[发明专利]一种用于改变和改善纤维表面性质的组合物和造纸方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物酶和使用生物酶改变纤维的技术，具体地，涉及一种用于改变和改善纤维表面性质的组合物和造纸方法。

背景技术

纸或纸板的制造原料主要是纤维素木质纤维的含水浆料，造纸工艺流程通常包括将该浆料沉积到移动的网或织物上，由此通过滤出水而由固体组分形成纸页，然后是压榨段和干燥段，最终生产出纸产品。

但是，近年来造纸工业面临原料短缺的问题越来越严重，迫使造纸工业使用质量低下的回收废纸和非木浆为主要生产原料。这些原料具有强度低和滤水性能差等缺点，严重影响抄纸速度(生产效率)和纸张强度和其它性质。为了提高纸张质量和生产效率，目前纸厂在纸浆上网之前，一般通过向浆料中添加多种化学品。比如，目前造纸工业应用多种聚合物添加剂，包括阳离子淀粉、阴离子淀粉、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺，以及低分子量阳离子聚合物等，来增加纸浆的脱水性能或强度。但是，这些方法和技术具有成本高和环保效益差等缺陷，因此，制浆造纸工业需要更好的新方法和新技术来解决这些问题。

生物技术有望成为实现这一目标的一条有效途径。早在六十年代，酶改性纸浆就应用于对降低打浆能耗的研究。1986年努等人报道了木聚糖酶对漂白化学浆的酶法打浆作用。(Noe，P.et al.，Action ofxylanases on chemical pulp fibers，J.Wood Chern.Techno.，6：167，1986)。近十年来，人们对生物技术在制浆造纸工业的应用进行了大量的研究，研究范围几乎涉及了制浆造纸工业的各个方面。例如，美国专利US4,923,565，US5,110,412和US5,308,449提出使用纤维素酶或半纤维素酶提高造纸纸浆的脱水性。US5,725,732提出使用纤维素酶和半纤维素酶解决纤维的掉毛缺陷，US6,066,233建议用纤维素酶和果胶酶结合使用可通过纸浆的滤水性。美国专利US5,582,681提出用纤维素酶、半纤维素酶和脂肪水解酶等混合酶制剂提高卫生纸的柔韧性。此外用纤维素酶、半纤维素酶处理纸浆，还可改善纤维压缩性，使纸页微孔性下降，密度提高，透明度提高。

但是，研究结果表明，现有的生物酶产品和使用方法用于制浆造纸，虽然能提高滤水性能和其它的某些性质，但最终纸产品的强度显着降低，同时纤维流失率增加，造成生产成本增加。目前还没有利用酶处理来改善纸浆的滤水性能同时，降低打浆能耗和提高纸张机械强度的技术。因此，开发一种能够改善非木材浆的打浆性能同时能够改善非木材浆强度性能的生物处理技术，对中国造纸工业的可持续性发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于改变和改善纤维表面性质的组合物，该组合物处理纸浆时，不但纸浆的滤水性能的大大提高，而且纸张的强度性质也显着增强。

实现上述目的的技术方案如下：

一种用于改变和改善纤维表面性质的组合物，其含有：

i)无催化活性的蛋白质组分，所述蛋白质组分为纤维结合蛋白质，其对纤维表面有较强亲和力，和

ii)具有催化活性的蛋白质组分，所述蛋白质组分为能够改变纤维表面性质的纤维改性酶；

所述纤维素结合蛋白质与纤维改性酶蛋白质的重量比例在1∶0.1至1∶10之间。

本发明的另一目的提供新的造纸方法，该方法比现有技术更有效地提高脱水速度和纸张强度；再者，能够提高生活用纸(面巾和卫生纸)强度的同时，增加其柔软性，还可以在造纸过程中改善纸张内部和表面施胶。

实现上述目的的技术方案如下：

一种造纸方法，主要包括以下步骤：

a)形成含水的纤维素造纸浆料，

b)将上述任一种用于改变和改善纤维表面性质的组合物加入到纸浆料中；

c)将纸浆送上网，由此通过滤出水而由纤维等固体组分形成纸页，

d)将纸页经过压榨段和干燥段，最终生产出纸产品。

优选地，所述组合物加入到纸浆料中为先加入无催化活性的蛋白质组分，然后加入具有催化活性的蛋白质组分。

其中所述组合物的无催化活性的蛋白质组分用量为每吨干浆料0.01-10千克，具有催化活性的蛋白质组分用量为每吨干浆料0.05-10千克。更优选地，所述组合物的总用量为每吨浆料0.02-35千克，最优选的用量范围是每吨干浆料0.05-5千克。

优选地，其中所述组合物和纸浆的反应时间为5-1200分钟。所述组合物和纸浆的反应pH为3-10；其中所述组合物和纸浆的反应温度为20-80℃。更优选地，所述组合物和纸浆的反应时间为20-400分钟，反应pH为5-8，反应温度为30-65℃。