CN105862494B - 一种以葵花籽壳制备本色浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及本造纸技术领域，具体为一种以葵花籽壳制备本色浆的方法。该方法包括步骤：1）将生葵花籽壳用清水浸泡，揉搓，漂洗，过滤、晾晒；2）将预处理后的料片分层装入蒸煮小罐，层与层之间淋入蒸煮药液，密封摇匀后置于温水池中进行软化；3）将小罐直接装入回转式电热蒸煮锅，密闭，升温，保温，放气，放锅；4）将浆料和浓黑液分离，将浆料放入滤网，清水洗涤至中性；5）将洗后浆料筛除渣浆，挤压脱水，用浆料打散器分散纤维，得到瓜籽壳本色化学浆。采用该制浆方法制备的本色化学浆，细浆得率高，化学药品用量少，聚合度高，强度好，可单独抄造或和其它纤维配抄本色纸张，或进行后续漂白，生产对白度有要求的纸张。
Description
技术领域
本发明涉及本造纸制备技术领域，具体为一种以葵花籽壳制备本色浆的方法。
背景技术
葵花籽，是世界五大油料之一。主产于乌克兰、俄罗斯、欧盟、阿根廷、中国等地。据统计，2015至2016年度全球葵花籽产量达3880万吨。我国葵花籽产区主要分布在东北三省，华北的河北、山西、内蒙古以及西北地区的宁夏、甘肃和新疆等地，种植面积稳定在近百万公顷，播种面积变化不大，但产量呈逐年上升趋势，2014年产量约为250万吨。葵花籽一般出仁率55％左右，其余部分主要为瓜子壳。目前，葵花籽壳除少量用于提取绿原酸、天然色素、生产纤维板、刨花板、用在包装领域等等，绝大部分当作燃料或废渣丢弃，造成极大的资源浪费和环境污染。
中国是造纸生产大国，2015年纸和纸板年产量11774.1万吨。中国也是植物纤维原料极度缺乏的国家，每年都需进口大量的木材、废纸和纸浆弥补缺口。葵花籽壳作为制浆造纸原料的开发利用具有极其重要的社会、环境、经济意义。
发明内容
本发明正是针对以上技术问题，提供一种以葵花籽壳制备本色浆的方法，并以此方法制备的本色化学浆，实现了葵花籽壳废弃物的资源化利用，制备方法具有蒸煮时间短、药品消耗少、纸浆得率高、聚合度高等优点，拓宽了制浆造纸纤维原料的种类，避免了作为固体废弃物引起的环境问题。
本发明的具体技术方案如下：
该方法首先需要对葵花籽壳的纤维形态、结构尺寸和化学组成进行了分析，发现葵花籽壳纤维素含量40.87％，聚戊糖17.86％，木素17.64％，灰分1.51％，苯醇抽出物1.85％，冷水抽出物1.33％，热水抽出物6.42％。也就是说，葵花籽壳具有低于绝大多数造纸植物原料的木素含量；和传统禾草类原料如小麦秆、龙须草，甚至杨木相当的纤维素含量；适度的聚戊糖含量；较低的灰分和抽出物含量等特点。葵花籽壳纤维呈纺锤状，纤维表面纹孔较多，挺硬，内壁边缘呈不规则锯齿状；纤维较短，平均长度仅0.67mm，但细胞壁较薄，壁腔比＜1，且长度、宽度的分布频率较均一；杂细胞含量12.27％，较其它禾本科原料杂细胞含量低。由此可见，葵花籽壳是一种优良的造纸原料，用其制浆可以获得较高的制浆得率，且获得的本色浆和漂白浆可以单独或和其它纤维配抄多种纸张。葵花籽壳产量丰富，脱壳过程机械化程度高，利于收集和运输，将其作为制浆造纸原料不仅可以缓解造纸原料短缺的问题，还可以解决其作为农业固废或低值燃烧引起的环境问题。同时，结合上述化学组成及纤维特点，葵花籽壳原料存在不同于传统禾草类原料的制浆条件和方法。
一种以葵花籽壳制备本色浆的方法，该方法包括以下步骤：
(1)预处理(备料)
