亞銨棉柴高強瓦楞原紙製漿工藝及其設備的製作方法

2023-05-15 00:48:26

專利名稱:亞銨棉柴高強瓦楞原紙製漿工藝及其設備的製作方法
本發明是關於以棉柴為原料制半化學漿，特別是高強度瓦楞原紙漿的工藝及其關鍵設備，涉及亞銨法製漿。
紙和紙板是當前世界上最主要的包裝材料之一，其中尤以箱板紙和瓦楞紙的用量最大。世界各主要造紙國家所用原料的90%是木材纖維，而我國木材資源較缺乏，包裝紙多以稻草、麥草為原料。由於草類纖維較短，製成的紙板物理強度較差，難以達到高強瓦楞紙的質量要求，在使用上受到一定限制。我國是世界上主要產棉國之一，有豐富的棉柴資源，棉柴纖維組織緊密，其稈芯纖維較短、韌皮部纖維較長，正好長短纖維配合，可以作為抄制包裝紙板特別是高強度瓦楞紙板的原料，因而開發棉柴製漿工藝，既有利於棉柴資源的綜合利用，又為包裝紙板提供了新的豐富的原料來源，對我國造紙工業的發展是具有重大意義的。
從1926年開始，蘇聯、印度等國家即進行過棉柴製漿工藝的研究，但至今仍處於試驗階段，均未正式投入生產。國內於一九五六年起也開始了棉柴製漿研究工作，後因各種原因進展不快。進入八十年代以後，隨著我國經濟的發展，棉柴製漿工藝試驗又陸續開展起來，特別是河北、河南、山東、山西四省的若干造紙廠均開展過該項試驗工作。目前開展的棉柴製漿試驗大體可分為鹼法和亞銨法兩類。鹼法蒸煮雖有利於藥液的滲透，但由於棉柴含果膠質多，在洗漿時產生大量泡沫，後處理困難，耗鹼量較大，成本較高，另外製漿過程中散發的臭氣對大氣汙染和製漿廢液的汙染問題不好解決，因而受到限制。亞銨法製漿工藝蒸煮廢液可直接用作肥料，有利於解決汙染問題，但現有的亞銨法製漿工藝和設備，不能適應棉柴製漿，採用已知亞銨工藝蒸煮後的漿料不變形，有些還呈棉稈原狀，纖維束多，達不到纖維的分離點，往往在貯漿池中造成漂浮，難於提漿、輸送，給後續工序帶來很大困難，因而雖先後開展過若干試驗，但終因工藝與相應的關鍵設備沒有解決，至今尚無任何廠家正常生產。
本發明的目的就是針對棉柴製漿過程中備料、蒸煮、疏解、打漿各工序的關鍵問題，提出新的工藝條件和相應的生產設備，以實現棉柴製漿的工業化生產的目的。
本發明採用的工藝流程如下備料(棉柴入場→切斷→堆垛→分絲→除塵)→蒸煮(裝球→升溫加壓→保溫→噴放→卸蓋倒料)→磨漿(疏解→粗磨→篩選)→洗漿→細磨(雙盤磨→打漿帚化)→成漿。
棉柴原料進入貨場後，即用切草機切成一定長度的碎段，隨後堆垛貯存備用。待用料時破垛取出已切斷的棉柴進行分絲處理。本發明選用轉盤式分絲機對棉柴分絲，使棉柴杆破碎為數瓣，形成比火柴杆略大的木棒，棉柴皮則被梳打成麻狀或絮狀物。分絲後的棉柴還要被送入輥式除塵器中除去塵土和雜質等。然後就可進行蒸煮。
蒸煮工序是將經分絲、除塵後的原料裝入蒸球，邊進料，邊泵入蒸煮藥液(經加溫後的按比例配好的水與亞銨的混合液)。裝料完畢後，將蒸球蓋蓋上，並留適當的縫隙以泵入一定量的氨水作緩衝劑，然後蓋緊。空轉一段時間後，通入蒸汽，在一定壓力和溫度下進行蒸煮。蒸煮完畢後，打開放料閥門，利用蒸球內的壓力將漿料噴出，噴不淨的部分，打開球蓋倒出並泵入噴放池。
