过氧化氢轻度漂白改善OCC纸浆色泽的研究

・论文与综述・

过氧化氢轻度漂白改善OCC纸浆色泽的研究

郗　伟1,李新平2

(1.陕西国防工业职业技术学院热能化工系,陕西西安710302;

2.陕西科技大学陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安710021)

[摘　要]　使用OCC纸浆抄造包装用牛皮卡纸时,OCC纸浆纤维的表面光学特性对牛皮卡纸的染色有着重要的影响。未经处理的OCC纸浆颜色发暗,亮度及鲜艳度较差,L3值偏低,在染色前需要适度地提高OCC纸浆的白度,改善浆料的色泽。H2O2是一种温和的保留木素型漂剂,漂白时OCC纸浆的得率损失很小,实验表明在一定的工艺条件下,单段H2O2轻度漂白在短时间内完全可以改善OCC纸浆的色泽。

[关键词]　OCC纸浆;轻度漂白;颜色;白度

废旧箱板纸(OCC)的循环使用,在制浆造纸工业中的比重越来越大。回收的OCC中可能包含多种纸浆,例如:化学浆、半化学浆、化学机械浆等,并且含有多种填料、胶黏物和酸性施胶剂等[1]。由于多次回用, OCC浆料中聚集了大量的短纤维和填料,导致OCC 纸浆的颜色发暗。在抄造包装用牛皮卡纸时,OCC纸浆纤维的表面光学特性对牛皮卡纸的染色有着重要的影响,浆料白度不同,纸张色调也不同,原浆白度高,纸张亮度值高些,染色效果饱满、鲜艳度高;反之,原浆白度低,颜色发暗,成纸染色效果就会差些[2]。未经处理的OCC纸浆颜色发暗,亮度及鲜艳度较差,L3值偏低,为了改善浆料后续的染色效果,需要适度提高OCC纸浆的白度和色泽。

可用于改善OCC纸浆色泽的漂剂很多,例如, H2O2、二氧化硫脲(FAS)、Na2S2O4、O3等[3]。H2O2是一种温和的保留木素型漂剂,它是通过消除纸浆中木素的发色基团和其它助色基团来提高纸浆的白度[4]。因此,使用H2O2轻度漂白不仅可以避免纸浆得率的损失,还可以有效地提高和改善OCC纸浆的色泽,并且更有利于环保的要求。漂剂的加入点一般在碎浆机、管道内或热分散系统中,热分散机是极好的混合器,非常适合中、高浆浓碱性H2O2漂白,对OCC纸浆白度的提高,色度的改善有显著的作用。

1　实验

1.1　OCC纸浆的准备

收稿日期:2008-09-19

基金项目:陕西科技大学科研创新团队建设项目(SUST-B08)

作者简介:郗伟,男,硕士研究生,陕西国防工业职业技术学院热能化工系。

实验选用目前国内使用比较广泛的AOCC,经过碎解、净化、筛选,浆料浓度保持在20%,保存在密封袋中在4℃下平衡水分,备用。

漂白条件:绝干浆25g,浆料浓度调至15%,H2O2用量1%～4%,Na2SiO35%,ED TA0.3%(相对于绝干浆),并加入NaO H调解p H值到11,温度75℃下,漂白时间30min。

1.2　漂白化学药品

H2O2(浓度约30%的溶液,A.R.级)

Na2SiO3,NaO H,ED TA(A.R.级)

1.3　白度和色度的测定方法

DN-B型白度仪:杭州高新自动仪器仪表公司

白度/色度仪:温州仪器仪表有限公司

实验室抄片器:西北轻工业学院机械厂

抄片定量:125g/m2

使用ISO标准测定457nm处的白度,色度使用国际通用的L3、a3、b3表示,L3表示明度的大小,其值为0时表示对光全吸收的黑体,其值为100时表示对光全反射的纯白物体;a3和b3为色度指数,a3为正值时表示偏红程度,为负值时表示偏蓝程度;b3为正值时表示偏黄程度,负值时表示偏蓝程度[5,6]。

