CN100342077C

CN100342077C - 一种可溶解竹浆的制造方法

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Publication number: CN100342077C
Application number: CNB2005100133644A
Authority: CN
Inventors: 黄楚和; 周向阳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2025-04-27
Also published as: CN1693581A

Abstract

本发明涉及一种可溶解竹浆的制造方法，该制造方法以竹渣作原料，并采用下列工艺流程：竹渣→蒸煮→洗料→精炼→洗料→除沙→氯化→碱精洗→漂白→中和→抄造→可溶解竹浆。其中，蒸煮工序采用硫酸盐法制浆，在蒸球机或连续蒸煮机内进行蒸煮；精炼工序则采用硫酸盐法+添加剂方法除杂，所述的添加剂是聚木糖酶或木质素磺酸钠，也在蒸球机或连续蒸煮机内进行。本发明利用竹渣制造可溶解竹浆的方法不仅能够为再生纤维生产提供优质的浆粕原料，而且更重要的是还可充分利用竹资源，保护环境，实现可持续发展。

Description

一种可溶解竹浆的制造方法

技术领域

本发明涉及一种纤维原料制造技术，具体为一种可溶解竹浆的制造方法，该可溶解竹浆可作为纤维原料用于纤维素再生纤维的生产，国际专利主分类号拟为Int.Cl⁷.D01C1/02。

背景技术

随着人们环境意识的增强、消费理念的不断提高，合成纤维在人们日常消费中所占的比重正在逐年下降，尤其是石油价格高涨给合成纤维生产带来的危机也日趋显现。因此，纤维加工者将目光又重新投向那些对环境友好的纤维资源，也即是说天然纤维资源的充分开发利用正重新得到人们的重视。竹资源作为我国一大特色资源，目前已成为重要的纤维素来源之一。传统的天然纤维素纤维多以树木(废料)为原料，耗费了大量的树木资源，同时也与家具业、装饰业等争夺树木资源，引起资源紧张和价格上涨。与树木相比，竹子具有更短的生长周期和更高的成活率，因此利用竹子来制造纤维素纤维具有更好的经济效益和社会效益。

利用竹原料来制造纤维素纤维的关键是制备可溶解竹浆。进而就可方便地制成竹再生纤维。目前，研究开发以竹材生产可溶解竹浆的方法主要有：1.亚硫酸盐蒸煮法(参见中国专利CN1399011A)。该方法是一种采用亚硫酸盐法蒸煮(钠盐基)制造竹材粘胶纤维的生产工艺方法，产品的纤维素聚合度≥450；甲纤含量≥93％。亚硫酸盐蒸煮法存在的不足是为了获得较高的甲纤含量而采用了剧烈的后处理条件，增加了纤维素大分子的降解，因此，产品的纤维素聚合度较低；2.NaOH-H₂O₂蒸煮法(参见中国专利CN1381620A)。该方法在蒸煮过程中需要加入氢氧化钠、双氧水，通入氧气和加入保护剂KCF。该方法引入氧化剂会导致氧化纤维素的大量生成，增大了纤维素的潜在损伤，不利纤维的后续加工和实际使用；3.造纸竹浆粕变性法(参见中国专利CN1385287A)。该方法的特征是对蒸煮过的竹浆粕进行第二次蒸煮，即不溶性竹浆粕经碱浸渍后开松、粉碎、渗透后再经过第二次蒸煮而得到溶解性浆粕。这种方法剧烈的二次蒸煮会使纤维素损伤严重，浆粕得率降低，实际应用受到考验。同时，在所述的专利文献中，一个共同的技术特点就是在其工艺方法中都适用竹茎杆，即使用经切断后的原竹竹茎杆为该工艺方法的原料来制造可溶解竹浆。这使得竹原料的使用范围受到一定约束，开发和生产成本也较高，不利于竹原料的工业化推广和实际生产应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是设计一种可溶解竹浆的制造方法。该制造方法是以竹渣为原料来制造可溶解竹浆的工艺方法，进而可方便地利用该可溶解竹浆生产竹材再生纤维。该制造方法具有成本低，有益环保，适于工业化应用等特点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种可溶解竹浆的制造方法，该制造方法以竹渣作原料，并采用下列工艺流程：竹渣→蒸煮→洗料→精炼→洗料→除沙→氯化→碱精洗→漂白→中和→抄造→可溶解竹浆，其中，

