（制浆造纸工程专业论文）轻度漂白处理对occ纸浆光学性能和染色效果影响的研究.pdf

轻度漂白处理对o c c 纸浆光学性能 和染色效果影响的研究 摘要 当今箱纸板不仅要具有优良的物理性能，较多的规格和尺寸， 较低的定量，而且，其表面也要有较高的亮度和较好的色调。本文 通过对o c c ( 旧瓦楞箱板纸) 纸浆进行轻度漂白处理，来提高纸浆 亮度，改善纸浆的染色效果。以“保留木素式”的纸浆漂白理论为 依据，分别采用甲脒亚磺酸( f a s ) 、过氧化氢( h 2 0 2 ) 、连二亚硫酸 钠( n a 2 s 2 0 4 ) 三种漂白剂对o c c 纸浆进行了轻度漂白试验，考察了 漂白剂的用量、漂浆浓度、漂白温度及时间等相关工艺参数对纸浆 光学性能和物理性能的影响，并进行了优化研究工作。此外，对漂 后残液c o d 进行了测定分析。最后，通过对纸浆染色来评价漂白效 果。 通过采用f a s 、h 2 0 2 、n a 2 s 2 0 4 三种漂剂分别对o c c 纸浆进行 轻度漂白处理的研究，结果表明： 在f a s 轻度漂白o c c 纸浆的过程中，影响纸浆亮度的主要因素 是f a s 用量，其次是漂白时间，再次是漂白温度，漂浆浓度的影响 最小。最佳工艺条件为：f a s 用量为0 6 、f a s 与n a o h 用量比为 2 ：1 、漂白时间为3 0 m i n 、漂白温度为7 0 、漂浆浓度为12 、e d t a 用量为0 5 。在此条件下，o c c 纸浆漂后亮度达为7 2 9 7 ( c i el ) ， 相对于未漂浆亮度提高7 0 4 ( c i el 。) ；环压强度指数为4 3 4 n m g 一， 撕裂指数为6 9 2 m n m 2 g 一，耐破指数为o 6 9 k p a m 2 g 一；漂后残液 c o d c ，为1 2 0 0 m g l 。 在h 2 0 2 轻度漂白o c c 纸浆的过程中，影响纸浆亮度的主要因 素是h 2 0 2 用量，其次是漂白温度和漂白时间，漂浆浓度的影响最小。 最佳工艺条件为：h 2 0 2 用量为1 、h 2 0 2 与n a o h 用量比为l ：o 6 、 漂白温度为7 0 、漂白时间为6 0 m i n 、漂浆浓度为12 、n a 2 s i 0 3 用 量为3 、m g s 0 4 用量为o 5 。在此条件下，o c c 纸浆漂后亮度达 到7 3 6 1 ( c i el ) ，相对于o c c 未漂浆亮度提高7 6 8 ( c i el ) ；环 压强度指数为5 5 2 n - m g 一，撕裂指数为8 5 0 m n m 2 g 一，耐破指数为 0 7 4k p a m 2 g 一；漂后残液c o d c ，为4 2 8 9 m g l 。 在n a 2 s 2 0 4 轻度漂白o c c 纸浆的过程中，影响纸浆亮度的主要 因素是n a 2 s 2 0 4 用量，其次是漂白时间和漂白温度，漂浆浓度的影响 程度最小。最佳工艺条件为：n a 2 s 2 0 4 用量为1 5 、漂浆浓度为12 、 漂白时间为6 0 m i n 、漂白温度为7 0 、e d t a 用量为o 5 、初始p h 值为5 6 。在此条件下，o c c 纸浆漂后亮度为6 9 1 1 ( c i el ) ，较 未漂浆提高了3 18 ( c i el ) ；环压强度指数为4 7 4 n m g ，撅裂指 数为7 8 8 m n - m 2 g ，耐破指数为o 6 8 k p a m z g ；漂后残液c o d c ，为 318 4m g l 。 通过对比o c c 未漂浆与f a s 漂后浆、h 2 0 2 漂后浆、n a 2 s 2 0 4 漂 后浆的染色情况，结果表明：经轻度漂白的o c c 纸浆染色比未漂浆 看起来颜色会鲜艳一些，表现出更好的染色效果。 关键词：o c c ，轻度漂白，光学性能，c i el 、a 、b ，染色 s t u d yo ni n f l u e n c eo fl i g h tb l e a c h i n g t r e a t m e n to nt h eo p t i c a lp r o p e r t i e s a n dd y e i n go fo c cp u l p a b s t r a c t t o d a y ，c o n t a i n e r p a p e r b o a r dw a sr e q u i r e dn o to n l ye x c e l l e n t p h y s i c a lp r o p e r t i e s ，m a n yf i c a t i o n sa n ds i z e s ，l o wb a s i sw e i g h t ，b u ta l s o t h eh i g hb r i g h t n e s sa n dg o o dh u eo fi t ss u r f a c ew e r en e c e s s a r y i nt h i s p a p e r ，w ea d o p t e dac o n c e p