CN100582360C - 以杂交狼尾草为原料的制浆造纸方法及产品 - Google Patents

Abstract

本发明属造纸技术领域，具体涉及一种以杂交狼尾草为原料的制浆造纸方法。该方法经对杂交狼尾草预处理，备料、切草、蒸煮、磨浆、抄纸、复卷等造纸步骤，可制造出符合规格的各种纸和纸板。该原料应用中节水省电，蒸煮后浆料柔软、容易磨浆、成浆色好、滤水性快，比现有麦草浆纸返潮性能好。所抄造纸品具有良好的物理性能，可用于抄造高强瓦楞原纸、胶印书刊纸等其它纸和纸板。本发明可以把亚铵法造纸厂的污水污泥直接用于杂交狼尾草的种植生产，利于环境保护、降低能耗、增加效益，对发展“循环经济”和开辟造纸新原料渠道具有重要的革新意义。

Description

以杂交狼尾草为原料的制浆造纸方法及产品

技术领域

本发明涉及一种制浆造纸方法及其产品，具体地说涉及一种以杂交狼尾草为原料的制浆造纸方法及其产品高强瓦楞原纸。

背景技术

近年来我国造纸工业发展迅速，是少有的消费增长大于生产增长的行业之一。我国是世界上非木材纤维原料制浆造纸的大国，我国生产的70％以上的纸和纸板是采用非木纤维原料，使用草浆造纸具有历史悠久，技术成熟，生产设备众多，为推动造纸工业发展发挥了重要作用。随着纸及纸板产量和消费量的不断增大，纸浆供应却与日俱减，大量依赖于进口原料，每年需用汇千亿元，耗费惊人。造纸原料供需矛盾日渐突出，尤其是以非木纤维原料为主的生产厂家，普遍存在收购原料半径大、质量差、成本高、集约化程度低等不足。

鉴于以上原因，迫切需要改善和调整造纸工业原料的供应结构。因此，开发一种新材料的制浆造纸方法，既可以满足原料来源，同时又能提高产品质量，这对缓解造纸原料供应短缺，降低生产成本，满足需求，增加效益，节约外汇，促进造纸工业发展等具有重要的革新意义。

杂交狼尾草为禾本科多年生草本，为C₄植物，无性繁殖，为三倍体。具有产量高、易种易管、成本低、光合效能好等优点。在中等肥水条件下，每公顷一般年产鲜草量为300吨～400吨，折合干物质为45吨～80吨，被众多专家誉为“世界草王”之称。其根系发达，地上部分无气根，经改良优化后的杂交狼尾草对土壤要求不严，适于大面积种植并已示范试验成功。

杂交狼尾草由于具有较高的营养成分，广泛用于饲料，其作牛、羊、骡、马、鹿的青饲料，年内可轮割3～4次；作鱼、兔等蓄禽的青饲料，年内可轮割5～6次；除了青割外，也可晒制干草或调制青储饲料，还可以作为饲料加工的复合饲料、混合饲料的原料应用。但在造纸技术领域中尚未有应用的报道。本发明人经多年实验研究并中试应用发现，杂交狼尾草的纤维形态具有长宽比大、壁腔比小、纤维较长、好于现有同类植物纤维等优点，将其作为纤维原料大量生产用于造纸可以缓解原料短缺的问题，并可以提高纸张质量，于是完成了本发明。

发明内容

所解决技术问题

为了克服造纸领域存在的矛盾和已有技术的不足，本发明的目的在于提供一种以杂交狼尾草为原料的制浆造纸方法，该方法简便易行，并可以解决原料短缺的问题，降低能耗，增加效益，同时还能提高纸和纸板质量。同时还提供了一种由本发明方法制造的高强瓦楞原纸。