蒸煮工序采用硫酸盐法制浆，在蒸球机或连续蒸煮机内进行蒸煮，技术条件为：对绝干浆重以Na₂O计的总碱为10-25％；对绝干浆重的硫化度为10-25％；液比1∶3-4；温度控制：100℃加碱运转40min，升温1h至140-165℃；140-165℃保温1h；30-40min升温至160-175℃；175℃保温2-4h；蒸煮质量：KMnO₄值5-20；甲纤含量＞80％；平均聚合度＞1000；

精炼工序中采用添加剂处理再用硫酸盐法除杂，所述的添加剂是聚木糖酶或木质素磺酸钠；技术条件为：对绝干浆重的聚木糖酶为0.3-4.0％；对绝干浆重以Na₂O计的总碱为5-10％；对绝干浆重的硫化度为3-8％；液比1∶3-4；温度控制：45℃加聚木糖酶运转60-120min；100℃加碱运转40min；1h升温至140-145℃；140-145℃保温1h；30-40min升温至150-165℃；150-165℃保温2-4h。

与现有技术相比，本发明制造方法可以采用工业废弃竹渣来生产竹溶解浆。由于本发明方法采用的竹渣原料是竹子工业化加工后的废弃物，因此原料来源稳定，加工简单，特别方便本发明方法的工业化实施推广。本发明独特地采用了“蒸煮→精炼”工艺方式来处理难于处理的竹渣，不仅能够有效地去除竹渣原料中的杂质，而且可以大幅度减少纤维素的损伤，因此本发明的产品具有纤维素损伤小，甲纤含量多，纤维素聚合度高，成本较低，便于工业化应用等特点。

具体实施方式

下面结合实施例进一步叙述本发明：

本发明所述的一种可溶解竹浆的制造方法，可以以竹渣作原料来生产可溶解竹浆。与传统技术相比，以竹渣制造可溶解竹浆是本发明制造方法的突出特点之一。就工业化生产而言，本发明所述的竹渣是指各种竹产品加工过程中产生的废弃物。例如，可以利用“药用食用鲜竹产品的生产方法”(参见ZL 94111632.8)生产加工时所产生的废弃竹渣来制造可溶解竹浆。过去竹渣难于利用的原因主要是，在传统的煮浆工艺过程中，剧烈反应(传统的制浆技术采用一次整株，必须采用剧烈的工艺条件以满足甲纤含量的要求，由此会导致纤维素主成分的损伤，除杂效率也并不显著)会使纤维素聚合度大幅下降，纤维素严重损伤，以至后续的纺丝工序难以进行，不具备实用价值。本发明设计的“蒸煮→精炼”组合工艺方法不仅可提高成品中的甲纤含量，而且可有效地保护纤维素不受或少受损伤，纤维素聚合度和分子量分布也明显优于所述现有技术。本发明所述的竹渣还特别适用1-2年生慈竹的竹渣。本发明利用竹渣制造可溶解竹浆的方法不仅能够为再生纤维生产提供优质的浆粕原料，而且更重要的是还可充分利用竹资源，保护环境，实现可持续发展。

本发明可溶解竹浆的制造方法采用竹渣做原料，并采用下列工艺流程来完成可溶解竹浆的制造：竹渣→蒸煮→洗料→精炼→洗料→除沙→氯化→碱精洗→漂白→中和→抄造→可溶解竹浆。其中，蒸煮工序采用硫酸盐法制浆。所述的硫酸盐法即“NaOH-Na₂S法”。该方法本身是一种常用的制浆方法，但一般用于非溶解浆(如造纸浆粕)的制造中，未见用于竹溶解浆生产工序中的文献报道。