to fl i g h tb l e a c h i n gt r e a t m e n to no c c ( o l d c o r r u g a t e dc o n t a i n e r ) p u l pt oi m p r o v et h eb r i g h t n e s sa n de f f e c to f d y e i n go fo c cp u l p o n t h eb a s i s o f l i g n i nr e s e r v a t i o n s p u l p b l e a c h i n gt h e o r y ，t h r e ep u l pb l e a c h i n ga g e n t s - - f o r m a m i d i n es u l p h i n i c a c i d ( f a s ) ，h y d r o g e np e r o x i d e ( h 2 0 2 ) a n ds o d i u mh y p o s u l p h i t e ( n a 2 s 2 0 , ) w e r er e s p e c t i v e l yu s e df o ral i g h tb l e a c h i n ge x p e r i m e n to n o c cp u l p a n dt h ei n f l u e n c eo fb l e a c h i n g a g e n td o s a g e ，p u l p c o n s i s t e n c y ，t e m p e r a t u r ea n dt i m e ，a n do t h e rr e l a t e dp r o c e s sp a r a m e t e r s o nt h eo p t i c a la n dp h y s i c a lp r o p e r t i e so fo c c p u l pw e r es t u d i e da n d o p t i m i z e d b e s i d e s ，r e s i d u a ll i q u i dc o d a f t e rl i g h tb l e a c h i n gw a sa l s o m e a s u r e d i nt h ee n d ，t h ee f f e c to fl i g h tb l e a c h i n gw a sa p p r a i s e db y d y e i n gr e s u l t s s t u d yo nt r e a t m e n to fo c cp u l pw i t hal i g h td e g r e eo fb l e a c h i n g b yu s i n gf a s ，h 2 0 2a n dn a 2 8 2 0 4 ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a ta sf o l l o w s ： i nt h ep r o c e s so ff a sl i g h tb l e a c h i n go c c p u l p ，t h em a i nf a c t o r w a sf a sd o s a g e ，s e c o n d l yb l e a c h i n gt i m e ，t h e nt e m p e r a t u r e ，a n dt h e l i t t l ei n f l u e n c eo fp u l pc o n s i s t e n c yo nt h eb r i g h t n e s so fo c c p u l p t h e o p t i m u mc o n d i t i o n sw e r ea sf o l l o w s ：f a sd o s a g ew a so 6 ，t h er a t i oo f f a st on a o hw a s2 ：1 ，b l e a c h i n gt i m ew a s3 0 m i n ，t e m p e r a t u r ew a s 7 0 ，p u l pc o n s i s t e n c yw a s12 ，a n de d t ad o s a g ew a so 5 u n d e r t h e s e c o n d i t i o n s ，t h eb r i g h t n e s so fb l e a c h e do c cp u l pr e a c h e d 7 2 9 7 ( c i el ) a n di n c r e a s e db y7 0 4 ( c i el ) ；r i n gc r u s ht e s ti n d e xw a s i i i 4 3 4 n m g ，t e a r i n d e xw a s 0 6 9 k p