CN116971195A - 利用杨木、麦草生产纸浆的方法及得到的纸浆以及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用杨木、麦草生产纸浆的方法及得到的纸浆以及其应用。本发明包括以下步骤：S1：切草；S2：粉碎；S3：分离；S4：加回水浸泡制浆原料：S5：第一次挤水：对浸泡后的制浆原料进行挤水，得到挤水处理后的制浆原料；S6：第一次磨浆；S7：软化反应；S8：第二次挤水；S9：第二次磨浆；S10：漂白，得到漂白后的纸浆；S11：第三次挤水，即对漂白后的纸浆进行挤水，得到纸浆成品。本申请制浆过程不需要高温，不额外添加热量，无需进行水处理，环保且生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及纸浆工艺技术领域，具体涉及一种利用杨木、麦草生产纸浆的方法及得到的纸浆以及其应用。
背景技术
我国的杨木多，麦草更多，两者都是制浆造纸的好原料。杨木制浆易漂白出高白度的纸浆，但是，目前杨木制浆的制浆过程还得有水处理过程，工艺复杂、能耗高，而得到的高白度的纸浆物理指数差。但是，利用麦草生产的白浆物理指数高，也不易得到漂白高白度的纸浆。为此，能够设计出一种利用杨木和麦草生产出纤维裂断长和撕裂指数较高且较为环保的高白度纸浆是目前亟待解决的问题。来代替针叶木浆生产各种纸张。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种利用杨木、麦草生产纸浆的方法及得到的纸浆以及其应用。
本发明的技术方案为：
本申请提供的一种利用杨木、麦草生产纸浆的方法，包括以下步骤：
步骤S1：切草，对麦草进行切割，得短麦草；
步骤S2：将短麦草与杨木片同时粉碎，其中，短麦草与杨木片按照质量比为4：6，得麦草丝、杨木丝及碎屑混合物；
步骤S3：分离，得到碎屑混合物以及由麦草丝和木丝构成的制浆原料；而分离出的碎屑混合物作为有机肥原料；
步骤S4：加回水浸泡制浆原料，得到浸泡后的制浆原料；所述回水为步骤S8中挤出的液体；
步骤S5：第一次挤水：对步骤S4中浸泡后的制浆原料进行挤水，得到挤水处理后的制浆原料；
步骤S6：第一次磨浆：将步骤S5第一次挤水处理后的制浆原料与药液以及回水进行混合，而后，将制浆原料进行高浓磨浆，得到粗纤维束；回水为步骤S11中挤浆挤出的液体；
步骤S7：软化反应：将步骤S6得到的粗纤维束进行软化反应；该步骤中软化反应的反应温度的热量是由步骤S6第一次磨浆产生的热量和步骤S11第三次挤水中挤出的液体提供的热量；
步骤S8：第二次挤水：对粗纤维束进行挤水，得到纸浆粗料；该步骤中挤出的液体全部输送回步骤S4中浸渍制浆原料；
步骤S9：第二次磨浆：将纸浆粗料、过氧化氢和清水进行混合，而后加入到高浓磨浆机进行高浓磨浆处理，得到细纤维纸浆；
步骤S10：漂白：将细纤维纸浆进行漂白，得到漂白后的纸浆；
步骤S11：第三次挤水，得到纸浆成品。
优选地，步骤S4中，回水是步骤S8中挤浆后挤出的液体，水的温度为80～85℃，浸泡后的制浆原料的PH值为11。
优选地，步骤S4中，制浆原料与回水的质量比为100:200～300。
优选地，步骤S5中，挤出的液体PH值为9；而步骤S5挤出的液体全部与步骤S3中所述的有机肥原料进行混合发酵得到有机肥，用于发酵有机肥。
优选地，步骤S6中，药液包括氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液，氢氧化钠溶液的质量浓度为32%，硅酸钠溶液的质量浓度为35%；折算后，步骤S5挤水处理后的制浆原料、氢氧化钠、硅酸钠和回水的质量比为100:(0.5～6):(0.1～2.5):(100～300)。