技术方案

具体地说，本发明的目的可以通过如下方式实现：

本发明制浆造纸方法包括以下步骤：以杂交狼尾草为原料制备纸浆；经抄纸机抄造产品。

其中所述杂交狼尾草是以美洲狼尾草(Pennisetum americanumL.Leeke)Tift23A为母本和象草(P.purpureum Schu-mach.)N51为父本的杂交种。优选的所述杂交狼尾草形似甘蔗、株形紧凑、须根发达、地上部分无气根；植株一般高达3.5m～4.5m，分蘖性极强，一般分蘖在25株以上，节长10～18cm，叶长90～150cm，叶宽3～5cm，茎粗2～4cm；生长期为150～180天，即4月～10月下旬，6月～9月为生长高峰期，每旬拔节伸长多达40cm～60cm，随温度增加而每旬递增；杂交狼尾草用肥以20kg/亩氮肥结合有机肥均可，在温度、水分适宜的情况下，一般扦插7～10天生根，12～15天立苗，15～20天开始分蘖。所述杂交狼尾草的茎杆、叶子及髓部均可用作制浆造纸原料。

其中所述制浆造纸的方法可以是本领域常规或已知的方法，例如可以采用亚铵法、NaOH-AQ法、硫酸盐法或烧碱法。优选采用亚铵法制浆造纸抄造高强瓦楞原纸。

所述制浆造纸也可以包括以下步骤：将原料装锅，例如25m³蒸球，在温度为160～170℃蒸煮，蒸煮的亚铵用量为绝干原料的8～16％，游离氨用量为绝干原料的1.5％～2.0％，液比1∶2.3～1∶8，保温时间为1～2h；蒸煮后蒸煮液经喷放，挤浆、磨浆制得纸浆。优选所述蒸煮中蒸煮用水采用稀黑液并预先加热到50℃以上。这样既可以节省清水又可回用黑液中的残亚铵，从而提高黑液的提取率，减少污染，且热水装锅可以适当提高装锅量。所述挤浆可以采用任何本领域常规或已知方法及设备，优选是浆料经二道串联双辊挤浆机对蒸煮液提取，由第一道挤浆机出来的浆，用稀黑液冲稀并进行搅拌后进入第二道挤浆机挤浆。所述磨浆可以采用任何本领域常规或已知方法及设备，优选分三次，第一次用大刀距和高浆浓度喂料，第二、三次采用小刀距和低浓均匀喂料。采用此方法可以有效提高纸张强度。

所述抄纸机抄纸可以采用任何本领域常规或已知方法及设备，例如可以在200mm小长网纸机上抄纸，或在2880多缸长网造纸机上进行抄纸。优选在抄纸时配抄30～70％的废纸浆，配入废纸浆的目的是增加纸张的挺度和环压指数，也可以配抄其它纤维原料制浆造纸同样很好。

本发明的制浆造纸方法中，所述杂交狼尾草还可先经抓草机压辊后备料切草，这一步骤便于草中水分平衡，另一方面使切草顺利和提高切草合格率。

本发明制浆造纸方法的最佳技术方案，包括以下步骤：

(1)备料；

(2)切草；

(3)传输除尘；

(4)装锅：平均装料到25m³蒸球；

(5)蒸煮：在温度为160～165℃蒸煮，蒸煮的亚铵用量为绝干原料的8％～12％，游离氨用量为绝干原料1.5～2.0％，液比1∶2.3～1∶5，保温时间为1～2h，蒸煮用水采用稀黑液并预先加热到50℃以上；

(6)挤浆：蒸煮终了采用全压喷放，浆料经二道串联双辊挤浆机进行蒸煮液提取，由第一道挤浆机出来的浆，用稀黑液冲稀并进行搅拌后，进入第二道挤浆机挤浆；

(7)磨浆：经二道挤浆机，除去浆中硬性杂质，浆进入盘磨机进行打浆，分三次，第一次用大刀距和高浆浓度喂料，第二、三次采用小刀距和低浓均匀喂料，磨浆浓度为3.0～3.4％，制得纸浆备用；

(8)抄纸：在纸浆中配入占纸浆重量30～45％的废纸，在抄纸机抄纸。

上述步骤中备料优选杂交狼尾草的茎杆、髓部、叶子分别占的比例是66.8％、15.2％、10.5％，并由料厂用机械运到切草机前，由人工送料，由于该草长短整齐，与麦草人工送料相比，省工省时。

