利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的瓦楞原紙及其生產方法
2023-06-24 06:19:31
專利名稱：利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的瓦楞原紙及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種瓦楞原紙及其生產方法，尤其是涉及一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的瓦楞原紙及其生產方法。
背景技術：
瓦楞原紙除廣泛用於食品包裝外，還可以用來包裝家具、大件電器、仿製品、橡膠製品。由於瓦楞紙板本身結構的特點，具有很高的強度/重量比，是一種十分優良的包裝材料。我國紙製品尤其是瓦楞原紙，主要以非木漿結構為主，傳統的製漿工藝是用鹼或酸在一定的壓力溫度下蒸煮植物原料，其中佔原料一半的非纖維素原料及全部化工原料作為廢棄物排放，不僅能耗大、得率低，而且需要大量的化學藥品，使得製漿過程產生大量的廢氣廢液，造成極其嚴重的環境汙染。
蒸汽爆破製漿，是利用蒸汽爆破法對具有細胞結構的植物纖維原料進行處理製漿的一種新技術。在一定的蒸汽、溫度、壓力和少量化學品的作用之下，使纖維原料的化學成分發生物理、化學的變化，而在壓力突然釋放的瞬間，細胞內的蒸汽突然膨脹，從而使纖維得以離析、分散，部分剝離木素，並將原料撕裂為小纖維，如同發生了「爆破」。製漿廢液汙染負荷與傳統製漿工藝相比降低約1/5～1/4。國內對爆破製漿的研究從二十世紀80年代中期開始起步，並發表了一些研究論文。不過工藝及研究的對象均為木材，而且均採用化學藥品先行預處理後再進行爆破，不僅耗費大量的化學物品，而且存在環境汙染嚴重的問題。1999年，中國科學院過程工程研究所針對秸杆提出了不加化學藥品的低壓爆破設想，進而利用1m3汽爆設備進行了噴爆，噴爆後的物料在實驗室的條件下進行打漿和抄片。後經專家論證後，認為僅有1m3單缸汽爆試驗和實驗室製漿抄紙工藝並不完善和可靠，必須要進行中試後，方可投入大規模工業化生產。在申請本發明專利之前，國內外一些單位和部分專家對「蒸汽爆破」方法也經過長時間的研究和探討，但都未曾達到大型工業化生產的程度。
專利號為99111449、授權公告日為2003年1月8日、發明名稱為「利用低壓汽爆秸杆類植物製紙漿的無汙染方法」、專利權人為中國科學院化工冶金研究所的發明專利，涉及一種利用低壓汽爆秸稈類植物製紙漿的無汙染方法。其特徵在於將已粗切為20～30毫米長的秸稈類植物裝入汽爆罐中，以噴霧方式加入相對於原料乾重約34％的水，於1.2～1.7MPa的壓力下處理約10分鐘後，瞬間減壓釋放，即得汽爆秸稈類植物；所得汽爆秸稈類植物用5倍的水抽提3次，直到以傳統工藝得到抄紙。
其權利要求為「一種利用低壓汽爆秸稈類植物製紙漿的無汙染方法，包括秸稈類植物及漿液的處理，其特徵在於將已粗切為20～30毫米長的秸稈類植物裝入汽爆罐中，以噴霧方式加入相對於原料乾重約34％的水，於1.2～1.7MPa的壓力下處理約10分鐘後，瞬間減壓釋放，即得汽爆秸稈類植物；所得汽爆秸稈類植物用5倍的水抽提3次，抽提後的爆破料稀釋後，以10％的濃度加入盤磨機進行打漿，直到以傳統工藝得到紙。」發明內容本發明的目的是提供一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低能耗、低汙染、高得率的低定量高強瓦楞原紙及其生產方法。
為了實現上述目的，本發明一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低定量高強瓦楞原紙，其特徵在於以秸杆為原料，經粗切後進行蒸汽爆破，在蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的0.5～2％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在145～180℃汽相蒸煮溫度、0.9～2.0MPa壓力下處理12～18分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆；然後進行洗滌提取、粗打漿、篩選淨化、精打漿工序而製得汽爆麥草漿；然後將製得的汽爆麥草漿與已有的本色長纖維漿混合，其漿料混合配比按絕幹總量百分比為汽爆麥草漿絕幹總量50～70％，本色長纖維漿絕幹總量30～50％；然後將混合後的漿料上網成形、壓榨、乾燥、卷取而製成成品。
