一種cmp法造紙製漿的方法
2023-04-26 11:08:36 1
專利名稱：一種cmp法造紙製漿的方法
技術領域：
本發明涉及CMP法製漿造紙，具體地說是一種CMP法造紙製漿的方法。
背景技術：
菊芋是一種多年生草本栽培植物，別名為鬼子姜、洋姜、芋苗，科屬為菊科向日葵屬，學名Helianthus tuberosus Linn。原產於北美，現在我國河北、東北、山東、河南、西北、四川等地區均有種植，其塊根中含有豐富的菊糖成份，可以蔬食或鹽漬為鹹菜。菊芋杆是地上的植株，莖杆直立，上部有分枝，一般高1.5～2.0m。
發明內容
本發明的目的在於提供一種CMP法造紙製漿的方法，由該工藝製得的紙適用於膠版印刷紙等文化用紙的生產，其產品具有噸紙漿耗低、紙的平滑度高、光澤度好、表面細膩、強度高、適印性好的優點。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案為一種CMP法造紙製漿的方法，所採用的原料為菊芋稈。
具體工藝參數為菊芋洗滌浸泡24h後，80℃～90℃條件浸漬2h，進行一段擠壓疏解，採用重量濃度5-5.5％NaOH(為了達到一定的成漿強度，浸漬時的氫氧化鈉量一般比較高。單段鹼性過氧化氫浸漬用鹼量高達5.5％)對絕乾物料浸漬2h，進行二段擠壓疏解，KRK常壓磨漿，當常溫條件漿濃2.0％時消潛4h，進行抄紙，測定漿張強度。
本發明以菊芋稈為原料製造紙漿，能充分地利用植物纖維資源，提高菊芋杆種植的綜合利用價值。
圖1為菊芋杆橫切面圖；由圖可知菊芋杆的木質部含纖維細胞，導管分子、木射線細胞和木射線薄壁細胞等組份，外皮部的纖維細而長，最長的纖維為2.21mm，靠近髓部的纖維較短，其最小值為0.22mm，0.4mm以下細小纖維的百分含量達到了約43％，纖維長度分布頻率主要在0.35～0.82mm的範圍，導管分子體積較大，以單孔或復孔的排列方式分布於兩條木射線之間，木射線和木射線薄壁細胞在植株橫切面中佔有的體積比相對較寬。
具體實施例方式
所述的菊芋稈採自寧夏南部地區，為一年生，全稈總長1.5～2.0m，以整株試樣為試驗原料。經人工除髓後，將其切削成25×20×30mm的料段。原料風乾後，用篩子去除灰塵及雜質，將篩子上部的貯存備用。
菊芋杆髓含量的測定以整株試樣為原料，分別按其上、下部各取10段，試料上部直徑為11～15mm，下部直徑為20～25mm。經人工除髓後將其分離，測定菊芋杆的髓含量。經測定菊芋杆木質部含量佔整株的93.1％，髓含量為6.9％。
菊芋杆的纖維特性造紙原料的纖維形態主要是指纖維的長度、寬度、長寬度的均一性、長寬比、纖維腔徑、細胞壁厚、壁腔比以及各種雜細胞組分含量等。不同的纖維原料具有各自不同的纖維形態，在選擇造紙原料和評價造紙原料的優劣時，纖維形態是重要的依據之一。
試驗採用Kajaani FS-100分析儀及顯微鏡來測定菊芋杆的纖維長度、寬度、長寬比和細小纖維百分含量等指標。
顯微鏡測定法僅對原料中的纖維細胞進行測量，其它細雜組分不計入；採用顯微鏡法對菊芋稈纖維長寬度、纖維腔徑、壁厚進行測定。由圖1(菊芋杆橫切面圖)可知菊芋杆的木質部含纖維細胞，導管分子、木射線細胞和木射線薄壁細胞等組份，外皮部的纖維細而長，最長的纖維為2.21mm，靠近髓部的纖維較短，其最小值為0.22mm，菊芋杆的纖維平均長度為0.72mm，0.4mm以下細小纖維的百分含量達到了約43％。
採用Kajaani FS-100法對纖維長度、稈芯部纖維長度分別頻率進行測定。0.2mm以下的細小纖維百分含量為9.98％，在0.20～0.82mm長度範圍的纖維分布頻率為70.94％，導管分子體積較大，以單孔或復孔的排列方式分布於兩條木射線之間，木射線和木射線薄壁細胞在植株橫切面中佔有的體積比相對較寬。Kajaani FS-100測定法給出的測量數據表示了原料中的全部組分，包括纖維細胞、細小纖維、薄壁細胞、表皮細胞及導管等，一般採用二重長度作為纖維的評價依據。
纖維質量屬闊葉木範疇，優於人工構樹的杆芯木質部的纖維質量，但在菊芋杆木質部組織中有孔的導管及木射線組分比人工構樹的含量大，故而菊芋杆的製漿得率會比人工構樹低。
菊芋杆的化學成分在植物原料的化學成分對其合理利用有重要的參考價值，原料中纖維素含量的多少可預知它在製漿時的收穫率；木素含量的多少可估計蒸煮時所需的化學藥品用量；各種抽出物含量的測定可知道原料中含有脂肪、樹脂、蠟類及可溶性單寧和色素的高低，進而可以決定採用何種製漿方法；灰份含量是指原料中的鈣、矽和多種礦質無機物，灰份含量高低影響著紙漿的絕緣性及人造絲漿的過濾性。菊芋杆化學成分測定結果列於表1，並給出人工構樹木質部的測定結果，一併進行比較。
