CN1204317C - 一种工业大麻皮浆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业大麻皮浆的制备方法。该法利用旋风离切制浆设备创制了机械法生产高得率、高品质的大麻皮本色浆与漂白浆的新工艺技术。经皮秆分离机分离出来的大麻皮不经切断处理直接送入旋风离切制浆机进行纤维的分离与切断，成浆用短程非氯漂白剂漂至80%前后的白度，漂白麻皮浆的物理强度指标与用传统化学蒸煮法生产的漂白麻皮浆相当。制浆废液通过循环利用，实现无排放的纸浆生产。

Description

一种工业大麻皮浆的制备方法
                       技术领域
本发明涉及工业大麻的制浆方法，更具体地说，是一种以工业大麻植物为原料制备大麻皮本色浆及其漂白浆的生产方法。
                       背景技术
众所周知，大麻皮是我国最为古老和优秀的一种造纸原料，大麻皮纤维的先天优势决定了它在高档纸浆市场上的重要地位。虽然大麻皮是一种十分优良的造纸原料，长期以来却因为大麻种植的管制问题而受到限制，难以发挥出它在造纸工业中应有的作用。
工业大麻的出现使大规模种植大麻成为现实，大麻皮制浆造纸的产业化规模也必须跟上。但是，传统大麻皮的化学制浆工艺流程与装备已不适应这种发展要求。传统的化学制浆方法，是通过备料、切断、添加相当比例的化学药品在高温下进行蒸煮，成浆还必须用传统、古老的荷兰式打浆机进行高能耗、低效率的机械处理解决长纤维的打浆问题。这样一个过程除了获取大量大麻皮原料存在一定难度之外，高投入、低产出加上对大麻皮蒸煮废液形不成有效的处理体系。目前，世界上依托大麻皮进行制浆造纸的平均生产规模仅在5000吨/年左右，严重制约了新兴大麻产业的发展步伐。这是该技术领域一个急待解决的技术难题。
                        发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种工业大麻浆的制备方法，以适应工业大麻产业化发展的需要。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。
本发明提供了一种工业大麻浆的制备方法，该方法包括下述顺序的步骤：
(1)从田间收获风干后的大麻秆用机械脱皮机脱皮，大麻皮通过运输机械定量送入旋风离切制浆机，采用浓度＜1％的碱或无机盐的水溶液，碱或盐的添加量≤3％，在≤75℃下采用间歇式或连续式进行制浆；
(2)成浆经压力筛处理，①连续式处理时，从制浆机出来的浆通过压力筛后直接进行精浆；②间歇式处理时，经压力筛后贮浆再进行精浆，经脱水、洗涤、螺旋挤压浓缩即得到大麻皮本色浆；
(3)对大麻皮本色浆采用氧漂、洗提、过氧化氢漂白处理即获得白度为75％～85％的大麻皮漂白浆。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.利用旋风离切作用的制浆方法将麻皮解离成纤维的同时，有效地对纤维进行适当程度的切断，使成浆物理强度获得与麻皮化学本色浆相当的水平，而得率比麻皮化学浆高出近30％；对本机械浆经漂白处理后所得漂白浆的物理性能则与漂白的麻皮化学浆基本相同，而得率比麻皮漂白化学浆高出约25％。
2.采用不高于3％的化学药品(NaOH、Na2CO3、NaHSO3、或Na2SO3等)，促进麻皮纤维分离的同时，完成脱胶过程。制浆所产生的废液经简单物理处理，回到制浆过程循环，无废水的排放；漂白过程由氧漂、过氧化物漂白构成，实现了无害化清洁制浆过程。