将市购生葵花籽剥壳，将生葵花籽壳用40-50℃的清水浸泡1-2h，揉搓，清水漂洗，去除生瓜籽壳表面黑色物质和内层薄膜，同时去除部分水溶性物质；用滤网挤出多余水分、晾晒，控制水分在8％-15％，得到生葵花籽壳料片。
(2)装料、预浸渍
将预处理后的料片分4层装入蒸煮小罐，层与层之间淋入配制好的蒸煮药液，淋入量从下到上逐层增加，分别为总蒸煮药液体积量的1/10，1/5，3/10，2/5，密封，摇匀后置于温水池20-90min，震荡频率次/15min，水温60-70℃，实现纤维软化及药液向料片内部的扩散。
所述蒸煮药液为NaOH和Na2S的水溶液，其中，NaOH(以Na2O计)加入量为生葵花籽壳的16％-22％(按绝干质量计)，Na2S(以Na2O计)加入量为生葵花籽壳的18％-24％(按绝干质量计)，液体的体积比为1：3.5。所述的绝干质量是指水分质量含量为0％。
该装料方式可最大程度实现料片和药液的接触，在一定时间下药液较大程度进入纤维细胞壁和细胞腔，实现纤维软化，从而克服了由于瓜籽壳较其它造纸原料纤维挺硬，为获得合格的浆料性能蒸煮时间长、蒸煮温度高、药品用量大的缺点，或若采用传统的制浆方法，渣浆率高的缺点。
(3)蒸煮
将装有软化料片的小罐直接装入回转式电热蒸煮锅，密闭，升温，在60-90min内升温至115-125℃，保温30min，再在30min时间升温至155-175℃，保温30-90min，放气，放锅。
4)洗涤
通过油压机将浆料和浓黑液分离，操作压力为3-5MPa，将浆料放入滤网，清水洗涤至中性，洗涤过程中不断揉搓，分散纤维。
5)筛选，分散
将洗后浆料放入调频振动式筛浆机中，以0.5％-1.2％的筛浆浓度(Q纤维质量/V浆料体积)筛除渣浆，挤压脱水，用浆料打散器分散纤维，得到质量分数为30％-40％的瓜籽壳本色化学浆。筛浆机筛缝0.25mm，震动频率400-3000次/分钟，可根据需要手动调节。
6)浆料性质
经过上述步骤，得到的浆料性能：细浆得率35.17％-41.43％，聚合度1074-1531，高锰酸钾值16.95-24.34，白度21.6-29.8％ISO，打浆度10°SR-15°SR，残碱2.4g/L-10.2g/L；纤维平均长度Lc(l)0.6997mm，主要集中在0.3mm-0.94mm，平均宽度18.36μm，主要集中在8μm-24μm，平均粗度0.1170mg/m，主要集中在0.04μm-0.21μm。
本发明的积极效果体现在：
(一)、利用葵花籽壳生产硫酸盐本色化学浆，实现了葵花籽壳的高值化利用，不仅拓宽了制浆造纸原料种类，一定程度上缓解制浆造纸行业原料压力，而且解决了葵花籽壳作为固体废弃物或低值燃烧引起的环境问题。
(二)、采用温热水浸泡、揉搓、漂洗瓜籽壳、浮选杂质，可提高成浆质量，减少相应纸张纸病。
(三)、采用油压机分离黑液，可提高黑液提取率，降低洗浆用水量。
(四)、采用浆料打散器分散纤维，获得的纸浆匀度好，省时省力。
(五)、采用该制浆方法制备的本色化学浆，细浆得率高，化学药品用量少，聚合度高，强度好，可单独抄造或和其它纤维配抄本色纸张，或进行后续漂白，生产对白度有要求的纸张。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
绝干原料是指原料中水的质量含量为0％计，筛浆浓度是指Q纤维绝干质量/V浆料体积后的浓度，以下实施例中均同。
实施例1：