表1 菊芋杆及人工構樹木質部的化學成分測定結果/％
由表1可知菊芋杆化學成分中灰份及各種抽提物均比人工構樹高，Klasson木素與人工構樹相當，而聚戊糖和綜纖維素均比人工構樹低5～11％，這就說明菊芋杆制化學漿的漿得率比人工構樹低，而蒸煮工藝中用鹼量要比人工構樹高，由此可以判定菊芋杆採用化學法製漿經濟成本較高，利潤空間較小，鑑於菊芋杆僅是種植菊芋的副產品，為了加以綜合利用建議採用高得率製漿工藝抄造包裝類用紙。
採用CMP法造紙製漿具體的工藝流程如下菊芋稈→浸漬→氣蒸→一段擠壓疏解→熱鹼預處理→二段擠壓疏解→盤磨磨漿→消遣→抄紙→紙漿其漿張強度的參數分別為扣解度為56°SR，定量為77.6g/m2，緊度為0.38g/cm3，白度為43.32％，裂斷長為2.85km，撕裂度為206mN，撕裂指數為2.65mN.m2/g。結果表明菊芋杆採用5.0％用鹼量浸漬物料後制高得率漿比亞銨法製漿更為經濟合理，磨漿得率為88.7％，說明在高得率的生產中僅有原料總量的11.3％的溶出物進入製漿廢漿中。因此，相對化學漿來說，其汙染負荷量低的多，而且這種廢水，生化處理性好，而且能夠在磨漿時回用。
菊芋杆芯中的髓細胞體積佔整株體積的三分之二，不論制化學漿還是制化學機械漿，這一組分不僅消耗製漿藥品，而且還會影響成漿質量。因此，可以參照竹子或蔗渣的備料工藝進行幹法或溼法進行除髓。
按《GB/T 2677.1-1996造紙原料分析》分析髓細胞的灰份含量為11.61％，為菊芋杆木質部的近4倍。採用掃描電子顯微鏡與X-射線能譜儀(SEM/EDAX)技術測定髓細胞灰份中的無機成份，主要為Ca元素，少量的Si和Fe元素，說明菊芋杆髓細胞是Ca類無機礦物質，有研究利用的價值，這對實現循環經濟有重要意義。
按照常規的CMP法製漿工藝進行操作。
實施例1
以菊芋為原料，利用CMP法製漿的工藝條件如下將菊芋稈洗滌浸泡24小時後在80℃條件下浸漬2小時，進行一段擠壓疏解，用重量濃度5％NaOH對絕乾物料浸漬2小時後進行二段擠壓疏解。常壓盤磨磨漿，當常溫條件下漿濃2.0％(重量濃度)左右時消潛4小時後抄紙，最後測定漿張強度。
實施例2以菊芋為原料，利用CMP法製漿的工藝條件將菊芋稈洗滌浸泡24小時後在85℃條件下浸漬2小時，進行一段擠壓疏解，用重量濃度5％NaOH對絕乾物料浸漬2小時後進行二段擠壓疏解。常壓盤磨磨漿，當常溫條件下漿濃2.0％(重量濃度)左右時消潛4小時後抄紙，最後測定漿張強度。
實施例3以菊芋為原料，利用CMP法製漿的工藝條件將菊芋稈洗滌浸泡24小時後在90℃條件下浸漬2小時，進行一段擠壓疏解，用重量濃度5％NaOH對絕乾物料浸漬2小時後進行二段擠壓疏解。常壓盤磨磨漿，當常溫條件下漿濃2.0％(重量濃度)左右時消潛4小時後抄紙，最後測定漿張強度。
權利要求
1.一種CMP法造紙製漿的方法，其特徵在於所採用的原料為菊芋稈。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於菊芋洗滌浸泡24h後，80℃～90℃條件浸漬2h，進行一段擠壓疏解，採用重量濃度5-5.5％NaOH對絕乾物料浸漬2h，進行二段擠壓疏解，KRK常壓磨漿，當常溫條件漿濃2.0％時消潛4h，進行抄紙，測定漿張強度。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於其漿張強度的參數分別為扣解度為56°SR，定量為77.6g/m2，緊度為0.38g/cm3，白度為43.32％，裂斷長為2.85km，撕裂度為206mN，撕裂指數為2.65mN.m2/g。
全文摘要
本發明為一種以菊芋稈為原料，利用CMP法造紙製漿的方法。由該工藝製得的紙適用於膠版印刷紙、塗料原紙、書寫紙、裝飾紙等文化用紙的生產，其產品具有噸紙漿耗低、紙的平滑度高、光澤度好、表面細膩、強度高、適印性好的優點。
文檔編號D21H11/14GK101037849SQ20061004609
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月17日 優先權日2006年3月17日
發明者杜昱光, 李曙光, 胡建恩, 劉晗, 曹海龍, 譚成玉 申請人:中國科學院大連化學物理研究所