a m 2 g ，r e s i d u a ll i q u i d 1 2 0 0 m g l 6 9 2 m n m 2 g ，b u r s t i n d e xw a s c o d e ra f t e rl i g h tb l e a c h i n g w a s i nt h ep r o c e s so fh 2 0 2l i g h tb l e a c h i n go c cp u l p ，t h em a i nf a c t o r w a sh 2 0 2d o s a g e ，s e c o n d l yb l e a c h i n gt e m p e r a t u r e ，t h e nb l e a c h i n gt i m e ， a n dt h el i t t l ei n f l u e n c eo fp u l pc o n s i s t e n c yo nt h eb r i g h t n e s so fo c c p u l p t h eo p t i m u mc o n d i t i o n sw e r ea sf o l l o w s ：h 2 0 2d o s a g ew a s1 ， t h er a t i oo fh 2 0 2t on a o hw a sl ：o 6 ，b l e a c h i n gt e m p e r a t u r ew a s7 0 ， b l e a c h i n gt i m ew a s6 0 m i n ，p u l pc o n s i s t e n c yw a s12 ，n a 2 s i 0 3d o s a g e w a s3 ，a n dm g s 0 4d o s a g ew a s0 5 u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ，t h e b r i g h t n e s so f b l e a c h e do c cp u l pr e a c h e d7 3 61 ( c i el 。) a n di n c r e a s e d b y7 6 8 ( c i el ) ；r i n gc r u s ht e s ti n d e xw a s5 5 2 n 。m g ，t e a ri n d e xw a s 8 5 0 m n m 2 g ，b u r s ti n d e xw a so 7 4 k p a m 2 g ，r e s i d u a ll i q u i dc o d c r a f t e rl i g h tb l e a c h i n gw a s4 2 8 9 m g l 一 i nt h ep r o c e s so fn a 2 s 2 0 4l i g h tb l e a c h i n go c cp u l p ，t h em a i n f a c t o rw a sn a 2 s 2 0 4d o s a g e ，s e c o n d l yb l e a c h i n gt e m p e r a t u r e ，t h e nt i m e ， a n dt h el i t t l ei n f l u e n c eo fp u l pc o n s i s t e n c yo nt h eb r i g h t n e s so fo c c p u l p t h eo p t i m u mc o n d i t i o n sw e r ea sf o l l o w s ：n a 2 s 2 0 4d o s a g ew a s 1 5 ，b l e a c h i n gt i m ew a s6 0 m i n ，b l e a c h i n gt e m p e r a t u r ew a s7 0 ，p u l p c o n s i s t e n c yw a s12 ，e d t ad o s a g ew a s0 5 ，a n dt h ei n i t i a lp h w a s 5 6 u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ，t h eb r i g h t n e s so fb l e a c h e do c cp u l p r e a c h e d6 9 11 ( c i el ) a n di n c r e a s e db y3 18 ( c i el ) ；r i n gc r u s ht e s t i n d e xw a s4 7 4 n m g 一，t e a ri n d e xw a s7 8 8 m n m 2 g 一，b u r s ti n d e xw a s o 6 8 k p a m 2 g 一，r e s i d u a ll i q u i d c o d e ra f t e rl i g h tb l e a c h