RU2249636C2 - Method of preparing pulp from corn stems - Google Patents

Method of preparing pulp from corn stems Download PDF

Info

Publication number
RU2249636C2
RU2249636C2 RU2003102432/12A RU2003102432A RU2249636C2 RU 2249636 C2 RU2249636 C2 RU 2249636C2 RU 2003102432/12 A RU2003102432/12 A RU 2003102432/12A RU 2003102432 A RU2003102432 A RU 2003102432A RU 2249636 C2 RU2249636 C2 RU 2249636C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulp
cooking
paper
corn stalks
corn
Prior art date
Application number
RU2003102432/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003102432A (en
Inventor
Хаиил РЮ (KR)
Хаиил РЮ
Чул Кап КИМ (KR)
Чул Кап КИМ
Жонг-Миунг ВОН (KR)
Жонг-Миунг ВОН
Original Assignee
СиПи ЭНД Пи КО., Лтд.
Хаиил РЮ
Жонг-Миунг ВОН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by СиПи ЭНД Пи КО., Лтд., Хаиил РЮ, Жонг-Миунг ВОН filed Critical СиПи ЭНД Пи КО., Лтд.
Priority to RU2003102432/12A priority Critical patent/RU2249636C2/en
Publication of RU2003102432A publication Critical patent/RU2003102432A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2249636C2 publication Critical patent/RU2249636C2/en

Links

Abstract

FIELD: paper-and-pulp industry.
SUBSTANCE: corn stems are reduced to fragment, boiled, ground, dispersed, flattened, and dried to produce paper sheets. Boiling is carried out for 1.5-4 h at ratio of aqueous solution of reagent to corn stem material between 3:1 and 6:1 and temperature 120-200°C.
EFFECT: achieved high quality of pulp, improved environmental condition, and reduced expenses.
5 cl, 2 tbl, 7 ex

Description

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к технологии производства целлюлозной массы с использованием травянистых растений, более конкретно к способу производства целлюлозной массы из стеблей кукурузы.The present invention relates to a technology for the production of pulp using herbaceous plants, and more particularly, to a method for producing pulp from corn stalks.

Использование стеблей кукурузы в качестве сырья для бумажной массы позволяет заменить импорт древесного сырья, сэкономить иностранную валюту, повысить доход от сельского хозяйства и обеспечить производство бумаги высокого качества.The use of corn stalks as raw material for paper pulp allows to replace the import of wood raw materials, save foreign currency, increase agricultural income and ensure the production of high quality paper.

В настоящее время, с учетом растущего национального дохода, Корея является десятой страной в мире по производству промышленной продукции (производство бумаги и картона составляет 5830000 тонн в год), а также седьмой страной-потребителем бумаги, используемой для публикаций, газет, картона для книгоиздательства, крафт-бумаги и пухлой мягкой бумаги. Однако общий объем производства целлюлозы для выработки бумаги полностью (на 100%) зависит от иностранных поставок. Поскольку развитие промышленности по производству целлюлозной массы приводит к уменьшению лесных ресурсов, требуется разработка новых материалов для производства бумаги. Для этого придется производить и обрабатывать целлюлозные материалы из различных видов растений и улучшать их потребительскую ценность. Виды деревьев, произрастающие в Корее, не пригодны для производства целлюлозной массы, заготовка древесины в этой стране для производства целлюлозной массы недостаточна и поэтому невозможно обеспечить требуемое количество сырья для производства бумажной массы. В связи с этим часто появляются сообщения об исследованиях с целью поиска нового способа для отрасли производства целлюлозной массы.At present, taking into account the growing national income, Korea is the tenth country in the world for the production of industrial products (production of paper and cardboard is 5830000 tons per year), as well as the seventh consumer country of paper used for publications, newspapers, cardboard for book publishing, kraft paper and puffy soft paper. However, the total pulp production for paper production is completely (100%) dependent on foreign supplies. Since the development of pulp industry leads to a decrease in forest resources, the development of new materials for paper production is required. For this, it will be necessary to produce and process cellulosic materials from various plant species and improve their consumer value. The types of trees growing in Korea are not suitable for the production of pulp, wood harvesting in this country for the production of pulp is insufficient and therefore it is not possible to provide the required amount of raw materials for the production of paper pulp. In this regard, research reports often appear in order to find a new method for the pulp industry.

Как правило, целлюлозную массу для выработки бумаги, в основном, получают из древесины. Однако, поскольку в последнее время во всем мире усугубляется дефицит древесных ресурсов, возникла серьезная проблема обеспечения производства целлюлозной массы и бумаги без уничтожения лесов и разрушения окружающей среды. В рамках программы по решению этой проблемы можно отметить предпринятые попытки разработки технологий производства целлюлозной массы из недревесных растительных волокон с использованием в качестве основных материалов одно- или двухлетних растений. Для получения сырья для производства целлюлозы в Китае, на Среднем Востоке и в Индии, то есть, в странах, испытывающих дефицит лесных ресурсов, затрачиваются значительные усилия на разработке целлюлозных материалов с использованием травянистых растений, таких как бамбук и сельскохозяйственные отходы, а также на разработке технологических процессов производства целлюлозной массы с использованием отходов стеблей сахарного тростника, обычно уничтожаемых после выработки сахара.Typically, pulp for paper production is mainly obtained from wood. However, since the shortage of wood resources has been worsening all over the world recently, a serious problem has arisen for ensuring the production of pulp and paper without destroying forests and destroying the environment. As part of the program to solve this problem, one can note the attempts made to develop technologies for the production of pulp from non-woody plant fibers using one or two year old plants as the main materials. Significant efforts are being made to develop cellulose materials using herbaceous plants such as bamboo and agricultural waste, as well as to develop raw materials for pulp production in China, the Middle East and India, that is, in countries experiencing a shortage of forest resources. technological processes for the production of pulp using waste stems of sugarcane, usually destroyed after sugar production.

Вообще говоря, недревесные растения содержат много пектина, разновидности гемицеллюлозы и неорганического вещества, а также немного лигнина. Для производства целлюлозных масс из недревесных растений используют химические, полухимические или механические способы, позволяющие получать небеленую или беленую целлюлозу в весьма умеренных условиях по сравнению с древесными материалами. Недревесная целлюлозная масса характеризуется соответствующей формой волокон, химическим составом, а также типом и количеством клеток неволокнистых материалов. Поэтому бумага, производимая только из недревесной целлюлозной массы или в соответствующей комбинации с древесной массой, находит более широкие варианты применения в соответствии с прочностью, долговечностью, электрическими характеристиками, глянцем, стабильностью размеров и пригодностью для печати, причем количество таких вариантов использования постоянно возрастает.Generally speaking, non-woody plants contain a lot of pectin, a variety of hemicellulose and inorganic matter, as well as a little lignin. For the production of pulp from non-wood plants, chemical, semi-chemical, or mechanical methods are used to produce unbleached or bleached cellulose under very moderate conditions compared to wood materials. Non-wood pulp is characterized by the corresponding form of fibers, chemical composition, as well as the type and number of cells of non-fibrous materials. Therefore, paper made only from non-wood pulp or in an appropriate combination with wood pulp finds wider applications in accordance with strength, durability, electrical characteristics, gloss, dimensional stability and suitability for printing, and the number of such use cases is constantly growing.