在切草步骤中优选经机械压辊切草，切草合格率可以满足蒸煮要求。

在传输除尘步骤中，切好的草片经传输除尘，比麦草传输快，除尘较容易，用电量少，切草损失率、筛选损失率、备料损失率均低于麦草，如更换适中网布，三率还会降低。

在装锅步骤中由于使用杂交狼尾草为原料，其密度适中，平均装料25m³蒸球比麦草节约时间、每m³装净料量较麦草量大，蒸煮药液容易渗透，蒸煮过程容易控制，浆料均匀。

在蒸煮步骤中，蒸煮用水采用稀黑液并预先加热到50℃以上，这一方面节约清水用量，又可回用黑液中的残亚铵。热水装锅还可适当提高装锅量。

在挤浆步骤中，优选浆料经二道串联双辊挤浆机进行蒸煮残液提取，挤浆机中间设有浆料稀释槽，由第一道挤浆机出来的浆，在该设备中用稀黑液冲稀并进行搅拌，使进入第二道挤浆机的浆料均匀，以便提高黑液的提取率。

在磨浆步骤中，经二道挤浆机，已除去浆中硬性杂质，浆进入例如Ф550和Ф450的盘磨机进行磨浆，磨浆浓度可以为3.0～3.4％。本发明范围内的蒸煮条件的杂交狼尾草浆料在磨浆时，进料及研磨均十分顺利。

本发明方法中采用的设备或试剂均为市售产品，例如山东潍坊扬帆机械有限公司生产销售的ZCO型号刀辊切草机和120吨/d双辊挤浆机。

本发明方法可用于制造高强瓦楞原纸、箱板纸及其它纸和纸板，其均以杂交狼尾草为原料制备纸浆并抄造产品。

有益效果

采用本发明新材料制浆造纸方法简便易行，可以解决造纸原料短缺的问题，同时可以降低能耗，提高产品质量。本发明方法制浆得率在65％以上。蒸煮后浆料柔软、容易磨浆、成浆颜色浅、色泽好、浆料滤水抄造性能良好、脱水好，有利提高车速，比现有麦草纸的返潮性能好，强度指标均达到或超过A级。因杂交狼尾草在种植生长中喜氮肥，使用本发明方法时制浆废液中含有全氮(N)1.00～1.87％，氨态氮0.82～1.28％，还有少量的磷和钾肥，中段废水治理后产生的污泥含有大量的有机物，这正是杂交狼尾草的有效肥料，可不用特别处理，直接做为杂交狼尾草底肥灌溉及施用，对环境保护，开发“循环经济”应用十分有利。

在本发明范围内的蒸煮条件下对杂交狼尾草蒸煮，并进行磨浆抄纸试验；取部分废纸浆国产OCC与之配抄，测定其配抄后的成纸强度。

蒸煮在15升电热回转锅中进行，装锅量为1kg绝干料。蒸煮使用的原料均为收割1个月的杂交狼尾草。

采用本发明方法与采用麦草制浆的浆张强度和所抄造的高强瓦楞原纸的强度结果分别列于表1和表2。

表1浆张强度

表2高强瓦楞原纸的强度

从表1和表2中可以看出，采用本发明方法所抄造的高强瓦楞原纸在环压强度、裂断长及撕裂强度等性能指标上，总体优于麦草所抄造的高强瓦楞原纸。

具体实施方式

本发明用下列实施例进行说明，但不限制本发明。

实施例1：

(1)备料：杂交狼尾草风干，经抓草机压辊；

(2)切草：通过切草机切为草片；

(3)传输除尘；

(4)装锅：平均装料25m³蒸球；

(5)蒸煮：在温度为160℃，蒸煮的亚铵用量为对绝干原料12％，游离氨用量为对绝干原料1.5％，液比1∶8，保温时间为1h进行蒸煮，其中蒸煮用水为预先加热到60℃的稀黑液，杂交狼尾草的制浆得率为65.1％；

