CN105544263A - 一种基于白杨树（gkt88杨）制备机械捶磨纸浆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于白杨树(GKT88杨)制备机械捶磨纸浆的方法，包括以下步骤：步骤(1)将白杨树削皮，对削皮后的白杨树清洗脱脂，并将其切成片状汽蒸，气蒸后加水一段挤压疏解得到木浆料；步骤(2)将木浆料进行第一段机械磨浆，水磨后储存自然漂白一段时间，进入第二段捶磨，结束后储存一段时间，获得自然漂白的机械捶磨纸浆；所述白杨树为4～5年生的GKT88杨，GKT88杨是在台湾白杨树种苗的基础上，驯化繁育而来。本发明提供的制备方法不需要使用化学试剂，不会产生工业废水，绿色环保。而且该方法不需要使用漂白剂即可制得合格白色纸浆。本发明制得的纸浆得率在60％以上，重金属含量较低。

Description

一种基于白杨树（GKT88杨）制备机械捶磨纸浆的方法

技术领域

本发明属于纸浆制备方法技术领域，尤其涉及一种基于白杨树(GKT88杨)制备机械捶磨纸浆的方法。

背景技术

纸浆是以某些植物为原料加工而成的，它是造纸的基本原料。通常用以制浆原料的植物可分为4大类：茎干纤维类、韧皮纤维类、种毛纤维类和木材纤维类；其中尤以木材纤维类为最重要，制得的纸浆也较好。近年来，杨木速生林建设取得了较快发展，在我国北方速生杨木优良树种得到了广泛大面积种植，且大部分速生林已经投入实际生产中。为提高木材纤维原料的利用率，目前大部分杨木均用于制备化学机械浆。

申请号为200810014053.3的中国专利申请公开了一种杨木化学机械法制浆工艺，所述工艺将气蒸和一段挤压疏解后的杨木浆料采用酶预处理技术、以氢氧化镁为碱源的过氧化氢预浸渍、机械磨浆及浆料高浓储存漂白，最后经第二段磨浆生产制得高白度、高得率化学机械浆。该方法实现了提高纸浆得率和光学性能，降低了磨浆能耗，但该方法制得的纸浆重金属含量较高，采用化学方法制备纸浆，产生大量的工业废水造成环境污染。

现有制浆行业在使用自来水制浆时把水中的重金属和矿物质混入纸浆中，凡是重金属含量高和矿物质含量高的纸浆造出的纸都会受雨水、空气的变化而影响纸张的使用年限、纸质下降，因此高级纸必须从制浆做起，消除重金属和矿物质元素、有害化学元素、重金属。

发明内容

针对现有化学机械木浆技术的不足，本发明提供一种基于白杨树(GKT88杨)制备机械捶磨纸浆的方法，采用本发明制备方法制得的纸浆得率较高，有害化学元素和重金属含量极低。

本发明的技术方案如下：一种基于GKT88杨制备机械捶磨纸浆的方法，包括以下步骤：

步骤(1)将白杨树削皮，然后对削皮后的白杨树清洗脱去一部分树脂，并将其切成片经汽蒸脱脂，气蒸脱脂后立即加入水进行一段挤压疏解得到木浆料；

削皮清洗的目的：由于白杨树皮含有重金属元素和部分树脂，削皮可以将重金属和部分树脂除去，有效降低纸浆中的金属含量和有害化学物质含量；削去的白杨树皮能够提炼活性水杨酸，废渣用于制备有机肥料。

步骤(2)将木浆料进行第一段机械磨浆，第一段机械磨浆后储存一段时间，进入第二段捶磨，第二段捶磨后储存一段时间，获得自然漂白的机械捶磨纸浆，纸浆得率为60％以上，储存的目的在于让纸浆自然漂白，不需要经过任何化学试剂漂白处理，即可获得白色天然纯木浆。

所述方法采用的白杨树(拉丁名称为Populusalba)，属于北方物种阔叶林类，将其驯化繁育后能够在南方种植，种植后可速生5年内可采伐，砍伐后能再生十次，产量较高，适宜用来制备纸浆。

