CN100368628C - 一种采用秸秆制作环保纸膜的制浆工艺 - Google Patents
一种采用秸秆制作环保纸膜的制浆工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种采用秸秆制作环保纸膜的制浆方法,原料选用稻、麦、谷、玉米、高梁、棉花秸秆或其它农业废弃秸秆或果树废枝,用粉糠机粉碎至1mm~2mm的粉糠,粉碎过程中同时进行吸尘;经水洗后直接放入发酵池或发酵罐中,并按粉糠的重量,加入0.1%重量的酵母菌或白腐菌,充分搅拌后保温发酵,发酵后从发酵池或发酵罐取出置入打浆池中,按常规的方法在打浆池中直接制浆,并在浆料中加入胶料,使得施胶度达到1.75mm以上,再按浆料的1%重量加入滑石粉或碳酸钙,即可制得环保纸膜的浆料。采用本发明的制浆方法可以制备各种秸秆环保防旱节水纸膜浆料,用于制备农业生产中需要的不同种类的环保纸膜。
Description
技术领域
本发明涉及造纸工艺方法,特别是一种采用废弃秸秆为原料制备面向生态农业的环保纸膜的制浆工艺。
背景技术
目前的造纸方法,以化学法为主,其过程是先将原料(草类或木材)切成一定尺寸的小片(备料),把原料蒸煮成纸浆。然后用大量的清水冲洗纸浆(洗涤),通过筛选把浆中的粗片、“浆疙瘩”除去(筛选)。根据纸种的要求,用漂白剂把纸浆漂到一定白度(漂白),接着利用打浆设备加以叩解(打浆),最后送上造纸机经过网部滤水、压榨脱水、烘缸干燥、压光、成卷。一般大、中、小型造纸厂,就其工艺流程来说大体相同,即不外乎:备料(切片)、蒸煮、洗涤、筛选、漂白、打浆、抄纸等步骤。但是,它们之间在生产方法、生态技术措施或者环保设备配置、操作技术和废弃秸秆综合利用方面却存在明显差别。
普通造纸厂主要包括制浆车间和抄纸车间两大部分。我国的造纸原料基本上是采用木材和草(秸秆)类,也有利用商品纸浆、废纸的。在制浆方法上,目前以化学法(碱法、酸法、中性盐法)的应用比例较多,因此,目前的大部分造纸厂均存在废水污染环境的问题,由于存在设备更新、环保投资等各个方面的问题,许多造纸厂一直没有从根本上得到解决。有的造纸厂在制浆工艺中采用机械法,有的造纸厂根本没有制浆部分,而是直接用废纸经简单处理后即进行抄纸工序;也有的造纸厂利用其它造纸厂已经生产的原纸进行二次加工(如铜版纸等)。因此,由各种类型造纸厂以及制造造纸专用设备的工厂,组成了我国的造纸工业体系,为人们的生产、生活提供各种用途的纸张。但目前对面向生态农业、可持续发展农业、农田抗旱、节水、保墒以及废弃秸秆综合利用的循环经济的造纸等方面几乎为空缺。随着我国改革开放力度的加大和我国现代化建设事业的不断发展,各种纸张的需求量也随之增加,毫无疑问,各种新的造纸工艺将不断涌现。
经调查统计,我国的农业生产过程中,每年大约产生6~7亿吨作物秸秆和果树废枝,这些资源大部分被废弃,其利用率不足30%,每年都可以看到大部分作物秸秆被抛弃或焚烧的场面。仅此一项每年就使得农民和加工企业损失接近630亿元人民币(按最低标准计算)。因此,充分利用秸秆、果树废枝,有利于遏制秸秆的焚烧现象和保护农业生态环境。如果将秸秆、果树废枝应用于制造抗旱节水纸膜,发挥抗旱节水纸膜的保墒增温等功能,有益于秸秆还田,培肥地力,增加“三农”收入,促进农业可持续发展,提高生态环保技术水平,已是科技工作者的当务之急。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种环保抗旱节水纸膜的制浆工艺,采用该工艺的浆料能够清洁生产出各种不同种类的环保纸膜,而这些环保纸膜能够广泛应用于生态农业中。
