CN1156772A

CN1156772A - 机械法草浆及制品制造技术

Info

Publication number: CN1156772A
Application number: CN 96120719
Authority: CN
Inventors: 董金狮; 白险峰; 魏杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1997-08-13

Abstract

本发明提供一种利用各种植物秸秆经分离后制备纤维制品和饲料的新方法。所述技术是将各种植物秸秆在压力容器中分离后分别获得粉状沉淀物和纤维。粉状沉淀物可用来作为动物饲料，纤维组分经洗浆、磨浆后可用来制备各种纸(如瓦楞纸、箱板纸、包装纸、纸袋纸、牛皮纸)以及高强度纤维板。整个工艺过程用水可循环使用，直接排放可肥田。

Description

机械法草浆及制品制造技术

传统的植物纤维原料制浆基本过程是利用化学方法或者机械方法或者两者结合的办法使植物纤维原料离解变成本色纸浆或漂白纸浆的生产过程。

采用各种机械法生产的纸浆统称机械浆。

采用各种化学法可以生产各种化学浆。

化学机械法即是用较轻程度的化学处理再加以机械磨浆的方法，可以生产各种半化学浆和化学机械浆。

各种制浆方法的生产方式大致如下：

石灰法主要用来蒸煮稻麦草生产半化学浆制造黄板纸。

烧碱法和硫酸盐法可以用于各种纤维原料的蒸煮以生产化学浆、半化学浆和化学机械浆。生产半化学浆和化学机械浆时需要在蒸煮或浸泡后用机械的方法(一般使盘磨机)将原料分离成纸浆。

氨法蒸煮目前仅用于草浆生产，而且只生产半化学浆，用于制造本色包装纸和低级纸张。

预水解碱法蒸煮主要用于木材和草类原料，生产人纤浆粕和其它可溶性浆粕以及高级纸张用纸浆。

酸性亚硫酸盐法主要用于化学木浆的生产。

亚硫酸氢盐法可用于木材也可用于芦苇、蔗渣、芒杆等草类原料蒸煮化学浆、半化学浆和化学机械浆。

中性亚硫酸盐法主要用于木材或芦苇等原料蒸煮化学浆和化学机械浆。

碱性亚硫酸盐法可用于木材或草类原料蒸煮化学浆、半化学浆和化学机械浆。

碱氯法目前只用于草类原料生产化学浆，而且也处于淘汰之势。

原木磨木法是目前磨木浆的主要方法。

木片磨木法，特别是预热木片磨木法，是目前发展很快的磨木浆生产方法。

而对于草类机械法一般认为尚处于研究阶段。

综上所述，传统的植物纤维原料制浆基本过程都离不了化学物质。正是由于这些化学物质的大量使用才达到了植物纤维与木素及杂细胞的分离，而同时也使得造纸用水受到严重污染，进行治理费用很高，而直接排放又严重污染生态环境，而且即使污染得到治理，植物秸秆中的大量营养物质还是随水排放，达不到灌溉用水的要求，造成极大的浪费。

对于不用化工原料而用热力和机械的方法对植物秸秆中的纤维和木素以及杂细胞进行分离达到同时获得饲料和纤维的技术还未见有报导。

本发明是提供一种利用各种植物秸秆经蒸煮分离后制备纤维制品和饲料的新方法。其特征在于所用原料包括各种植物的秸秆、野草和木材以及催化剂等在压力容器中经蒸煮分离后分别获得粉状沉淀物和纤维。粉状沉淀物可用来作为动物饲料，纤维组分(主要是纤维素和半纤维素)经洗浆、磨浆后可用来制造各种纸制品以及高强度纤维板。洗浆用水和蒸煮用水可经过沉降处理后循环使用，使营养成分充分发挥营养作用，而纤维素和半纤维素充分发挥造纸或造板的作用。整个工艺过程用水可循环使用，直接排放可肥田。

本发明的工艺过程和原理如下：

将原料切碎经湿法净化浸润后送入蒸煮容器中经升温、加压及保温蒸煮后，由于植物茎叶内部成份分布不均，茎中的筛管和导管以及叶中的叶脉是由细长的纤维细胞组成，成份主要是纤维素、半纤维素和木素，其壁厚而腔窄，有很强的抗拉力；其他部分由短圆的细胞组成，成份主要是蛋白质、脂类或无氮浸出物，其壁薄而腔宽，它们之间或与纤维之间的结合力很弱，机械强度不同，所以施以热力和机械的作用使其分离而得草浆。如加入少量的催化剂可加快反应速度，缩短分离时间，使纤维组分最大限度的保留其原来的分子量和结构而不致降解。这样即可获得较高强度的纤维，因而磨得的浆和制得的制品在氢键的作用下表现出具有高的强度和性能；杂细胞以及大部分木素在所述的工艺条件下溶于水相后经沉淀分离后即可成为动物饲料；造纸用水可循环利用，也可浇灌农田，增加肥力而无污染。

在传统造纸法中，大都加入大量的化工原料，不论是酸性的还是碱性的；以达到木素脱离纤维之目的。

木素是芳香族高分子化合物，分子结构为网状，是一种无定型的物质，它存在于纤维的微细纤维之间，使细胞与细胞粘结而成植物，其平均分子量在1000至12000之间，在化学药品的作用下它会溶解而使纤维互相分离成浆。

