lh，得生物处理后纸浆；(3)将步骤( 制得的生物处理后纸浆用水洗涤至无色，然后进行纸页抄造，95°C 烘干后，进行检测。空白制备方法如上，不同之处在于，不加漆酶、丁香醛。对照浆制备方法如上，不同之处在于，未添加丁香醛。检测方法依据GB/T 453-2002和GB/T 454-2002方法测定纸张的干抗张指数和耐破指数。 依据GB/T 453-2002测定纸张的湿抗张指数时，纸样用蒸馏水在室温下浸泡Ih后进行测定。测定前纸样准备如下将待测定纸条悬垂至不滴水，平铺在滤纸上，上面用滤纸轻压吸取纸条水分，再换用第二张滤纸轻压，此时滤纸表面无水透出，即可测定。此方法经多次验证，湿纸条水分基本保持一致。以上强度试验，每个试验点均取四张手抄片的12张纸条进行抗张强度测定，取其平均值。耐破指数为4个数据的平均值。结果如表1所示。表 权利要求1.，步骤如下(1)将旧瓦楞箱纸板废纸或未漂KP浆进行碎浆，再打浆至打浆度为40°SR 50° SR， 制得料液比为5 8 100的浆料；(2)调步骤(1)制得的浆料pH为4 7，按8 12U/g绝干浆的添加量添加漆酶，然后加入绝干浆重量0. 2% 0. 5%的丁香醛和/或0. 1% 0. 2%工业木素，在20°C 45°C的条件下，搅拌1 池，得生物处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种改善纸张强度的生物处理方法，步骤如下：（１）将旧瓦楞箱纸板废纸或未漂ＫＰ浆进行碎浆，再打浆至打浆度为４０°ＳＲ～５０°ＳＲ，制得料液比为５～８∶１００的浆料；（２）调步骤（１）制得的浆料ｐＨ为４～７，按８～１２Ｕ／ｇ绝干浆的添加量添加漆酶，然后加入绝干浆重量０．２％～０．５％的丁香醛和／或０．１％～０．２％工业木素，在２０℃～４５℃的条件下，搅拌１～２ｈ，得生物处理后的纸浆；（３）将步骤（２）制得的生物处理后纸浆用水洗涤至滤液呈无色，然后进行纸页抄造，烘干，即得纸张。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娜，秦梦华，徐清华，傅英娟，
申请(专利权)人：山东轻工业学院，
类型：发明
国别省市：88