Примеры недревесного растительного сырья представляют: внутренний слой коры бумажной шелковицы, лен, конопля посевная, хлопчатник и манильская пенька и т.д. В данной области техники уже были предприняты попытки разработки способов производства целлюлозной массы с использованием в качестве сырья таких материалов, как жмых сахарной свеклы (как описано в выложенном корейском патенте №84-005762), сухие сосновые иголки, собираемые с опавшей хвои (см. выложенный корейский патент №91-3216), или стебли риса (см. выложенные корейские патенты №№98-9651 и 93-2604). Кроме того, в заявке на корейский патент №85-5895 рассмотрен способ получения целлюлозной массы из стеблей табака.Examples of non-woody plant materials are: inner layer of paper mulberry bark, flax, hemp, cotton and manila hemp, etc. In the art, attempts have already been made to develop methods for the production of pulp using raw materials such as sugar beet cake (as described in Korean Patent Laid-Open No. 84-005762), dry pine needles collected from fallen needles (see laid out Korean patent No. 91-3216), or rice stalks (see Korean Patents Laid-Open No. 98-9651 and 93-2604). In addition, Korean Patent Application No. 85-5895 discloses a method for producing pulp from tobacco stems.

По сведениям автора изобретения способ получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы не описан ни в одном документе, опубликованном до даты подачи настоящей заявки.According to the author of the invention, a method for producing pulp from corn stalks is not described in any document published before the filing date of this application.

Сорта кукурузы, культивируемые в сельской местности, используют в пищу для людей или в качестве фуража для крупного рогатого скота. Большую часть стеблей кукурузы используют в перемолотом виде для удобрения почвы, хотя некоторое их количество используется для корма крупного рогатого скота. Существует серьезная потребность в альтернативном сырье для приготовления целлюлозной массы, чтобы минимизировать излишние затраты иностранной валюты и найти полезное применение сельскохозяйственных отходов для повышения доходов от сельского хозяйства. Существует также потребность в разработке высококачественной бумаги. Поэтому необходимо по-новому обрабатывать стебли кукурузы и увеличить объем их использования в производстве целлюлозных материалов или иных материалов того же назначения.Varieties of corn cultivated in rural areas are used as food for humans or as fodder for cattle. Most of the stalks of corn are used ground to fertilize the soil, although some of them are used to feed cattle. There is a serious need for alternative raw materials for the preparation of pulp in order to minimize the excessive costs of foreign currency and find the beneficial use of agricultural waste to increase agricultural income. There is also a need for high quality paper. Therefore, it is necessary to re-treat the corn stalks and increase their use in the production of cellulosic materials or other materials of the same purpose.

Поэтому в настоящем изобретении предпринята попытка получения новой целлюлозной массы из стеблей кукурузы и выработки бумаги, имеющей высокое качество и уникальные характеристики. Поскольку в настоящее время в большинстве стран производство бумаги и растворение целлюлозной массы производят путем отделения волокнистой целлюлозы из древесных источников, более 90% мирового производства целлюлозной массы составляет древесную целлюлозную массу.Therefore, the present invention attempts to produce new pulp from corn stalks and to produce paper having high quality and unique characteristics. Since currently, in most countries, paper production and dissolution of pulp is carried out by separating fibrous pulp from wood sources, more than 90% of the world pulp production is pulp.

В Корее продолжительное время вырабатывали корейскую бумагу из коры бумажной шелковицы, получая чисто корейский продукт, обладающий специфическими характеристиками, который отличается от западной бумаги по физическим свойствам. Например, корейская бумага обладает гораздо лучшими долговечностью, теплоизоляцией и воздухопроницаемостью.In Korea, Korean paper was produced from mulberry bark for a long time, producing a purely Korean product with specific characteristics that differs from Western paper in physical properties. For example, Korean paper has much better durability, thermal insulation, and breathability.

Обычно для выработки корейской бумаги каждый год в октябре и ноябре собирают кору бумажной шелковицы, кипятят в котлах и снимают с нее верхний слой, оставляя только белый луб. Внешние слои коры длительно кипятят в гречишном щелоке, а затем отбивают с помощью киянки для размягчения. Затем полученный отвар бумажной шелковицы добавляют в окорочный чан для выработки листовой бумаги.Usually, to produce Korean paper, in October and November each year they collect paper mulberry bark, boil it in boilers and remove the top layer from it, leaving only a white bast. The outer layers of the bark are boiled for a long time in buckwheat liquor, and then beat off with a mallet to soften. Then the resulting decoction of paper mulberry is added to the debarking tub to produce sheet paper.

В процессе производства волокнистой целлюлозной массы на основе древесины необходимо использовать избирательный реагентный состав, реагирующий при воздействии на древесный материал не на целлюлозу, а на лигнин. Поскольку процесс получения целлюлозной массы, с точки зрения охраны окружающей среды, представляет собой совокупность процессов очистки сточных вод и обработки отходов, отрасль производства древесной целлюлозной массы считается капиталоемкой и энергоемкой отраслью с применением крупногабаритного оборудования и потреблением огромного количества воды.In the process of production of wood-based pulp, it is necessary to use a selective reagent composition that reacts when the wood material is exposed not to cellulose but to lignin. Since the process of obtaining pulp, from the point of view of environmental protection, is a combination of wastewater treatment and waste treatment, the pulp industry is considered a capital-intensive and energy-intensive industry using large-sized equipment and the consumption of a huge amount of water.

Получение целлюлозной массы химическим способом включает этап преобразования в целлюлозную массу для удаления лигнина из состава древесных ингредиентов, а также этап отбеливания и очистки целлюлозной массы для избирательного удаления остаточных примесей, содержащихся в целлюлозе. Конкретный химический способ получения целлюлозной массы может значительно изменяться в зависимости от последующего использования и требуемого качества готового продукта целлюлозной массы. Обычно целлюлозную массу, используемую для выработки бумаги, получают из древесины хвойных и лиственных пород. Такое сырье перерабатывают в древесную целлюлозную массу механическим, химическим или полухимическим способом. Механический процесс получения целлюлозной массы состоит из окоривания, поперечной резки, измельчения, чернового просеивания, чистового просеивания, очистки в центрифуге, отделения воды, отбеливания, промывки, сушки и упаковки. В то время как химический процесс получения целлюлозной массы состоит из окоривания, дробления, варки, чернового просеивания, чистового просеивания, промывки, очистки в центрифуге, отделения воды, отбеливания, сушки и упаковки.The chemical preparation of pulp involves the step of converting to pulp to remove lignin from the woody ingredients, as well as the step of bleaching and purifying the pulp to selectively remove residual impurities contained in the pulp. The specific chemical process for the production of pulp can vary significantly depending on the subsequent use and the desired quality of the finished pulp product. Typically, the pulp used to make paper is obtained from coniferous and deciduous wood. Such raw materials are processed into wood pulp by mechanical, chemical or semi-chemical method. The mechanical process for producing pulp consists of debarking, cross cutting, grinding, rough screening, fine screening, centrifugal cleaning, water separation, bleaching, washing, drying and packaging. While the chemical process for producing pulp consists of debarking, crushing, cooking, rough screening, fine screening, washing, centrifugal cleaning, water separation, bleaching, drying and packaging.

В частности, существуют два типа целлюлозной массы - целлюлозная масса для выработки бумаги и растворимая целлюлозная масса. Растворимую целлюлозную массу получают путем предварительной обработки и химической варки для получения высокочистого целлюлозного продукта и используют для производства различных целлюлозных полимерных продуктов и получения производных целлюлозы, имеющих высокое содержание альфа-целлюлозы, составляющее 90-98%. Полухимический способ варки целлюлозы состоит в умеренной химической обработке с последующим механическим отделением волокон целлюлозной массы.In particular, there are two types of pulp — pulp for paper making and soluble pulp. Soluble pulp is obtained by pretreatment and chemical cooking to obtain a high-purity cellulosic product and is used to produce various cellulosic polymer products and to produce cellulose derivatives having a high alpha-cellulose content of 90-98%. The semi-chemical method of pulping is a moderate chemical treatment followed by mechanical separation of the pulp fibers.