根據所述的一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低定量高強瓦楞原紙，其特徵在於在所述的蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的1～1.5％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在150～170℃汽相蒸煮溫度下，先在0.9Mpa～1.1Mpa壓力下處理3～8分鐘，然後在1.4Mpa～1.8Mpa壓力下處理8～11分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆。
根據所述的一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低定量高強瓦楞原紙，其特徵在於在所述的蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的1.5％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在150～170℃汽相蒸煮溫度下，先在1.0Mpa壓力下處理5分鐘，然後在1.6Mpa壓力下處理10分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆。
根據所述的一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低定量高強瓦楞原紙，其特徵在於所述的汽爆麥草漿與已有的本色長纖維漿混合配比按絕幹總量百分比為汽爆麥草漿絕幹總量60％，本色長纖維漿絕幹總量40％。
一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於以秸杆為原料，經粗切後進行蒸汽爆破，在蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的0.5～2％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在145～180℃汽相蒸煮溫度、0.9～2.0MPa壓力下處理12～18分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆；然後進行洗滌提取、粗打漿、篩選淨化、精打漿工序而製得汽爆麥草漿；然後將製得的汽爆麥草漿與已有的本色長纖維漿混合，其漿料混合配比按絕幹總量百分比為汽爆麥草漿絕幹總量50～70％，本色長纖維漿絕幹總量30～50％；然後將混合後的漿料上網成形、壓榨、乾燥、卷取而製成成品。
根據所述的利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於在所述的蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的1～1.5％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在150～170℃汽相蒸煮溫度下，先在0.9Mpa～1.1Mpa壓力下處理3～8分鐘，然後在1.4Mpa～1.8Mpa壓力下處理8～11分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆。
根據所述的利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於在所述的蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的1.5％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在150～170℃汽相蒸煮溫度下，先在1.0Mpa壓力下處理5分鐘，然後在1.6Mpa壓力下處理10分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆；所述的汽爆麥草漿與已有的本色長纖維漿混合配比按絕幹總量百分比為汽爆麥草漿絕幹總量60％，本色長纖維漿絕幹總量40％。
根據所述的利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於在洗漿提取工序中擠漿機進漿布漿濃度5.0～10％擠漿機出漿濃度26.0～30.0％擠漿液中纖維含量 3g/l。
根據所述的利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，
其特徵在於粗打漿工序中打漿度 18～20°SR溼重 7.0～8.0g精打漿工序中打漿度 23～25°SR纖維溼重 3.0～5.0g。
根據所述的利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於上網成形工序中成漿打漿度 27±3°SR成漿溼重 4.0～6.0g上網濃度 0.8～1.0％上網PH值 6.0～8.0。