所述白杨树为4～5年生的GKT88杨，GKT88杨是在引进台湾白杨树种苗的基础上，并结合云南当地土壤、气候、环境以及植物链驯化繁育而来。

本发明采用GKT88杨制备机械捶磨纸浆(又称为机械木浆)，利用机械方法磨解纤维原料所制成的纸浆，此种纸浆因没有添任加何化学试剂，故木材原料的木质素，完全含于纸浆内，由于采用的原料中不含有色物质或深色杂质，因此不会影响未来纸张的颜色，而且纸张的不透明度高，排水性佳，适合高速大量抄纸、宣纸、复古纸，其所抄造的纸张的紧度低，平滑度高，而富弹性，吸墨能力强，可加速油墨干燥等，印刷适应性良好，不透明度高等优点。

采用4～5年生的GKT88杨的优点是其颜色呈白色或灰白色，树质较软，达到机械捶磨浆的必备条件(不需要采用任何化学方法软化木质的过程)，采用超过5年生以上的GKT88杨生产纸浆，此时的杨树木质变得坚硬，如不采取化学软化木质，将无法进行机械捶磨生产，若使用化学方法进行软化，生产出来的纸浆化学元素超标、重金属元素超标，不具备高级纸浆的条件，同时增加了工业污水、废气的排放，对环境造成严重的污染，采用少于4年生的GKT88杨的缺点是导致产量低，种植成本高，不利于种植发展。

所述GKT88杨种植时与防病虫害植物套种，不喷洒农药，基本不施无机化肥，以确保采收时得到的材质内不含农药化肥残留物，保证纸浆高品质。

步骤(1)所述削皮后的白杨树切片厚度为3～5mm保证树片充分脱脂。气蒸脱脂温度为90～120℃；气蒸脱脂时间为60～90s。

步骤(1)气蒸脱脂后的白杨树片与水质量比为1：2，一段挤压疏解温度为60～80℃，疏解时间为60～90s。

步骤(2)中脱脂后的白杨树片一段挤压疏解过程中，加入水的质量尤为重要，本发明采用的是纯净水，水中金属含量分别为砷≤0.01mg/L、镉≤0.005mg/L、铬≤0.05mg/L、铅≤0.01mg/L、汞≤0.001mg/L，纯净水来源于市售，或采用山泉水、筑坝取水经处理后制得。

为了降低制备纸浆的成本，步骤(1)采用的水由筑坝取水制备纯净水方法得到。

纯净水制备方法如下：选择矿物质贫瘠、重金属含量低的天然流动水作为水源，建设水库，水库蓄水量为10～20万立方米，坝高为40～45米，蓄水深度为30米以上，在蓄水位下20米处取水，取水后经过脱重金属元素处理，制得纯净水。

步骤(2)第一段机械磨浆为常压水磨，磨浆过程中不进行稀释，温度为75～90℃，时间为60～90s，磨浆浓度为25～30wt％；第一段机械磨浆后储存时间为1～2h自然漂白。

步骤(2)第二段捶磨为常压机械磨浆，温度75～90℃，磨浆时间为60～90s，浆料浓度为15～20wt％，第二段捶磨后储存2～6h自然漂白。

由于控制原料GKT88杨、不采用任何化学试剂以及使用纯净水，本发明制得的纸浆内化学物质含量、重金属含量很低。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的纸浆制备方法不需要使用化学试剂，不会产生工业废水，绿色环保。而且该方法不需要使用漂白剂等化学试剂即可制得合格白色纸浆。本发明制得的纸浆得率在60％以上，重金属含量、有害化学元素含量远远低于纸浆标准。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。

以下实施例中采用的GKT88杨是在引进台湾(日建现代农业发展有限公司)白杨树种苗的基础上，从白杨树种苗圃基地上采集1～3年期1年生的健壮苗主干，在云南普洱市镇沅县按板镇羊乃箐基地和景谷县凤山镇文海基地进行大面积种植试验成功的白杨树品种，该白杨树品种是结合云南当地植物链繁育出来的，命名为GKT88杨，(GKT88杨种苗可在普洱国康种植产业集团有限责任公司购买，地址：云南省普洱市思茅区茶马古镇A区)。