本发明制造方法所述的精炼工序独特地设计了“硫酸盐法+添加剂法”即NaOH-Na₂S-添加剂法除杂。这也是本发明方法的突出特点之一。该方法不仅能够有效地去除杂质，而且还可以减少纤维素的损伤。在引入的精炼工序中，所述添加剂的是指生物酶或木质素磺酸钠，在生物酶或木质素磺酸钠的协同作用下，可进一步提高去除半纤维素、木质素的效率。因为生物酶可促进半纤维素、木质素的分解，木质素磺酸钠则可加快木质素自细胞脱离、竹渣解体、纤维素分散剥离的进程。而设计的硫酸盐法(NaOH-Na₂S)是前面蒸煮工序硫酸盐法的延续，前后协同，效率提高。本发明方法所述添加剂采用的生物酶主要是指聚木糖酶，但这并不排除采用其他适当的生物酶。

本发明可溶解竹浆的制造方法的进一步特征在于在所述的竹渣→蒸煮工序之间，还设计有除尘工序；在所述的中和→抄造工序之间还设计有二次除沙工序，也即本发明可溶解竹浆制造方法的全部工艺流程如下设计：竹渣→除尘→蒸煮→洗料→精炼→洗料→除沙→氯化→碱精洗→漂白→中和→二次除沙→抄造→可溶解竹浆。增加设计的除尘工序现有技术中没有的一道工序，其目的在于去除竹渣形成过程中的“竹茸”和其他杂质。除尘工序所采用的设备为尘笼式或打手式除尘机，其工艺条件为：打手的转速160-220转/min，与漏底的隔距为3-6mm。增加设计二次除沙工序的目的则在于进一步去除浆粕中无机盐或金属氧化物，以降低可溶解浆粕中灰份和铁质的含量，提高产品质量。

本发明制造方法各工序的主要工艺参数如下：

(1)竹渣：1-2年生慈竹的竹渣或者是竹产品加工废弃的竹渣，特别是根据“药用食用鲜竹产品的生产方法”(参见ZL 94111632.8)生产加工时所产生的废弃竹渣。

(2)除尘：当设计有除尘工序时，使用尘笼式或打手式除尘机对竹渣实施开松、除尘，其工艺条件为：打手转速160-220转/min，与漏底的隔距3-6mm。

(3)蒸煮：蒸煮工序可在蒸球机或连续蒸煮机内进行，技术条件为：

总碱(以Na₂O计)：10-25％(对绝干浆重)；

硫化度： 10-25％(对绝干浆重)；

液比： 1∶3-4；

温度控制：100℃加料运转40min，升温1h至140-165℃；

140-165℃保温1h；30-40min升温至160-175℃；

175℃保温2-4h；升温过程中根据需要可以小放气1-

2次。

蒸煮质量：KMnO4值 5-20；

甲纤含量＞80％；

平均聚合度＞1000。

(4)精炼：可在蒸球机或连续蒸煮机内进行

聚木糖酶 0.3-4.0％(对绝干浆重)；

总碱(以Na2O计)： 5-10％(对绝干浆重)；

硫化度： 3-8％(对绝干浆重)；

液比：1∶3-4；

温度控制：45℃加聚木糖酶运转60-120min；100℃加料运

转40min；1h升温至140-145℃；140-145℃保温1h；

30-40min升温至150-165℃；150-165℃保温2-4h；

升温过程中根据需要可以小放气1-2次。

(5)氯化：氯用量 50-70％的总用氯量；

浆浓 4-8％；

时间 40-120min；

温度常温。

(6)碱精洗：浆浓 4-6％；

用碱量 PH 7-9；

温度 50-90℃；

时间 40-90min。

(7)漂白：氯用量 30-40％的总用氯量；

浆浓 4-6％；

时间 60-180min；

温度 30-50℃。

其余洗料、除沙、氯化、中和、抄造等各工序的工艺与常规方法的工艺相同。

使用本发明工艺方法制造得到的可溶性竹浆，采用常规粘胶纺丝工艺进行纺丝试验，能够得到物理指标超过GB/T14463-93标准要求的优质竹纤维。其染色性、悬垂性、柔软性等性能优良，特别适合于春夏秋季服装、内衣产品的加工生产。