Сульфатный способ удаления лигнина из древесины предусматривает использование щелочного варочного раствора, содержащего нуклеофильные группы, такие как -ОН, -SH и -S2, которые воздействуют на полимер лигнина, образованный элементарными звеньями фенилпропана, с получением фенолгидроксильных групп, образующих хинонметид, который реагирует с нуклеофильным реактивом, активируя реакцию сульфатации и тем самым разрушая полимер лигнина, растворяющийся в щелочном растворе. При кислотном сульфитном способе предусматривается гидролиз связей простого эфира фенола ионами Н+ с получением соединения бисульфитных ионов углерода, в результате чего полимер лигнина преобразуется в водорастворимый лигносульфат. Однако поскольку при осуществлении рассматриваемых способов используется варочный реактив, избирательно реагирующий на полимер лигнина, а не на другие полимерные ингредиенты древесины, варочный раствор представляет собой раствор сильной щелочи или кислоты. Кроме того, при этих способах невозможно выделение разновидностей высокочистой волокнистой целлюлозы, поскольку часть разновидностей целлюлозы разлагается при высокой температуре, поддерживаемой в диапазоне примерно 150-170°С для достижения экономически выгодной скорости выделения лигнина. Поэтому целлюлозную массу для выработки бумаги приходится подвергать отбеливанию для получения высокого уровня белизны с помощью способа избирательного удаления остаточного лигнина с окислением, по меньшей мере, в пять этапов и/или с использованием восстановления и экстрагирования щелочью, исходя из соображений выхода целлюлозы и экономического аспекта.The sulfate method for removing lignin from wood involves the use of an alkaline cooking liquor containing nucleophilic groups such as —OH, —SH, and —S 2 , which act on the lignin polymer formed by phenylpropane units to produce phenol hydroxyl groups forming a quinone methide that reacts with nucleophilic reagent, activating the sulfation reaction and thereby destroying the lignin polymer, which dissolves in an alkaline solution. In the acid sulfite method, hydrolysis of phenol ether bonds by H + ions is provided to produce a bisulfite carbon ion compound, whereby the lignin polymer is converted to a water-soluble lignosulfate. However, since in the implementation of the considered methods a cooking reagent is used that selectively reacts to the lignin polymer and not to other polymer wood ingredients, the cooking solution is a solution of strong alkali or acid. In addition, with these methods it is not possible to isolate varieties of high-purity fibrous cellulose, since some of the cellulose varieties decompose at a high temperature maintained in the range of about 150-170 ° C. to achieve a cost-effective lignin release rate. Therefore, the pulp for paper production has to be bleached to obtain a high whiteness using a method for selectively removing residual lignin with oxidation in at least five steps and / or using reduction and extraction with alkali, based on considerations of pulp yield and economic aspect.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение направлено на способ получения целлюлозной массы хорошего качества из стеблей кукурузы, благодаря которому стебли кукурузы можно использовать для производства высококачественной целлюлозной массы вместо обычной древесной целлюлозной массы. Способ получения дополнительно включает этап отбеливания целлюлозной массы.The present invention is directed to a method for producing good quality pulp from corn stalks, whereby corn stalks can be used to produce high-quality pulp instead of ordinary wood pulp. The method of obtaining further includes the step of bleaching the pulp.

Задачей настоящего изобретения также является разработка способа получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы, в которую можно добавлять другие виды целлюлозной массы, такие как древесную целлюлозную массу, целлюлозную массу из макулатуры или целлюлозную массу из других травянистых растений.It is also an object of the present invention to provide a method for producing pulp from corn stalks into which other types of pulp can be added, such as wood pulp, pulp from waste paper or pulp from other herbaceous plants.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение направлено на способ получения целлюлозной массы с использованием травянистых растений и, в частности, на способ получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы.The present invention is directed to a method for producing pulp using herbaceous plants and, in particular, to a method for producing pulp from corn stalks.

В качестве сырья в настоящем изобретении используются восемь сортов кукурузы: зубовидную кукурузу, твердую кукурузу, сахарную кукурузу, воздушную кукурузу, мучнистую кукурузу, крахмалистую сахарную кукурузу, кукурузу восковой спелости и мягкую кукурузу, в зависимости от формы и свойств зерна. Плоды кукурузы используют в пищу, а силос из резаных стеблей и листьев используется в качестве корма для животных. Помимо этого, разные сорта кукурузы используют в качестве материала для строительства, топлива, наполнителя, подстилки, плетеных сандалий, медицинских материалов и т.д.Eight varieties of corn are used as raw materials in the present invention: tooth corn, hard corn, sweet corn, popcorn, powdery corn, starchy sweet corn, waxy corn and soft corn, depending on the shape and properties of the grain. The fruits of corn are used for food, and silage from cut stems and leaves is used as animal feed. In addition, different varieties of corn are used as material for construction, fuel, filler, bedding, wicker sandals, medical materials, etc.

Традиционно основной источник целлюлозной массы представляет собой древесину, которая образуется в виде стенок клеток растущих деревьев. В древесине содержатся микроволокна, плотно уложенные в чередующемся порядке в матрице лигнина, которая по структуре похожа на цемент, и частично связанные друг с другом химическими связями, которые упрочняют древесину. В публикации авторов Фейденберг (Feudenberg) и др. проанализированы продукты разложения древесины посредством гидролиза, пиролиза, замещения, окисления и восстановления и было определено, что древесина имеет различную структуру в зависимости от типа источника, т.е. хвойное дерево, лиственное дерево или травянистое растение. Древесина хвойных пород используется в качестве промышленного материала, и такое ее использование основано на структуре элементарных звеньев лигнина, содержащегося в стенках клеток древесины.Traditionally, the main source of pulp is wood, which is formed in the form of cell walls of growing trees. The wood contains microfibers tightly laid in alternating order in a lignin matrix, which is similar in structure to cement, and partially connected with each other by chemical bonds that strengthen the wood. In a publication by Feudenberg et al., The decomposition products of wood were analyzed by hydrolysis, pyrolysis, substitution, oxidation, and reduction, and it was determined that wood has a different structure depending on the type of source, i.e. conifer, deciduous or herbaceous plant. Coniferous wood is used as an industrial material, and its use is based on the structure of elementary units of lignin contained in the walls of wood cells.

Что касается состава, стебли кукурузы, в соответствии с настоящим изобретением, содержат больше всего гемицеллюлозы и пониженное количество лигнина, в то время как древесина содержит большое количество целлюлозы и большое количество лигнина. Например, древесина содержит 45 масс.% целлюлозы, 27 масс.% гемицеллюлозы, 28 масс.% лигнина и 3 масс.% других экстрактов. Стебель кукурузы имеет элементарные волокна длиной 1-4 мм, шириной 20-40 мкм и толщиной 5-10 мкм.Regarding composition, the corn stalks of the present invention contain the most hemicelluloses and a reduced amount of lignin, while wood contains a large amount of cellulose and a large amount of lignin. For example, wood contains 45 wt.% Cellulose, 27 wt.% Hemicellulose, 28 wt.% Lignin and 3 wt.% Of other extracts. The corn stalk has elementary fibers 1-4 mm long, 20-40 microns wide and 5-10 microns thick.

Настоящее изобретение направлено на способ получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы, включающий этапы измельчения, варки, размола бумажной массы, формования бумаги и сушки. Этот способ получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы во многом аналогичен способу получения целлюлозной массы из древесины, но требует менее жестких условий для получения целлюлозной массы в связи с низким содержанием лигнина и т.д. Однако получение целлюлозной массы из стеблей кукурузы занимает довольно длительное время по сравнению с производством целлюлозной массы из других травянистых растений.The present invention is directed to a method for producing pulp from corn stalks, comprising the steps of grinding, cooking, pulping, paper forming and drying. This method of producing pulp from corn stalks is in many ways similar to the method of producing pulp from wood, but requires less stringent conditions for producing pulp due to the low content of lignin, etc. However, obtaining pulp from corn stalks takes quite a long time compared to the production of pulp from other herbaceous plants.