i n g w a s 318 4 m g l c o m p a r i s o no ft h ee f f i c a c yo fd y e i n go fu n b l e a c h e da n dl i g h t l y b l e a c h e do c cp u l p s ( b yf a s 、h 2 0 2a n dn a 2 s 2 0 4 ) ，t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h el a t t e rt h r e ep u l p sh a sb e t t e re f f i c a c yi nd y e i n gt h a nt h ef o r m e r k e y w o r d s ：o c c ，l i g h tb l e a c h i n g ，o p t i c a lp r o p e r t i e s ，c i el ab ， d y e i n g 轻度漂白处理对o c c 纸浆光学性能和染色效果影响的研究 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： f 盏4 丝盔 日期： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：硒师签名：鲰日期： 轻度漂白处理对o c c 纸浆光学性能和染色效果影响的研究 1 绪论 1 1 中国造纸工业纤维原料现状 随着经济的快速发展，我国造纸工业呈持续高速发展的趋势，2 0 0 6 年全国 纸及纸板生产量6 5 0 0 万t ，较2 0 0 5 年5 6 0 0 万t 增长16 0 7 ，消费量6 6 0 0 万t ，较2 0 0 5 年5 9 3 0 万t 增长1 1 3 0 ，人均年消费量为5 0 k g ，比2 0 0 5 年增长5 k g 。2 0 0 6 年比2 0 0 0 年生产量增长11 3 11 ，消费量增长8 4 6 1 。从2 0 0 0 年至u 2 0 0 6 年间，纸及纸板 生产量年均增长13 4 4 ，消费量年均增长1o 7 6 ，均高于同期我国国民经济 g d p 年均增长率。如图1 1 所示2 0 0 0 年到2 0 0 6 年间我国纸及纸板的生产和消费 情况【l j 。 2 0 0 02 0 012 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 6 图卜12 0 0 0 - 2 0 0 6 年中国纸及纸板的生产和消费情况 f i g 1 1p r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o no fp a p e ra n dp a p e r b o a r d i nc h i n af r o m2 0 0 0t o2 0 0 6 其中在我国造纸工业主要产品中，箱纸板和瓦楞原纸的生产和消费增幅均 较大。在2 0 0 2 年到2 0 0 6 年期间，中国主要包装纸板的生产和消费i t - s 均呈现升高 的走势，并保持了较高速度增长。2 0 0 6 年箱纸板生产量为1 l5 0 万t ：占纸及纸 板总产量的17 6 9 ，较2 0 0 5 年9 8 0 万t 增长17 3 4 ；消费量1 2 5 0 万t ，占纸及纸板 总消费的18 9 4 ，较2 0 0 5 年1 1l5 万t 增长1 2 11 。2 0 0 6 年瓦楞原纸生产量1 13 0 万t ，占纸及纸板总产量的17 3 8 ，较2 0 0 5 年9 5 0 万t 增长l8 9 5 ；消费量l1 9 3 万t ，占纸及纸板总消费的18 0 8 ，较2 0 0 5 年10 3 5 万t 增长15 2 7 。见表1 1 所示 0 加 册 如 ； 加 加 陕西科技大学硕士学位论文 2 0 0 2 年到2 0 0 6 年间我国包装纸板的生产和消费情况。 表1 12 0 0 2 2 0 0 6 年中目包装纸板的生产和消费情况 t a b l el 一1p r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o no fp a c k i n gb o a r d i nc h i n af r o m2 0 0 2t o2 0 0 6 近年来，我国造纸原料结构也发生了明显的变化，原料结构进一步优化。 据中国造纸协会2 0 0 1 年到2 0 0 6 年年度报告资料统计【i s 】，在2 0 0 0 年到2 0 0 6 年间，我国造纸工业纸浆结构中，木浆比例有所提高，由19 提至2 2 ；废纸 浆所占比例增幅较大，由4 l 增加到5 6 ；非木浆比例继续呈下降趋势，由 4 0 降到2 2 。见表1 2 所示2 0 0 0 年到2 0 0 6 年间我国造纸工业纸浆消费结构。 