天然纤维素的聚合度一般在10000左右，而在化学法造纸中聚合度会下降至1000左右，也就是说平均分子量会由162万降至16万，而半纤维素的分子量也会大大下降，分子结构发生变化，而这两种物质都是在制浆过程中应极力保存以提高纸浆得率和纸张强度的主要物质。由于纤维素和半纤维素结构的变化和分子量的大大下降，因而所制的浆和所造的纸强度低。

而本发明由于没有使用上述大量的化工原料，而是利用热力和机械以及催化剂的作用，在达到纤维分离的同时最大限度的保留了纤维原来的结构和分子量，因而所造的纸强度大大提高，而同时可获得大量的营养组份作为饲料，水可循环利用，彻底解决了化学造纸法的环境污染问题。

以稻草为例，在4kg/cm²压力以及0.2％氨基蒽醌作用下于高压容器中蒸煮2小时后将纤维捞出磨浆造纸或造板，造纸用水经沉淀离心处理后可作为饲料，所制得的制品如饲料、纸以及纤维板的检测结果分别如下：

稻草的植粉其养分组成为：蛋白质5％，脂类2.4％，糖类68％；肥分组成为：N-0.31％，P-0.16％，K-1.8％，是极好的肥料和饲料。

定量160g/m²的纸，其裂断长为4450M，撕裂度为108G，耐破度为5.7kg/cm²，耐折度为233次，环压强度为33.6kg。

所制造的纤维板其性能为：容重--1000kg/m³，静曲强度--500-600 kg/cm²，吸水率(加石蜡)--15％。

如以其它材料如麦草、玉米、高梁、莜麦、棉花的秸秆以及甘蔗渣、竹子、芦苇和木材等各种草本和木本植物为原料均可制得不同用途的纸或板。

用本法生产的草浆纸经国家纸检中心检测，其检验结果和几种有关纸的国家标准对照情况见表1.

表1.各种纸强度对比表

	裂断长(m) 撕裂度(g) 耐破度(kg/cm²) 耐折度(次) 环压强度(kg)
	裂断长(m) 撕裂度(g) 耐破度(kg/cm²) 耐折度(次) 环压强度(kg)	普通瓦棱纸高强度瓦棱纸箱板纸牛皮纸纸袋纸机械草浆纸	1400-3000 --- --- --- 9-20＞4000 --- --- --- ---1300-3000 45-90 1.4-2.7 3-90 ------ 140-147 4.8-5.0 --- ---1200-1800 90-98 --- --- ---4450 108 5.7 233 33.6

表1说明，用本发明所造的草浆几乎可以造各种原色纸，其强度已超过纸袋纸，若经过增强处理即可达到牛皮纸的强度。

综上所述，本发明有以下三个主要特点：

1.不加任何化工原料，比化学法造纸用水少90％，造纸用水经沉淀离心处理后养分可作为饲料，水可循环使用，也可排放浇灌农田，增加肥力而无污染，消除了化学造纸法对环境生态的影响；

2.原料广泛，各种农作物的秸秆、野草和木材均可利用；

3.成本比传统造纸法低20％以上，而且产品质量大大提高。

Claims

1.一种机械法草浆及制品制造技术，其特征在于所用原料包括各种植物的秸秆、野草和木材以及催化剂等在压力容器中经蒸煮分离后分别获得纤维和粉状沉淀物。粉状沉淀物可用来作为动物饲料，纤维组分经洗浆、磨浆后可用来制备各种纸制品以及高强度纤维板。整个工艺过程用水可循环使用，直接排放可肥田。

2.根据权利要求1所述的机械法草浆及制品，其中所用原料选自各种植物的秸秆、野草和木材以及各种含植物纤维的材料。

3.根据权利要求2所述的机械法草浆及制品，其中优选的原料为各种植物的秸秆，特别是稻、麦草。

4.根据权利要求3所述的机械法草浆及制品，其中各种植物的秸秆，特别是稻、麦草可以是新鲜湿状的，也可以是干状的。

5.根据权利要求1所述的机械法草浆及制品，其中催化剂是指蒽醌及其衍生物。

6.根据权利要求5所述的机械法草浆及制品，其中的蒽醌衍生物包括蒽酮、烷基蒽醌、2-蒽醌羧酸、氯基蒽醌、氨基蒽醌和硝基蒽醌以及染料厂含有蒽醌磺酸钠的废液。

7.根据权利要求6所述的机械法草浆及制品，其中优选的催化剂为蒽醌和氨基蒽醌。

8.根据权利要求7所述催化剂，其中蒽醌和氨基蒽醌用量占原料总量的0-1％，优选用量为0.01-0.5％。

9.根据权利要求1所述的机械法草浆及制品，其中的压力容器是指耐压并防酸性腐蚀的蒸球或蒸锅。

10.根据权利要求1所述的机械法草浆及制品，其中粉状沉淀物经干燥后加入适量传统饲料即可制得全价饲料。

11.根据权利要求1所述的机械法草浆及制品，其中纤维组分经洗浆、磨浆后可用来制备各种纸制品以及高强度纤维板，其优选的磨浆方式是高浓磨浆法。

12.根据权利要求11所述的机械法草浆及制品，其中纤维组分经磨浆后可直接用来制备各种原色纸制品以及高强度纤维板，如将纸浆经过漂白处理，也可制得浅色纸如新闻纸。