Способ получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы может дополнительно включать этап отбеливания целлюлозной массы, в котором для отбеливания целлюлозной массы обычно используют окисляющий или восстанавливающий агент. Способ может дополнительно включать этап хлорирования с использованием хлора только на первом этапе процесса для удаления остаточного лигнина. Этап хлорирования делает лигнин гидрофильным за счет реакции с ненасыщенным алифатическим соединением, препаратами фторкаучука или резинатом. После хлорирования осуществляют этап тепловой щелочной экстракции, который предусматривает щелочное омыление жирных кислот, парафинов и других сложных эфиров с получением свободной жирной кислоты в форме мыла. Жирная кислота растворяет препараты фторкаучука и разлагает фрагменты лигнина. Одним из наиболее эффективных поверхностно-активных веществ, используемых на этапе щелочной экстракции является нонилфенол, имеющий полиэтилен с разветвленной цепью гликоля. Как и древесную целлюлозную массу, целлюлозную массу из стеблей кукурузы подвергают отбеливанию гипохлоритом, отбеливанию диоксидом хлора или отбеливанию перекисью водорода для улучшения белизны продукта.A method for producing pulp from corn stalks may further include a pulp bleaching step in which an oxidizing or reducing agent is usually used to bleach pulp. The method may further include a chlorination step using chlorine only in the first step of the process to remove residual lignin. The chlorination step makes lignin hydrophilic due to the reaction with an unsaturated aliphatic compound, fluorinated rubber preparations, or resinate. After chlorination, a thermal alkaline extraction step is carried out, which provides for the alkaline saponification of fatty acids, paraffins and other esters to give the free fatty acid in the form of soap. Fatty acid dissolves fluororubber preparations and decomposes lignin fragments. One of the most effective surfactants used in the alkaline extraction step is nonylphenol having branched glycol polyethylene. Like wood pulp, pulp from corn stalks is bleached with hypochlorite, bleached with chlorine dioxide or bleached with hydrogen peroxide to improve the whiteness of the product.

Для улучшения и/или обеспечения требуемых свойств к целлюлозной массе из стеблей кукурузы может добавляться целлюлозная масса из древесины, из травянистых растений или из макулатуры.To improve and / or provide the required properties, pulp from wood, from grassy plants or from waste paper can be added to the pulp from corn stalks.

В альтернативном варианте можно вводить водорастворимый полимерный материал в целлюлозную массу, состоящую только из стеблей кукурузы или дополнительно содержащую другую целлюлозную массу, с целью улучшения свойств целлюлозной массы. В предпочтительном варианте воплощения в качестве водорастворимого полимера может использоваться поливиниловый спирт или полиакриламид. водорастворимый полимер вводят в целлюлозную массу для улучшения состояния поверхности и прочности бумаги, расширения вариантов применения и обеспечения ее водостойкости.Alternatively, a water-soluble polymeric material can be introduced into the pulp, consisting only of corn stalks or additionally containing another pulp, in order to improve the properties of the pulp. In a preferred embodiment, polyvinyl alcohol or polyacrylamide can be used as the water-soluble polymer. a water-soluble polymer is introduced into the pulp to improve the surface condition and paper strength, expand application options and ensure its water resistance.

В процессе получения целлюлозной массы можно вводить дополнительные ингредиенты, такие как крахмал, агент для упрочнения бумаги, агент для расширения волокон, флуоресцентный отбеливатель или полимерный электролит. Предпочтительные примеры полимерного электролита могут включать полиамин, полиэтиленамин, полиэтиленоксид и т.д. Полимерный электролит предотвращает перепутывание волокон и диспергирует целлюлозную массу. Другие добавки делают структуру целлюлозной массы плотной и обеспечивают расширение волокон, печатные свойства и непрозрачность бумаги, а также позволяют снизить производственные расходы. Примеры других добавок включают сульфат алюминия, карбонат кальция, каолин, гидроксид алюминия, инфузорную землю, липидную глюкозу, тальк, карбоксиметилцеллюлозу, диэтиламинэтилхлорид, живичную канифоль, экстракционную канифоль и т.п.In the pulping process, additional ingredients such as starch, a paper hardening agent, a fiber expanding agent, a fluorescent bleach or a polymer electrolyte can be added. Preferred examples of polymer electrolyte may include polyamine, polyethyleneamine, polyethylene oxide, etc. Polymer electrolyte prevents fiber entanglement and disperses the pulp. Other additives make the pulp structure dense and provide fiber expansion, printing properties and paper opacity, as well as lower production costs. Examples of other additives include aluminum sulfate, calcium carbonate, kaolin, aluminum hydroxide, diatomaceous earth, lipid glucose, talc, carboxymethyl cellulose, diethylamine ethyl chloride, gum rosin, extraction rosin, and the like.

Среди этапов получения целлюлозной массы на этапе варки под высоким давлением предпочтительно можно использовать способы варки целлюлозной массы под давлением, такие как сульфатная варка, сульфитная варка, щелочная сульфитная варка и натронная варка, поскольку бумагу не производят с помощью способа варки при атмосферном давлении. Способ варки при атмосферном давлении не обеспечивает удовлетворительное проваривание кератинового слоя и внутреннего волокна стеблей кукурузы, а, значит, приводит к значительным потерям варочного реактива.Among the steps for producing pulp in the high-pressure cooking step, it is preferable to use methods of pulping under pressure, such as sulphate cooking, sulphite cooking, alkaline sulphite cooking and soda cooking, since paper is not produced using the atmospheric pressure cooking method. The method of cooking at atmospheric pressure does not provide satisfactory boiling of the keratin layer and the inner fiber of the corn stalks, and, therefore, leads to significant losses of the cooking reagent.

Условия реакции на этапе варки под высоким давлением являются почти такими же, что и при осуществлении четырех вышеуказанных способов варки, за исключением типа реактива. Например, способ щелочной сульфитной варки и способ натронной варки осуществляют в тех же условиях, но с использованием другого реактива. При осуществлении способа сульфатной варки используют водный раствор NaOH и Na2S, при осуществлении способа сульфитной варки используется водный раствор Na2SO3 и Na2CO3, при осуществлении способа щелочной сульфитной варки используется водный раствор NaOH, Nа2СО3 и AQ (антрахинон), при осуществлении способа натронной варки используется только водный раствор NaOH.The reaction conditions in the high-pressure cooking step are almost the same as in the four cooking methods above, with the exception of the type of reagent. For example, the alkaline sulfite cooking method and the soda cooking method are carried out under the same conditions, but using a different reagent. In the implementation of the sulfate cooking method, an aqueous solution of NaOH and Na 2 S is used, in the implementation of the sulfite cooking method, an aqueous solution of Na 2 SO 3 and Na 2 CO 3 is used , in the implementation of the alkaline sulfite cooking method, an aqueous solution of NaOH, Na 2 CO 3 and AQ ( anthraquinone), when implementing the method of soda cooking, only an aqueous solution of NaOH is used.

Этап варки при высоком давлении обычно проводят в следующих условиях: время реакции составляет 1,5-4 часов; температура реакции составляет 120-200°С; соотношение (масса к массе) водного раствора реактива и сырья для получения целлюлозной массы выбирают в диапазоне от 3:1 до 6:1. Если соотношение (масса к массе) водного раствора реактива и сырья для получения целлюлозной массы превышает вышеуказанный диапазон, применение вышеуказанных химических веществ приводит к растворению всей непрочной целлюлозы, так, что остаются прочные волокна для повышения прочности бумаги. Таким образом, соотношение водного раствора реактива и сырья для целлюлозной массы следует корректировать для достижения такого адекватного уровня, который будет удовлетворять экономическим требованиям.The cooking stage at high pressure is usually carried out under the following conditions: the reaction time is 1.5-4 hours; the reaction temperature is 120-200 ° C; the ratio (mass to mass) of the aqueous solution of the reagent and the feedstock to obtain pulp is selected in the range from 3: 1 to 6: 1. If the ratio (mass to mass) of the aqueous solution of the reagent and the raw material for producing pulp exceeds the above range, the use of the above chemicals leads to the dissolution of all fragile cellulose, so that strong fibers remain to increase the strength of the paper. Thus, the ratio of the aqueous solution of the reagent and the feedstock for pulp should be adjusted to achieve such an adequate level that will satisfy economic requirements.