本發明是基於利用中壓蒸汽爆破處理農作物秸杆，可使纖維得以分散、離析的特點，開闢應用物理原理製漿造紙的新方法。目的在於克服現有技術存在的汙染環境、生產過程複雜、產品得率低、生產成本高的缺點，而提供一條先進、新穎、獨特的、易於工業化生產的工藝路線，在該方法中首次應用了4臺50m3汽爆罐，通過反覆的設備調試及大量的漿料檢測試驗，不斷優化生產工藝，最終逐步攻克各項技術難關，成功地產出了合格的漿料，同時為解決汙染問題，採取汙水特殊處理工藝，達到分級處理循環使用目的，真正實現了廢水的零排放。使汽爆技術成功的應用於大型工業生產中。此方法具有低能耗、低汙染、高得率的性質，且生產出的包裝和冷藏專用包裝瓦楞原紙具有低定量、高強度、外觀平整均勻的特點。
本發明利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙瓦楞原紙，紙機車速可達300米/分，日產能力可達150噸。
圖1為本發明的工藝流程圖。
圖2為本發明的具體工藝流程圖。
具體實施例方式
本發明的技術方案如下本發明以切斷後的秸杆(20～30mm)為原料，經除塵後，利用中壓蒸汽爆破處理纖維，再經洗滌提取、粗打漿、篩選、淨化、濃縮、精打漿工序製漿，並與少量本色長纖維漿料混合，抄造高強瓦楞原紙。
具體工藝流程如圖1、圖2所示工藝流程包括秸杆、粗切(20～30mm)、蒸汽爆破、洗滌提取、粗打漿、篩選淨化、精打漿、上網成形、壓榨、乾燥、卷取。
本發明中，秸杆可以是稻草、麥草、玉米杆、豆秸、高粱秸、蔗渣、棉子杆等農副產品。
本發明一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低定量高強瓦楞原紙，其特徵在於以秸杆為原料，經粗切後進行蒸汽爆破，在蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的0.5～2％加入燒鹼(NaoH)，裝入汽爆罐中，在145～180℃汽相蒸煮溫度、在0.9～2.0MPa壓力下處理12～18分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆；然後進行洗滌提取、粗打漿、篩選淨化、精打漿工序而製得汽爆麥草漿；然後將製得的汽爆麥草漿與已有的本色長纖維漿混合，其漿料混合配比按絕幹總量百分比為汽爆麥草漿絕幹總量50～70％，本色長纖維漿絕幹總量30～50％；然後將混合後的漿料上網成形、壓榨、乾燥、卷取而製成成品。
本發明中，蒸汽爆破指在一定規模的汽爆罐中裝入粗切(20～30mm長)的秸杆，並加入0.5～2％的燒鹼，其中優選按秸杆原料的絕乾重量的1～1.5％加入燒鹼。汽相蒸煮溫度優選150℃～170℃。加壓處理時最好先在0.9Mpa～1.1Mpa壓力下處理3～8分鐘，其中在1.0Mpa壓力下處理5分鐘效果較好。然後1.4Mpa～1.8Mpa壓力下處理8～11分鐘，其中在1.6Mpa壓力下處理10分鐘效果較好，然後瞬間減壓釋放即得汽爆秸杆。
本發明方法中，在洗滌提取工序，由於汽爆後的漿料纖維較粗、挺，一般的低壓差洗滌設備使用效果不理想，最終採用了雙螺旋擠漿設備。最後經過反覆的論證，根據汽爆漿的特點，擠漿機進漿布漿濃度5.0～10％。
本發明方法中，由於汽爆產生的分散、離析的物料，經噴爆後雖然大部分在形狀上發生變化，但仍不能成漿抄造，這需要一個預處理過程，以便後面的工序能夠連續正常生產，針對物料的特性，選擇了以切斷為主，疏解為輔的打漿方式，確保了成漿的質量，磨漿機磨漿濃度2.8～3.0％，其打漿程度有一定要求打漿度18～20°SR，溼重7.0～8.0g。
本發明的方法中，由於在汽爆過程中只加入了1.5％的燒鹼，秸杆中纖維素、半纖維素損失很少，且大量木質素保留在漿料中，漿得率高，可達到65～75％，比化學製漿提高15～30％。
所述的汽爆漿料經精打漿達到規定的工藝指標後，與本色長纖維漿料(最佳工藝指標為打漿度30±2，溼重5～7)混合，最佳配比為汽爆漿料60％，本色長纖維漿料絕幹總量40％，經上網抄造成紙。
在壓榨工序，由於在汽爆過程中只加入了1.5％的燒鹼，汽爆後漿料中含有木質素相對較高，細纖維化程度相對化學漿來說較小，因此在成形壓榨過程中濾水速度較快，所需的壓榨線壓力較化學漿低(一般為預壓區線壓50～70KN/m，一壓區線壓120～180KN/m，二壓區線壓150～200KN/m)，整條爆破製漿生產線集中控制，只需二人操作，大大降低了工人的勞動強度，自動化程度高。
爆破過程僅消耗蒸汽，其用量為0.7～1.5噸蒸汽/噸秸杆。
在本發明中，製漿造紙產生的廢棄物採用清潔生產的設計理念進行封閉循環使用，廢渣用於製造生物有機肥，廢液分級處理後循環利用。
本發明中，洗滌提取、粗打漿、篩選淨化、精打漿等工序要求一定的工藝條件，根據原料不同，最適條件有所不同。
