CN1075514C - 用硫酸化废棉绒制造微晶纤维素的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种用硫酸化废棉绒制造微晶纤维素的生产方法，包括陈化、水洗、除杂、漂白、脱氯处理、脱水烘干、粉碎过筛和检验包装。本生产方法开创了一种用硫酸化废棉绒实现低成本制造微晶纤维素的生产方法，本生产方法具有投资少、成本低、减少化学试剂用量和环境污染的特点，适合大规模的工业化生产，也适合因陋就简小批量生产。

Description

用硫酸化废棉绒制造微晶纤维素的生产方法

本发明涉及用硫酸化废棉绒制造微晶纤维素的生产方法。

微晶纤维素是一种白色粉末状的产品，在显微镜下观测呈各向异性的纺锤状聚集体，即颗粒束状物，其主要特征有三个：其一，平均聚合度达到极限聚合度值，其平均聚合度DP在15-375之间，而棉纤维的DP约为14000，木材纤维素的DP约为7000；其二，具有纤维素的晶格特征，结晶度高于原纤维物料，一般棉浆微晶纤维素的结晶指数约为0.80，比原棉纤维的结晶指数约提高10％；其三，具有极强的吸水值，在水介质中用高速搅拌或均质器的高剪切力作用下，可将其分离成长宽为0.4×0.04μm的微晶，并能迅速形成凝胶体。

微晶纤维素的特征决定了其在医药、食品、化妆品、制革及轻化工等产业中具有广泛的应用价值。如用于制药工业的压片赋形剂比传统的淀粉赋形剂具有服用后崩解力好、药效快、分散好，且由于粘合性好，可以直接压片，简化了工艺流程，提高了生产效率，还可用于制造膏状或悬浮状的药物。如在食品工业中，因其为天然物料，无毒、无味、不影响原来食品色、形、味的特点，微晶纤维素可用作乳液和发泡稳定剂、高温稳定剂、非营养性填充物、增粘剂、分散剂、保形剂、凝胶剂和冰晶防止剂等。如在化妆品用于生产膏状或乳状化妆品。在陶瓷生产中，在陶土中填加微晶纤维素可以增加湿坯强度、提高半成品率，而且培烧后的瓷器由于烧除纤维质而具有轻盈剔透、质地透明的特色。在合成革生产中，可作为增粘剂和微孔剂。此外还可以用作碳素复写纸、地毯清洗剂和霉洗涤剂、塑料和橡胶的填充剂、触媒载体、化工助滤剂、电焊条助燃剂和多种化学试剂。

常用的微晶纤维素的制造方法是将天然纤维素用稀酸水解至极限聚合度，再经中和、漂白、洗涤、干燥、粉碎、过筛；或是将天然纤维素用特制的高效粉碎机直接粉碎过筛；或是先用稀酸水解，再用高效粉碎机粉碎、过筛，不管采用哪种方法，均以天然纤维素为原料，生产成本较高。

我国是一个产棉大国，在棉种加工过程中产生大量的硫酸化棉绒，长期以来被当作废弃物运到野外焚烧处理，不但耗费人力、物力，且燃烧产生大量有毒气体污染大气环境。近年来有人将其撒入盐碱地，试图改良碱性土壤，但是酸碱中和产生的盐又会对农作物生长产生不利的影响，因此，如何开发利用硫酸化废棉绒已成为急待解决的问题。

中国专利号ZL92105523.4，名称为“用硫酸化废棉绒生产微晶纤维素工艺”公开了一种用中和、降解漂白、烘干、粉碎、过筛的工艺方法，但是根据国内外微晶纤维素现有生产技术和本发明人长期以硫酸化废棉绒为原料开发微晶纤维素产品的研究和实践，发现该工艺在理论上是可以实现的，但应用于实际工业生产过程中操作起来很困难，特别是其中的中和过程不仅消耗大量的碱和热能，而且将物料加热到80℃设备投资很高，同时也加大了生产成本，其中的“降解漂白”工艺不太合理，因为在实际生产中，用漂白剂进行降解很难控制，且严重地影响产品质量的稳定性。