Собранные стебли кукурузы отделяют от мясистой текстуры, подвергают измельчению и разрыву для обеспечения варки волокон и, после удаления кератинового слоя и других примесей, подвергают размолу и разрыву. После этого изготавливают листовую бумагу путем формования листов бумаги из диспергированной целлюлозной массы с использованием листоотливной машины, которым затем придают нужные размеры, и сушат.The collected corn stalks are separated from the fleshy texture, chopped and torn to allow fiber cooking and, after removing the keratin layer and other impurities, are milled and torn. After that, sheet paper is made by forming sheets of paper from the dispersed pulp using a sheet-blowing machine, which is then sized, and dried.

Для каждой из получаемых разновидностей бумаги, полученных путем натронной варки, сульфатной варки или щелочной сульфитной варки, измеряют физические свойства.Physical properties are measured for each type of paper obtained by sintering, sulphate cooking or alkaline sulphite cooking.

Наибольший удельный объем получается у целлюлозной массы, полученной в результате натронной варки только из стеблей кукурузы, что указывает на то, что волокнистая структура целлюлозной массы, приготовленной с помощью натронной варки, получается очень мягкой и образующей объемную структуру. Испытание на прочность на разрыв показало, что целлюлозная масса, полученная в результате сульфатной варки, проявила наибольшую прочность на разрыв и лучше всего проварилась. Такие результаты демонстрируют, что целлюлоза сульфатной варки состоит, главным образом, из волокнистой ткани. Целлюлоза сульфатной варки обладает наибольшим сопротивлением к продавливанию и стойкостью к излому, в то время как целлюлоза щелочной сульфитной варки имеет наибольшую прочность на разрыв.The largest specific volume is obtained for the pulp obtained by sodnar cooking only from the stalks of corn, which indicates that the fibrous structure of the pulp prepared by using the sodn cooking is very soft and forming a three-dimensional structure. The tensile strength test showed that the pulp obtained from sulfate cooking showed the highest tensile strength and boiled best. These results demonstrate that sulphate pulp consists mainly of fibrous tissue. Sulphate pulp has the highest bursting resistance and fracture resistance, while alkaline sulphite pulp has the highest tensile strength.

Таблица 1Table 1 ПараметрыOptions Беленая натронная целлюлозаBleached Soda Cellulose Беленая сульфатная целлюлозаBleached sulfate pulp Беленая щелочная сульфитная целлюлозаBleached Alkaline Sulphite Pulp Беленая сульфатная целлюлоза из хвойных породSoftwood Bleached Sulphate Pulp Удельный объем (м3/г)Specific Volume (m 3 / g) 2,152.15 1,871.87 1,921.92 2,122.12 Коэффициент растяжения (Нм2/г)Stretch Factor (Nm 2 / g) 17,5217.52 28,8228.82 23,1223.12 39,4039.40 Показатель продавливания (кПа м2/г)Burst rate (kPa m 2 / g) 0,080.08 0,150.15 0,120.12 0,410.41 Стойкость к излому (количество двойных перегибов)Fracture resistance (number of double bends) 1,331.33 22 1,671,67 4,364.36 Показатель разрыва (мН м2/г)The rate of gap (mN m 2 / g) 0,430.43 0,410.41 0,460.46 2,592.59

Все листы бумаги, полученные путем смешивания 40 масс.% натронной целлюлозы из стеблей кукурузы, сульфатной целлюлозы из стеблей кукурузы или щелочной сульфитной целлюлозы из стеблей кукурузы с примерно 60 масс.% беленой сульфатной целлюлозы из хвойных пород дерева (БСЦХП), обладали значительно лучшими физическими свойствами по сравнению с целлюлозной массой, полученной из одних кукурузных стеблей. Три вида целлюлозы, т.е. натронная целлюлоза, сульфатная целлюлоза и щелочная сульфитная целлюлоза, смешанные с БСЦХП, показали почти вдвое больший удельный объем и сопротивление продавливанию, по меньшей мере, почти в семьдесят раз большее сопротивления излому и, по меньшей мере, в пять раз большее сопротивления разрыву по сравнению с целлюлозой, полученной из одних стеблей кукурузы. Это подтверждает приемлемость характеристик, экономическую выгоду и прогнозируемые длительные разработки в области получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы.All sheets of paper obtained by mixing 40 wt.% Soda pulp from corn stalks, sulphate pulp from corn stalks or alkaline sulphite pulp from corn stalks with about 60 wt.% Bleached softwood pulp from softwoods (BSCCP) had significantly better physical properties compared to pulp obtained from corn stalks alone. Three types of cellulose, i.e. soda cellulose, sulphate cellulose and alkaline sulphite cellulose mixed with BSCCP showed an almost twice as high specific volume and burst resistance, at least almost seventy times greater fracture resistance and at least five times greater tensile strength than cellulose derived from corn stalks alone. This confirms the acceptability of the characteristics, economic benefits and the predicted long-term development in the field of pulp production from corn stalks.

Таблица 2
Свойства листов бумаги, содержащих БСЦХП (60 масс.%) и беленую целлюлозу из стеблей кукурузы (40 масс.%)
table 2
Properties of paper sheets containing BSCCP (60 wt.%) And bleached pulp from corn stalks (40 wt.%)
ПараметрыOptions Беленая натронная целлюлозаBleached Soda Cellulose Беленая крафт-целлюлозаBleached kraft pulp Беленая щелочная сульфитная целлюлозаBleached Alkaline Sulphite Pulp Беленая сульфатная целлюлоза из хвойных породSoftwood Bleached Sulphate Pulp АA ВIN АA ВIN АA ВIN АA ВIN Состав волокон (масс.%)The composition of the fibers (wt.%) 6060 4040 6060 4040 6060 4040 6060 4040 Удельный объем (м3/г)Specific Volume (m 3 / g) 1,981.98 1,891.89 1,981.98 2,122.12 Коэффициент растяжения (Нм2/г)Stretch Factor (Nm 2 / g) 32,5832.58 36,2736.27 34,4234.42 39,4039.40 Показатель продавливания (кПа м2/г)Burst rate (kPa m 2 / g) 0,270.27 0,270.27 0,290.29 0,410.41 Стойкость к излому (количество двойных перегибов)Fracture resistance (number of double bends) 7777 8585 7878 4,364.36 Показатель разрыва (мН м2/г)The rate of gap (mN m 2 / g) 1,691,69 2,082.08 1,521,52 2,592.59 Примечание. А: БСЦХП В: целлюлоза из стеблей кукурузыNote. A: BSCCP B: cellulose from corn stalks

Наилучший способ осуществления изобретенияBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Далее будет приведено более подробное описание настоящего изобретения со ссылками на следующие примеры, которые носят иллюстративный характер и ни в коей мере не предназначены для ограничения настоящего изобретения.A more detailed description of the present invention will be given below with reference to the following examples, which are illustrative and in no way intended to limit the present invention.

Реактивы и материалыReagents and materials

В качестве варочных агентов в настоящем изобретении использовали NaOH, Nа2SO3, Na2S и Na2CO3, а в качестве отбеливающих агентов использовали гипохлорит натрия (NaClO) и гипохлорит кальция (Са(СlO)2).NaOH, Na 2 SO 3 , Na 2 S and Na 2 CO 3 were used as cooking agents in the present invention, and sodium hypochlorite (NaClO) and calcium hypochlorite (Ca (ClO) 2 ) were used as bleaching agents.