优选地，步骤S7中，将步骤S6得到的粗纤维束软化反应，软化反应的反应时间为85～90min、反应温度为95～100℃。
优选地，步骤S9中，过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为27.5%，折算后，纸浆粗料、过氧化氢和清水的质量比为100:（1～7）:（50～200）。
优选地，步骤S10中，漂白的具体步骤为：将细纤维纸浆在90～95℃的条件下、反应90min～100min，得到漂白后的纸浆；该步骤中反应温度的热量，热量来自于步骤S9高浓磨磨浆时产生的热量。
利用上述一种利用杨木、麦草生产纸浆的方法制备得到的纸浆。
上述纸浆在造纸领域的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本申请能够生产出白度为81%ISO的化学白浆，本申请制浆过程不需要高温，不额外添加热量，无需进行水处理，十分环保，生产成本低。
经对本申请所述的一种利用杨木、麦草生产纸浆的方法生产出的纸浆测试可知，纸浆的打浆度为40ºSR，经对本申请所述的一种利用杨木、麦草生产纸浆的方法生产出的纸浆手工抄纸及其物理性能的测定结果可知：本申请生产出的白色纸浆进行手工抄纸得到的纸张，耐破指数最高可达4.59 kPa·m²/g，撕裂指数最高可达4.5 mN·㎡/g，抗张指数最高可达70.15N·m/g，裂断长最高可达4.48 m，耐折次最高可达20次。
具体实施方式
实施例一
步骤S1：切草：用切草机把长麦草切成2～3cm长度的短麦草，以便投入粉碎机进行后续的粉碎；
步骤S2：将短麦草与杨木片同时粉碎：将短麦草与杨木片按照质量比为4：6的比例添加到粉碎机中进行粉碎，得到0.5～2cm长度不等的麦草丝与杨木丝及碎屑混合物；
步骤S3:分离：利用分离机将麦草丝、杨木丝及碎屑混合物进行分离，得到碎屑混合物以及由麦草丝和木丝构成的制浆原料；分离出的碎屑混合物可作有机肥原料；制浆原料中，麦草丝的质量占制浆原料质量的40%，杨木丝的质量占制浆原料质量的60%。
步骤S4：加回水浸泡制浆原料，得到浸泡后的制浆原料；回水是步骤S8中挤浆后挤出的液体，挤出的液体的温度为85℃；制浆原料与回水的质量比为100:300；浸泡后的制浆原料的PH值为11。
步骤S5：第一次挤水：利用挤浆机对步骤S4中浸泡后的制浆原料进行挤水，得到挤水处理后的制浆原料；挤出的液体PH值为9，挤出的液体全部抽送回步骤S3中与碎屑混合物进行混合，本实施例一中步骤S5挤出的液体PH值为9，呈碱性，因此较为适用于发酵有机肥。
步骤S6：第一次磨浆：将步骤S5第一次挤水处理后的制浆原料与药液以及回水进行混合，而后，将制浆原料加入到高浓磨浆机进行高浓磨浆，得到粗纤维束；药液包括氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液，氢氧化钠溶液的质量浓度为32%，硅酸钠溶液的质量浓度为35%；折算后，回水为步骤S11中挤浆挤出的液体，步骤S5挤水处理后的制浆原料、氢氧化钠、硅酸钠和回水的质量比为100:6:1.5：300。
步骤S7：软化反应：将步骤S6得到的粗纤维束软化反应，反应温度为100℃，反应时间为90min，得到软化后的粗纤维束；该上述步骤能够使得粗纤维束充分吸收软化液实现润涨和软化的效果，能够有效降低粗纤维束的硬度，让粗纤维束充分进行软化。而且，该步骤中反应温度为100℃的热量是来自高浓磨产生的热量以及步骤S11中挤浆后得到的回水中的热量。