本发明人针对现有技术存在的缺陷，进行了多年的研究和反复实践，创造出本发明的技术方案。

本发明的目的在于提供一种用硫酸化废棉绒制造微晶纤维素的生产方法，克服现有技术的弊端，达到降低生产成本、提高产品质量和减少环境污染的目的。

本发明的目的是这样实现的：

一种用硫酸化废棉绒制造微晶纤维素的生产方法，该方法依次包括如下工艺步骤：

(一)、陈化：将硫酸化废棉绒储存在库房内，避免阳光直接照射，在自然条件下进行缓慢的降解陈化处理，时间为30～700天，制成陈化酸绒；

(二)、水洗：对陈化酸绒分2～4次用清水洗涤，清除残酸，每次用水量为陈化酸绒重量的10～25倍；

(三)、除杂：将水洗后的陈化酸绒清除砂，棉籽皮等机械杂质；

(四)、漂白：接着用浓度1～15％(重量)的漂白剂在常温条件下进行漂白处理，漂白剂用量为陈化酸绒重量的0.5～2倍，时间为1～3小时，至微晶纤维素白度≥60时止；用清水洗涤1～3次至PH5～7，每次用水量为陈化酸绒重量的10～25倍；

(五)、脱氯：用0.1～2.5％(重量)的脱氯剂对漂白后的微晶纤维素进行脱氯处理，以除去其中残存的原子氯，用清水洗涤1～3次，每次用水量为陈化酸绒重量的10～25倍，用淀粉-碘化钾指示剂检验不变色为止；

(六)、脱水烘干：将所述(五)的微晶纤维素离心脱水后放入烘干装置内干燥，温度控制在20～150℃，至含水＜5％时止；

(七)、粉碎过筛：将烘干料用粉碎机粉碎，用40～900目的筛网过筛；

(八)、检验包装：按常规方法检验包装。

该(四)漂白所用的漂白剂包括次氯酸钠或次氯酸钙溶液。

所述(五)脱氯处理之后还可以接着进行增白处理，使用0.06～0.2％(重量)的二氨基芪磺酸钠、或品兰、或群青浸泡1～3小时。

该(五)脱氯处理中使用的脱氯剂包括大苏打(Na₂S₂O₃)或尿素。

本发明的主要优点是：

1、本发明所用的主要原料本身就是棉短绒用酸水解到一定程度的产物，本发明的生产方法充分利用其中残存的酸在室温条件下经陈化后，只需漂白、洗涤、干燥、粉碎、过筛即可制得微晶纤维素，不仅简化了生产过程，节约了原料，减少了设备投资，大大降低了生产成本。

2、本发明增加了脱氯处理和增白处理，防止微晶纤维素产品返黄，提高了产品的质量，且可以满足要求较高白度的需求。

下面结合较佳实施例和生产工艺流程图对本发明进一步说明。

图1为本发明的生产工艺流程图。

参阅图1，陈化处理是将硫酸化废棉绒储存在库房内，避免阳光直接照晒，在自然气候下利用硫酸化废棉绒中残存的硫酸使棉绒进行缓慢的降解。

我们知道，不同用途的微晶纤维素其粒度是不同的且具有一定的分布，例如，在焊条行业普通J422型焊条用微晶纤维素的纤维平均粒度为60μm，粒度分布用32μm、100μm和200μm三种筛过筛后筛余物所占百分数表示：

               200μm        100μm           32μm

               ≤0.5％       ≤0.8％          ≤90％6010型高纤维素焊条用纤维平均粒度为130μm，粒度分布以筛余物所占百分数表示如下：200μm      10μm         32μm≤0.5％      ≤7％        ≤50％在食品工业应用中，改性食用微晶纤维素平均粒度要求小于10μm，其中1μm的粒子应占10％(重量)以上。在合成革生产中，湿法生产聚氨酯合成革用微晶纤维素平均粒度为30μm，其中5μm的粒度占10％(重量)以上。

从以上实例可以看出，微晶纤维素的粒度及其分布是表征微晶纤维素形态结构的一项重要指标，而具有不同形态结构的微晶纤维素则具有不同的用途。

因此，探索出不同的季节、不同的温度及不同的时间等因素对纤维陈化水解影响的变化规律，生产出预测质量的微晶纤维素产品是本发明的技术关键。陈化处理时间随不同的季节、不同的温度变化而有所不同，在夏季气温较高时陈化时间较短，在冬季气温较低时陈化时间较长。实际生产时陈化时间为30～700天，要求库房管理员必须对每批原料的批量、产地、入库时间做好详细的记录。

棉种加工时间一般在每年的10月份到第二年3月份，硫酸化废棉绒的收集也集中在这段时间内。为了便于说明，我们选择11月份入库的原料进一步阐述，例如，生产J422型焊条用微晶纤维素时控制陈化时间到第二年的5月份，总计180天左右即可达到粒度要求；而生产6010型高纤维素焊条用微晶纤维素时控制陈化时间到第二年2月份，总计90天左右，可达粒度要求；如用于生产合成革用微晶纤维素，控制陈化时间至第二年的7月份，即可达到粒度要求。