實施例備料工序料片長度20～30mm含塵率 ≤4％蒸汽爆破工序本發明中，蒸汽爆破指在一定規模的汽爆罐中裝入粗切(20～30mm長)的秸杆，並加入少量燒鹼，在145～180℃汽相蒸煮溫度、在0.9～2MPa壓力下處12～18分鐘。優選在150～170℃汽相蒸煮溫度、0.9～1.1MPa壓力下處理5分鐘，然後於1.4～1.8MPa壓力下處理10分鐘，然後瞬間減壓釋放即得汽爆秸杆。
本工序主要設備是汽爆罐和噴放倉，經蒸汽爆破後漿料投入噴放倉後，須經過四條螺旋輸送帶及一條主螺旋輸送帶，並在螺旋後半段設噴水管，直接送料至擠漿機布漿器。具體工藝參數如下液比 1∶1
用鹼量(按秸杆原料的絕乾重量)0.5～2％，最佳1.5％低壓0.9～1.1Mpa，最佳1.0Mpa保壓時間3～8Min，最佳5Min高壓1.4～1.8Mpa，最佳1.6Mpa保壓時間8～11Min，最佳10Min汽相蒸煮溫度145～180℃，優選150℃～170℃，最佳160℃。(說明若溫度過低，無法撕裂纖維；溫度過高，漿料爆的太碎，同樣不利於造紙。)洗滌提取工序擠漿機進漿布漿濃度 5.0～10％擠漿機出漿濃度 26.0～30.0％擠漿液中纖維含量 ≤2～4g/l粗打漿工序磨漿機磨漿濃度 2.8～3.0％打漿度 18～20°SR溼重 7.0～8.0g篩選淨化工序篩選濃度 1.5～2.0％進漿壓力 0.15～0.25MPa進出口壓差 0.015～0.05MPa濃縮洗漿工序出漿濃度 4.0～6.0％精打漿工序打漿度 23～25°SR纖維溼重 3.0～5.0g本發明在原料上採用汽爆麥草漿與少量本色長纖維漿混合的配比工藝，從而改善成紙顏色，提高成紙物理指標。其漿料配比(絕乾重量)為汽爆漿 50～70％，最佳60％本色長纖維漿 30～50％，最佳40％上網成形工序
所述的汽爆漿料經精打漿達到規定的工藝指標後，與少量本色長纖維漿料(最佳工藝指標為打漿度30±2，溼重5～7)混合，上網抄造成紙，其上網成形工藝參數為成漿打漿度 27±3°SR成漿溼重 4.0～6.0g上網濃度 0.8～1.0％上網PH值 6.0～8.0壓榨部工藝參數真空吸移輥真空度 0.05～0.08MPa真空壓榨輥真空度 0.05～0.08MPa預壓區線壓 50～70KN/m上毛布吸溼箱真空度 0.02～0.03MPa下毛布吸溼箱真空度 0.02～0.03MPa二壓(大輥徑1)線壓120～180KN/m上毛布吸溼箱真空度 0.02～0.03MPa三壓(大輥徑2)線壓150～200KN/m上毛布吸溼箱真空度 0.02～0.03MPa下毛布吸溼箱真空度 0.02～0.03MPa本工藝生產的瓦楞原紙可達A級，物理指標如下定量 110g/m2環壓強度指數 6.5～7.1Nm/g裂斷長 3.7～4.3km緊度 ≥0.5g/cm3水分 8.0±2％
權利要求
1.一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低定量高強瓦楞原紙，其特徵在於以秸杆為原料，經粗切後進行蒸汽爆破，在蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的0.5～2％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在145～180℃汽相蒸煮溫度、0.9～2.0MPa壓力下處理12～18分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆；然後進行洗滌提取、粗打漿、篩選淨化、精打漿工序而製得汽爆麥草漿；然後將製得的汽爆麥草漿與已有的本色長纖維漿混合，其漿料混合配比按絕幹總量百分比為汽爆麥草漿絕幹總量50～70％，本色長纖維漿絕幹總量30～50％；然後將混合後的漿料上網成形、壓榨、乾燥、卷取而製成成品。
2.根據權利要求1所述的一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低定量高強瓦楞原紙，其特徵在於在所述的蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的1～1.5％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在150～170℃汽相蒸煮溫度下，先在0.9Mpa～1.1Mpa壓力下處理3～8分鐘，然後在1.4Mpa～1.8Mpa壓力下處理8～11分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆。
3.根據權利要求2所述的一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低定量高強瓦楞原紙，其特徵在於在所述的蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的1.5％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在150～170℃汽相蒸煮溫度下，先在1.0Mpa壓力下處理5分鐘，然後在1.6Mpa壓力下處理10分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆。