В качестве сырья для целлюлозной массы использовали стебли кукурузы, выращенные на ферме и полностью высушенные в тени. Высушенные стебли кукурузы разрезали на части длиной по 3-4 см, очистили от листьев и других ненужных частей внешнего слоя, разделили для удаления внутренней кожуры, т.е. мясистой текстуры, после чего измельчили до нужного размера, пропуская через дробилку и терку.As a raw material for the pulp used stalks of corn grown on a farm and completely dried in the shade. The dried stalks of corn were cut into 3-4 cm lengths, peeled of leaves and other unnecessary parts of the outer layer, and divided to remove the inner peel, i.e. fleshy texture, then crushed to the desired size, passing through a grinder and grater.

Для получения целлюлозной массы использовали трехлитровый сосуд, нагревательную плитку, магнитную мешалку и двойной паровой котел, которые использовались в атмосферных условиях, а также нагреваемый резервуар под давлением 10 кг/см2 со взбалтыванием при повышенном давлении. Для промывки и нейтрализации использовали автоматический аппарат для взбалтывания, а для измельчения жидкой целлюлозной массы использовали специальное устройство. Для размола целлюлозной массы использовали аппарат для размола типа PFI (условия размола: давление 1,8 кг/см2, зазор 0,3 мм), а для формования листов целлюлозы использовали специальный стандартный листоизготовительный аппарат (ручная листовая машина производства компании TMI Inc., 173 мм в диаметре). В данном случае радиус заливаемого резервуара составлял 17,3 мм, а размер отверстия сита составлял 0,38-0,39 мм.To obtain pulp, we used a three-liter vessel, a heating plate, a magnetic stirrer and a double steam boiler, which were used in atmospheric conditions, as well as a heated tank under a pressure of 10 kg / cm 2 with agitation under increased pressure. An automatic agitator was used for washing and neutralization, and a special device was used to grind liquid pulp. For grinding pulp, a PFI type grinding apparatus was used (grinding conditions: pressure 1.8 kg / cm 2 , clearance 0.3 mm), and a special standard sheet-making apparatus (manual sheet machine manufactured by TMI Inc., 173 mm in diameter). In this case, the radius of the filled tank was 17.3 mm, and the size of the sieve opening was 0.38-0.39 mm.

Для придания формы подготовленному образцу бумаги и предотвращения коробления на сухой поверхности образца бумаги использовали толстое нетканое полотно, выталкивающие ролики и бумагоделательный механизм со сдвоенным цилиндром. Характеристики целлюлозной массы измеряли с помощью специального волюметра и прибора для измерения прочности на разрыв (прибор Шоппера (Schopper), производства компании Toyo seik Inc.), прибора для измерения сопротивления продавливанию (контрольно-измерительный прибор типа Mullen производства компании B.F.Perkin Inc.), контрольно-измерительного прибора для определения сопротивления излому (производства компании Timus Olsen testing machine Inc.) и устройства для измерения сопротивления на разрыв (контрольно-измерительного прибора Элмендорфа (Elmendorf) для определения сопротивления разрыву производства компании Twing Alert Instrument Inc.).To shape the prepared paper sample and prevent warping on the dry surface of the paper sample, a thick non-woven fabric, ejector rollers and a twin-cylinder paper machine were used. Pulp characteristics were measured using a special volume meter and a tensile strength measuring instrument (Schopper instrument manufactured by Toyo seik Inc.), a burst resistance measuring instrument (a Mullen type measuring instrument manufactured by BFPerkin Inc.), measuring instrument for determining the resistance to fracture (manufactured by Timus Olsen testing machine Inc.) and a device for measuring tensile strength (measuring instrument Elmendorf (Elmendorf) for determining resistance Breaking the gap (Twing Alert Instrument Inc.).

Сравнительный пример 1Comparative Example 1

Во время эксперимента в атмосферных условиях 100 г образца стеблей кукурузы (взятых из мясистой текстуры) испытывали с использованием NaOH с концентрацией 10% и Na2SO3 с концентрацией 15% в диапазоне температур около 150°С в течение 2, 3 и 4 часов соответственно. После фильтрации проваренного образца с помощью сита с размером отверстий 100 меш остаток осадили в воде для нейтрализации примерно в течение одних суток и сушили при 80°С в течение 5 суток. Высушенный продукт был предназначен для использования в качестве целлюлозного материала. Полученный таким образом готовый продукт имел массу 65,4, 63,2 г и 62,3 г в результате обработки 15%-ным NaOH при 150°С в течение 2, 3 и 4 часов, соответственно; и 68,34 г, 65,12 г и 62,7 г при обработке 15%-ным раствором Nа23 при 150°С в течение 2, 3 и 4 часов, соответственно. Таким образом, количественный выход составлял около 65%. Сто (100) г проваренного образца фильтровали с помощью сита, имевшего размер отверстий 100 меш, а остаток осаждали в воде примерно в течение одних суток с последующим размолом бумажной массы. Готовый продукт был предназначен для использования в качества целлюлозного материала, но формование бумаги из него не производилось.During an atmospheric experiment, 100 g of a sample of corn stalks (taken from a fleshy texture) was tested using NaOH with a concentration of 10% and Na 2 SO 3 with a concentration of 15% in a temperature range of about 150 ° C for 2, 3 and 4 hours, respectively . After filtering the boiled sample using a sieve with a mesh size of 100 mesh, the residue was precipitated in water to neutralize for about one day and dried at 80 ° C for 5 days. The dried product was intended to be used as a cellulosic material. Thus obtained finished product had a mass of 65.4, 63.2 g and 62.3 g as a result of treatment with 15% NaOH at 150 ° C for 2, 3 and 4 hours, respectively; and 68.34 g, 65.12 g and 62.7 g when treated with a 15% solution of Na 2 SO 3 at 150 ° C for 2, 3 and 4 hours, respectively. Thus, the quantitative yield was about 65%. One hundred (100) g of the boiled sample was filtered using a sieve having a mesh size of 100 mesh, and the residue was precipitated in water for about one day, followed by grinding paper pulp. The finished product was intended to be used as a cellulosic material, but paper was not formed from it.

Для расчета выхода при варке образец кукурузных стеблей, проваренных при соответствующих условиях варки, промывали, разрывали в аппарате для разрыва волокон при скорости 3000 об/мин, сушили при 80°С в течение 5 часов и взвешивали. Выход при варке задавали следующим уравнением:To calculate the yield during cooking, a sample of corn stalks boiled under the appropriate cooking conditions was washed, torn in a fiber tearing apparatus at a speed of 3000 rpm, dried at 80 ° C for 5 hours, and weighed. The output during cooking was set by the following equation:

Figure 00000001
Figure 00000001

Пример 1Example 1

При осуществлении способа варки при высоком давлении согласно настоящему изобретению во вращающийся варочный аппарат с электрическим нагревателем (давление 0-10 кг/см2, температура 0-200°С, вместимость 40 литров) добавляли 500 г образца стеблей кукурузы и варили при соотношении жидкости (масса к массе) от 4:1 до 6:1 (масса водного варочного раствора к массе сухого образца) и при максимальной температуре варки, составлявшей 150°С, в течение от 1,5 до 4 часов, в соответствии со способом натронной варки.When implementing the high pressure cooking method according to the present invention, 500 g of a sample of corn stalks were added to a rotary cooking apparatus with an electric heater (pressure 0-10 kg / cm 2 , temperature 0-200 ° C, capacity 40 liters) and cooked at a liquid ratio ( mass to mass) from 4: 1 to 6: 1 (mass of an aqueous cooking solution to the mass of a dry sample) and at a maximum cooking temperature of 150 ° C for 1.5 to 4 hours, in accordance with the method of soda cooking.