在自然条件下，用陈化处理的方法实现对纤维素的降解是本发明的最大创举：充分利用废棉绒中残存的硫酸，不加任何助剂，降低了原料成本，简化了工艺过程，减少了生产设备投资，提高了微晶纤维素产品的质量。

水洗是清除陈化酸绒中的残酸，可洗3次，使PH达4左右，每次用水量为陈化酸绒重量的15倍，其具体方法为用清水浸泡陈化酸绒，搅拌、沉淀后倾去上清液。除杂是用离心筛和/或旋流器清除砂、棉籽皮或其它机械杂质。漂白是用常规漂白方法，使用10％次氯酸钠溶液，用量为陈化酸绒重量的1.2倍，时间为1.5小时至微晶纤维素白度≥60止，用清水洗涤2次，至PH为5。脱氯处理加1.5％(重量)的大苏打(Na₂S₂O₃)或尿素，常温下搅拌，时间为1小时，目的是为了脱除残存的氯，防止微晶纤维素返黄，增白处理常用0.03％(重量)的二氨基芪磺酸钠浸渍，目的是为了提高产品的白度(对白度要求较高时才用，要求不高时可不用)。脱水烘干是用离心脱水机脱水后，将甩干料均匀放入烘干装置内，40℃，时间10小时左右，至含水量＜5％止。粉碎过筛是利用万能粉碎机将烘干料进行粉碎处理，然后根据使用要求不同，选择不同孔经的筛网过筛，筛网大小选择一般在40～900目之间，如电焊条专用的微晶纤维素可用80目的筛网；合成革微孔剂用微晶纤维素可用400目的筛网。产品用常规方法进行检验合格后包装入库。

本发明的生产方法改进了现有技术中用碱中和硫酸化废棉绒中残酸的工序，采用自然条件下缓慢降解的陈化处理方法，降低了原料成本和热能损耗，简化了生产工艺，提高了生产的稳定性和产品的质量；本发明增加了脱氯处理和增白处理，防止产品返黄，保证产品具有较高白度，进一步提高了产品质量。

本发明的生产方法由于大大减少了化工原料使用量，使排放的废水符合排放标准，不会造成环境污染；本发明生产设备简单，适合大规模工业化生产，也适合因陋就简的小批量生产，具有投资少、成本低、见效快的特点，为轻工、化工等产业提供了品质优良的微晶纤维素产品。

Claims (4)

1、一种用硫酸化废棉绒制造微晶纤维素的生产方法，其特征在于：该方法依次包括如下工艺步骤：

(一)陈化：将硫酸化废棉绒储存在库房内，避免阳光直接照射，在自然条件下进行缓慢的降解陈化处理，时间为30～700天，制成陈化酸绒；

(二)水洗：对陈化酸绒分2～4次用清水洗涤，清除残酸，每次用水量为陈化酸绒重量的10～25倍；

(三)除杂：将水洗后的陈化酸绒清除砂、棉籽皮等机械杂质；

(四)漂白：接着用浓度1～15％重量的漂白剂在常温条件下进行漂白处理，漂白剂用量为陈化酸绒重量的0.5～2倍，时间为1～3小时，至微晶纤维素白度≥60时止；用清水洗涤1～3次至PH5～7，每次用水量为陈化酸绒重量的10～25倍；

(五)脱氯：用0.1～2.5％重量的脱氯剂对漂白后的微晶纤维素进行脱氯处理，除去其中残存的原子氯，用清水洗涤1～3次，每次用水量为陈化酸绒重量的10～25倍，用淀粉-碘化钾指示剂检验不变色为止；

(六)脱水烘干：将所述(五)的微晶纤维素离心脱水后放入烘干装置内干燥，温度控制在20～150℃，至含水＜5％时止；

(七)粉碎过筛：将烘干料用粉碎机粉碎，用40～900目的筛网过筛；

(八)检验包装：按常规方法检验包装。

2、根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：该(四)漂白所用的漂白剂包括次氯酸钠或次氯酸钙溶液。

3、根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：该(五)脱氯处理之后，接着进行增白处理，使用0.06～0.2％重量的二氨基芪磺酸钠、或品兰、或群青浸泡1～3小时。

4、根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：该(五)脱氯处理中使用的脱氯剂包括大苏打或尿素。

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