CN100398745C - 一种以桑枝条全杆为原料的化学机械浆的制浆工艺 - Google Patents

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本发明公开了一种利用桑枝条为原料的化学机械浆的制浆工艺,它依次按切片、洗涤前汽蒸、洗涤、洗涤后汽蒸、一段压榨、二段压榨、浸渍、反应和后处理步骤进行的,该方法不仅提高了桑枝条切片合格率,而且脱除尘埃效果好,还提高了芯层浆的得率,利用该工艺能够采用桑枝条全杆混合制浆,将芯杆这种纤维短但含量高的材料予以了充分地利用,并且所制的成浆达到了制高档纸的要求,充分利用了资源,同时,该工艺因解决了上述技术问题,适合于工业化大生产。

Description

一种以桑被条全軒为原料的化学机械浆的制浆工艺技术领域本发明沙及一种造纸制浆工艺,特别是一种利用桑枝条为原枓的 化学机械浆的制浆工a.背景技术随着纸业的技术进步和纸消费量的增力口,造纸的原枓结构也在不 断地演变。作为中囯"四大发明"之一的造纸术,诞生于东汉时期的蔡伦时代,当时造纸的原卄是以麻为主的破布和渔网;到了唐宋年间, 造纸开始使用麻、树皮、稻草等原补:随后人们发现,木材因其纤维 形态比其它原枓好,而且.易制造出各种高质量的严品,生严效羊高, 易亍污染治理,体积密集,便于运输、保存比其它原枓更适合于现代 化大生产,但在我囯,由于建囯后对纸业的属性认识不足,加丄中囯 森林资源非常贫乏,阻碍了中囯纸业的发展,现在,结合我囯竹子资 源丰富的实际情况,虽然已成功地将其作为造纸原枓使用,但是,还 是远远X能满足造纸原朴的需要,目前囯内各科研院校及科研机构都在大力进行各种造纸原抖的开发,桑枝制浆就是其中之一。桑衬是多年生草本植物,具有生长快,枝条产量高等优点,同 曰、,其韧皮部纤维占全杆总量的26%-30%,长纤维含量占40%-50%,是 一种优质的造纸原卄。利用桑枝制浆造纸,可以緩解当前我囯造纸工业长纤维原卄不足的矛盾,是一阵利囯利民的纾事。很多卑前我囚就 有用桑枝的韧皮生产宣纸记我,用桑枝的芯杆生产本色包装纸已是我 囯近年来研究中取得的成果,但是,没有发现利用桑条全杆'昆合制浆 的报道。中囯专利局以公开号CN107092A公开了一种"桑条、烟扦冷碱法 制浆造纸工艺",它是在常温常压F采用火碱对原枓片进行浸渍,成 浆后按常规进行洗涤、打浆、造纸,利用这种方法可以制造巻烟纸、 仿宣纸、高档祭祀纸、防油和防水原纸(食品包装纸)等,该工艺是 典型的化学制浆工艺,具体地说是一种冷碱法制浆的工艺,从其技术 内容上看,虽然它将桑枝的韧皮部和芯杆切片后进行混合制浆,但是 也没有给出能够制造新闻纸等高档纸的技术提示,其原因是桑条冷碱 法制浆仅A用大量脱除木素的制浆方法,没有进行漂白及高浓磨浆的 工艺过程,白度及纤维特性等不能达到制造高档纸的要求上迷背景技术中没有利用桑条全耔进行混合制浆制备高档纸的 教导,究其根本原因,是没有充分认识桑枝条本身的特性以及用其制 浆过程中所遇到的技术难题当然,也没有找到解决这些问题的办法。经过无分实验、研究,申请人发现,桑枝条全杆有如下特性:表一:桑枝条纤维组成韧皮部 芯杆纤维长度 l纤维含量 纤维长度 '纤纽含量 画■ 1-IO上論 60%左右 0. 5-0. 7mm 4W左右表二:切皮部组织结构<table>table see original document page 6</column></row> <table>从以上三表可知,桑枝条全杆混合制浆的技术难与、主要表现在如下几个方面:(一) 由于桑枝韧皮部和芯扞化学组成有较大差异,混合制浆 过程中,特别是在浸渍过程中,要同时达到对韧皮部和芯杆的碱化充 分很难,不容易找到适合的浸渍液和浸渍工艺条件,容易导致纤维润 胀不充分的现象,影响制浆效果:'、一) 由于桑枝韧皮部和芯杆纤维形态也很不相同,纤维长短 差距很大,混合制浆过程中.