步骤S8：第二次挤水：将软化后的粗纤维束进行挤水，此时，粗纤维束内部吸收的软化液被挤出，并带出木质素、色素等物质，得到纸浆粗料；挤水实质也就是对粗纤维束进行洗涤，为漂白打下基础；挤出的液体全部输送回步骤S4中浸渍制浆原料。
步骤S9：第二次磨浆：将纸浆粗料、过氧化氢溶液和清水进行混合，而后加入到高浓磨浆机进行高浓磨浆处理，得到细纤维纸浆；其中，过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为27.5%；折算后，纸浆粗料、过氧化氢和清水的质量比为100:7:150。
步骤S10：漂白：将细纤维纸浆在90℃条件下、反应90min，即得漂白后的纸浆；该步骤中反应温度为90℃的热量，是来自步骤S9高浓磨磨浆时产生的热量。
步骤S11：第三次挤水：将步骤S10得到的漂白后的纸浆再次挤水，得到纸浆成品。挤出的液体全部输送回步骤S6中作为制浆用水。
实施例二
步骤S1：切草：用切草机把长麦草切成2～3cm长度的短麦草，以便投入粉碎机进行后续的粉碎；
步骤S2：将短麦草与杨木片同时粉碎：将短麦草与杨木片按照质量比为4：6的比例添加到粉碎机中进行粉碎，得到0.5～2cm长度不等的麦草丝与杨木丝及碎屑混合物；
步骤S3:分离：利用分离机将麦草丝、杨木丝及碎屑混合物进行分离，得到碎屑混合物以及由麦草丝和木丝构成的制浆原料；分离出的碎屑混合物可作有机肥原料；制浆原料中，麦草丝的质量占制浆原料质量的40%，杨木丝的质量占制浆原料质量的60%。
步骤S4：加回水浸泡制浆原料，得到浸泡后的制浆原料；回水是步骤S8中挤浆后挤出的液体，挤出的液体的温度为85℃；制浆原料与回水的质量比为100:300，浸泡后的制浆原料的PH值为11。
步骤S5：第一次挤水：利用挤浆机对步骤S4中浸泡后的制浆原料进行挤水，得到挤水处理后的制浆原料；而挤出的液体PH值为9，挤出的液体全部抽送回步骤S3中与碎屑混合物进行混合，本实施例二中步骤S5挤出的液体PH值为9呈碱性，因此也较为适用于发酵有机肥。
步骤S6：第一次磨浆：将步骤S5第一次挤水处理后的制浆原料与药液以及回水进行混合，而后，将制浆原料加入到高浓磨浆机进行高浓磨浆，得到粗纤维束；药液包括氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液，氢氧化钠溶液的质量浓度为32%，硅酸钠溶液的质量浓度为35%；折算后，回水为步骤S11中挤浆挤出的液体。折算后，步骤S5挤水处理后的制浆原料、氢氧化钠、硅酸钠和回水的质量比为100:5.5:2:250。
步骤S7：软化反应：将步骤S6得到的粗纤维束软化反应，反应温度为100℃，反应时间为90min，得到软化后的粗纤维束；该上述步骤能够使得粗纤维束充分吸收软化液实现润涨和软化的效果，能够有效降低粗纤维束的硬度，让粗纤维束充分进行软化。而且，该步骤中反应温度为100℃的热量是来自高浓磨产生热量和步骤S11中第三次挤水得到的水的热量。
步骤S8：第二次挤水：软化后的粗纤维束进行挤水，此时，粗纤维束内部吸收的软化液被挤出，并带出木质素、色素等物质，得到纸浆粗料；挤水实质也就是对粗纤维束进行洗涤，为漂白打下基础；挤出的液体全部输送回步骤S4中浸渍制浆原料。
步骤S9：第二次磨浆：将纸浆粗料、过氧化氢溶液和清水进行混合，而后加入到高浓磨浆机进行高浓磨浆处理，得到细纤维纸浆；其中，过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为27.5%；折算后，纸浆粗料、过氧化氢和清水的质量比为100:6.5:100。
步骤S10：漂白：将细纤维纸浆在90℃条件下、反应90min，即得漂白后的纸浆；该步骤中反应温度为90℃的热量，是来自于步骤S9高浓磨磨浆时产生的热量。