В частности, на первой стадии способа натронной варки во вращающийся варочный аппарат с электрическим нагревателем (давление 0-10 кг/см2, температура 0-200°С, вместимость 40 литров) добавляли 500 г образца и обрабатывали 15%-ным раствором NaOH при фиксированном соотношении жидкости (масса к массе), составлявшем 4:1 (масса водного варочного раствора к массе сухого образца), и максимальной температуре варки, составлявшей 150°С, в течение 1,5 часов. Обнаружено, что утолщения стеблей кукурузы были плохо проварены и восстанавливались до исходного состояния, что затрудняло использование получаемого материала в качестве целлюлозной массы. Однако на второй стадии способа натронной варки во вращающийся варочный аппарат с электрическим нагревателем (давление 0-10 кг/см2, температура 0-200°С, вместимость 40 литров) добавляли 500 г образца и обрабатывали 20%-ным раствором NaOH при фиксированном соотношении жидкости (масса к массе), составлявшем 6:1 (масса водного варочного раствора к массе сухого образца), и при максимальной температуре варки, составлявшей 150°С, в течение 3 часов. В результате стебли кукурузы хорошо проваривались, что позволяло получить целлюлозную массу с выходом 21-35 масс.%.In particular, at the first stage of the soda cooking method, 500 g of a sample was added to a rotating cooking apparatus with an electric heater (pressure 0-10 kg / cm 2 , temperature 0-200 ° C, capacity 40 liters) and treated with a 15% NaOH solution at a fixed ratio of liquid (mass to mass) of 4: 1 (mass of an aqueous cooking solution to the mass of a dry sample) and a maximum cooking temperature of 150 ° C for 1.5 hours. It was found that the thickenings of corn stalks were poorly boiled and restored to their original state, which made it difficult to use the resulting material as a pulp. However, in the second stage of the soda cooking method, 500 g of the sample was added to a rotating cooker with an electric heater (pressure 0-10 kg / cm 2 , temperature 0-200 ° C, capacity 40 liters) and treated with a 20% NaOH solution at a fixed ratio liquid (mass to mass) of 6: 1 (mass of an aqueous cooking solution to the mass of a dry sample) and at a maximum cooking temperature of 150 ° C for 3 hours. As a result, the corn stalks were well boiled, which allowed to obtain a pulp with a yield of 21-35 wt.%.

Пример 2Example 2

Образец стеблей кукурузы подвергали натронной варке с использованием первой варочной жидкости, состоявшей из 14%-ного раствора Na2SO3 и 4%-ного раствора Nа2СО3, при фиксированном соотношении жидкости (масса к массе), составлявшем 4:1 (масса водного варочного раствора к массе сухого образца), и максимальной температуре варки, составлявшей 150°С, в течение 2 часов. Образец стеблей кукурузы не проварился должным образом с получением целлюлозы. Поэтому образец стеблей кукурузы подвергали натронной варке с использованием второй варочной жидкости, состоявшей из 28%-ного раствора Na2SO3 и 8%-ного раствора Na2CO3, при фиксированном соотношении жидкости (масса к массе), составлявшем 6:1 (масса водного варочного раствора к массе сухого образца), и максимальной температуре варки, составлявшей 150°С, в течение 4 часов. В результате стебли кукурузы хорошо проварились, что позволило получить целлюлозную массу с выходом 26-41 масс.%.A sample of corn stalks was soda-cooked using the first cooking liquid, consisting of a 14% Na 2 SO 3 solution and a 4% Na 2 CO 3 solution, at a fixed liquid ratio (mass to mass) of 4: 1 (mass aqueous cooking solution to the mass of the dry sample), and a maximum cooking temperature of 150 ° C for 2 hours. A sample of corn stalks did not boil properly to produce cellulose. Therefore, the sample of corn stalks was subjected to soda cooking using a second cooking liquid, consisting of a 28% Na 2 SO 3 solution and an 8% Na 2 CO 3 solution, at a fixed ratio of liquid (mass to mass) of 6: 1 ( the mass of the aqueous cooking solution to the mass of the dry sample), and the maximum cooking temperature of 150 ° C for 4 hours. As a result, the corn stalks were well boiled, which allowed to obtain a pulp with a yield of 26-41 wt.%.

Пример 3Example 3

Проводили те же процедуры, что и описанные в Примере 1, за исключением того, что 500 г образца стеблей кукурузы подвергали натронной варке с использованием варочного раствора, состоявшего из 10%-ного раствора NaOH, 20%-ного раствора Na2SO3, 4%-ного раствора Na2CO3 и 0,1%-ного антрахинона, при фиксированном соотношении жидкости (масса к массе), составлявшем 6:1 (масса водного варочного раствора к массе сухого образца), в течение 3 часов. Выход целлюлозы составлял примерно 23-38 масс.%.The same procedures were carried out as described in Example 1, except that 500 g of a sample of corn stalks were soda-cooked using a cooking solution consisting of a 10% solution of NaOH, a 20% solution of Na 2 SO 3 , 4 % solution of Na 2 CO 3 and 0.1% anthraquinone, with a fixed ratio of liquid (mass to mass) of 6: 1 (mass of an aqueous cooking solution to the mass of a dry sample) for 3 hours. The cellulose yield was approximately 23-38 wt.%.

Пример 4Example 4

Проводили те же процедуры, что и описанные в Примере 1, за исключением того, что 500 г образца стеблей кукурузы подвергали сульфатной варке с использованием варочного раствора, состоявшего из 20%-ного раствора NaOH и 15%-ного раствора Na2S, при фиксированном соотношении жидкости (масса к массе), составлявшем 6:1 (масса водного варочного раствора к массе сухого образца), в течение 1,5 часов. Выход целлюлозы составил примерно 25-32 масс.%.The same procedures were performed as described in Example 1, except that 500 g of a sample of corn stalks were sulphate cooked using a cooking solution consisting of a 20% NaOH solution and a 15% Na 2 S solution, with a fixed the ratio of liquid (mass to mass) of 6: 1 (mass of an aqueous cooking solution to the mass of a dry sample) for 1.5 hours. The cellulose yield was approximately 25-32 wt.%.

Пример 5Example 5

Первый размол бумажной массы и изготовление бумагиFirst pulp grinding and paper making

Осаждали тридцать (30) г проваренного сухого образца в воде при концентрации 10% (масса к массе) в течение, по меньшей мере, 2 часов и добавляли в аппарат для размола - мельницу для размола PFI (условия размола: давление 1,8 кг/см2, зазор 0,3 мм), с последующим размолом сульфатной целлюлозы при 500 оборотах или щелочной сульфитной целлюлозы при 1100 оборотов для получения 40. SR (Schopper-Riegler).Thirty (30) g of boiled dry sample was precipitated in water at a concentration of 10% (mass to mass) for at least 2 hours and added to a grinder — a PFI grinder (grinding conditions: pressure 1.8 kg / cm 2 , clearance 0.3 mm), followed by grinding sulfate pulp at 500 rpm or alkaline sulfite pulp at 1100 rpm to obtain 40. SR (Schopper-Riegler).

Пример 6Example 6

Отбеливание целлюлозыPulp bleaching

В качестве отбеливающего агента использовали гипохлорит натрия (NaClO) и гипохлорит кальция (Са(СlO)2) и добавляли к ним гидроксид натрия и силикат натрия для получения значения рН 9-11. Концентрация целлюлозной массы находилась в диапазоне 4-6% при температуре реакции, составлявшей 40°С, и в диапазоне 10-16% при 35°С.Sodium hypochlorite (NaClO) and calcium hypochlorite (Ca (ClO) 2 ) were used as a bleaching agent, and sodium hydroxide and sodium silicate were added to them to obtain a pH value of 9-11. The concentration of pulp was in the range of 4-6% at a reaction temperature of 40 ° C, and in the range of 10-16% at 35 ° C.