所述的1～3年期1年生的健壮苗：GKT88杨在苗圃地种植1～3年期间，每年切杆后根部长出的幼苗生长一年得到健壮苗。如一年期一年生的健壮苗指的是GKT88杨在苗圃地种植1年后，将主干切杆，然后根部长出的幼苗生长一年即得到一年期一年生的健壮苗。

GKT88杨的种植方法如下：

步骤(I)3月初从GKT88杨种苗苗圃地取1年期1～3年生的健壮苗主干(扦插苗)，用ABT1号生根粉100毫克/千克，溶液浸泡2h，扦插苗催根处理后扦插种值在营养袋中，扦插种植时将其入土端剪切20～25cm，剪截成45～50°角的斜面，将其顶端剪截成平面，平面离预留出苗芽2～3cm；待长至160～180cm后得到GKT88杨袋装苗；

步骤(II)GKT88杨袋装苗移植种植穴中，种植穴为口宽70cm，深60cm；将有机肥5kg、过磷酸钙300g与80kg土壤混匀，填在种植穴中；种植15天追尿素100g，3个月后每株树苗施尿素300g；每亩种植100～200株，成活率为99％；

步骤(III)在种植后第二年的2月中旬将GKT88杨茎杆的树根以上部分低位切杆；

步骤(IV)GKT88杨茎杆的树根以上部分低位切杆后，在GKT88杨树林中套种防虫害植物清香木、木姜子和刺马甲中的至少一种；

步骤(V)GKT88杨茎杆低位切杆后浇水促进其发芽，长出1～5片叶后，实施施肥浇水除草管理，对其有机肥水溶液10kg，由于低位切杆后是旱季，每月需施有机肥水溶液8～10kg,直到进入雨季。两年生后每年施一至二次有机肥水溶液，每次每株400g，然后每隔3～4月浇水松土除草，4年后长成GKT88杨成年树，茎高平均27米，胸径平均25cm以上，4～5年后砍伐每亩产量为60～70吨。

纯净水的制备方法如下：

选择矿物质贫瘠、重金属含量低的天然流动水作为水源，建设水库，水库蓄水量为10～20万立方米，坝高为40～45米，蓄水深度为30米以上，在蓄水位下20米处取水，取水后经过脱金属元素处理，制得纯净水，纯净水中金属含量分别为砷≤0.01mg/L、镉≤0.005mg/L、铬≤0.05mg/L、铅≤0.01mg/L、汞≤0.001mg/L。

实施例1

步骤(1)将1吨GKT88杨4年生的嫩树统一进入纸浆生产线进行削皮清洗处理，并将其切成3～5mm的片状，经120℃下汽蒸，气蒸后立即加入2吨水进行一段挤压疏解，一段挤压疏解温度为80℃，疏解时间为60s，磨浆过程中不进行稀释；获得0.75吨的木浆料；

步骤(2)将0.75吨的木浆料进行第一段机械磨浆80s，磨浆温度为75℃，压力为常压，磨浆的浓度27wt％，磨浆过程中不进行稀释，第一段机械磨浆后储存2h，进入第二段捶磨，磨浆温度为80℃，捶磨时间为90s，浆料浓度为20wt％，常压机械磨解，磨浆过程中不进行稀释，第二段捶磨后储存5h后制得机械捶磨纸浆，纸浆颜色为白色，纸浆得率为66％。

实施例2

步骤(1)将1吨GKT88杨4年生的嫩树统一进入纸浆生产线进行削皮清洗处理，并将其切成3～5mm的片状，经120℃下汽蒸，气蒸后立即加入2吨水进行一段挤压疏解，一段挤压疏解温度为70℃，疏解时间为80s，磨浆过程中不进行稀释；获得0.74吨的木浆料；