下面给出本发明方法的具体实施例：

实施例1：

(1)竹渣：采用“药用食用鲜竹产品的生产方法”(参见ZL94111632.8)生产加工时所产生的废弃竹渣。

(2)除尘：尘笼式除尘机对竹渣实施开松、除尘。工艺条件为：打手转速180转/min，与漏底的隔距4mm。

(3)蒸煮：在蒸球机内进行蒸煮。技术条件为：

总碱(以Na₂O计) 15％(对绝干浆重)；

硫化度 20％(对绝干浆重)；

液比 1∶4。

温度控制：100℃加料运转40min，升温1h至140℃；140-

143℃保温1h；40min升温至175℃；175℃保温2-4h；

升温过程中小放气2次。

蒸煮质量：KMnO₄值16、甲纤含量83％、平均聚合度1180。

(4)精炼：在蒸球机内进行

聚木糖酶 1.0％(对绝干浆重)；

总碱(以Na₂O计) 8％(对绝干浆重)；

硫化度 5％(对绝干浆重)；

液比 1∶4；

温度控制：45℃加聚木糖酶运转60min；100℃补加料运转

20min，并升温至100℃；1h升温至140℃；140-142℃

保温1h，40min升温至165℃；165℃保温2h；升温过

程中不放气。

(5)氯化：氯用量 70％的总用氯量；

浆浓 4.6％；

时间 50min；

温度常温。

(6)碱精洗：浆浓 4.6％；

用碱量： 1.2％(对绝干浆重)；

温度 70℃；

时间 40min。

(7)漂白：氯用量 30％的总用氯量；

浆浓 4.6％；

时间 90min；

温度 35℃。

经检验，所制得的可溶解竹浆的质量为：

甲纤含量 93.5％；

聚合度 670；

白度 81.5％；

铁质(ppm) 15；

反应性通过；

灰份 0.1％。

实施例2：

(1)竹渣：采用2年生慈竹提取竹沥后的竹渣。

(2)除尘：立式打手式除尘机开松、除尘。打手转速160转/min，与漏底的隔距6mm。

(3)蒸煮：在蒸球机蒸煮，技术条件为：

总碱(以Na₂O计) 14％(对绝干浆重)；

硫化度 22％(对绝干浆重)；

液比 1∶4；

温度控制：100℃加料运转40min，1h升温至145℃；145℃保

温1h，30min升温至175℃；175℃保温3h；小放气1次。

蒸煮质量：KMnO₄值13、甲纤含量85％、平均聚合度950。

(4)精炼：在连续蒸煮机内进行，技术条件为：

聚木糖酶 0.8％(对绝干浆重)；

总碱(以Na₂O计) 8％(对绝干浆重)；

硫化度 5％(对绝干浆重)；

液比 1∶4；

温度控制：45℃加聚木糖酶运转60min；100℃加碱运转

40min，升温40min至140℃；143-145℃保温1h，40min

升温至165℃；165℃保温2h；升温过程中小放气2次。

(5)氯化：氯用量 66％的总用氯量；

浆浓 4％；

时间 60min；

温度常温；

(6)碱精制：浆浓 4％；

用碱量： 1.5％；

温度 70℃；

时间 50min；

(7)漂白：氯用量 34％的总用氯量；

浆浓 4％；

时间 90min；

温度 35℃；

经检验，所制得的可溶解竹浆的质量为：

甲纤含量 94.2％；

聚合度 540；

白度 82％；

铁质(ppm) 18；

反应性通过；

灰份 0.09。

实施例3

(1)竹渣：2年生慈竹的竹渣。

(2)除尘：立式打手式除尘机开松、除尘。打手转速180转/min，与漏底隔距5mm。