为了实现上述目的,本发明采取如下的技术方案:
一种采用秸秆制作环保纸膜的制浆方法,原料选用稻、麦、谷、玉米、高梁、棉花秸秆或其它农业废弃秸秆或果树废枝,其特征在于,具体包括下列步骤:
1)将原料风干,然后用粉糠机粉碎至1mm~2mm的粉糠,粉碎过程中同时进行吸尘;
2)取粉碎后的粉糠,经水洗后直接放入发酵池或发酵罐中,并按粉糠的重量,加入0.1%重量的酵母菌或白腐菌,充分搅拌后加盖,并使发酵温度保持在40℃~50℃之间,每15~20小时搅动一次,发酵48~72小时后从发酵池或发酵罐取出;
3)发酵后的粉糠置入打浆池中,按常规的方法在打浆池中直接制浆,或将发酵后的粉糠与造纸厂的浆渣按1∶1或1∶0.5的比例混合后再按常规的方法制浆,并在浆料中加入胶料,使施胶度达到1.75mm以上,再按浆料的1%重量加入滑石粉或碳酸钙,即可制得环保纸膜的浆料。
采用本发明的制浆工艺可以制备各种秸秆环保防旱节水纸膜浆料,用于制备农业生产中需要的不同种类的环保纸膜,经实践证明,采用该纸膜在干旱时每hm2在露地平埔150~200kg,20~30cm土层中含水量提高2%左右,每hm2节水900~1500m3,棉花等农作物可增产5.8~45.0%,农民每hm2增收2250~3000元。日产量10吨企业年可生产3000余吨,产值1500万元,节水180~300万m3,可安排农村剩余劳力200~300人,农民增收200~300万元,每年产品可覆盖农田2万hm2,增产增收750万元,因此具有明显的经济效益、社会效益和生态效益。
附图说明
图1是秸秆原料干湿法备料工艺流程图;
图2是秸秆生物制浆工艺流程图。
以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
一、原料选择和处理
原料选用稻、麦、谷、玉米、高梁、棉花等秸秆以及果树废枝,风干,用粉糠机直接粉碎至1~2mm粉末,经水洗或按水糠比为1∶5,加0.1%酵母菌或白腐菌等充分搅拌,放入专用(自动控温、搅拌的发酵罐或)发酵池,盖上塑料盖发酵,加温40~50℃左右,每15~20小时搅动一次,约发酵48~72小时放入打浆池,或与浆渣混合打浆备用。发酵腐熟的秸秆粉糠原料,可单独制浆,亦可与造纸厂废浆渣按1∶1或1∶0.5比例混合制浆。
由于制浆原料是一年生的麦草、稻草、蔗渣、芦苇、芒秆等草木植物的茎杆或废弃果树枝,其中非木材纤维原料中含有大量的草叶、草节,加上草类植物纤维本身表细胞与硅含量高等特点,使得非木材纤维制浆黑液的提取与浆料的洗涤比木材纤维原料困难,从而大大增加了其生产过程对环境的污染及污染治理的难度。
纸浆的备料是生产第一环节,其工艺的优劣直接关系到纸浆的质量及后续各工段水环境污染的负荷。因此,严把原料质量关,不仅对产品质量有重要意义,而且对整个后续过程的排污水平更有举足轻重的影响,清洁生产应首先从清洁的原料开始。备料过程的措施见表1。
表1 备料过程清洁生产的措施
清洁生产环节 | 效果 | 技术要求 | 环境改善 | 备注 |