表1 22 0 0 0 2 0 0 6 年中国造纸工业各类纸浆消费结构 t a b l e1 - 2p u l pc o n s u m p t i o nc o m p o s i t i o no fp a p e r m a k i n gi n d u s t r y i nc h i n af r o m2 0 0 0t o2 0 0 6 但是与国际造纸工业纸浆结构相比，我国草类等非木纤维纸浆所占的比例 相当高，这直接影响了我国纸类产品的质量，纤维原料结构的不合理及供应不 足已经严重制约了我国造纸工业持续、健康、快速的发展。据中国造纸协会2 0 0 6 年年度报告统计资料，2 0 0 6 年，我国造纸工业纸浆结构中，非木浆所占比例仍 然很大，约占造纸用浆总量的2 2 ，而国际造纸工业纸浆结构中非木浆仅占 3 4 ；木浆仅占用浆总量的2 2 ，其中进口木浆约占l3 ，而国际造纸工业纸 浆结构中木浆约占6 2 6 ；废纸浆所占比例达到5 6 ，其中进口废纸浆约占 2 6 ，而国际造纸工业纸浆结构中废纸浆仅占3 4 。 我国是一个造纸大国，但森林资源相对匮乏，特别是与森林资源丰富的国 家相比，造纸木材纤维原料十分短缺，废纸作为再生资源可以补充造纸纤维原 料的不足，充分利用废纸资源是解决我国造纸纤维原料短缺的一个重要途径 2 轻度漂白处理对o c c 纸浆光学性能和染色效果影响的研究 1 7 一j 。利用废纸原料不仅可以节约大量植物纤维原料、能源和降低成本，还可以 减少固体废物的排放，保护环境，既有良好的经济效益，同时又有很好的社会 效益和环境效益，是造纸工业实施循环经济的一项重要内容。近年来，制浆造 纸的污染问题，越来越多地引起人们的关注，而废纸制浆，由于避免了蒸煮工 段，因此没有黑液的产生，大大减少了污染负荷，同时回收利用废纸本身也是 治理废纸对环境的污染。因此，我国许多造纸企业也越来越重视利用废纸造纸。 据中国造纸协会2 0 0 6 年年度报告统计资料，2 0 0 6 年我国造纸工业废纸浆用量 占造纸用浆总量的5 6 ，这充分说明了我国造纸工业对废纸已有较大的依赖 性。有关专家预测，废纸浆今后在造纸纤维原料中的比例会达到6 0 7 0 。 中国造纸工业发展规划中也明确指出：在“十五”期间和以后十五年，中国 造纸工业要逐步形成以木材纤维为主，扩大废纸回收利用，科学合理使用非木 材纤维的多元化原料结构。 目前，在我国造纸业的产品结构中，以废纸为主要原料生产的包装纸板所 占的比重较高，以进口废纸、旧瓦楞纸板、旧杂志等作为生产各种纸板的主要 原料，不仅降低了生产成本，而且改善了纸板的物理强度，提高了纸板的挺度、 松厚度及印刷性等。 1 2o c c 在造纸中的应用情况 ( 1 ) o c c 的用途 众所周知，废纸的再生利用是解决当今制浆造纸工业面临的三大难题 原料短缺、能源紧张、环境危机的有效途径之一，具有良好的经济效益和社会 效益。旧瓦楞箱板纸( o l dc o r r u g a t e dc o n t a i n e r ，简称o c c ) 是回收废纸中的 大宗，可用于生产的纸种范围很宽，其中包括：强韧箱纸板、牛皮箱纸板( 作 为芯层、底层) 、瓦楞纸板( 瓦楞原纸) 、多层纸盒纸板的一层或多层、纸袋、 漂白浆或漂白后作为面层、某些纸巾纸、特种纸、如笔记纸等。目前，它的回 用还只是简单的重复利用，即将旧瓦楞箱纸板经碎解、疏解、筛选、净化后用 于抄造本色纸板、瓦楞纸等。现今我国大多数工厂仍以回收利用o c c 作为抄 造高强本色箱纸板( 面层或配抄面层) 、瓦楞原纸等的主要原料。 ( 2 ) 0 c c 的处理流程 0 c c 一般由三层或多层组成，即由面层+ 芯层+ 底层组成，其中面层为长纤 维，强度最高，芯层纤维最短、木素含量高、强度最差，底层纤维长度与强度 居中。根据o c c 纤维组成的特点，为了合理有效地利用o c c ，通常在其制浆的 过程中进行长短纤维分级处理。 3 陕西科技大学硕士学位论文 下面是o c c 废纸制浆常用工艺流程： 废纸一水力碎浆机组合系统一粗筛选、除砂一纤维分级筛一长纤维 ll 短纤维精筛、除砂 il 精筛、除砂热分散器 ll 磨浆磨浆 ll 抄纸抄纸 该流程采用了组合碎解系统( 由链板输送机、水力碎浆机、引渣井、水力 清杂机、圆筒筛、绞绳机、重质除渣器组合而成) ，使废纸的碎解、排渣能连 续进行，尤其适合大规模生产的企业。并且在碎解废纸时避免了纤维的切断， 保护了纤维的原有强度。同时，浆中较大的轻重杂质及时得到清除，不需停机 清洗。浆料经粗筛和除砂后，进入纤维分级筛的浆料较为干净，减轻了对设备 的磨损，能较好地保证纤维分级筛正常运行。 近年来，传统的o c c 流程发生了缓慢的变化，脱墨系统中的一些概念正 在被用于o c c 流程 9 1 。其中包括制浆过程和阴离子脱除过程的变化。目前，国 内有少量工厂在处理o c c 时，根据本色成纸的最终质量要求，有的在浮选槽 处加少许的脱墨剂，没有专门的设备；有的在热分散处理前加f a s ，用来脱色。 1 3o c c 纸浆漂白技术的发展 众所周知，o c c 纸浆的外观色调比较深暗、单调，严重限制了o c c 纸浆 的有效利用。改善纸浆外观亮度、色调的方法之一就是对纸浆进行漂白处理。 目前，采用轻度漂白处理的方法对纸浆进行漂白脱色，提高纸浆亮度、改 善纸浆染色效果的相关研究报道很少；相对而言，对o c c 进行高白度漂白的 研究报道较多。 