如果纤维太长,造纸时容易发生蓄聚, 如果纤维太短,所制纸张的强度不够,因此,在制浆过程中必须解 决所制纸浆符合生严高档纸的要求、但至今尚未解决;正是因为上迷难点,采用桑枝条为制浆原軒,现有技术只能将韧皮和芯杆分禹进行分别制浆,但韧皮和ts杆分离过程困难, 一般要朱 在分离前将桑枝条充分浸泡.并且浸泡时间必须长,桑枝水分合量应 高,并采用人工分离,根本不能适应工业化大生严的需要,因此用韦刀 皮和芯杆分別制浆的方法一般仅限于手工作坊,在我囯用韧皮制化学 浆抄高档纸有悠久的历史,如宣纸、擦镜纸、滤纸等,由于原枓和制 浆要求的限制,生产规模很小.如果仅采用韧皮部作为制浆原朴,由 于其在整个桑枝条中所占的比例小,如全用韧皮进行制浆造纸,则其 他部位丢损大,成本高.如何充分利用芯杆制造高朽纸成了亟待解决而至今还未解决的技术问题;第二,韧皮部外表尘埃难以去除:在韧皮部的外表面上有 一层很薄的尘埃,这种尘埃与韧皮紧密相 联,如不去除干净将造成纸面上有洞芽、疤子等纸病,将影响成纸质 量和产量。唯一可采用化学方法专门对韧皮部分制桨。通过加大化学 药液的剂量对韧皮进行蒸煮、然后采用几段洗涤可自行去除尘埃,如 宣纸、擦镜纸、滤纸等的制浆工艺就是采用此方法生产。但这种制浆 工艺存在浆的得率很低,生产成本高缺陷,且无法用于大生产要求-经济性较差。对全杆采用化学法制浆.因芯衧不存在尘埃问题,如采用相同的 化学药液就会出现:或药液过量芯軒纤维受损严重.浆的得率和强度 过低:或药液用量不足造成尘埃无法根除.韧皮纤維夫较多,浆的质 量很差,因此很难对药液量进行准确的控制。发明内容本、发明的目的在于克服上述现有技术的缺点而提供一种以桑牧 条全杆为原卄的化学、机械式制浆工艺,该工艺不仅适合于工业化大 生产.并能够采用桑枝条全杆混合制浆,充分利用了资源,能够解决 韧皮部外表尘埃的去除问题,所制纸泉符合生产高档纸的质量要求考虑到以桑枝条全杆为原枓,如按常规的化学法制浆将遇到许多 难以解决的技术难题,本发明根据桑枝条全杆的本身特性,改进了现 有的化学机械浆的制浆工艺,来达到本发明的目的。一种以桑枝条为原朴的化学机械浆的制浆工艺,按如下步骤进行:(1 ) 切片:将桑技条切成长度为10~18mm的直切片; (2) 洗涤前汽蒸:将上述直切片送八汽蒸仓,并向汽蒸仓 内加入直切片重量(净重)2-3%的氢氧化钠/容液(浓度为 50~100g/l),在汽蒸排汽温度为邻〜60。C的条件下,汽蒸时间20-40 分钟;(3 ) 洗涤:将汽蒸后的直切片在40〜7(TC的水中洗涤;(4) 洗涤后汽蒸:将洗涤后的直切片送入汽蒸仓,在汽蒸 排汽溫度为35〜70'C的条件下,汽蒸时间20-30分钟左右:(5) —段压畔:将再次汽蒸后的直切片送入第一段螺旋 挤压机内在1~2公斤压力下进行挤碾掩裂处理成压缩物抖-本段直切片的压缩比为1 : 4:(6) 二段压杯:将已经压榨后压缩物卄送入第二1^螺旋 挤压机内在1,5~2公斤压力下进行挤碾掷裂处理成二次压缩 物补,本段压缩物朴的压缩比为1 : 4;(7) 浸渍:将经过两段圧梓后的物科送入浸渍器甲,并向浸 渍器中加入物抖重量(净重)3~5%的氢氧化钠(:农度为7U〜130g/1 )、 2~5%的双氧水、3~5%的硅酸钠(俗称水玻墒)和0.2~0.4%的DTPA(化学名称:二乙烯三胺五乙酸,其分子式:C14H2NO,。),对物枓 浸渍2〜5分钟即可;(8 ) 反应:将浸渍后的物枓送入反应仓内反应,停留时间为 30〜50分钟,温度为50-80 。C;(9) 后处理:将反应后的物科送入两段磨浆工段,磨浆后进 行消潜处理,而后筛选净化,浓缩至成浆。后处理步骤为常规步骤 通过上迷化学机械浆制浆工艺所制成的成浆的物化特性如下表, 符合制造高档纸的质量要求。