(6)挤浆：蒸煮终了采用全压喷放，浆料经二道串联双辊挤浆机进行蒸煮残液提取，由第一道挤浆机出来的浆，用稀黑液冲稀并进行搅拌后，进入第二道挤浆机挤浆；

(7)磨浆：经二道挤浆机，除去浆中硬性杂质，浆进入Ф550和Ф450盘磨机进行打浆，磨浆浓度为3.0％。

(8)抄纸：在200mm小长网纸机上抄造产品，制得高强瓦楞原纸。

经测定，成纸的环压指数为12.84N.m²/g，裂断长为7.02km，耐折度为10次，各项指标均超过高强瓦楞原纸的国家标准要求。

实施例2：

与实施例1中步骤相同，只是将步骤(5)中的温度替换为165℃，蒸煮的亚铵用量替换为对绝干原料14％，游离氨用量替换为对绝干原料1.55％，液比替换为1∶5，保温时间替换为2h。

经测定，成纸的环压指数为18.29N.m²/g，裂断长为6.56km，耐折度为8次，各项指标均符合高强瓦楞原纸的国家标准要求。

实施例3：

与实施例1中步骤相同，只是将步骤(5)中的温度替换为170℃，蒸煮的亚铵用量替换为对绝干原料16％，游离氨用量替换为对绝干原料2.0％，液比替换为1∶2.3，保温时间替换为1.5h。

经测定，成纸的环压指数为17.34N.m²/g，裂断长为6.82km，耐折度为6次，各项指标均符合高强瓦楞原纸的国家标准要求。

实施例4：

与实施例1中步骤相同，只是将步骤(8)改为在2880多缸长网造纸机上进行抄纸，因杂交狼尾草亚铵法浆料柔软，脱水性好，致使抄造顺利，浆料上网后引纸，卷取容易，整个抄纸过程未断头。在50％湿度25℃温度的测定条件下，配比45％的废纸浆，抄造高强瓦楞原纸。

实施例4抄造的高强瓦楞原纸，根据国标亚铵法抄造高强瓦楞原纸的测试标准，测得质量列于下表3：

表3杂交狼尾草亚铵法制浆抄造高强瓦楞原纸质量

由表3可看出，实施例4抄造的高强瓦楞原纸各项强度指标均达到或超过GB13023--91规定的A级质量标准。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基本上所做的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种以杂交狼尾草为原料的制浆造纸方法，其特征在于包括以下步骤：以美洲狼尾草Tift23A为母本和象草N51为父本的杂交狼尾草为原料装锅，在160℃-170℃的温度条件下蒸煮，蒸煮时的亚铵用量为绝干原料的8％-16％，游离氨用量为绝干原料的1.5％-2.0％，液比为1∶2.3-1∶8，保温时间为1-2h，蒸煮后蒸煮液经喷放，挤浆、磨浆制得纸浆；

经抄纸机抄纸制得产品。

2.根据权利要求1所述的制浆造纸方法，其特征在于所述杂交狼尾草在制备纸浆前经抓草机压辊后平衡水分，进行备料切草。

3.根据权利要求1所述的制浆造纸方法，其特征在于所述蒸煮中蒸煮用水采用稀黑液，并预先加热到50℃以上。

4.根据权利要求1所述的制浆造纸方法，其特征在于所述挤浆是浆料经二道串联双辊挤浆机进行蒸煮残液提取，由第一道挤浆机出来的浆，用稀黑液冲稀并进行搅拌后进入第二道挤浆机挤浆。

5.根据权利要求1所述的制浆造纸方法，其特征在于所述磨浆是分三次，第一次用大刀距和高浆浓度喂料，第二、三次采用小刀距和低浓度均匀喂料。

6.根据权利要求1所述的制浆造纸方法，其特征在于所述抄纸机抄纸时，配抄30～70％的废纸浆。

7.根据权利要求1-6之任一所述制浆造纸方法制造的高强瓦楞原纸，其特征在于其是以杂交狼尾草为原料制备纸浆并抄造产品。