3.利用连续式精浆设备对纤维进一步的匀整免除了旧式打浆机对产业带来疲重的负担；摈弃有害的含氯漂白剂，用2～3段无氯无毒漂白处理使纸浆的白度达到80％(ISO)前后；低温(整个过程处理温度低于100度)、低化学药品添加量(从制浆到漂白全过程化学药品投入总量对麻皮不超过16％)使漂白麻皮化学浆的得率高达80％以上(对起始麻皮原料)。做到了低投入、高产出、高得率的工艺技术目标。采用本发明替代传统麻皮化学制浆方法为实现未来工业大麻规模化发展要求的麻皮规模化造纸奠定基础，它对带动工业大麻产业链发展，改善生态环境等具有重要的推动和促进作用。具有良好的开发应用前景。
                       具体实施方式
通过下面给出的具体实施例可以进一步清楚地了解本发明。但它们不是对本发明的限定。
实施例1
从田间收获风干后的大麻秆用机械脱皮机脱皮，大麻皮通过运输机械定量送入旋风离切制浆机，采用浓度为0.1％～0.4％的氢氧化钠水溶液，在≤75℃下采用间歇式进行制浆；经压力筛后贮浆再进行精浆，经脱水、洗涤、螺旋挤压浓缩即得到大麻皮本色浆。
实施例2
从田间收获风干后的大麻秆用机械脱皮机脱皮，大麻皮通过运输机械定量送入旋风离切制浆机，采用浓度为0.1％～0.4％的氢氧化钠水溶液，在≤75℃下采用连续式进行制浆；从制浆机出来的浆通过压力筛后直接进行精浆，即得到大麻皮本色浆。成浆结果：得率大于90％、白度30-40％、打浆度25-40°SR、撕裂指数13-21mN·m2/g、抗张指数35-58N·m/g、伸长率1.5-2.8％、不透明度大于98％。
表1给出了实施例1～2的制本色浆的具体工艺条件与成浆质量标准。
表1  大麻皮旋风离切制高品质本色浆工艺技术条件与成浆质量指标
    项目             工艺技术参数
    麻皮水分                ≤18％
制浆条件     间歇式制浆     连续式制浆
氢氧化钠浓度(％)     0.1-0.4     0.1-0.4
浆浓度(％)     2.0-6.0     2.0-5.0
定转子离切间隙(mm)     0.15-0.50     0.15-0.30
时间(min)     20-40     连续
温度(℃)     45-75     50-70
精浆条件 精浆间隙(mm)     0.10-0.20     0.10-0.20
精浆浓度(％)     2-6     1-5
精浆压力     常压     常压
衔接方式     贮浆池     制浆机
      压力筛浆浓(％)     ≥2
本色浆指标与性能 得率(％)     ≥90
白度(％，ISO)     30-40
打浆度(°SR)     25-40
松厚度(g/cm3)     0.3-0.6
撕裂指数(mN·m2/g)     13-21
抗张指数(N·m/g)     35-58
耐破指数(kPa·m2/g)     1.9-3.5
伸长率(％)     1.5-2.8
不透明度(％)     ＞96
实施例3
对实施例1或实施例2制得的本色浆采用氧漂、洗提、过氧化氢漂白处理即获得白度为75％～85％的大麻皮漂白浆。对麻皮本色浆采用氧漂、洗提、过氧化氢漂白处理获得白度为75-85％的麻皮漂白浆，漂白浆白度不低于80％，成浆撕裂指数15-23mN·m2/g、抗张指数40-70N·m/g、伸长率1.7-3.2％、不透明度大于75％。大麻皮旋风离切本色浆漂白工艺技术条件与成浆质量指标如表2所示。
表2.大麻皮旋风离切本色浆漂白工艺技术条件与成浆质量指标
            项目     工艺技术参数
氧漂条件 氢氧化钠用量(％)     2.0-4.0
MgSO4用量(％)     0.3-0.5
浆浓度(％)     15-20
初始氧压(MPa)     0.3-0.6
时间(min)     60-90
温度(℃)     90-100
洗提条件 NaOH用量(％)     1.0-2.0