4.根據權利要求1所述的一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低定量高強瓦楞原紙，其特徵在於所述的汽爆麥草漿與已有的本色長纖維漿混合配比按絕幹總量百分比為汽爆麥草漿絕幹總量60％，本色長纖維漿絕幹總量40％。
5.一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於以秸杆為原料，經粗切後進行蒸汽爆破，在蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的0.5～2％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在145～180℃汽相蒸煮溫度、0.9～2.0MPa壓力下處理12～18分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆；然後進行洗滌提取、粗打漿、篩選淨化、精打漿工序而製得汽爆麥草漿；然後將製得的汽爆麥草漿與已有的本色長纖維漿混合，其漿料混合配比按絕幹總量百分比為汽爆麥草漿絕幹總量50～70％，本色長纖維漿絕幹總量30～50％；然後將混合後的漿料上網成形、壓榨、乾燥、卷取而製成成品。
6.根據權利要求5所述的利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於在所述的蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的1～1.5％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在150～170℃汽相蒸煮溫度下，先在0.9Mpa～1.1Mpa壓力下處理3～8分鐘，然後在1.4Mpa～1.8Mpa壓力下處理8～11分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆。
7.根據權利要求6所述的利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於在所述的蒸汽爆破工序中，按秸杆原料的絕乾重量的1.5％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在150～170℃汽相蒸煮溫度下，先在1.0Mpa壓力下處理5分鐘，然後在1.6Mpa壓力下處理10分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆；所述的汽爆麥草漿與已有的本色長纖維漿混合配比按絕幹總量百分比為汽爆麥草漿絕幹總量60％，本色長纖維漿絕幹總量40％。
8.根據權利要求5所述的利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於在洗漿提取工序中擠漿機進漿布漿濃度5.0～10％擠漿機出漿濃度26.0～30.0％擠漿液中纖維含量 3g/l。
9.根據權利要求5所述的利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於粗打漿工序中打漿度 18～20°SR溼重7.0～8.0g精打漿工序中打漿度 23～25°SR纖維溼重3.0～5.0g。
10.根據權利要求5所述的利用蒸汽爆破秸杆製漿生產低定量高強瓦楞原紙的生產方法，其特徵在於上網成形工序中成漿打漿度 27±3°SR成漿溼重4.0～6.0g上網濃度0.8～1.0％上網PH值6.0～8.0。
全文摘要
一種利用蒸汽爆破秸杆製漿生產的低定量高強瓦楞原紙及其生產方法，以秸杆為原料，經粗切後進行蒸汽爆破，在蒸汽爆破中，按秸杆原料的絕乾重量的0.5～2％加入燒鹼，裝入汽爆罐中，在145～180℃汽相蒸煮溫度、0.9～2.0MPa壓力下處理12～18分鐘，瞬間減壓釋放得到汽爆秸杆；然後進行洗滌提取、粗打漿、篩選淨化、精打漿工序而製得汽爆麥草漿；然後將製得的汽爆麥草漿與已有的本色長纖維漿混合，絕幹總量百分比為汽爆麥草漿50～70％，本色長纖維漿30～50％；然後將混合後的漿料上網成形、壓榨、乾燥、卷取而製成成品。本發明具有低能耗、低汙染、高得率的性質，有利於環保。且生產出的包裝和冷藏專用包裝瓦楞原紙具有低定量、高強度、外觀平整均勻的特點。
文檔編號D21D1/02GK1786340SQ20051010429
公開日2006年6月14日 申請日期2005年10月14日 優先權日2005年10月14日
發明者陶志遠, 鬱永和, 孫中國, 郜金山, 劉劍, 孫啟峰, 鬱全豐, 杜娟 申請人:山東豐源中科生態科技有限公司