皮革固体废弃物制浆成纸性能研究

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1、皮革固体废弃物制浆成纸性能研究李全朋，赵传山，韩文佳(山东轻工业学院制浆造纸工程省级重点学科，济南250353)摘要：通过对皮革固体废弃物进行预处理、打浆得到胶原纤维浆料，将其与植物纤维配抄，对胶原纤维成纸性能进行了研究。通过实验分析得到皮革固体废弃物碱法预处理的最佳处理条件。研究了随着不同打浆度及不同胶原纤维加入量对纸张紧度、抗张指数、撕裂指数以及湿纸强度保留率等物理指标的影响趋势，得到胶原纤维的最佳加入量。关键词：胶原纤维预处理复合抄片物理性能我国每年约有l40万吨的皮革固体废弃物。这些废弃物因没有被充分利用而被抛弃，造成了严重的环境污染。废弃物中大约有80％以

2、上的胶原蛋白。胶原蛋白是宝贵的生物质资源和良好的功能性材料．所以废弃物的回收与利用具有重要的意义。胶原纤维用于造纸不仅丰富了造纸种类，可以作为功能材料附着在纸上或添加在纸中，使皮革的边角废料的附加值大大提高，得到高性能的纸张，例如可以生产再造革、遮荫纸、刹车制片、书面革等高附加值纸张。另一方面由于胶原纤维含有大量的羧基、氨基、羟基等活性基团，可以与植物纤维很好的结合，因此给造纸业提供丰富的、高质量的原料和新型助剂。胶原纤维在造纸中的研究可以从皮革之外的另一个崭新的角度得到充分的利用，在促进皮革业的发展、减少天然皮资源浪费的同时，也地给造纸业注入了一种新的活力。针对皮

3、革[1]固体废弃物成浆和成纸性能展开研究具有重要的现实意义。1实验1．1实验原料及仪器0皮革下角下脚料取自、打浆度为47SR的针叶木纤维浆料、NaOH溶液、浓H2S04、瓦利打浆机、PF1磨、阿进口抄片器、电子显微镜、高速分散器、抄片器、电子天平(metterAE200)、厚度仪(ZHD-4)、纸和纸板抗张强度测试机(ZL-100A)、撕裂度仪(YQ-z-ZO)、耐折仪(ZZD-25B)等。1．2实验操作1．3实验方案用浓分别为3％、5％、7％的NaOH溶液对皮革下脚料进行处理，然后利用PF1磨打浆，打浆转数分别为2000、6000、16000、18000，测定其打

4、浆度变化。利用得到的浆料与植物纤维混合抄片得到皮革纸进行物理检测。2结果与讨论2．1预处理条件确定2．1．1本实验首先采用3％、5％、7％浓度的NaOH常温处理皮革废弃物40min，通过处理后胶原纤维的颜色观察脱铬效果。见表l。表lNaOH不同浓度处理比较用3％浓度处理的纤维明显呈浅绿色，脱铬较差；用7％浓度处理胶原纤维虽脱铬效果好但太强烈，胶原蛋白已开始分解。因此选用5％左右浓度的NaOH为宜。2．1．2用5％浓度的NaOH常温下分别处理废弃物30min、45min、60min，打浆后以6％的02添加量与47SR的植物纤维配抄定量80g／m的纸张，检测其物理性能，

5、见表2。表2NaOH不同处理时问的比较由图表可以看出，处理45min的皮革纤维纸其各项指标相对较大，处理30min脱铬不完全，阻碍了纤维之间的结合，强度低；而处理60min的胶原纤维已开始水解，从而使胶原纤维长度边短，强度反而下降。因此，用5％浓度的NaOH处理皮革下角料45min左右为宜。2．2胶原纤维浆料打浆度变化本实验中，经5％浓度的NaOH常温处理45min后的胶原纤维首先采用瓦利打浆机打浆8—9min，将其打碎，后采用PF1磨磨浆，磨不同转数后测其打浆度，见图l：图1打浆度变化趋势0由图l可见，开始打浆度上升很快，但当磨浆14000转打浆度升到83SR后，

6、打浆度上升缓慢趋于平稳。由此可见，胶原纤维易打浆，考虑到胶原纤维滤水性能较差，打浆度不宜过高。2．3胶原纤维加入量对纸张物理性能的影响00选取打浆度为49SIR的胶原纤维浆与打浆度为43SR的针叶木浆配抄，抄造定量为80g2／m，胶原纤维加入量分别为0～20％一系列纸张，做物理检测。2．3．1胶原纤维加入量对紧度的影响图2不同胶原纤维加入量下紧度变化趋势从图2可以看出紧度随胶原纤维的加入，先稍有上升后下降，l2％后略有上升后。2．3．2胶原纤维加入量对抗张指数的影响随胶原纤维的加入先上升，到2％时达到最大值，后逐渐下降。图3不同胶原纤维加入量下抗张指数变化趋势从图3

7、可以看出抗张指数随着胶原纤维的加入量先上升后下降，在2％左右抗张指数得最大值。2．3．3胶原纤维加入量对撕裂指数的影响图4不同胶原纤维加入量下撕裂指数变化趋势从图4可以看出，撕裂指数随胶原纤维的加入先上升，到2％左右时达到最大值，后逐渐下降。2．3．4胶原纤维加入量对耐折的影响图5不同胶原纤维加入量下耐折度变化趋势从图5可以看出耐折度随胶原纤维的加入也是先上升后降低，当胶原纤维加入量到达4％时耐折度最高。这一结果是纤维长度、纤维的交织情况及纤维本身的强度三者随着胶原加入量变化共同作用的结果。2．3．3实验结果讨论2．3．3．1紧度变化的原因当胶原纤维加入量较小时