由於棉柴木質部纖維束較緊密，經蒸煮後的棉柴仍不變形，必須進行一定的處理，使粗纖維束疏解。本發明的疏解處理是在液壓聯動疏解機中進行的。疏解後的漿料再送入小盤磨中進行粗磨，以得到較為均勻的半料漿。
經蒸煮、磨漿後的漿料中，含有大量的黑液和從棉柴中溶解出的有機物質，以及未疏解的粗大纖維束。本發明是選用振框式跳篩粗選後，用水平帶式真空洗漿機進行脫黑液洗滌，實踐證明，只要選擇並控制適當的工藝條件，該洗漿機完全可以用於濾水性較好的亞銨棉柴半化學漿的洗漿。
由於棉杆纖維較短，為了避免打漿時纖維再被切斷，在本發明中選用了雙盤磨與樁式打漿機串聯使用，對棉柴成漿纖維進一步處理，使纖維充分潤脹，分絲帚化，以提高紙漿疏解和抄造性能，從而可保證紙漿質量。
本發明棉杆漿的製漿工藝如下一、備料1.棉柴原料為水份不大於18%的全棉柴。
2.用切草機將棉柴原料切斷成長約20～40毫米的碎段，經過切斷時，水份一般可散失1%以上。
3.用轉盤式分絲機將棉柴碎段分絲成規格為1～4毫米粗的杆棒。分絲合格率大於90%。分絲後的棉杆水份可降低1.5%。
4.在輥式除塵器中除塵，除塵損失17%左右。
二、蒸煮1.裝球a、棉杆長20～40毫米，粗1～4毫米的棒(絕乾淨料)b、藥品用量(以100%純度對絕幹原料計)蒸煮液亞銨用量5～12%，最佳為7～10%;緩衝劑氨水用量2～5%，最佳範圍為2～3%。
c、液比(原料與水的重量比)1比(2.0～3.5)，水的預熱溫度為70～85℃。
d、蒸煮曲線裝球上蓋100-120小時空運轉020-030通汽升溫130-/0-7kg/cm2保溫130/7kg/cm2噴放倒料020-030蒸煮全過程440-520小時e、粗漿質量卡伯值為95～100，黑液中殘留亞銨含量為7～9克/升，黑液的pH值不低於7.5。
三、磨漿1.疏解是在液壓聯動疏解機中進行，其操作時的工藝條件為進料濃度3.0～3.5%叩解度18～20°SR纖維溼重6.0～7.5克漿料通過量不低於1000公斤/小時(絕幹)2.粗磨是在φ330小盤磨中進行，其工藝條件為進料濃度3.0～3.5%出口叩解度20～25°SR纖維溼重4.0～4.5克漿料通過量不低於500公斤/小時(絕幹)3.篩選在振框式跳篩中進行，篩孔為φ6毫米，被篩出的粗纖維束再放回噴放池，以求再磨。
四、洗滌在水平帶式真空洗漿機中，其工藝條件為進口濃度2～3%出口濃度10～14%出口漿殘亞銨含量0.03～0.05克/升車速10～11米/分鐘真空度不低於100毫米汞柱漿料通量不低於650公斤/小時黑液提取率96%以上稀釋因子3.4五、細磨將雙盤磨與打漿機串聯使用，雙盤磨選用規格φ450毫米，打漿機選用自製樁式打漿機，打漿機的篩孔孔徑為2～3.5毫米。
細磨打漿工藝條件為進漿濃度3.0～4.0%成漿叩解度28～30°SR纖維溼重3.0～3.5克成漿pH值5.0～5.5按照以上所述的工藝條件製成的棉柴半化學紙漿，能夠滿足抄制高強瓦楞原紙的要求。該製漿工藝的實施工藝流程及選用的設備如以上，其具體實施的工藝條件和參數如表1所示(接下頁)