步骤S11：第三次挤水：将步骤S10得到的漂白后的纸浆再次挤水，得到纸浆成品。而挤出的液体全部输送回步骤S6中作为制浆用水。
实施例三
步骤S1：切草：用切草机把长麦草切成2～3cm长度的短麦草，以便投入粉碎机进行后续的粉碎；
步骤S2：将短麦草与杨木片同时粉碎：将短麦草与杨木片按照质量比为4：6的比例添加到粉碎机中进行粉碎，得到0.5～2cm长度不等的麦草丝与杨木丝及碎屑混合物；
步骤S3:分离：利用分离机将麦草丝、杨木丝及碎屑混合物进行分离，得到碎屑混合物以及由麦草丝和木丝构成的制浆原料；分离出的碎屑混合物可作有机肥原料；制浆原料中，麦草丝的质量占制浆原料质量的40%，杨木丝的质量占制浆原料质量的60%。
步骤S4：加回水浸泡制浆原料，得到浸泡后的制浆原料；回水是步骤S8中挤浆后挤出的液体，挤出的液体的温度为85℃；制浆原料与回水的质量比为100:250，浸泡后的制浆原料的PH值为11。
步骤S5：第一次挤水：利用挤浆机对步骤S4得到的浸泡后的制浆原料进行挤水，得到挤水处理后的制浆原料；挤出的液体PH值为9，挤出的液体全部抽送回步骤S3中与碎屑混合物进行混合，本实施例三中步骤S5挤出的液体PH值为9呈碱性，因此也较为适用于发酵有机肥。
步骤S6：第一次磨浆：将步骤S5第一次挤水处理后的制浆原料与药液以及回水进行混合，而后，将制浆原料加入到高浓磨浆机进行高浓磨浆，得到粗纤维束；药液包括氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液，氢氧化钠溶液的质量浓度为32%，硅酸钠溶液的质量浓度为35%；折算后，回水为步骤S11中挤浆挤出的液体。折算后，步骤S5挤水处理后的制浆原料、氢氧化钠、硅酸钠和回水的质量比为100:5:2.5:200。
步骤S7：软化反应：将步骤S6得到的粗纤维束软化反应，反应温度为100℃，反应时间为90min，得到软化后的粗纤维束；该上述步骤能够使得粗纤维束充分吸收软化液实现润涨和软化的效果，能够有效降低粗纤维束的硬度，让粗纤维束充分进行软化。而且，该步骤中反应温度为100℃的热量是来自高浓磨自产热量和步骤S11中第三次挤水得到的水的热量。
步骤S8：第二次挤水：软化后的粗纤维束进行挤水，此时，粗纤维束内部吸收的软化液被挤出，并带出木质素、色素等物质，得到纸浆粗料；挤水实质也就是对粗纤维束进行洗涤，为漂白打下基础；挤出的液体全部输送回步骤S4中浸渍制浆原料。
步骤S9：第二次磨浆：将纸浆粗料、过氧化氢溶液和清水进行混合，而后加入到高浓磨浆机进行高浓磨浆处理，得到细纤维纸浆；其中，过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为27.5%；折算后，纸浆粗料、过氧化氢和清水的质量比为100:6:50。
步骤S10：漂白：将细纤维纸浆在95℃条件下、反应90min，得到漂白后的纸浆；该步骤中反应温度为95℃的热量，是来自于步骤S9高浓磨磨浆时产生的热量。
步骤S11：第三次挤水：将步骤S10得到的漂白后的纸浆再次挤水，得到白色纸浆成品。挤出的液体全部输送回步骤S6中作为制浆用水。
对实施例一、实施例二、实施例三制备得到的纸浆进行测试可知，其打浆度为40ºSR；对实施例一、实施例二、实施例三制备得到的纸浆进行手工抄纸及其物理性能的测定，测试结果如表1所示。
表1