1.4　p H值的测定

Phs-3B型酸度计:北京赛多利斯仪器系统有限公司

2　结果与讨论

单段过氧化氢OCC纸浆轻度漂白,其目的是要适度地提高OCC原浆的白度,改善浆料的色泽。实验中采用色度/白度仪测定了浆料颜色的有关参数ISO白

—

1

—

过氧化氢轻度漂白改善OCC纸浆色泽的研究

度、L 3、a 3、b 3。测得OCC 原浆未漂前的白度为17.5%(ISO ),L 3=58.56,a 3=4.25,b 3=17.12。通

过对一系列浆料颜色的观察对比以及仪器测定的数据,可知OCC 原浆的L 3值较低,颜色显得较暗,a 3和b 3均为正值,由于a 3

值很小,其变化对颜色感觉的影响不大,而b 3值和L 3值的变化规律与肉眼的颜色感觉比较相符,可在一定程度上用于评价浆料的颜色。2.1　H 2O 2用量对OCC

纸浆漂白效果和色泽的影响

图1H 2O 2的用量对白度的影响

从图1的实验结果可以看出,随着H 2O 2用量的不断提高,纸浆白度也不断上升。H 2O 2用量在1.5～2.0%时,白度的增值为3%～6%;用量在2.0%～3.5%时,白度的增值为6%～11%。

表1H 2O 2用量对OCC 纸浆色泽的影响

H 2O 2用量/%

ISO 白度/%

L

3

a 3

b 3

原浆

17.558.86 4.2517.121.018.760.45 4.0218.851.520.362.46 3.7319.852.022.263.58 3.5320.722.523.165.68 3.8120.633.0

24.0

66.75

3.63

19.86

从图1和表1的实验数据中可以看出,H 2O 2用量在1.5%～2.0%时白度增加值为3%～6%,明亮度

L 3

显著提高,色度指数a 3

稍有下降,b 3

明显提高。

H 2O 2用量在2.0%～3.5%时,ISO 白度提高迅速,明

亮度L 3显著提高,色度指数a 3变化不大,b 3略有下降。通过实际观测和仪器测定数据的对比分析,认为H 2O 2用量在1.5%～2.0%时,就完全可以满足OCC

纸浆的白度和色泽的改善要求,白度过高只会消耗过量的染料、漂剂和其它化学品。

2.2　p H 值对OCC 纸浆漂白效果和色泽的影响

图2和表2是H 2O 2用量在2.0%时,不同p H 值(调节NaO H 用量)条件下,OCC 纸浆白度和色泽的的变化情况。

从图2的实验结果可以看出,H 2O 2用量一定时,p H 值在由10.00提升到11.00时,OCC 纸浆的白度

明显提高,当p H 值超过11.00,纸浆的白度显著下降。这可能是由于NaO H 用量过多所引起的纸浆“碱变暗”现象。因此,使用H 2O 2改善OCC 纸浆的色泽时,恰当的p H 值对纸浆的白度和色泽有很大的影响

。

图2　p H 值对白度的影响

表2p H 值对OCC 纸浆色泽的影响

p H 值ISO 白度/%

L

3

a 3

b 3

10.0120.560.45 4.0218.8510.4121.363.58 3.5319.7210.8022.265.68 3.8120.0311.0022.466.75 3.6319.3611.2021.664.05 3.6119.2711.40

21.1

63.50

3.48

18.18

注:H 2O 2用量为2.0%。

由表2的实验数据可以看出,p H 值在10.40到11.00范围时,与OCC 原浆相比,轻度漂白后的OCC

纸浆白度、L 3值和a 3

值有了显著的改善。当p H 值

超过11.00,纸浆的白度、L 3值、b 3

值显著下降。H 2O 2轻度漂白工艺中,p H 值对OCC 纸浆的色泽有很大影响,染色时染料对p H 值也有很强的选择性。

因此,在使用H 2O 2轻度漂白改善OCC 纸浆的色泽

后,根据所使用的染料,染色时需要进一步调节p H 值,才能获得满意的染色效果。

2.3　H 2O 2用量对OCC 纸浆得率的影响

抄造牛皮卡纸时,在保证质量的

前提下,希望OCC 纸浆的得率越高越好。H 2O 2是一种温和的保留

木素型漂剂,对浆料中纤维损伤很小,它是通过改变浆料中木素的发色基团,提高白度,改善纸浆的色泽。实验发现,OCC 原浆经过H 2O 2轻度改善浆料白度和色泽后,纸浆得率的损失很小。

图3H 2O 2的用量对纸浆得率的影响

由图3的实验结果可以看出,纸浆得率的损失随

—

2—　2009年　第1期 《黑　龙　江　造　纸》