(3)蒸煮：可在连续蒸煮机内进行蒸煮，技术条件为：

总碱(以Na₂O计) 25％(对绝干浆重)；

硫化度 20％(对绝干浆重)；

液比 1∶3.5；

温度控制：100℃加料运转40min，升温1h至150-152℃；

150-152℃保温1h；30-40min升温至160℃；

160℃保温2-4h；升温过程中可以小放气1次。

蒸煮质量：KMnO₄值 11；

甲纤含量 87％；

平均聚合度 1080。

(4)精炼：聚木糖酶 4.0％(对绝干浆重)；

总碱(以Na₂O计) 8％(对绝干浆重)；

硫化度 5％(对绝干浆重)；

液比 1∶3；

温度控制：45℃加聚木糖酶运转120min；100℃加料运转

40min；1h升温至140-142℃；保温1h；40min升温至

165℃；保温3h；升温过程中小放气1次。

(5)氯化：氯用量 50％的总用氯量；

浆浓 5％；

时间 120min；

温度常温。

(6)碱精洗：浆浓 4％；

用碱量 PH 9；

温度 70℃；

时间 60min。

(7)漂白：氯用量 30％的总用氯量；

浆浓 5％；

时间 120min；

温度 45℃。

经检验，所制得的可溶解竹浆质量为：

甲纤含量 93.2％；

聚合度 850；

白度 80％；

铁质(ppm) 12；

反应性通过；

灰份 0.08。

实施例4

(1)竹渣：同实施例1

(2)除尘：同实施例1

(3)蒸煮：可在连续蒸煮机内进行蒸煮，技术条件为：

总碱(以Na₂O计) 25％(对绝干浆重)；

硫化度 20％(对绝干浆重)；

液比 1∶4；

温度控制：100℃加料运转40min，升温1h至150-152℃；

150-152℃保温1h；30-40min升温至165℃；

165℃保温3h；升温过程中可以小放气1次。

蒸煮质量：KMnO₄值 11；

甲纤含量 85％；

平均聚合度 1000。

(4)精炼：木质素磺酸钠 0.8％(对绝干浆重)；

总碱(以Na2O计) 10％(对绝干浆重)；

硫化度 7％(对绝干浆重)；

液比 1∶3.5；

温度控制：45℃加聚木糖酶运转60-120min；100℃加料运转

40min；1h升温至140-142℃；140-142℃保温1h；40min

升温至165℃；165℃保温2.5h；升温过程中小放气1次。

其它工序及技术条件同实施例3。

经检验，所制得的可溶解竹浆的质量为：

甲纤含量 91％；

聚合度 790；

白度 82％；

铁质(ppm) 17；

反应性通过；

灰份 0.09。

Claims

1.一种可溶解竹浆的制造方法，该制造方法以竹渣作原料，并采用下列工艺流程：竹渣→蒸煮→洗料→精炼→洗料→除沙→氯化→碱精洗→漂白→中和→抄造→可溶解竹浆，其中，

2.根据权利要求1所述的可溶解竹浆的制造方法，其特征在于在所述的竹渣→蒸煮工序之间，还设计有除尘工序；在所述的中和→抄造工序之间，还设计有二次除沙工序；所述的除尘工序采用设备为尘笼式或打手式除尘机，其工艺条件为：打手的转速160-220转/min，与漏底的隔距为3-6mm。

3.根据权利要求1或2所述的可溶解竹浆的制造方法，其特征在于在所述的竹渣为1-2年生慈竹的竹渣。

4.根据权利要求1或2所述的可溶解竹浆的制造方法，其特征在于在所述的竹渣为利用药用食用鲜竹产品的生产方法加工后废弃的竹渣。