从表1中可知，经对实施例一至实施例三所述的一种利用杨木、麦草生产纸浆的方法生产出的纸浆测试可知，纸浆的打浆度均为40ºSR；经对实施例一至实施例三所述的一种利用杨木、麦草生产纸浆的方法生产出的纸浆手工抄纸及其物理性能的测定结果可知：实施例一至实施例三生产出的白色纸浆进行手工抄纸得到的纸张，耐破指数最高可达4.59kPa·m²/g，撕裂指数最高可达4.5 mN·㎡/g，抗张指数最高可达70.15N·m/g，裂断长最高可达4.48 m，耐折次最高可达20次。
Claims (10)
1.一种利用杨木、麦草生产纸浆的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：切草，对麦草进行切割，得短麦草；
步骤S2：将短麦草与杨木片同时粉碎，得麦草丝、杨木丝及碎屑混合物；
步骤S3：分离，得到碎屑混合物以及由麦草丝和木丝构成的制浆原料；而分离出的碎屑混合物作为有机肥原料；
步骤S4：加回水浸泡制浆原料，得到浸泡后的制浆原料；所述回水为步骤S8中挤出的液体；
步骤S5：第一次挤水：对步骤S4中浸泡后的制浆原料进行挤水，得到挤水处理后的制浆原料；
步骤S6：第一次磨浆：将步骤S5第一次挤水处理后的制浆原料与药液以及回水进行混合，而后，将制浆原料进行高浓磨浆，得到粗纤维束；回水为步骤S11中挤浆挤出的液体；
步骤S7：软化反应：将步骤S6得到的粗纤维束进行软化反应；
步骤S8：第二次挤水：对粗纤维束进行挤水，得到纸浆粗料；
步骤S9：第二次磨浆：将纸浆粗料、过氧化氢和清水进行混合，而后进行高浓磨浆处理，得到细纤维纸浆；
步骤S10：漂白：将细纤维纸浆进行漂白，得到漂白后的纸浆；
步骤S11：第三次挤水，得到纸浆成品。
2.根据权利要求1所述的利用杨木、麦草生产纸浆的方法，其特征在于：步骤S4中，回水是步骤S8中挤浆后挤出的液体，挤出的液体的温度为80～85℃，浸泡后的制浆原料的PH值为11。
3.根据权利要求1所述的利用杨木、麦草生产纸浆的方法，其特征在于：步骤S4中，制浆原料与回水的质量比为100:200～300。
4.根据权利要求1所述的利用杨木、麦草生产纸浆的方法，其特征在于：步骤S5中，挤出的液体PH值为9；步骤S5挤出的液体与步骤S3得到的有机肥原料原料混合发酵得有机肥。
5.根据权利要求1所述的利用杨木、麦草生产纸浆的方法，其特征在于：步骤S6中，药液包括氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液，氢氧化钠溶液的质量浓度为32%，硅酸钠溶液的质量浓度为35%；折算后，步骤S5挤水处理后的制浆原料、氢氧化钠、硅酸钠和回水的质量比为100:(0.5～6):(0.1～2.5):(100～300)。
6.根据权利要求1所述的利用杨木、麦草生产纸浆的方法，其特征在于：步骤S7中，将步骤S6得到的粗纤维进行软化反应，软化反应的反应时间为85～90min、反应温度为95～100℃。
7.根据权利要求1所述的利用杨木、麦草生产纸浆的方法，其特征在于：步骤S9中，过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为27.5%，折算后，纸浆粗料、过氧化氢和清水的质量比为100:（1～7）：（50～200）。
8.根据权利要求1所述的利用杨木、麦草生产纸浆的方法，其特征在于：步骤S10中，漂白的具体步骤为：将细纤维纸浆在90～95℃的条件下、反应90min～100min，得到漂白后的纸浆；该步骤中反应温度的热量，热量来自于步骤S9高浓磨磨浆时产生的热量。
9.一种纸浆，其特征在于：利用权利要求1至8任一项所述的利用杨木、麦草生产纸浆的方法制备得到的纸浆。
10.如权利要求9所述的纸浆在造纸领域的应用。
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