市场上购买生葵花籽，人工剥壳，将生葵花籽壳用40-50℃的清水浸泡60min，揉搓，清水漂洗，用滤网挤出多余水分、晾晒，控制水分在8％-15％，得到生葵花籽壳料片。NaOH(以Na2O计)的加入量为17％(占绝干原料的wt％)，Na2S(以Na2O计)的加入量为20％(占绝干原料的wt％)，按NaOH液体与Na2S液体的体积比为1：3.5配置蒸煮药液。将100g料片(以绝干质量计)分4层装入蒸煮小罐，层与层之间淋入配制好的蒸煮药液，淋入量从下到上逐层增加，分别为总蒸煮药液体积量的1/10，1/5，3/10，2/5，密封，摇匀后置于温度为60-70℃的水池中浸渍60min，震荡频率次/15min。将蒸煮小罐直接装入回转式电热蒸煮锅，密闭，升温，在90min内升温至120℃，保温30min，再在30min时间升温至160℃，保温30min，放气，放锅。用油压机将浓黑液和浆料分离，操作压力为3MPa，将浆料放入滤网，清水洗涤至中性，洗涤过程中不断揉搓，分散纤维。将洗后浆料放入调频振动式筛浆机中，以0.5％的筛浆浓度筛除渣浆，挤压脱水。用浆料打散器分散纤维，得到质量分数为30％-40％的瓜籽壳本色化学浆。
实施例2：
市场上购买生葵花籽，人工剥壳，将生葵花籽壳用40-50℃的清水浸泡60min，揉搓，清水漂洗，用滤网挤出多余水分、晾晒，控制水分在8％-15％，得到生葵花籽壳料片。NaOH(以Na2O计)的加入量为18.6％(占绝干原料的wt％)，Na2S(以Na2O计)的加入量为20％(占绝干原料的wt％)，按NaOH液体与Na2S液体的体积比为1：3.5配置蒸煮药液。将100g料片(以绝干质量计)分层装入蒸煮小罐，层与层之间淋入配制好的蒸煮药液，淋入量逐层增加，密封，摇匀后置于温度为60-70℃的水池中浸渍60min，震荡频率次/15min。将蒸煮小罐直接装入回转式电热蒸煮锅，密闭，升温，在90min内升温至120℃，保温30min，再在30min时间升温至165℃，保温90min，放气，放锅。用油压机将浓黑液和浆料分离，操作压力为4MPa，将浆料放入滤网，清水洗涤至中性，洗涤过程中不断揉搓，分散纤维。将洗后浆料放入调频振动式筛浆机中，以0.5％的筛浆浓度筛除渣浆，挤压脱水。用浆料打散器分散纤维，得到质量分数为30％-40％的瓜籽壳本色化学浆。
实施例3：
市场上购买生葵花籽，人工剥壳，将生葵花籽壳用40-50℃的清水浸泡60min，揉搓，清水漂洗，用滤网挤出多余水分、晾晒，控制水分在8％-15％，得到生葵花籽壳料片。NaOH(以Na2O计)的加入量为20％(占绝干原料的wt％)，Na2S(以Na2O计)的加入量为22％(占绝干原料的wt％)，按NaOH液体与Na2S液体的体积比为1：3.5配置蒸煮药液。将100g料片(以绝干质量计)分层装入蒸煮小罐，层与层之间淋入配制好的蒸煮药液，淋入量逐层增加，密封，摇匀后置于温度为60-70℃的水池中浸渍60min，震荡频率次/15min。将蒸煮小罐直接装入回转式电热蒸煮锅，密闭，升温，在90min内升温至120℃，保温30min，再在30min时间升温至160℃，保温90min，放气，放锅。用油压机将浓黑液和浆料分离，，将浆料放入滤网，清水洗涤至中性，洗涤过程中不断揉搓，分散纤维。将洗后浆料放入调频振动式筛浆机中，以0.5％的筛浆浓度筛除渣浆，挤压脱水。用浆料打散器分散纤维，得到质量分数为30％-40％的瓜籽壳本色化学浆。
实施例4：