表四:成浆的物化特性:物理名称 白 度 叩解 度 裂断长 撕裂指数 z 、丄6 f矢单位 %ISO o SR m mN • m一/g 尘埃个/一克裂 (0.5~2.5mm )效据大小 60〜64 50〜55 2400-2600 5~6 10~18本发明相比于现有技木有如下优点:(1〗提高了切片合格牟:在制浆造紙系统中备杉是关健的一坏, 抖备的好与坏,直接关系到下枓的畅通。常规用的切片机切出的木片 或竹片均为斜切片,这样可有效的增加比表面积,并且因有一疋的倾 釺度可减少卄片下卄时的重叠造成堵枓现象,用常规的方法进行桑技 条切卄则出现了较大的难度,其原因是桑技条的韧皮具有一定的韧 性,由于备料用的切片刀上、下刀间有一定的间隙-造成韧皮部难以 切断,无法下枓,本发明打破造纸备抖过程固有的切片模式,改变辰 有的切卄方式,大胆采用造纸界从未用过的切枓方式,由原来的钭切 片改为直切片,将桑杆韧皮彻底切断,从而提高了切片合格率;(2 )改变APP汽蒸方式,脱除尘埃效果好: 一般APP卄片的汽 蒸是直接通蒸汽卵可,考虑到韧皮部存有大量的尘埃,这些尘埃如不 除去将直接影响浆的质量,造成纸面上有洞穿或者疤子,但这些尘埃 一般不会径易除去,根椐实验室化学法制桑枝韧皮装的经验,在汽蒸 的同时增加了一定量的药液,可达到较为充分地脱除尘埃的目的; 浸渍效果好:在浸渍段主要是控制好所加药液量,既要保证桑技表皮 尘埃能尽量去除,又要能使纤维充分润胀,便于高浓磨浆时纤维长短 切割均匀、分丝帚化好,再加上筛选段的相关处理,成浆的纤维长短 能达到很好的一致性,这样既能保证成纸的松厚度、匀整度,还能满 足卬刷纸的适应性。浸渍的目的主要是为软化木质素,便于磨 浆,针对桑技条结构的特殊性,即韧皮含果胶量较阔吋材多, 且表面有一层尘埃附着.由于桑枝吸水性较强,浸渍、压榨效果较好,碱液等渗透较快,碱吸收多,易打/号,这就造成 卄子在螺旋机中输送不畅,常堵塞,故只有一段凌^即可, 为了保证成浆强度, 一段浸渍的碱量较大,双氧水加入量也较大,乞分保证了浸渍效果;此种桑技制浆工艺浆得率较高,所消 耗的化工药品与APMP生严线制杨木、马尾松装比较有一定的优越性。(3) 改哭压梓压溃时的工艺条件:按APP常规模式,对朴片的 压榨压清一般采用两段进行。两段的压力相同。由于桑技条结构的特 辣性,即韧皮纤维的长度太长和芯杆纤维长度大短,如仍按原方法进 行,则可能出现长纤维束较多(压力不够)和短纤维受损严重(压力 过大)两级分化的局面,这样的浆朴用于造纸,将造成成纸匀度很差, 强度达不到要求,根本无法满足生产要求。通过多次中、小型实验, 分別找到一、二段合适的压榨压力即: 一段压力轻微,二段压力稍重, 一段压梓主要用于对表皮的作用,二段压榨主要用于对全杆的作用, 通过减轻第一段压榨的压力到延长表皮的反应时间,进一步去除尘 埃,保护芯层纤维的作用,从而有效的提高了芯层浆的得皋:(4) 该工艺能够采用桑枝条全杆混合制浆,将芯杆这种纤维短 但含量高的材抖予以了充分地利用,并且所制的成浆达到了制高档纸 的要求 t分利用了资源,同时,该工艺因解决了上述技术问题.适 合于工业化大生产「图1是本发明的工艺流程图。具体实施方式下面结合附Ej和实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明并 不只限于这些例子:实施例1: 一种以桑枝条为原卄的化学机械浆的制浆工艺,按如 下步骤进行:(1 )切片:将桑技条切成长度为10mm的直切片;(2) 洗涤前汽蒸:将上达直切片送入汽蒸仓.