CN109695170A - 一种活性法制造纸浆的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种活性法制造纸浆的工艺，包括：原料筛选：选取一种或多种细胞尚处于活性的造纸用原料；粉碎；进行三至六级分级碾压，各级的碾压力逐渐增大；蒸煮：将分级碾压完成的粉碎料放置于蒸煮罐中，向蒸煮罐中添加H2O和碱后进行蒸煮，蒸煮前造纸用原料的纤维细胞均处于活性状态；浓浆打浆：将蒸煮后的浆液进行打浆至纤维疏解率为70‑95％；一次离心甩干；二次离心甩干：将一次离心甩干后的浆料先水洗、再甩干；打包、入库干燥。本发明采用细胞处于活性状态的造纸原料，通过分级碾压及低压蒸煮，极大地减少了蒸煮时所用的碱量和热量，同时有助于最大限度保持纤维的完整性，对环境的污染小，低碳、节能。

Description

一种活性法制造纸浆的工艺
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，特别是指一种活性法制造纸浆的工艺。
背景技术
我国造纸资源丰富，比如南方的竹子，北方的竹柳、沙柳以及纤维含量高的青草。传统的造纸用纸浆多采用化学浆或机械化学浆，其在生产时需要加入各种酸、碱，加之由于各种造纸资源中的细胞早已固化，因而将纤维进行疏解时需要消耗大量的酸、碱及能源，远远不符合国家绿色、节能、低碳、环保的生产理念。如何改进现有的纸浆制造工艺，在确保符合国家绿色、环保、低碳、节能生产理念的同时，有效利用造纸资源，以满足世界范围内的纸张需求不断扩大的要求，是目前需要解决的技术问题。
发明内容
为解决以上现有技术的不足，本发明提出了一种活性法制造纸浆的工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种活性法制造纸浆的工艺，包括如下步骤：
(1)原料筛选：选取一种或多种细胞尚处于活性的造纸用原料；
(2)粉碎：将上述造纸用原料粉碎至段状；
(3)分级碾压：将粉碎后的原料放置于碾压滚中进行分级碾压，分级碾压包括三至六级碾压，各级的碾压力逐渐增大；分级碾压使得纤维受力逐渐加大，避免纤维因一次压制变形过大引起纤维断裂，可以最大限度的保持纤维的完整性；碾压可以将纤维间还处于液态的木素、蛋白质、氨基酸及各种黄酮等先挤出大部分；
(4)蒸煮：将分级碾压完成的粉碎料放置于蒸煮罐中，向蒸煮罐中添加H2O和碱后进行蒸煮，蒸煮前造纸用原料的纤维细胞均处于活性状态，其内的木素、蛋白质、氨基酸、各种黄酮等活性物质稍微蒸煮即可被碱快速氧化，耗碱量小、所需热量小，还可以最大限度保持纤维的完整性，改善浆料的性能；
(5)浓浆打浆：将蒸煮后的浆液进行打浆至纤维疏解率为70-95％；
(6)一次离心甩干：将打浆后的浆料放入离心机中进行甩干；
(7)二次离心甩干：将一次离心甩干后的浆料先水洗、再甩干；
(8)打包、入库干燥。
本发明采用细胞处于活性状态的造纸原料，通过分级碾压及低压下添加少量的碱，可以尽快、尽可能地去除细胞内的活性物质，不仅极大地减少了蒸煮时所用的碱量和热量，还有助于最大限度保持纤维的完整性，对环境的污染小，低碳、节能，符合国家绿色、环保的发展理念。
优选的，造纸用原料包括木本原料和草本原料，木本原料的砍伐时间不超过48h，草本原料的砍伐时间不超过24h，如此砍伐时间内的原料，其纤维间的木素、蛋白质、氨基酸及各种黄酮等均处于液态，方便挤出，与纤维分离较为彻底；造纸用原料粉碎后长度为0.5-6mm。
进一步优选的，分级碾压中各级碾压辊之间的间隙如下：一级：3-7mm，二级：0.5-1mm，三级：0.5mm，四级：0-0.5mm，五级：0-0.2mm，六级：0-0.2mm，分级碾压的碾压辊直径为200-1800mm、碾压速度为5-80m/min。
进一步优选的，一级和二级的碾压力不大于60MPa，六级的碾压力70-200MPa，单体纤维承受的碾压力不大于10N(显微镜下排列好等数量的纤维束，然后施压，当纤维束均匀分列后，将施加的压力除以纤维数量即可得知。)。多次、逐渐加大碾压力进行分级碾压，既可以有效地将纤维间还处于液态的木素、蛋白质、氨基酸及各种黄酮挤出大部分，而且不会损坏纤维，有助于保持纤维的完整性，继而确保竹浆的优异性能。