络合剂用量(％)     0.5-1.0
浆浓度(％)     4.0-6.0
温度(℃)     30-45
时间(min)     30-60
过氧化氢漂白条件 过氧化氢用量(％)     2.0-3.0
氢氧化钠用量(％)     2.0-3.5
MgSO4用量(％)     0.5
硅酸钠用量(％)     1.0
时间(min)     40-60
温度(℃) 70-80
浓度(％) 10-20
漂白浆指标与性能 得率(％)     ＞80
白度(％) 75-85
打浆度(°SR)     27-43
松厚度(g/cm3)     0.4-0.6
撕裂指数(mN·m2/g)     15-23
抗张指数(N·m/g)     40-70
耐破指数(kPa·m2/g)     2.5-3.8
伸长率(％)     1.9-3.2
不透明度(％)     ＞75
实施例4
重复实施例1，有以下不同点：大麻皮的旋风离切制浆采用浓度为不超过1％的碳酸钠水溶液，采用间歇式制浆，成浆结果同实施例1。
实施例5
重复实施例2，有以下不同点：大麻皮的旋风离切制浆采用浓度为不超过1％的碳酸钠水溶液，采用间歇式制浆，成浆结果同实施例2。
实施例6
重复实施例1，有以下不同点：大麻皮的旋风离切制浆采用浓度为不超过0.5％的碳酸钠和浓度不超过0.5％的亚硫酸氢钠水溶液，在≤70℃下分别采用间歇式制浆，成浆白度为35％～45％，其余结果同实施例1。
实施例7
重复实施例2，有以下不同点：大麻皮的旋风离切制浆采用浓度为不超过0.5％的碳酸钠和浓度不超过0.5％的亚硫酸氢钠水溶液，在≤70℃下分别采用连续式制浆，成浆白度为35％～45％，其余结果同实施例2。
实施例8
重复实施例1，有以下不同点：大麻皮的旋风离切制浆采用浓度不超过0.4％的氢氧化钠，不超过0.6％的亚硫酸钠水溶液，在≤75℃下分别采用间歇式两种制浆，成浆白度为32％～43％，其余结果同实施例1。
实施例9
重复实施例1，有以下不同点：大麻皮的旋风离切制浆采用浓度不超过0.4％的氢氧化钠，不超过0.6％的亚硫酸钠水溶液，在≤75℃下分别采用连续式制浆，成浆白度为32％～43％，其余结果同实施例2。

Claims (4)

1.一种工业大麻皮浆的制备方法，该方法包括下述顺序的步骤：
(1)从田间收获风干后的大麻秆用机械脱皮机脱皮，大麻皮通过运输机械定量送入旋风离切制浆机，采用重量百分浓度为0.1％～1％的碱或无机盐水溶液，碱或盐的添加重量为0.5％～3％，在50℃～75℃的温度下采用连续式进行制浆；所述的碱或无机盐选自氢氧化钠、碳酸钠、亚硫酸氢钠或亚硫酸钠中的一种，或它们的混合物；
(2)成浆经压力筛处理，从制浆机出来的浆通过压力筛后直接进行精浆，即得大麻皮本色浆。
2.根据权利要求1所述的工业大麻皮浆的制备方法，进一步包括将步骤(2)所得的大麻皮本色浆采用氧漂、洗提、过氧化氢漂白处理即获得白度为75％～85％的大麻皮漂白浆。
3.一种工业大麻皮浆的制备方法，该方法包括下述顺序的步骤：
(1)从田间收获风干后的大麻秆用机械脱皮机脱皮，大麻皮通过运输机械定量送入旋风离切制浆机，采用重量百分浓度为0.1％～1％的碱或无机盐水溶液，碱或盐的添加重量0.5％～3％，在50℃～75℃下采用间歇式进行制浆；所述的碱或无机盐选自氢氧化钠、碳酸钠、亚硫酸氢钠或亚硫酸钠中的一种，或它们的混合物；
(2)成浆经压力筛后贮浆再进行精浆，经脱水、洗涤、螺旋挤压浓缩即得到大麻皮本色浆。
4.根据权利要求3所述的工业大麻皮浆的制备方法，进一步包括将步骤(2)所得的大麻皮本色浆采用氧漂、洗提、过氧化氢漂白处理即获得白度为75％～85％的大麻皮漂白浆。
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