如上所述的用棉杆亞銨法製漿工藝，在備料、疏解、磨漿和細磨等關鍵工序選用和設計專用於棉杆製漿的設備，從而可以實現棉杆製漿的工業化生產。
對於備料工序來講，由於棉柴組織緊密，採用現有的粉碎、壓饋等方式，不是粉碎損失太大，就是影響後續蒸煮的噴放，給後續工序的正常進行帶來困難。本發明的特徵之一就是提供了棉杆備料專用的轉盤式分絲機。
按照本發明的工藝和實施該工藝的棉杆備料用分絲機，採用帶分絲刀刀的轉子與帶分絲板的定子組裝而成。工作時，轉子可以在動力裝置的帶動下，在定子內腔中轉動。定子上有供棉柴段棉杆棒通過的進口和出口。由於分絲刀與分絲板之間留有一定大小的工作間隙，從進口進來的棉柴段通過時，在飛速轉動的轉子盤上的分絲刀和分絲板的相對運動下，受到碰撞、擠壓、撕裂、切削等綜合作用，而分離成若干細棒，經出料風機的抽吸由出口排出。
本發明的分絲機結構的進一步描述可結合附圖加以說明圖一為體現本分絲機發明原理的一個局部橫截面圖;圖二是分絲機轉子盤結構示意圖，截面部分是為了更好地表示其結構。在圖一和圖二中(1)是排料裝置;(2)為分絲機外殼，外殼(2)上有進料口(3)和出料口(4)。在外殼(2)內腔壁上分別裝有頂分絲板(5)和側分絲板(6)，分絲板(5)和(6)的表面都具有搓板狀的肋條。轉子由轉盤(7)、盤軸(8)、分絲刀(9)、刀胎(10)、刀胎擋板(11)組成。為了使原料能順利地進入分絲機工作室，在轉子盤靠近進料口(3)的轉盤(7)側面上裝有撥料葉片(12)，撥料葉片(12)能與轉盤(7)一起在盤軸(8)的帶動下轉動。
當分絲機工作時，切後的棉柴段由進料口(3)進入機內後，在撥料葉片(12)轉動的撥動下，使棉柴產生一定的離心力，從而進入分絲機的工作室。在轉子盤分絲刀片(9)或刀胎(10)和分絲板(5)或(6)的相對運動下，使在工作室中的物料受到切削、擠壓、搓擦等綜合作用，而被分成若干細棒或麻絮狀物。然後被排料裝置抽吸作用由出料口(4)排出。
如附圖中所示，所說的分絲刀片(9)是用螺釘(13)嵌在刀胎(10)上的，在一個轉子盤上可視情況安裝2至6塊這樣的分絲刀。為了使分絲機分出的棉柴棒具有一定的規格，可以調節分絲刀與分絲板之間的距離來達到。
採用本發明的分絲機處理過的棉柴其粗為1～4毫米，其分絲合格率應不低於90%。
本發明的另一個關鍵就是在疏解中採用了特有的液壓聯動疏解機，從而解決了由於棉柴蒸煮後不變形、纖維不分離、漿料漂浮、不均勻所造成的疏解磨漿設備堵塞的難題。
本疏解機採用雙盤相對組裝。一個齒盤可以迴轉，另一個齒盤則固定不動，或兩個齒盤分別向相反方向轉動。兩個齒盤都裝在機殼之內，在機殼上設有供漿料流進流出的開口。驅動裝置可使疏解機中的一個或二個齒盤轉動。兩個齒盤相對面上都布滿矩形齒條和條形槽溝。將一個轉動盤的主軸和一個液壓系統相聯接，可以保證轉動齒盤在運動中可以作軸向位移，而自動調整兩個齒盤間的距離。
本疏解機的結構可通過附圖三和附圖四加以說明。圖三是疏解機的剖面示意圖;圖四是圖三的B-B方向視圖。