进一步优选的，蒸煮时，添加的H2O与粉碎料的重量比为2-5；碱与绝干粉碎料的重量百分比为2-25％；蒸煮在低压下进行，碱为强碱；蒸煮前原料内的纤维细胞处于活性状态，其内的木素、蛋白质、氨基酸、各种黄酮等活性物质低压甚至无压下、添加少量的强碱稍微蒸煮即可快速被氧化，耗碱量小、所需热量小，还不会损坏纤维的完整性，有助于改善浆料的性能。
进一步优选的，蒸煮压力0-1.5MPa、温度60-120℃、时间20-150min，经多次、反复、创造性实验验证，在此工艺参数下，蒸煮的效果最好。
进一步优选的，蒸煮在超声波下进行，超声波可以进一步提高各种活性物质被氧化的速度与效果，进一步提高浆料的性能。
更为优选的，二次离心甩干中，水洗时水的添加量为纸浆重量的三倍以上，水洗时间不低于10min。
最为优选的，一次离心甩干至含水量低于21％，二次离心甩干至含水量低于19％。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所述实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种活性法制造纸浆的工艺，包括如下步骤：
(1)原料筛选：选取砍伐时间不超过48h的鲜竹和砍伐时间不超过24h的青芦苇为制浆原料；
(2)粉碎：将上述原料粉碎至长度为0.5-6mm的段状；
(3)分级碾压：将粉碎后的原料放置于碾压滚中进行三级碾压，各级的碾压力分别为：40MPa、50MPa、60MPa；各级碾压辊之间的间隙如下：一级3mm，二级1mm，三级0.5mm，各个碾压辊的直径均为200mm、碾压速度均为80m/min，单体纤维承受的碾压力不大于10N；
(4)蒸煮：将分级碾压完成的粉碎料放置于蒸煮罐中，向蒸煮罐中添加H2O和NaOH后低压下进行蒸煮；蒸煮前造纸用原料的纤维细胞均处于活性状态；蒸煮时，添加的H2O与粉碎料的重量比为2，NaOH与绝干粉碎料的重量百分比为10％；蒸煮压力0.5MPa、温度80℃、时间30min；
(5)浓浆打浆：将蒸煮后的浆液进行打浆至纤维疏解率为70％；
(6)一次离心甩干：将打浆后的浆料放入离心机中进行甩干，甩干至含水量为18％；
(7)二次离心甩干：将一次离心甩干后的浆料先水洗、再甩干至含水量15％，二次离心甩干中，水洗时水的添加量为纸浆重量的3.5倍，水洗时间20min；
(8)打包、入库干燥。
实施例2
一种活性法制造纸浆的工艺，包括如下步骤：
(1)原料筛选：选取砍伐时间不超过48h的沙柳为制浆原料；
(2)粉碎：将上述原料粉碎至长度为0.5-6mm的段状；
(3)分级碾压：将粉碎后的原料放置于碾压滚中进行四级碾压，各级的碾压力分别为：45MPa、50MPa、55MPa、60MPa；各级碾压辊之间的间隙如下：一级7mm，二级0.5mm，三级0.5mm，四级0.5mm，各级碾压辊的直径均为1000mm、碾压速度均为50m/min，单体纤维承受的碾压力不大于10N；
(4)蒸煮：将分级碾压完成的粉碎料放置于蒸煮罐中，向蒸煮罐中添加H2O和KOH后低压下进行蒸煮；蒸煮前造纸用原料的纤维细胞均处于活性状态；蒸煮时，添加的H2O与粉碎料的重量比为3，NaOH与绝干粉碎料的重量百分比为2％；蒸煮压力0、温度100℃、时间60min；
(5)浓浆打浆：将蒸煮后的浆液进行打浆至纤维疏解率为80％；
(6)一次离心甩干：将打浆后的浆料放入离心机中进行甩干，甩干至含水量为15％；
(7)二次离心甩干：将一次离心甩干后的浆料先水洗、再甩干至含水量12％，二次离心甩干中，水洗时水的添加量为纸浆重量的4倍，水洗时间30min；
(8)打包、入库干燥。
实施例3
一种活性法制造纸浆的工艺，包括如下步骤：
(1)原料筛选：选取砍伐时间不超过48h的杨木为制浆原料；
(2)粉碎：将上述原料粉碎至长度为0.5-6mm的段状；
(3)分级碾压：将粉碎后的原料放置于碾压滚中进行分五级碾压，各级的碾压力分别为：45MPa、50MPa、55MPa、60MPa、65MPa；各级碾压辊之间的间隙如下：一级5mm，二级0.8mm，三级0.5mm，四级0.2mm，五级0.2mm，各级碾压的碾压辊直径均为1800mm、碾压速度均为5m/min，单体纤维承受的碾压力不大于10N；
(4)蒸煮：将分级碾压完成的粉碎料放置于蒸煮罐中，向蒸煮罐中添加H2O和NaOH后低压下进行蒸煮；蒸煮前造纸用原料的纤维细胞均处于活性状态；蒸煮时，添加的H2O与粉碎料的重量比为4，NaOH与绝干粉碎料的重量百分比为25％；蒸煮压力1.5MPa、温度120℃、时间20min；
