[发明专利]一种秸秆类物质机械浆的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用秸秆类物质机械浆的制造方法，属于造纸技术领域。

背景技术

纸品是人类日常生活中不可或缺的日用消费品，而造纸是一个投资大、能耗高、污染严重、原材料消耗较大的行业。对造纸行业而言，原料资源是最为关键的问题。目前，造纸原料一般采用的是木材，但是可以砍伐用作造纸原料的木材一般都需要至少30年的树龄，所以造纸原料的供应就显得尤为紧张。为了解决上述问题，我国在北方地区实施了“大规模发展速生杨，实行林浆纸一体化”的中长期发展规划，已建设了一批速生杨造纸林基地，其在一定程度上缓解了造纸原料供应尤为紧张的局面；但是对于该速生杨生长来说，其生长周期也需要至少10年才可以达到可砍伐树龄，所以其同样无法从根本上解决造纸原料供应紧张的问题。

此外，使用木材作为造纸原料，在形成纸浆后为了提高纸张美观性，都采用漂白工艺对纸张进行漂白处理，不论是传统的含氯漂白还是现有技术中较为先进的无元素氯漂白技术(简称ECF技术)以及臭氧、过氧化氢、生物酶等漂白，在经漂白处理后的废水中都含有一定含量的可吸收有机卤化物(Absorbable Organic Halogen——AOX)，该物质的存在对人体存在一定的副作用，故该物质含量已经被制订为纸张的质量检测指标之一。

由于木材类纤维中的木素含量很高，而且结构紧密，对木材类纤维进行制浆时，能耗很大；秸秆类植物纤维中的木素含量较之木材类纤维要低，而且结构疏松，所以对其进行制浆时，能耗低；所以除木材造纸原料外，现有技术中秸秆类物质被作为造纸原料来使用。尤其我国是稻类和小麦的生产大国，稻草类资源十分丰富，如果可以将这一部分资源充分利用，那么不仅可以增加农民的收入，而且也不会由于需要将秸秆类物质进行焚烧处理而对大气环境造成污染。

现有技术中，中国专利文献CN101718049A就公开了一种秸秆机械法清洁制浆工艺，该工艺利用秸秆作为制浆原料，利用纤维间木素在一定温度下由玻璃态化为偏软的橡胶态的特性，使纤维得到分离。该工艺包括如下步骤：

第一、切丝备料，并向秸秆上加水进行润湿，并堆积自然糖化；

第二、将自然糖化后的秸秆输送至秸秆预处理机内加入水，对秸秆进行湿润、溶涨，并利用预处理机内部的刀片对秸秆进行进一步碎解；

第三、将经上述步骤湿润、溶胀、碎解后的秸秆水混合液输送到螺旋脱水机进行脱水处理，水脱到秸秆水混合液重量百分比浓度为38～42％时，再将秸秆送入秸秆分解机内对其进行木素降解；其中，秸秆分解机采用双磨盘设置，其中，定磨盘采用非金属金刚石砂磨盘，动磨盘采用钢制磨盘，在两层磨盘的摩擦作用下，磨盘内可产生120～140摄氏度的高温，从而使得草料携带的水分变为蒸汽状态，相当于蒸煮的作用，从而使得秸秆内的木素进行软化和降解；

第四、将经木素降解后的秸秆水混合液进行秸秆舒展处理，磨浆后进行筛选获得良浆，之后进行去水，得到成品浆。

该技术中采用上述120～140℃的木素软化或降解处理温度，使得秸秆等造纸原料内的木素呈现由玻璃态化为偏软橡胶态的态势，需要说明的是，所述偏软的橡胶态仍然属于造纸领域所界定的玻璃态的范畴。本领域技术人员惯常的认识是，在造纸原料内的木素呈现由玻璃态化为偏软的橡胶态的态势时，即可以通过所述呈橡胶态的木素实现对纤维之间的粘合，从而获得不大不小的纤维之间的结合力，这样就可以利用该不大不小的结合力来制备诸如上述技术中所述的具有较大硬度的瓦楞原纸、纱管纸板以及一次性餐具。

众所周知，纸浆的制备关键在于对造纸原料的软化处理，即对木素的软化或降解处理，对木素进行上述处理时要考虑到纤维材质的特性。秸秆类植物纤维中的微细纤维则是以纤维轴为中心呈螺旋状紧密缠绕于纤维轴上，这种排列方式较之木材类纤维中微细纤维的排列沿纤维轴向几乎平行的排列方式，使得微细纤维难以细纤维化(即通常所说的“出毛”)，由于对其细纤维化具有一定的难度，按照基本原理来讲，不易细纤维化故纤维之间的结合力较之木材类纤维应该低，但是由于秸秆类植物纤维从其外形来讲具有较大的长宽比，所以纤维之间表现出的结合力也不低。加之，纤维和纤维的细胞壁之间设有胞间层，其中，胞间层的木素浓度最高。在秸秆类植物纤维中，胞间层中还包含有较之木材类纤维更多的半纤维素，由于半纤维素可以提供大量的羟基，羟基的存在提供了氢键结合的条件，使得纤维之间的结合力提高，所以也使得秸秆类植物纤维表现出的纤维间结合力不低。