1 9 9 3 年，x t n g u y e n 等人将o c c 疏解清洁后，用常规硫酸盐法蒸煮将o c c 脱木素至卡伯值3 0 左右，而后用e c f 或t c f 的漂白方法生产出高白度纸浆，其 性能与漂白硫酸盐木浆相近似。另一种获得全漂浆的方法是利用氧或臭氧脱木 素的特性首先将纸浆在不影响或少影响粘度的前提下将卡伯值降下来，而后进 行漂白处理【m 1 。 关颖等j 研究了美国旧瓦楞纸箱( a m e r i c a no l dc o r r u g a t e dc o n t a i n e r s ，简 4 轻度漂白处理对o c c 纸浆光学性能和染色效果影响的研究 称a o c c ) 的漂白。结果表明：美国旧瓦楞纸箱经碱蒸煮预处理后，采用合适 的漂白程序如0 1 p x a 0 2 d p ，其最终漂白浆白度可达8 0 i s o 左右。碱蒸煮预处理 的浆料，具有较高的可漂性。浆料可漂性的提高，可为其应用范围开拓更广的 前景。 王正顺等d 2 在旧瓦楞箱板纸全无氯制取漂白的研究一文中，介绍了旧瓦楞 箱纸板浆氧脱木素及p f a s 漂白工艺，着重探讨了氧脱木素及p f a s 漂白过程 中混合过醋酸，双氧水，f a s 的用量对纸浆白度、聚合度的影响及最佳工艺条 件。 陈港，刘道恒【1 3 j 在旧瓦楞箱纸板( o c c ) 再生漂白浆新技术一文中，叙述 了废纸回收再生漂白浆新技术r b c 的工艺过程，表明采用r b c - i - 艺过程回收 o c c 可再生成具有较高白度和强度的纸浆。中试工厂和商业性生产证实，r b c 有良好的经济性。这对我国制浆造纸工业充分、有效利用o c c ，缓和木材纤维 原料短缺提供了有效的借鉴。 罗清等d i 在a o c c 再生浆氧脱木素及漂白工艺探讨一文中，研究了a o c c 再生浆的氧脱木素及漂白工艺。结果表明，经碱法蒸煮后卡伯值为2 9 7 的a o c c 再生浆，采用氧脱木素和h q p l p 2 漂白工艺后，最终成浆白度可达8 2 7 i s o ， 且纸浆物理性能指标与b 级漂白硫酸盐阔叶木浆相当。 刘明友等d s 在废瓦楞箱纸板再生高质量漂白浆技术的研究一文中，叙述了 以废瓦楞箱纸板这一重要的二次纤维资源为原料，再生高质量的漂白浆。研究 了二次纤维活性的恢复、胶粘物的有效去除以及高硬度二次纤维纸浆的漂白。， 通过研究为回收量大、纤维物理性能良好的废瓦楞箱纸板原料的高值化利用提 供了一条新的有效途径。 1 4o c c 纸浆轻度漂白的理论依据 废纸颜色的来源大体上有下面几种情形：一是由纸浆中残留的木素引起； 二是由染料等添加物引起；三是由在脱墨过程中尚未除掉的印刷油墨颜料粒子 等引起。漂白是通过化学品的作用除去浆中的木素或者改变木素发色基团的结 构来实现的。 ( 1 ) 漂白的机理 废纸浆的颜色主要来自浆中残留的木素。由于木素大分子含有不同的发色 基团以及发色基团与发色基团之间和发色基团与助色基团之间的各种可能的 联合，构成复杂的发色体系，形成宽阔的吸收光带，因此，从理论上来说，有 色物质的脱色或者说漂白是通过阻止发色基团间的共轭，改变发色基团的化学 陕西科技大学硕士学位论文 结构，清除助色基团或防止助色基团和发色基团之间的联合等途径来实现。目 前纸浆的漂白，无论是使用氧化性漂剂还是使用还原性漂剂，都是以上述作用 为基础的。 漂白的作用是从浆中除去木素或者改变木素的结构。漂白化学反应可以分 为亲电反应和亲核反应。亲电反应促使木素降解，亲电剂( 阳离子和游离基) 主要进攻木素中富含电子的酚和烯结构；亲核剂( 阴离子和少许游离基) 则进 攻羰基和共轭羰基结构，除还原反应外，也会发生木素降解。亲电剂主要进攻 非共轭木素结构中羰基的对位碳原子和与烷氧基连接的碳原子，也攻击邻位碳 原子以及与环共轭的烯，即p 碳原子；亲核剂主要攻击木素结构中羰基及与羰 基共轭的碳原子。 ( 2 ) “保留木素式漂白 方法 “保留木素式漂白 ，在不脱除木素的条件下，改变或破坏纸浆中属于醌 结构、酚类、金属螯合物、羰基或碳碳双键等结构的发色基团，减少其吸光性， 增加纸浆的反射能力。这类漂白仅使发色基团脱色而不是溶出木素，漂白浆得 率的损失很小，通常采用氧化性漂白剂过氧化氢和还原剂连二亚硫酸盐、亚硫 酸和硼氢化物、甲脒亚磺酸( f a s ) 等。这类方法常用于机械浆和化学浆的漂 白。过氧化氢的制取容易，价格便宜，分解物是水和氧，估计其利用量还会增 加。f a s 是一种很久以前就被用于染料脱色的漂白剂。2 0 世纪9 0 年代以后， 随着回收旧报纸再生浆的高白度化，在第一段的过氧化氢漂白后，f a s 被用于 二段漂白。f a s 与连二亚硫酸钠相比有以下优点：不与空气反应，不需特别 的漂白装置；在碱性条件下能够漂白( 连二亚硫酸钠在弱酸条件下漂白) ； 对染料的脱色效果优于连二亚硫酸钠。 ( 3 ) 环境保护 随着环境保护要求的日益严格，含氯漂白废水中含有的氯化有机物对环境 的危害引起人们的广泛关注，氯和次氯酸盐漂白越来越受到限制，纸浆漂白正 朝着无元素氯( e c f ) 和全无氯漂白( t c f ) 的发展方向。由于废纸处理过程 中也排出一定量的污染物，为减少对环境的污染负荷( 废水中的c o d 、b o d 、 二恶英( d i o x i n s ) 和呋喃( f u r a n s ) 等) 及其对人类和环境带来的危害，采用 无污染漂白工艺势在必行。此外，“绿色造纸”，“绿色包装 正成为环保时尚， 现在大家都意识环保的重要性，相对于高白度的纸张大家更喜欢用白中泛黄的 纸张( 再生纸) 。因为采用原生木浆制造高白度的纸张都要采用复杂的漂白工 艺，漂白剂产生的工业废水和分解物质会对环境造成严重污染。 ( 4 ) 纸浆漂白脱色效果的评价方法 6 轻度漂白处理对o c c 纸浆光学性能和染色效果影响的研究 纸浆的白度和色度均是纸浆的光学性能指标，是衡量纸浆质量的重要标 志。纸浆白度能充分地反应漂剂的漂白能力和漂白效果，对于漂白效果的衡量， 常采用测定纸浆的i s o 白度来表示；色度则可以反应漂剂的脱色能力和脱色效 果，对于脱色效果的衡量，通常采用测定其c i el 。、a 、b 值的方法来表明其 脱色能力。在i s o2 4 7 0 ：l9 9 9 纸、纸板和纸浆一漫反射因数的测定( i s o 亮度) 中对i s o 亮度进行了定义：用符合i s o2 4 6 9 中规定、配有滤光片或具备相应 功能使光谱特性有效波长为4 5 7 n m 、半波宽4 4n m 、并通过调整照射到样品的 光源u v 含量与c i e 照明体c 一致的仪器测定的内反射因数。在我国的国家标 准g b t7 9 7 4 2 0 0 2 纸、纸板和纸浆亮度( 白度) 的测定( 漫射垂直法) 中 定义的亮度为：在g b t7 9 7 3 所规定的反射光度计的模拟d 6 5 光源条件下， 试样对主波长( 4 5 7 0 15 ) n m 蓝光内反射因数。这个定义就是我们日常使用 中所称的白度，在我国造纸标准中称为亮度，在i s o2 4 7 0 ：l9 9 9 标准中称为d 6 5 亮度。c i e 白度，这个术语在我国造纸工业应用较少，造纸行业也没有制定相 应的方法标准，但是在国际上应用较为广泛，i s o t c 6 制定了相应的测试方 法标准，国内也有部分企业采用这种白度表示方法。c i e 白度分为c 光源和 d 6 5 光源两种照明条件，相应的i s o 标准分别为i s 0 1 14 7 5 纸和纸板一c i e 白度的测定，d 6 5 1 0 。( 室外光) 和i s o1 1 4 7 6 纸和纸板一c i e 白度的测定， c 2 。( 室内光) 。对比c i e 白度与i s o 白度的定义可知，c i e 白度是在整个 可见光谱范围内对白色的评价，c i e 白度比亮度更符合人眼对白度的评价。i s o 亮度或d 6 5 亮度只是4 5 7 n m 蓝光的反射因数，它反映的只是纸张的亮度，反 映不出样品的颜色或色调的特点，但是它能较好的反映出近白色纸张的白色差 别，并且表示方法简单，因此使用亮度指标来反映纸张的白度。由于本论文是 o c c 本色废纸浆的漂白脱色，其外观色调更接近本色浆，因此，宜采用c i e ( 国际照明委员会) 的l a b 色度空间表示法中c i el 亮度作为衡量漂白脱色 效果的标准【1 6 1 。 1 5 改善纸浆染色效果的途径 为了生产颜色纸，纸浆需要染色。纸张的染色是在浆料中加入某一色料， 使其有选择性的吸收部分可见光，反射我们所要求的色泽光谱。改善纸浆染色 效果的途径有以下几点： ( 1 ) 选用合适的染料 染料的种类很多，造纸工业中常用的合成染料主要有直接染料、碱性染料， 酸性染料三大类，每一类染料又分为许多种。不同的染料其化学结构、化学性 7 陕西科技大学硕士学位论文 质以及染色的适应性有较大的差别。此外，不同纸浆对染料有不同的亲和力， 这与纸浆的性质和木素的含量有关。木素对碱性染料与直接染料有较大的亲和 力。纤维素对直接染料有较强的亲和力。根据不同浆料的化学组成，采用不同 的染色条件。混合浆染色时应先染不易着色的浆料，然后加入易着色的浆料， 浆料液加入纸浆后应尽快使染液与纸料混合均匀才能达到染色一致。例如，染 色箱纸板的面层可由单一的也可用几类纤维浆料组成。国内工厂常用的浆料为 未漂硫酸盐针叶木浆、非木材纤维半化学浆及废纸浆三类。前两类浆料应当色 调接近，才能稳定每批染色箱纸板的基本色相、色调。因此，在确定染色工艺 时，应首先根据浆料的种类、特性及纸张的用途和染色的各种条件( 如：温度、 p h 值、时间等) 选用最合适的染料。 ( 2 ) 改进染色工艺 染色的方法有两种：干法和湿法，干法就是把干粉状的染料直接投入到纸 浆中；湿法是指用具有一定温度的热水把染料溶解并充分分散，再把溶解后的 染料加入纸浆中染色。影响染色的因素有染色温度、水质、p h 值，添加顺序 等。 温度染色温度对染色效果影响很大，通常提高温度能增加着色效果， 因为提高染色温度，可增强染料在水中的溶解、分散作用，有利于染料分子均 匀、牢固地与纤维结合，从而改善染色效果。 水质水质对染色也有一定的影响，如生产用水中含有大量的高硬度 和悬浮物时，将会对绝大多数染料的染色效果产生不良的影响，因此，在纸张 染色时，应确保生产用水的质量，加强水的处理，尽可能地除去纸浆中的杂质。 p h 值各种染料均有适宜的p h 值范围，要取得满意的染色效果，就 必须严格控制染色的p h 值。通常情况下，染色时浆料的p h 值是由添加硫酸 铝来调节的，适量的硫酸铝能起到媒染剂作用，过多的硫酸铝则会使直接染料 变暗，色相变淡，耐光性减弱，也会使碱性染料沉淀而降低着色力。因此，应 该经过实验室染色来确定最佳硫酸铝用量，进而确定适宜的p h 值。对大多数 染料来说，p h 值在4 5 5 5 之间时，其留着率最大，有较好的着色效果。 添加顺序为了得到最佳染色效果，染料必须在加硫酸铝前加入纸浆 中。为使染料吸附在纤维上，应该有足够的混合时间，与其他辅料加入时间有 2 0 m i n 左右间隔。一般情况下，添加染料和其他辅料的顺序为染料一胶料一硫 酸铝一滑石粉。碱性染料与酸性染料配用时，应分别溶解，必须在纸浆中添加 硫酸铝后先加酸性染料，经l0 15 m i n 混合后再加碱性染料；碱性染料与直接 染料配用时，应分别溶解，在加胶料后加直接染料，而碱性染料则在添加硫酸 8 轻度漂白处理对o c c 纸浆光学性能和染色效果影响的研究 铝后再加入；直接染料与直接染料配用时，可在一起溶解，在加胶料后加入纸 浆中；如需三类染料配用来染出特定色调的纸浆，可将直接染料与酸性染料一 起溶解后，在加胶料后先加入浆料中，然后再将单独溶解的碱性染料加入。 ( 3 ) 提高纸浆质量 提高纸浆质量主要包括：稳定纸浆硬度、提高纸浆白度、提高纸浆洗净度、 减少纸浆中杂质含量及控制好打浆度。 纸浆的硬度从某种程度上反映了纸浆中残留木素的含量，对纤维与染 料的亲和作用有一定的影响。在一定的染色条件下，纸浆的颜色会随硬度的波 动而变化，在生产上应严格控制纸浆的硬度，以避免引起纸浆颜色的差异。 纸浆的白度主要对纸浆染色的视觉效果有影响，不管哪种纸浆，在相 同的染色条件下，漂白后纸浆经染色比未漂浆看起来颜色会鲜艳一些，表现出 较好的染色效果。 漂白后纸浆中残留的氧化剂或还原剂对染料的影响很大，因此，有必 要在染色前加强纸浆的洗净度，除去残余化学物质的不良影响，改善染色效果。 纸浆中的纤维性杂质如浆团染色颜色较深，在纸张表面容易形成色差， 因此，在纸浆筛选时应尽量除去这些杂质。 1 6 瓦楞包装业发展新趋势 商品包装具有保护商品、美化商品、节约成本、便于储运、利于计量、引 导消费、提高附加值等七大功能。概括起来是两大类：一类是功能性，实施对 商品的保护，它体现了包装的本质；另一类是增值性，促进商品的销售，它展 现了包装的魅力和效果。以往瓦楞纸箱主要作为运输包装，实施对商品的保护， 达到功能性的目的。随着经济的发展，商品对包装要求的提高，瓦楞纸箱不仅 要起功能性作用，而且要起增值性作用。因此，瓦楞纸箱正由过去单纯用作运 输包装，转向既为运输包装又为销售包装、两者相结合的方向发展。从市场需 求来看，很多知名企业，为了减少商品在运输途中的损坏，眼光开始投向高强 度瓦楞纸箱。但是那种笨重、色彩单一、制作粗糙的、不能体现品牌内涵、不 能带来商品附加值的包装，是不受品牌企业欢迎的。目前，瓦楞纸箱包装的新 趋势主要体现在以下几个方面： ( 1 ) 瓦楞纸箱包装由运输包装逐步向商品包装的方向发展，包装纸箱印刷 文字图案要求清晰、美观、鲜艳、多色、网点、立体感强烈。 ( 2 ) 包装纸箱印刷从单色、双色逐步发展到三色、六色印刷，要求套色准 确，网点从目前的6 0 线到8 0 线，同时对包装印刷机械精度要求相当高，并要 9 陕西科技大学硕士学位论文 发展柔性版包装印刷。 ( 3 ) 包装用白纸板将逐步替代黄板纸，发展白底彩面印刷，以水性油墨替 代油性油墨，从而使包装箱表面美观清晰、鲜艳、印刷技术含量高，以提高商 品附加值，并符合环保要求。 ( 4 ) 瓦楞纸箱未来发展方向为低定量、高强度、全规格。 ( 5 ) 瓦楞纸箱包装的传统服务对象是外包装和运输包装，应积极开发新产 品种类，如微型细瓦楞盒、超市货架、蜂窝纸板，从广度和深度两方面发展。 1 7 本论文研究的内容及意义 1 7 1 研究内容 所谓o c c 纸浆轻度漂白是以保留木素式的纸浆漂白理论为依据，在此基 础上采用漂白化学试剂进行漂白脱色。漂白过程中主要使纸浆中的发色基团得 以有效脱色而不溶出木素，减少纸浆纤维对可见光的吸光性、增加纸浆对光的 反射能力，漂浆得率损失较小。本文将采用甲脒亚磺酸、过氧化氢、连二亚硫 酸钠三种漂剂分别对o c c 纸浆进行轻度漂白处理，预研究以下几个方面： ( 1 ) 漂白过程中影响纸浆亮度的因素 研究各漂剂用量、漂浆浓度、漂白温度及时间对纸浆亮度的影响，检测漂 后纸浆亮度，确定最佳工艺参数。 ( 2 ) 对纸页性能的影响 检测抄片后纸页的各项物理强度( 环压指数、撕裂指数、耐破指数) 。 ( 3 ) 对废水污染负荷的影响 对漂后残液c o d 进行检测分析。 “) 对纸浆染色效果的影响 对未漂浆和漂后浆进行染色对比分析。 1 7 2 研究意义 随着包装行业的发展，出口包装的增加，人民文化生活水平的不断提高和 人们对美的不断追求，包装材料本身的美观也已经成为不可缺少的组成部分。 那么箱纸板作为重要包装材料之一，也必须