(5)浓浆打浆：将蒸煮后的浆液进行打浆至纤维疏解率为90％；
(6)一次离心甩干：将打浆后的浆料放入离心机中进行甩干，甩干至含水量为19％；
(7)二次离心甩干：将一次离心甩干后的浆料先水洗、再甩干至含水量17％，二次离心甩干中，水洗时水的添加量为纸浆重量的5倍，水洗时间20min；
(8)打包、入库干燥。
实施例4
一种活性法制造纸浆的工艺，包括如下步骤：
(1)原料筛选：选取砍伐时间不超过48h的鲜竹和砍伐时间不超过24h的青芦苇为制浆原料；
(2)粉碎：将上述原料粉碎至长度为0.5-6mm的段状；
(3)分级碾压：将粉碎后的原料放置于碾压滚中进行六级碾压，各级的碾压力分别为：30MPa、50MPa、70MPa、90MPa、110MPa、130MPa；各级碾压辊之间的间隙如下：一级4mm，二级0.6mm，三级0.5mm，四级0.5mm，五级0.1mm，六级0.1mm，各级碾压辊直径均为1500mm、碾压速度均为30m/min，单体纤维承受的碾压力不大于10N；
(4)蒸煮：将分级碾压完成的粉碎料放置于蒸煮罐中，向蒸煮罐中添加H2O和KOH后低压、超声波下进行蒸煮；蒸煮前造纸用原料的纤维细胞均处于活性状态；蒸煮时，添加的H2O与粉碎料的重量比为5，NaOH与绝干粉碎料的重量百分比为15％；蒸煮压力0.8MPa、温度60℃、时间150min，超声频率为28KHZ、功率2400W；
(5)浓浆打浆：将蒸煮后的浆液进行打浆至纤维疏解率为95％；
(6)一次离心甩干：将打浆后的浆料放入离心机中进行甩干，甩干至含水量为20％；
(7)二次离心甩干：将一次离心甩干后的浆料先水洗、再甩干至含水量18％，二次离心甩干中，水洗时水的添加量为纸浆重量的3.5倍，水洗时间40min；
(8)打包、入库干燥。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种活性法制造纸浆的工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)原料筛选：选取一种或多种细胞尚处于活性的造纸用原料；
(2)粉碎：将上述造纸用原料粉碎至段状；
(3)分级碾压：将粉碎后的原料放置于碾压滚中进行分级碾压，所述分级碾压包括三至六级碾压，各级的碾压力逐渐增大；
(4)蒸煮：将分级碾压完成的粉碎料放置于蒸煮罐中，向蒸煮罐中添加H2O和碱后进行蒸煮，蒸煮前造纸用原料的纤维细胞均处于活性状态；
(5)浓浆打浆：将蒸煮后的浆液进行打浆至纤维疏解率为70-95％；
(6)一次离心甩干：将打浆后的浆料放入离心机中进行甩干；
(7)二次离心甩干：将一次离心甩干后的浆料先水洗、再甩干；
(8)打包、入库干燥。
2.根据权利要求1所述的活性法制造纸浆的工艺，其特征在于：所述造纸用原料包括木本原料和草本原料，所述木本原料的砍伐时间不超过48h，所述草本原料的砍伐时间不超过24h，所述造纸用原料粉碎后长度为0.5-6mm。
3.根据权利要求1所述的活性法制造纸浆的工艺，其特征在于：所述分级碾压中各级碾压辊之间的间隙如下：一级：3-7mm，二级：0.5-1mm，三级：0.5mm，四级：0-0.5mm，五级：0-0.2mm，六级：0-0.2mm，所述分级碾压的碾压辊直径为200-1800mm、碾压速度为5-80m/min。
4.根据权利要求3所述的活性法制造纸浆的工艺，其特征在于：所述一级和所述二级的碾压力不大于60MPa，所述六级的碾压力70-200MPa，单体纤维承受的碾压力不大于10N。
5.根据权利要求1所述的活性法制造纸浆的工艺，其特征在于：蒸煮时，添加的H2O与粉碎料的重量比为2-5；碱与绝干粉碎料的重量百分比为2-25％；蒸煮在低压下进行，碱为强碱。
6.根据权利要求5所述的活性法制造纸浆的工艺，其特征在于：蒸煮压力0-1.5MPa、温度60-120℃、时间20-150min。
7.根据权利要求5所述的活性法制造纸浆的工艺，其特征在于：蒸煮在超声波下进行。
8.根据权利要求1所述的活性法制造纸浆的工艺，其特征在于：二次离心甩干中，水洗时水的添加量为纸浆重量的三倍以上，水洗时间不低于10min。
9.根据权利要求1-8任一项所述的活性法制造纸浆的工艺，其特征在于：一次离心甩干至含水量低于21％，二次离心甩干至含水量低于19％。
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