市场上购买生葵花籽，人工剥壳，晾晒，得到风干生葵花籽壳，水wt％为10％左右。与实施例3的区别在于：风干生葵花籽未经过预处理(备料)；原料装罐后，蒸煮药液一次性淋入蒸煮小罐中。
实施例：5：
市场上购买生葵花籽，人工剥壳，晾晒，得到风干生葵花籽壳，水分wt％在10％左右。与实施例3的区别在于：风干生葵花籽未经过预处理(备料)；原料装罐后，蒸煮药液一次性淋入蒸煮小罐中；蒸煮药液中NaOH(以Na2O计)加入量为16％(对绝干原料)，Na2S(以Na2O计)加入量为18％(对绝干原料)，液比1：3.5。
实施例:1至实施例5条件下葵花籽壳本色浆的主要指标如下所示：
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种以葵花籽壳制备本色浆的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）预处理
将市购生葵花籽剥壳，将生葵花籽壳用40-50℃的清水浸泡1-2h，揉搓，清水漂洗，去除生葵花籽壳表面黑色物质和内层薄膜，同时去除部分水溶性物质；用滤网挤出多余水分、晾晒，控制水分在8%-15%，得到生葵花籽壳料片；
2）装料、预浸渍
将预处理后的料片分层装入蒸煮小罐，层与层之间淋入配制好的蒸煮药液，淋入量从下到上逐层增加，密封，摇匀后置于温水池20-90min，震荡频率次/15min，水温60-70℃，进行软化；所述的蒸煮药液为NaOH和Na2S的混合水溶液，其中，NaOH以Na2O计，其加入量为绝干瓜籽壳质量的16%-22%，Na2S以Na2O计，加入量为绝干瓜籽壳质量的18%-24%，液体体积比为1：3.5；
3）蒸煮
将装有软化料片的小罐直接装入回转式电热蒸煮锅，密闭，升温，在60-90min内升温至115-125℃，保温30min，再在30min时间升温至155-175℃，保温30-90min，放气，放锅；
4）洗涤
通过油压机将浆料和浓黑液分离，操作压力为3-5MPa，将浆料放入滤网，清水洗涤至中性，洗涤过程中不断揉搓，分散纤维；
5）筛选，分散
将洗后浆料放入调频振动式筛浆机中，以质量分数为0.5%-1.2%的筛浆浓度筛除渣浆，挤压脱水，用浆料打散器分散纤维，得到质量分数为30%-40%的瓜籽壳本色化学浆。
2.根据权利要求1所述以葵花籽壳制备本色浆的方法，其特征在于：步骤5）中所述筛浆机的筛缝为0.25mm，震动频率400-3000次/分钟。
3.根据权利要求1所述以葵花籽壳制备本色浆的方法，其特征在于：将预处理后的料片分4层装入蒸煮小罐，层与层之间淋入配制好的蒸煮药液，淋入量从下到上逐层增加，分别为总蒸煮药液量体积的1/10，1/5，3/10，2/5。
4.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述以葵花籽壳制备本色浆的方法，其特征在于采用该方法制备得到的瓜籽壳本色化学浆的浆料性能：细浆得率35.17%-41.43%，聚合度1074-1531，高锰酸钾值16.95-24.34，白度21.6-29.8%ISO，打浆度10°SR -15°SR，残碱2.4 g/L -10.2g/L；纤维平均长度Lc0.6997mm，主要集中在0.3mm-0.94mm，平均宽度18.36µm，主要集中在8µm -24µm，平均粗度0.1170mg/m。
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