(1)控制收购质量,加强管理 | (1)使秸秆杂质下降2%(2)提高秸秆质量(3)节省原料 | 选择秸杆保存完好,无霉变 | 无直接影响,克服焚烧 | 每年节省资金20万元 |
(2)收购时改称重为按堆放体积付款,改统一收购为分户收购,固定长期用户 | (1)可防止农民向原料中掺杂质和水(2)使秸秆杂质下降2%(3)提高秸杆质量(4)节省原料 | 需根据不同季节、产地的土壤、气候条件确定换算系数 | 间接削减COD | 经试行,杂质减少10%,汽、秸秆、碱、电、水耗分别下降5%,10%,8%,4%,6% |
(3)收购时将原料打包、严密包装 | (1)减少贮料用地(2)减少纤维的降解(3)易于控制原料质量 | 需打包机及技术工人 | 间接效益无污染 | 国内已有研制 |
(4)造纸厂对麦(稻)等进行二次收割 | (1)增加原料有效茎的量,并确保质量(2)增加原料收集量 | (1)农民与纸厂合资或合营(2)适宜的价格机制 | 间接削减COD | 国内尚无,国外有先例 |
(5)干湿结合备料即干法切草除尘后再粉糠用水洗,送入螺旋脱水器排砂 | (1)净化原料减少灰分从而减少黑液硅干扰(2)除尘效果好(3)动力消耗低于湿法 | 需清洗池、脱水设备、螺旋进料器 | 削减COD、减少筛渣,但产生部分废水 | 浆得率有所下降,但经济效益高。用生物法浆得率提高 |
(6)安装切草机、粉糠机、除尘器的配套尘渣处理系统,并加密封罩,同时封闭原料传送带 | (1)改善工作环境(2)减轻制浆及漂白工序的灰尘污染(3)有利于去除非结构含硅量 | 需除尘装置、管道和密封罩 | 减少粉尘散逸 | 易实施 |
备料过程对保证生产的意义最大、效果最显著的为湿法备料工艺。湿法备料是指草类纤维原料先经过切草粉糠、除尘、除杂(干备料)后,再进行水洗、疏解、脱水等,进一步净化的备料方法。采用干、湿法备料净化,能有效地除去草类原料中的杂质及无用或有害成分,降低漂白和打浆时的化学药品消耗,减轻环境污染,有利于废液的提取与处理。
秸秆草浆干湿法备料主要具有以下特点:
(1)原料除杂率高,备料后草片含硅量大大降低。
(2)降湿备料使用了碱回收工段多余的污冷凝水,使备料工段粗浆耗水降至30t以下。
图1是秸秆原料干湿法备料工艺流程,首先将干秸秆原料通过皮带输送机送进刀辊切秸杆机或粉糠机中粉碎,粉碎后的干原料进入干草料仓,通过清水槽到水力碎糠机进行二次粉碎,粉碎后的杂质去除,通过秸秆糠泵、斜螺旋脱水机、螺旋输送机后即可送连续蒸煮或发酵。
整个粉碎过程中辅助有吸尘设备和沉淀装置,如吸尘风机、袋式除尘机、轻尘室、重尘室、辊式除尘机、埋刮板输送机、斗链提升机、1#栈桥、2#栈桥、三坡筛等。具有系统紧凑、操作方便、开停车迅速、水力碎草机容量大、工作浓度波动小、可连续稳定运行等优点,缺点是动耗较高。设置干草料仓对备料连续稳定操作亦非常重要,它的作用是用于草片暂存和计量。
秸秆经备料初步切短或粉糠、净化后,输送到干草料仓,经过暂存与计量后,通过清水槽到水力碎糠机中.,清水槽内的循环水,使水力碎糠机的草片的浓度保持在2%~4%。秸秆干原料在水力碎糠机的搅拌和飞刀的作用下,进一步被打碎后随脱水排出,秸秆被细化,长草被剪断。草片与水由草片泵送至斜螺旋脱水机,脱水后的秸杆干度为15%~18%,秸秆尺寸为20~40mm,糠料为1~2mm,合格率达85%以上。经定量送至连续蒸煮系统蒸煮制浆,脱出来的洗草水则经过料渣过滤筛、斜管澄清池分离出料渣与泥浆并综合利用。