并向<气蒸仓内 加入直切g重量(净重)2%的氢氧化钠溶液(浓度为100gA), 在汽蒸排汽温度为6CrC的条件下,汽蒸时间20分钟;(3) 洗涤:将汽蒸后的直切片在7(TC的水中冼涤;(4) 洗涤后汽蒸:将洗涤后的直切片送入汽蒸仓,在汽蒸排 汽温度为7CTC的条件下,汽蒸时间20分钟左右:(5 ) —段压榨:将再次汽蒸后的直切片送入第 一段螺旋挤 圧机内在】公斤压力下进行挤碾撕裂处理成压缩物补,本段 直切片的压缩比为i : 4;(6〗二段压榨:将已经压榨后压缩物抖送入第二段螺旋挤 压机內在1.5公斤压力下进行挤碾撕裂处理成二次压缩物 ,卄„本卞殳压缩物4+的压縮比为i : 4:(7)浸渍:将经过两段压榨后的物料送入浸渍器中,并向浸渍 器中加入物抖重量(净重)3%的氢氧化钠(浓度为130g/i)、 2%的双 氧水、3%的硅酸钠(俗称水玻璃〗和0.2%的DTPA (化学名称.二乙蹄三胺五乙酸,其分子式:CMNOu,、,对物卄浸渍2分钟卯可:(8) ,艾应:将浸渍后的物卄送入反应仓内反应,停留时间为50 分钟,温度为5CTC;(9) 后处理:将反应后的物^"送入两段磨浆工段,磨浆后进行 消潜处理,而后碎选净化,浓缩至成浆。实施洌2:—忡以桑枝条为原卄的化学机械浆的制桨工艺.按如 下步骤进行:(1 )切片:将桑技条切成长度为18mm的直切片;(2) 洗涤前汽蒸:将上述直切片送入汽蒸仓.并向汽蒸仓内 加入直切片重量(净重)3%的氢氧化钠溶液(浓度为50g/i)-在:气蒸排汽温度为40。C的条件下,汽蒸时间40分钟;(3) 冼涤:将汽蒸后的直切片在4(TC的水中洗涤;(4) 冼涤后汽蒸:将洗涤后的直切片送入汽蒸仓,在汽蒸排 汽温度为35。C的条件下,汽蒸时间30分钟左右;(5) —段压榨:将再次汽蒸后的直切片送入第一段螺旋挤 压机内在1.9公斤压力下进行挤碾撕裂处理成压缩物科,本 段复切4的压縮比为l : 4;(6) 二段压榨:将已经压榨后压缩物对送入第二段螺旋挤 压机内左2公斤压力下进行挤碾撕裂处理成二次压缩物抖, 本段压绍物枓的压缩比为1 : 4;(7) 浸>貪:将经过两段压榨后的物枓送入浸渍器中,并向浸渍器中加入物4+重量(净重)5%的氢氧化钠(浓度为70g/'l)、 5%的双 氧水、5%的硅酸钠(俗称水玻堝)和0.4%的DTPA (化学名称:二 乙烯三胺五乙酸,其分子式:CJU7),。),对物枓浸渍5分钟即可;(8) 反应:将浸渍后的物卄送入反应仓内反应.停留时间为30 分钟,温度为80°C;(9) 后处理:将反应后的物朴送入两段磨浆J没,蓉浆后近行 消潜处理,而后筛选净化,浓縮至成浆。

Claims (1)

1. 一种以桑枝条全杆为原料的化学机械浆的制浆工艺,按如下步骤进行: (1)切片:将桑枝条切成长度为10~18mm的直切片; (2)洗涤前汽蒸:将上述直切片送入汽蒸仓,并向汽蒸仓内加入直切片净重2-3%的浓度为50~100g/l的氢氧化钠溶液,在汽蒸排汽温度为40~60℃的条件下,汽蒸时间20-40分钟; (3)洗涤:将汽蒸后的直切片在40~70℃的水中洗涤; (4)洗涤后汽蒸:将洗涤后的直切片送入汽蒸仓,在汽蒸排汽温度为35~70℃的条件下,汽蒸时间20-30分钟; (5)一段压榨:将再次汽蒸后的直切片送入第一段螺旋挤压机内在1~2公斤压力下进行挤碾撕裂处理成压缩物料,本段直切片的压缩比为1∶4; (6)二段压榨:将已经压榨后压缩物料送入第二段螺旋挤压机内在1.5~2公斤压力下进行挤碾撕裂处理成二次压缩物料,本段压缩物料的压缩比为1∶4; (7)浸渍:将经过两段压榨后的物料送入浸渍器中,并向浸渍器中加入物料净重3~5%的浓度为70~130g/l的氢氧化钠、2~5%的双氧水、3~5%的硅酸钠和0.2~0.4%的DTPA,对物料浸渍2~5分钟即可; (8)反应:将浸渍后的物料送入反应仓内反应,停留时间为30~50分钟,温度为50~80℃; (9)后处理:将反应后的物料送入两段磨浆工段,磨浆后进行消潜处理,而后筛选净化,浓缩至成浆。
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