После этапа отбеливания целлюлозной массы остающийся щелочной компонент экстрагировали, достигая концентрации целлюлозной массы 10-20% при 45-80°С в течение 1-2 часов.After the stage of bleaching the pulp, the remaining alkaline component was extracted, reaching a concentration of pulp 10-20% at 45-80 ° C for 1-2 hours.

Виды целлюлозной массы, получаемой в примерах, перерабатывали в листы бумаги с помощью специального листоизготовительного аппарата (ручного листоизготовительного аппарата производства компании TMI Inc. 173 мм в диаметре).The types of pulp obtained in the examples were processed into sheets of paper using a special sheet-making apparatus (manual sheet-making apparatus manufactured by TMI Inc. 173 mm in diameter).

Пример 7Example 7

Проводили измерения физических свойств четырех разновидностей целлюлозы (целлюлозных масс), т.е. натронной целлюлозы, сульфатной целлюлозы, щелочной сульфитной целлюлозы и сульфитной целлюлозы, полученных в с помощью приведенных выше примеров, у которых измеряли физические свойства. Для улучшения физических свойств и расширения использования целлюлозной массы из стеблей кукурузы, каждые 40 масс.% указанных отдельных видов целлюлозы смешивали с примерно 60 масс.% беленой сульфатной целлюлозы из древесины хвойных пород. После этого на образцах целлюлозы проводили измерения для определения удельного объема, прочности на разрыв, сопротивления продавливанию, сопротивления излому и сопротивления разрыву. Результаты представлены в таблицах 1 и 2.We measured the physical properties of four varieties of cellulose (pulp), i.e. soda cellulose, sulphate cellulose, alkaline sulphite cellulose and sulphite cellulose obtained using the above examples, in which physical properties were measured. To improve physical properties and expand the use of pulp from corn stalks, every 40 wt.% Of these individual types of pulp was mixed with about 60 wt.% Bleached sulphate pulp from coniferous wood. After that, measurements were made on cellulose samples to determine the specific volume, tensile strength, burst resistance, fracture resistance and tear resistance. The results are presented in tables 1 and 2.

Как описано выше, в настоящем изобретении предложен способ получения целлюлозной массы, в частности способ получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы, включающий этапы варки, промывки, просеивания, отделения воды, отбеливания, размола бумажной массы и сушки, проводимых в умеренных условиях, которые оказывают незначительное воздействие на окружающую среду. Использование стеблей кукурузы в качестве сырья для получения бумажной массы позволяет исключить импорт древесного сырья, сэкономить иностранную валюту, увеличить доход от сельского хозяйства и способствовать изготовлению высококачественной бумаги.As described above, the present invention provides a method for producing pulp, in particular a method for producing pulp from corn stalks, comprising the steps of cooking, washing, sieving, separating water, bleaching, grinding paper pulp and drying, carried out under mild conditions, which have a negligible environmental impact. The use of corn stalks as raw materials for paper pulp eliminates the import of wood raw materials, saves foreign currency, increases agricultural income and helps to produce high-quality paper.

Claims (5)

1. Способ получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы, заключающийся в том, что измельчают стебли кукурузы, варят, размалывают, диспергируют, формуют бумагу и сушат полученные листы бумаги, причем варку проводят при соотношении водного раствора реактива к материалу стеблей кукурузы, сооставляющем от 3:1 до 6:1, при температуре реакции 120-200°С в течение 1,5-4 ч.1. The method of obtaining pulp from corn stalks, which consists in grinding corn stalks, boiling, grinding, dispersing, forming paper and drying the resulting sheets of paper, and cooking is carried out at a ratio of an aqueous solution of the reagent to the material of the corn stalks, from 3: 1 to 6: 1, at a reaction temperature of 120-200 ° C for 1.5-4 hours 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно отбеливают целлюлозную массу.2. The method according to claim 1, characterized in that the pulp is further bleached. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют сульфатную варку, сульфитную варку, щелочную варку или натронную варку.3. The method according to claim 1, characterized in that carry out sulfate cooking, sulfite cooking, alkaline cooking or soda cooking. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят водорастворимый полимерный материал, содержащий поливиниловый спирт или полиакриламид.4. The method according to claim 1, characterized in that a water-soluble polymer material containing polyvinyl alcohol or polyacrylamide is introduced. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно вводят добавку, содержащую крахмал, агент для упрочнения бумаги, агент для расширения волокон, флуоресцентный отбеливатель или полимерный электролит.5. The method according to claim 1, characterized in that they additionally introduce an additive containing starch, an agent for hardening paper, an agent for expanding fibers, a fluorescent bleach or a polymer electrolyte.
RU2003102432/12A 2000-06-29 2000-06-29 Method of preparing pulp from corn stems RU2249636C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003102432/12A RU2249636C2 (en) 2000-06-29 2000-06-29 Method of preparing pulp from corn stems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003102432/12A RU2249636C2 (en) 2000-06-29 2000-06-29 Method of preparing pulp from corn stems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003102432A RU2003102432A (en) 2004-05-20
RU2249636C2 true RU2249636C2 (en) 2005-04-10

Family

ID=35611964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003102432/12A RU2249636C2 (en) 2000-06-29 2000-06-29 Method of preparing pulp from corn stems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2249636C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447219C2 (en) * 2007-12-05 2012-04-10 Схандонг Фуйин Папер Энд Енвиронментал Протектион Текхнологи Ко., Лтд Paper products from straw of cereals of natural colour and their fabrication technique

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447219C2 (en) * 2007-12-05 2012-04-10 Схандонг Фуйин Папер Энд Енвиронментал Протектион Текхнологи Ко., Лтд Paper products from straw of cereals of natural colour and their fabrication technique

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7186316B1 (en) Method for preparing pulp from cornstalk
JP2004503683A5 (en)
JP4803936B2 (en) Plant seed-derived fibers and methods of use thereof
Kaur et al. Optimization of soda pulping process of ligno-cellulosic residues of lemon and sofia grasses produced after steam distillation
CA2744961A1 (en) Method for preparing nonwood fiber paper
KR100694840B1 (en) Manufacturing method of mechanical pulp from cornstalk
WO1994004745A1 (en) Algal pulps and pre-puls and paper products made therefrom
KR100324487B1 (en) Preparation method for the cornstalk pulping
RU2249636C2 (en) Method of preparing pulp from corn stems
JP4486111B2 (en) Method for producing pulp from corn stalk
Osman Khider et al. Suitability of Sudanese cotton stalks for alkaline pulping with additives
KR100652975B1 (en) Manufacturing method of semichemical mechanical pulp from cornstalk
KR101010978B1 (en) Method of Manufacturing an opaque paper using Genus Typha L.
Lewis et al. Nalgrass: a nonwood fiber source suitable for existing US pulp mills
JP3592587B2 (en) Method for producing pulp for papermaking
JP2008075199A (en) Transparent paper
NZ522644A (en) Method for preparing pulp from cornstalk
Masrol et al. Effects of total chlorine free (TCF) bleaching on the characteristics of chemi mechanical (CMP) pulp and paper from Malaysian durian (DURIO ZIBETHINUS MURR.) rind
Azhar et al. Isolation and characterization of pulp from sugarcane bagasse and rice straw
KR100750330B1 (en) Manufacturing method of mechanical pulp from cornstalk
ZA200209303B (en) Method for preparing pulp from cornstalk.
Kamal El-Dean et al. Kraft Pulping of Date Palm Rachis from Egypt
HAILU EVALUATION OF PULP AND PAPER MAKING PROPERTIES OF CAESALPINIA DECAPETELA
Mydin et al. Development and Evaluation of Pulp and Paper Properties Using Bambusa Vulgaris
US1151490A (en) Production of half-stuff paper-pulp or paper.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110630