二、秸秆生物发酵及其制浆工艺
取粉碎后的粉糠,经水洗后直接放入发酵池,或发酵罐中,并按粉糠的重量,加入0.1%重量的酵母菌或白腐菌,充分搅拌后加盖,并使发酵温度保持在40℃~50℃之间,每15~20小时搅动一次,发酵48~72小时后从发酵池或发酵罐取出。
发酵后的粉糠置入打浆池中,按常规的方法在打浆池中直接制浆,它包括了图2的基本过程:发酵完成后,即可进行磨浆或打浆、磨浆后经洗涤、筛选后经漂白工序后(或不漂白)进行常规的抄纸即可得到纸膜产品。被筛选出来的浆渣可以再利用,其中一部分再次磨浆后筛选、另一部分经蒸煮或浸渍发酵后筛选进入漂白工序。
秸秆生物制浆的基本原理:
秸秆生物制浆除了制浆方法与传统的化学浆、半化学浆、化学机械浆和磨石磨木浆和木片磨木浆不同以外,其制浆得率也有差异。实际上,纸浆的性质有很大的不同。根据实验结果,以木材和秸秆等为原料的化学浆、半化学浆、化学机械浆和磨木浆的得率范围如下:
表2 各种纸浆得率范围
纸浆种类 | 纸浆得率(%) |
化学浆 | 40~50 |
高得率化学浆 | 50~65 |
半化学浆 | 65~85 |
化学机械浆 | 85~90 |
预热木片磨木浆和化学处理预热木片磨木浆 | 90~94 |
磨石磨木浆和木片磨木浆 | 94~98 |
秸秆生物制浆 | 95~98 |
秸秆生物制浆方法有以下特点:a.原料的适应性强。不管是针叶木还是阔叶木以及作物秸秆都可以使用,而且纸浆强度大,适合于高速纸机抄纸的需要。b.由于多段漂白技术的发展,使难漂的硫酸盐秸秆木浆能漂至白度90度以上,工业包装纸膜和农田应用纸膜一般不漂白,这就大大扩大了纸浆的使用范围。c.由于碱回收技术的完善,大大降低了生产成本,同时使黑液的污染大为减轻。
(1)秸秆生物制浆工艺技术原理
在近20年的制浆工业中,高得率浆以其得率高、污染少得到了迅猛的发展,但也存在着磨浆能耗较高、纸浆强度低、易返黄等问题,需要继续研究改进。生物化学方法以其低能耗、高强度、低污染性越来越成为重要的发展方向。秸秆生物制浆即利用微生物预处理粉糠以降解秸秆中的部分木质素,再进行制浆,从而达到降低磨浆能耗及提高纸浆强度的目的,同时减轻制浆过程所带来的环境污染。
(2)降解木素的真菌体系与作用机制
当秸秆在自然界中腐烂时,木素和秸秆中其他主要成分即会发生分解,生成二氧化碳和水。这个腐烂过程主要是由生长在农田场地覆盖物的担子菌类真菌导致的。该过程是地球上碳循环的中心。木素的降解在自然界碳循环过程中是非常重要的一个方面。木素降解后的分解物再被吸收进入菌丝体内,进而得到氧化而生成二氧化碳和水。真菌分泌出来的胞外酶(木素过氧化物酶和锰过氧化物酶),都需要过氧化氢才能起作用,而过氧化氢是由另一胞外酶(乙二醛氧化酶)提供的,也有可能由其他胞内酶供给。真菌的次生代谢物藜芦基醇也参与木素降解反应,相互作用,导致木素的分解。
(3)秸秆生物制浆
秸秆的真菌预处理其目的是解决环境污染的产生。除了考虑化学法和化学机械制浆所产生的污染问题外,还涉及到另外两方面的问题:①化学机械制浆所需的高能耗;②制浆后抄制的纸张强度较低。本发明主要致力于生物制浆的研究,就是在制浆前用真菌对秸杆进行预处理。利用真菌预处理可节省25%~50%电能,并显著提高成浆的强度。
①申请人在实验研究过程中曾用白腐菌Phlebia Vadiata I-5-6菌株(菌种由陕西三原酶制菌厂提供)对秸杆处理,经10d、20d和30d后,其结果如下:处理10d,秸秆的失重不多,聚戊糖、总木素和苯-醇抽出物的溶出也不高,但白度却降低很多,说明在这一阶段,秸秆中各主要组分的化学结构已经有了较大的变化,主要是产生了新的羰基等发色基团。处理20d和30d,秸秆的失重大幅度增加,聚戊糖、总木素和苯-醇抽出物大量溶出,但白度继续降低不多,说明在这一阶段秸杆中的主要组分受到较多的降解,但化学结构方面发色基团的变化较少。
②秸秆白腐菌预处理Bio-APMP制浆过程的脱木素局部化学研究表明,只进行白腐菌处理而不进行碱性过氧化氢等预处理的秸秆,总木素脱除率为21.94%,其中次生壁的木素脱除率最高,复合胞间层木素脱除率最低,这说明白腐菌处理时,从次生壁先进行脱木素反应。未进行白腐菌处理而只进行碱性过氧化氢预处理的总木素脱除率为22.93%,其中也是以次生壁的木素脱除率最高,复合胞间层的木素脱除率最低,这也说明了碱性过氧化氢处理也是从次生壁先进行脱木素反应的。先进行白腐菌处理后再进行碱性过氧化氢预处理的秸秆,总木素脱除率为29.44%。
③发酵时间。发酵时间的长短对生物机械浆能否实现工业化生产是重要的,不同菌种或酶液由于其对原料中木素、纤维素等主要组分降解特性的不同,处理时间也有较大差异。本发明采用发酵温度40℃~50℃,时间48~72小时。这样就基本能够保证酵母菌或白腐菌对秸秆原料中的木素、纤维素等主要组分的降解,制得的浆料完全可以满足环保纸膜的生产要求。
三、纸膜产品多功能效果
按照本发明制备的浆料,可根据生产需要生产出不同功能效用的纸膜产品,申请人已经成功的制备了包装纸膜、果袋纸膜、降解纸膜、半透明纸膜以及多功能复合纸膜。
①包装纸膜:普通食品包装纸膜是不需经过涂蜡加工、可以直接包装入口食品的一种包装纸膜。这种包装纸膜主要是供给食品商店及一些旅游食品供应点作为零售食品的包装。一般分为一号、二号、三号等三种,系平板纸系列,可以制成各种规格。定量分成:50、60克/米2。对纸的白度无明确规定,可以是原黄色、白色,也可以是别的颜色。通常是利用圆网造纸机制造。值得注意的是:由于普通食品包装纸膜对卫生指标有严格的要求:铅(Pb)含量少于5毫克/升,砷(As)含量小于1毫克/升,大肠菌、致病菌(沙门氏菌)以及荧光等都不得检出,因此制备过程中不允许加入荧光增白剂等有害助剂。
②纸袋纸膜(或果袋纸膜):纸袋纸膜是专供制作工业纸袋和果树套袋用的一种包装纸膜。也可用于包装水泥、化肥和农药等,也可用于果袋生产和育苗的纸钵。其定量为50、60、70、80克/米2,分为一号、二号、三号、四号等四种。纸袋纸膜为卷筒纸,宽度为1020毫米。其中的三号、四号纸袋纸膜则配用60%以上的浆料。浆料经过长纤维游离状打浆,不加填料和染料,不用漂白,重施胶(施胶度大于1.75毫米),并在常规的长网多缸造纸机或圆网多缸造纸机上抄造。纸袋纸膜的强度要求高,为了使其使用不易损破,其耐破度规定大于274千帕(2.8公斤/厘米2)。对纸的透气度规定不得小于200毫升/分,否则装袋时空气不易排出,会引起“反喷”,造成尘土飞场。纸袋纸膜的伸长率大,能经受瞬间对其的冲击力,不致于破袋。在农田露地使用,因其强度高、伸长率大而操作性好。
③可降解玻璃纸膜:可降解玻璃纸膜又叫“胶膜”(Cellophane),原称透明纸。它是一种装饰性的包装用纸,其用于医药、食品、糖果、化妆品、纺织品等外包装,也可用来包装精密仪器、机械零件等,亦可用作农田代替地膜,它不污染土壤并可降解肥田。降解玻璃纸膜的制作方法与普通纸张完全不同,与粘胶纤维生产基本相同。按照上述方法制备的浆料放入碱液中浸渍,使之生成碱纤维素。然后挤去过剩的碱液,利用二硫化碳与碱纤维素发生化学反应,变为一种橙黄色的粘液。将这种粘液从一条狭缝中喷出,经过盛硫酸和硫酸钠混合液的浴槽后便凝固成薄膜。接着进行脱硫、水洗、软化(或加色)、干燥,最后成为一种透明的玻璃纸膜。
可降解玻璃纸膜的特点是:透明、有光泽、柔软、有伸缩性,它不透气、不透水、不透油、密封性较好。包装物品后可防锈、防潮、防污染。玻璃纸膜的纵向强度大、横向强度小,撕裂性较差,稍有裂口就会撕破,因此在农田使用时适宜机械化作业工作效率更高。玻璃纸膜因为经过软化处理(即在浆料中加入适量的甘油),具有亲水性,故能吸收水分,遇水后常能发生相互粘连,遇热后纸膜之间会产生粘结,在农田中使用可代替地膜,具有保温、保墒、保水的功效。
④半透明保温纸膜:半透明保温纸膜是一种具有半透明度的纸。主要是供包装食品或其他贵重商品之用。在大田生产中可作为增温保墒材料代替地膜,可降解肥田。半透明保温纸膜的定量为31克/米2,分为特号和一号两种,属于平板纸系列。其宽度可以有各种毫米。半透明保温纸膜在上述浆料中根据需要加入有色染料,并重施胶。在常规的长网造纸机上抄造,随后再进行润湿、超级压光处理。该产品不仅可在露地平铺保水、保温、抗旱,可代替地膜,不污染土壤,还可加除草剂除草。半透明保温纸的技术指标是:①紧度不小于1.0~1.1克/厘米3;②裂断长(纵横向平均值)不小于4300~4600米;③透光度不小于70~74%;④耐折度平均值不小于60次;⑤耐破度不小于68~78千帕(0.7~0.8公斤/厘米2);⑥尘埃度:70.5~2.0毫米长度的不多于48~80个/米2,大于1.5毫米的黑色尘埃和大于2.0毫米的尘埃不许有。制备供食品包装用的半透明纸膜,应符合国家的卫生规定,不得向纸浆中加入增白剂。纸面要平滑、整齐,不许有折子、皱纹、泡泡纱等纸病。
⑤多功能复合纸膜:多功能复合纸膜由几层不同材料组合的纸膜,主要是用来进行某些特殊商品、食品等的包装。制作复合纸膜的原料,除了浆料制备的原纸,还需要铝箔、胶粘剂、塑料树脂等。尤其是胶粘剂,可根据其制备的产品不同选择聚氨酯、聚酯系列,或选择聚酰胺、丙烯酯系列,还可以选择水溶性分散型系列。总之,纸膜复合过程中胶粘剂是否合适,直接影响复合纸膜的质量。在加工工艺方面,采用涂层压法或干层贴合法,即将胶粘剂先施于原纸的一面,等溶剂干燥后,利用烘缸加热压在其他材料(如塑料、铝箔)上使之合而为一。此外,还有薄膜多层化法,使性质不同的树脂分层压出成膜,具有一定的热封性和高的遮光性,它完全符合卫生标准。在农业生产上可作为营养钵育苗和包装用纸膜,也可制作成果袋用膜或地膜。
总之,使用本发明的浆料能够用于农业的各种环保防旱节水纸膜的生产,经实验证明,用于地膜的纸张在农田铺设时,在干旱时每hm2在露地平埔15~18kg,20~30cm土层中含水量提高2%左右,每hm2节水900~1500m3,棉花等农作物可增产5.8~45.0%,农民每hm2增收2250~3000元。日产量10吨企业年可生产3000余吨,产值1500万元,节水180~300万m3,可安排农村剩余劳力200~300人,农民增收200~300万元,每年产品可覆盖农田2万hm2,增产增收750万元,因此具有明显的经济效益、社会效益和生态效益。
以下是发明人给出的一个具体的实施例。
(1)纸膜生产:
制浆过程全部采用机械化作业,其流程是:棉秆、果树废枝等原料经过冲洗、剥皮、切断之后,先由削片机切成一定规格的木片(20~30mm),长度的合格率至少要求85%以上,然后使用原料粉糠设备一次性粉碎至(1~2mm),整个粉碎过程中辅助有吸尘设备和沉淀装置除去灰尘及皮屑等杂质。当然在粉糠和在削片过程中还会有少量(约1.5~5%)的粗大片、木节和木屑。如果把它们连同合格的木片糠料一起送到发酵池或自动发酵罐中,会给发酵工序带来困难。为保证秸杆的均匀和干净程度,可以在秸杆在粉糠设备粉碎过程增加筛选流程,截留不合格的部分。
将合格后的木片糠料送到发酵池或自动发酵罐中,按粉糠的重量,加入0.1%重量的酵母菌或白腐菌,充分搅拌后加盖,并使发酵温度保持在45℃之间,每16小时搅动一次,发酵72小时后从发酵池或发酵罐取出;
发酵后的粉糠置入打浆池中,按常规的方法在打浆池中直接制浆,采用机械法制浆实质上是磨浆,即利用机械力量把原料等送入在急速旋转的磨盘里,使纤维离解出来,即得到机械浆。如果把棉秆、树枝去皮、去节、截成一定长度的木段或粉成糠料(1~2mm),再放入磨木机内,通过刻有纹道的磨石表面,使木段与转动的磨石磨擦生热,把纤维剥离下来,则获得的称为磨木浆、普通磨木浆或磨石磨木浆。
常规的打浆方法分为游离打浆和粘状打浆两种,主要是通过调节打浆刀片缝隙距离和控制打浆时间来完成的。游离状打浆的浆料浓度较低(2.5~4.0%),纤维受到横向联合向切断的作用,打浆时间也比较短,所得到的浆料纤维较短而均匀,打出来的纸浆滤水快,适于抄造质地松软、强度不高的纸张。粘状打浆的浆料浓度较大(5~7%),纤维受到纵向分裂的作用,打浆时间比较长,所得到的浆料纤维比较好,打出来的纸浆滤水慢,适于抄造强度较高、组织紧密的纸张。实际上,一般纸张的打浆,根据浆料的性质和成纸质量要求去掌握,常介乎于游离状打浆和粘状打浆之间,因此又有半游离状打浆、高粘状打浆等方法。具体还要控制好打浆度或游离度、纤维长度等指标,使之符合抄纸的要求。
在打浆结束前,还必须进行调料工作。就是向浆料中加入松香或硫酸铝作为胶料(施胶1.75mm以上,本领域的技术人员可以按照常规的方法计算后加入),投入一些滑石粉或碳酸钙(加填1%左右),或者放入少许的染料、或荧光增白剂(染色或显色,但用于食品包装的纸膜品种不能加)。如果是生产用于地膜的纸张,还要加入粘合剂或高分子膜(0.1%左右),以确保成纸膜的生产性能。
调成的浆料还要加以搅拌、稀释、除砂、筛选等准备工作,然后送往流浆箱,迳直流向造纸机抄纸。搅拌的目的是使浆料均匀,不至于使所加入的胶料沉淀下去。打浆时的浆料浓度约为3~5%,但是抄纸时的浆料浓度应为0.3%~1.2%,必须加清水冲稀。打浆后浆料中一些砂粒、铁屑、纤维束等杂质可以通过锥形除砂器除去,再经过圆筛筛去纤维束等杂质。经精选、打浆、调成、再精选后的浆料被称为纸料,就可以流送到造纸机上抄纸。
(2)田间试验结果:秸秆环保抗旱保墒纸膜产品经大田三年试验研究,一般比不应用纸膜的(CK)增产5.8~45%,棉花纤维物理性状提高1~2个百分点;节约灌水次数1~2次,节水600~1000m3/hm2,节约1500元/hm2;土壤含水量增加1~2%,土壤有机质增10~20%(三年)。一般大田每hm2增产10~30%,增收2250~3000元。每hm2用纸膜150kg,投资750元,投入产出比1∶6以上。其增产机理是在干旱、高温天气下覆盖纸膜,减少土壤水分无效蒸发,增加了土壤含水量,降低了土壤温度,改善了田间小气候,调节了土壤-植物-大气水势,有利于植物生长及经济性状改善。
表4 不同纸膜品种在各种农作物中应用效果
纸膜品种 | 作物名称 | 纸膜用量(公斤/hm<sup>2</sup>) | 覆盖时间日/月 | 作用时间(天) | 覆盖 | 使用方法 | 增产效果(%) |
果袋包装纸 | 棉花 | 150-200 | 1/6~10/6 | 80~90 | 露地 | 机铺 | 10~26 |
果袋包装纸 | 玉米 | 150-200 | 1/6~10/6 | 80~90 | 露地 | 机铺 | 10~20 |
果袋纸 | 小麦 | 100-250 | 1/10~10/10 | 150~180 | 露地 | 机铺 | 10~15 |
果袋纸 | 油菜 | 100-150 | 1/9~10/9 | 150~180 | 露地 | 机铺 | 8~10 |
果袋包装纸 | 大豆 | 100-150 | 1/6~10/6 | 80~90 | 露地 | 机铺 | 10~20 |
复合纸 | 蔬菜 | 150-200 | 移栽后 | 全生育期 | 露地 | 人工平铺 | 10~20 |
复合纸 | 果树 | 300左右 | 春季-夏季 | 全生育期 | 露地 | 人工或机铺 | 10~20 |
透明、半透明纸 | 谷子 | 150左右 | 播种 | 全生育期 | 露地 | 机铺 | 20左右 |
Claims (2)
1.一种采用秸秆制作环保纸膜的制浆方法,原料选用稻、麦、谷、玉米、高梁、棉花秸秆或其它农业废弃秸秆或果树废枝,其特征在于,具体包括下列步骤:
1)将原料风干,然后用粉糠机粉碎至1mm~2mm的粉糠,粉碎过程中同时进行吸尘;
2)取粉碎后的粉糠,经水洗后直接放入发酵池或发酵罐中,并按粉糠的重量,加入0.1%重量的酵母菌或白腐菌,充分搅拌后加盖,并使发酵温度保持在40℃~50℃之间,每15~20小时搅动一次,发酵48~72小时后从发酵池或发酵罐取出;
3)发酵后的粉糠置入打浆池中,按常规的方法在打浆池中直接制浆,或将发酵后的粉糠与造纸厂的浆渣按1∶1或1∶0.5的比例混合后再按常规的方法制浆,并在浆料中加入胶料,使得施胶度达到1.75mm以上,再按浆料的1%重量加入滑石粉或碳酸钙,即可制得环保纸膜的浆料。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的胶料为松香或硫酸铝。
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