在圖三和圖四中，(22)為疏解機的機殼，(23)為進料口，(24)為出料口。(25)為固定磨盤並由固定螺釘(26)將其固定在機殼(22)上。(27)為轉動磨盤;(28)為轉動磨盤(27)的主軸，(29)為轉動磨盤的鎖緊背母。鎖緊背母(29)扣在轉動磨盤(27)的主軸(28)外，將轉盤(27)與通用液壓系統相聯接。在固定磨盤(25)和轉磨盤(27)上分別裝有磨齒相對的磨片(30)和(31)，(30)和(31)之間形成工作間隙(32)。為了將疏解過的漿料送出工作間隙，在轉盤(27)的外周上裝有清料裝置(33)。
本發明的結構形式如圖三和圖四所示，利用轉盤(27)和定盤(25)的配合運動，從而使蒸煮後棉柴漿料中的纖維束進一步分解。當漿料中有硬物或大纖維束時，轉動磨盤(27)可由於其本身的力沿軸向向後推動，因有液壓系統的調節，而不致使疏解機堵塞，液壓系統可將轉盤(27)推回原位，並能繼續保持磨盤轉動。從而可達到疏解棉杆漿的作用。
採用本發明疏解機疏解漿料，可以使進漿濃度大，易進料，半漿流程流暢，是本發明工藝的關鍵設備。
為了彌補由於棉杆結構的特點而給製漿工藝帶來的缺陷，保證成品紙張的質量，對濃縮洗漿雙盤磨漿後的成漿進行打漿帚化處理是本發明的又一關鍵問題。本發明提供了打漿帚化用的樁式打漿機，圖五為樁式打漿機的剖面示意圖。
該打漿機由外殼(41)、轉子(42)、定子(43)、篩板(44)、清漿刀(45)、主軸(46)等部分組成，轉子(42)和定子(43)的兩相對工作面上分別相對交錯嵌有圓柱形或方形樁棒(49)，刮刀(45)安裝在轉子(42)的外邊沿，篩板(44)安裝在接近外殼(41)的圓周部分，篩板(44)上均勻分布有若干篩孔。
當洗滌後的成漿經進料口(47)進入機內後，由於轉子(42)和定子(43)的相對運動，漿料即在樁棒之間被攪打帚化，使其纖維束繼續進行分化而又不至於破壞纖維的長度，被帚化後的漿料由於受離心力的作用被拋向外殼周圍部分的篩板(44)上，通過篩板後由出口(48)放出，即為合格成漿。不能通過篩板(44)的粗纖維部分則被清漿刀(45)刮下，重新回到機內被攪打帚化，直至漿料合格為止。打漿帚化有利於提高漿料的叩解度，保持纖維長度，提高抄造性能，保證成紙質量。
本發明工藝採用的打漿機其篩孔直徑為2-3.5毫米，進漿濃度為3～4%，出漿叩解度28-30°SR，纖維溼重3～3.5。
本發明所提供的樁式打漿機與原有設備中的雙盤磨串聯使用，可以得到理想的合格紙漿。
本發明所述的棉柴制半化學漿工藝由於在備料、蒸煮、磨漿疏解、細磨打漿等工序分別提出了合理的工藝條件並確定和設計了與之配套的工業生產專用設備，因而能夠在工業化中進行實施，並製得了合格的全棉柴高強度瓦楞紙，其外觀細膩松厚，纖維組織均勻，經測試，各項物理理指標如表2所述表2瓦楞原紙質量指標
從表2中可以看出，採用本發明生產的全棉杆漿成紙強度可以達到牛皮瓦楞原紙的質量指標。
權利要求
1.棉柴高強瓦楞原紙製漿工藝，包括備料、蒸煮、磨漿、洗滌、細磨過程，其特徵在於1.1備料時，應對切斷的棉柴進行分絲處理；1.2棉柴蒸煮採用中性亞硫酸銨為蒸煮液，以氨水為緩衝劑；1.3蒸煮後的粗漿，在粗磨前需先進行疏解處理，使纖維束分離；1.4對細磨後的成漿，還需要進行分絲帚化處理。