步骤(2)将0.74吨的木浆料进行第一段机械磨浆70s，磨浆温度为80℃，压力为常压，磨浆的浓度25wt％，磨浆过程中不进行稀释，第一段机械磨浆后储存2h，进入第二段捶磨，磨浆温度为85℃，捶磨时间为90s，浆料浓度为20％，常压机械磨解，磨浆过程中不进行稀释，第二段捶磨后储存4h后制得机械捶磨纸浆，纸浆颜色为白色，纸浆得率为63％。

实施例3

步骤(1)将1吨GKT88杨5年生的嫩树统一进入纸浆生产线进行削皮清洗处理，并将其切成3～5mm的片状，经100℃下汽蒸，气蒸后立即加入2吨水进行一段挤压疏解，一段挤压疏解温度为60℃，疏解时间为90s，磨浆过程中不进行稀释；获得0.72吨的木浆料；步骤(2)将0.72吨的木浆料进行第一段机械磨浆60s，磨浆温度为90℃，压力为常压，磨浆的浓度26wt％，磨浆过程中不进行稀释，第一段机械磨浆后储存2h，进入第二段捶磨，磨浆温度为90℃，捶磨时间为60s，浆料浓度为20wt％，常压机械磨解，磨浆过程中不进行稀释，第二段捶磨后储存3h后制得机械捶磨纸浆，纸浆颜色为白色，纸浆得率为61％。

Claims (8)

1.一种基于白杨树制备机械捶磨纸浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)将白杨树削皮，对削皮后的白杨树清洗除去一部分树脂，并将其切成片经汽蒸脱脂，气蒸脱脂后立即加入水进行一段挤压疏解得到木浆料；

步骤(2)将木浆料进行第一段机械磨浆，第一段机械磨浆后储存一段时间，进入第二段捶磨，第二段捶磨后储存一段时间，获得自然漂白的机械捶磨纸浆；

所述白杨树为4～5年生的GKT88杨，GKT88杨是在引进台湾白杨树种苗的基础上，并结合云南当地土壤、气候、环境以及植物链驯化繁育而来。

2.如权利要求1所述的基于白杨树制备机械捶磨纸浆的方法，其特征在于，所述GKT88杨种植时与防病虫害植物套种，不喷洒农药。

3.权利要求1所述的基于白杨树制备机械捶磨纸浆的方法，其特征在于，步骤(1)所述削皮后的白杨树切片厚度为3～5mm；气蒸脱脂温度为90～120℃；气蒸脱脂时间为60～90秒。

4.如权利要求1所述的基于白杨树制备机械捶磨纸浆的方法，其特征在于，步骤(1)气蒸脱脂后的白杨树片与水质量比为1：2，一段挤压疏解温度为60～80℃，疏解时间为60～90秒。

5.如权利要求1所述的基于白杨树制备机械捶磨纸浆的方法，其特征在于，步骤(1)采用的水为纯净水，纯净水中重金属含量分别为砷≤0.01mg/L、镉≤0.005mg/L、铬≤0.05mg/L、铅≤0.01mg/L、汞≤0.001mg/L。

6.如权利要求5所述的基于白杨树制备机械捶磨纸浆的方法，其特征在于，步骤(1)采用的纯净水制备方法如下：选择矿物质贫瘠、重金属含量低的天然流动水作为水源，建设水库，水库蓄水量为10～20万立方米，坝高为40～45米，蓄水深度为30米以上，在蓄水位下20米处取水，取水后经过脱重金属元素处理，制得纯净水。

7.如权利要求1所述的基于白杨树制备机械捶磨纸浆的方法，其特征在于，步骤(2)第一段机械磨浆为常压磨解，温度为75～90℃，时间为60～90s，磨浆浓度为25～30wt％；第一段机械磨浆后储存时间为1～2h自然漂白。

8.如权利要求1所述的基于白杨树制备机械捶磨纸浆的方法，其特征在于，步骤(2)第二段捶磨为常压机械磨浆，温度75～90℃，磨浆时间为60～90s，浆料浓度为15～20wt％，第二段捶磨后储存2～6h自然漂白。