2.按照權利要求
1所述的製漿工藝，其特徵是棉柴的分絲處理是在轉盤式棉柴分絲機中進行。
3.按照權利要求
2所述的製漿工藝採用的分絲機，主要由定子和轉子組成，其特徵是在3.1組成定子的外殼(2)內腔壁上裝有帶搓板狀肋條的頂分絲板(5)和側分絲板(6);3.2在組成轉子的轉盤(7)外周上均勻嵌有二至六塊條狀分絲刀(9)。
4.按照權利要求
2或3所述的分絲機，其特徵在於在轉盤(7)的靠進料口(3)面裝有撥料葉片(12)，該撥料葉片(12)能隨轉盤(7)一起轉動。
5.按照權利要求
1所述的製漿工藝，其特徵在於5.1 蒸煮液按下列配方組成(以100%純度絕幹原料計)中性亞硫酸銨7～10%，氨水2～3%;5.2 蒸煮的工藝條件為5.2.1 液比1/(2.0～3.5)5.2.2 水的預熱溫度75～85℃5.2.3 蒸煮壓力6.8～7.5公斤/平方釐米5.2.4 蒸煮全程時間4.5～6.0小時。
6.按照權利要求
1所述的製漿工藝，其特徵在於粗漿疏解是在液壓聯動雙磨盤疏解機中進行，疏解工藝參數分別是6.1進漿濃度為3.0～3.5%;6.2叩解度為18～20°SR;6.3纖維溼重為6.0～7.5克。
7.按照權利要求
6所述的製漿工藝採用的疏解機，其特徵在於該疏解機是由機殼(22)、轉動磨盤(27)、固定磨盤(25)、轉盤軸(28)、清料裝置(33)、液壓系統組成，轉動磨盤(27)和固定磨盤(25)的兩個相對面上都分別布滿矩形齒條或者條形槽溝，轉動磨盤(27)的轉盤軸(28)和液壓系統相聯接，可保證轉動磨盤(27)在運行中可以自動作軸向位移，調節兩磨盤之間的距離。
8.按照權利要求
1所述的製漿工藝，其特徵在於所說的分絲帚化處理是在樁式打漿機中進行，其打漿的工藝參數分別是8.1進漿濃度為3～4%;8.2叩解度為28～30°SR;8.3纖維溼重為3.0～3.5克;8.4篩孔為2～3.5毫米。
9.按照權利要求
8所述的製漿工藝採用的樁式打漿機，其特徵在於該打漿機由轉子(42)、定子(43)、外殼(41)、篩板(44)、清漿刀(45)、主軸(46)組成，轉子(42)和定子(43)的兩個相對工作面上分別嵌有交錯排列的柱形樁棒。
10.按照權利要求
8或9所述的樁式打漿機，其特徵在於所說的清漿刀(45)是安裝在轉子(42)的外沿上，可以在運行時將未能通過篩孔的粗纖維由篩板(44)上刮下，並重新在工作室中打漿。
專利摘要
本發明是一種用棉柴生產高強瓦楞原紙的製漿工藝，涉及亞銨法製漿。本發明由於在備料、蒸煮、磨漿、細磨等過程採用了特有的關鍵設備和選用了適當的工藝參數，使棉柴工業化製漿成為現實。
文檔編號D21C3/14GK87101324SQ87101324
公開日1988年10月19日 申請日期1987年4月10日
發明者宋紹禮, 孫勝君, 喬金山, 狄沛霖 申請人:山東省臨清市造紙廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan