專利名稱：機械法草漿及制品制造技術(shù)的制作方法
傳統(tǒng)的植物纖維原料制漿基本過程是利用化學(xué)方法或者機械方法或者兩者結(jié)合的辦法使植物纖維原料離解變成本色紙漿或漂白紙漿的生產(chǎn)過程。
采用各種機械法生產(chǎn)的紙漿統(tǒng)稱機械漿。
采用各種化學(xué)法可以生產(chǎn)各種化學(xué)漿。
化學(xué)機械法即是用較輕程度的化學(xué)處理再加以機械磨漿的方法，可以生產(chǎn)各種半化學(xué)漿和化學(xué)機械漿。
各種制漿方法的生產(chǎn)方式大致如下石灰法主要用來蒸煮稻麥草生產(chǎn)半化學(xué)漿制造黃板紙。
燒堿法和硫酸鹽法可以用于各種纖維原料的蒸煮以生產(chǎn)化學(xué)漿、半化學(xué)漿和化學(xué)機械漿。生產(chǎn)半化學(xué)漿和化學(xué)機械漿時需要在蒸煮或浸泡后用機械的方法(一般使盤磨機)將原料分離成紙漿。
氨法蒸煮目前僅用于草漿生產(chǎn)，而且只生產(chǎn)半化學(xué)漿，用于制造本色包裝紙和低級紙張。
預(yù)水解堿法蒸煮主要用于木材和草類原料，生產(chǎn)人纖漿粕和其它可溶性漿粕以及高級紙張用紙漿。
酸性亞硫酸鹽法主要用于化學(xué)木漿的生產(chǎn)。
亞硫酸氫鹽法可用于木材也可用于蘆葦、蔗渣、芒桿等草類原料蒸煮化學(xué)漿、半化學(xué)漿和化學(xué)機械漿。
中性亞硫酸鹽法主要用于木材或蘆葦?shù)仍险糁蠡瘜W(xué)漿和化學(xué)機械漿。
堿性亞硫酸鹽法可用于木材或草類原料蒸煮化學(xué)漿、半化學(xué)漿和化學(xué)機械漿。
堿氯法目前只用于草類原料生產(chǎn)化學(xué)漿，而且也處于淘汰之勢。
原木磨木法是目前磨木漿的主要方法。
木片磨木法，特別是預(yù)熱木片磨木法，是目前發(fā)展很快的磨木漿生產(chǎn)方法。
而對于草類機械法一般認為尚處于研究階段。
綜上所述，傳統(tǒng)的植物纖維原料制漿基本過程都離不了化學(xué)物質(zhì)。正是由于這些化學(xué)物質(zhì)的大量使用才達到了植物纖維與木素及雜細胞的分離，而同時也使得造紙用水受到嚴重污染，進行治理費用很高，而直接排放又嚴重污染生態(tài)環(huán)境，而且即使污染得到治理，植物秸稈中的大量營養(yǎng)物質(zhì)還是隨水排放，達不到灌溉用水的要求，造成極大的浪費。
對于不用化工原料而用熱力和機械的方法對植物秸稈中的纖維和木素以及雜細胞進行分離達到同時獲得飼料和纖維的技術(shù)還未見有報導(dǎo)。
本發(fā)明是提供一種利用各種植物秸稈經(jīng)蒸煮分離后制備纖維制品和飼料的新方法。其特征在于所用原料包括各種植物的秸稈、野草和木材以及催化劑等在壓力容器中經(jīng)蒸煮分離后分別獲得粉狀沉淀物和纖維。粉狀沉淀物可用來作為動物飼料，纖維組分(主要是纖維素和半纖維素)經(jīng)洗漿、磨漿后可用來制造各種紙制品以及高強度纖維板。洗漿用水和蒸煮用水可經(jīng)過沉降處理后循環(huán)使用，使?fàn)I養(yǎng)成分充分發(fā)揮營養(yǎng)作用，而纖維素和半纖維素充分發(fā)揮造紙或造板的作用。整個工藝過程用水可循環(huán)使用，直接排放可肥田。
本發(fā)明的工藝過程和原理如下將原料切碎經(jīng)濕法凈化浸潤后送入蒸煮容器中經(jīng)升溫、加壓及保溫蒸煮后，由于植物莖葉內(nèi)部成份分布不均，莖中的篩管和導(dǎo)管以及葉中的葉脈是由細長的纖維細胞組成，成份主要是纖維素、半纖維素和木素，其壁厚而腔窄，有很強的抗拉力；其他部分由短圓的細胞組成，成份主要是蛋白質(zhì)、脂類或無氮浸出物，其壁薄而腔寬，它們之間或與纖維之間的結(jié)合力很弱，機械強度不同，所以施以熱力和機械的作用使其分離而得草漿。如加入少量的催化劑可加快反應(yīng)速度，縮短分離時間，使纖維組分最大限度的保留其原來的分子量和結(jié)構(gòu)而不致降解。這樣即可獲得較高強度的纖維，因而磨得的漿和制得的制品在氫鍵的作用下表現(xiàn)出具有高的強度和性能；雜細胞以及大部分木素在所述的工藝條件下溶于水相后經(jīng)沉淀分離后即可成為動物飼料；造紙用水可循環(huán)利用，也可澆灌農(nóng)田，增加肥力而無污染。
在傳統(tǒng)造紙法中，大都加入大量的化工原料，不論是酸性的還是堿性的；以達到木素脫離纖維之目的。
木素是芳香族高分子化合物，分子結(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀，是一種無定型的物質(zhì)，它存在于纖維的微細纖維之間，使細胞與細胞粘結(jié)而成植物，其平均分子量在1000至12000之間，在化學(xué)藥品的作用下它會溶解而使纖維互相分離成漿。
天然纖維素的聚合度一般在10000左右，而在化學(xué)法造紙中聚合度會下降至1000左右，也就是說平均分子量會由162萬降至16萬，而半纖維素的分子量也會大大下降，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而這兩種物質(zhì)都是在制漿過程中應(yīng)極力保存以提高紙漿得率和紙張強度的主要物質(zhì)。由于纖維素和半纖維素結(jié)構(gòu)的變化和分子量的大大下降，因而所制的漿和所造的紙強度低。
而本發(fā)明由于沒有使用上述大量的化工原料，而是利用熱力和機械以及催化劑的作用，在達到纖維分離的同時最大限度的保留了纖維原來的結(jié)構(gòu)和分子量，因而所造的紙強度大大提高，而同時可獲得大量的營養(yǎng)組份作為飼料，水可循環(huán)利用，徹底解決了化學(xué)造紙法的環(huán)境污染問題。
以稻草為例，在4kg/cm2壓力以及0.2％氨基蒽醌作用下于高壓容器中蒸煮2小時后將纖維撈出磨漿造紙或造板，造紙用水經(jīng)沉淀離心處理后可作為飼料，所制得的制品如飼料、紙以及纖維板的檢測結(jié)果分別如下稻草的植粉其養(yǎng)分組成為蛋白質(zhì)5％，脂類2.4％，糖類68％；肥分組成為N-0.31％，P-0.16％，K-1.8％，是極好的肥料和飼料。
定量160g/m2的紙，其裂斷長為4450M，撕裂度為108G，耐破度為5.7kg/cm2，耐折度為233次，環(huán)壓強度為33.6kg。
所制造的纖維板其性能為容重--1000kg/m3，靜曲強度--500-600 kg/cm2，吸水率(加石蠟)--15％。
如以其它材料如麥草、玉米、高梁、莜麥、棉花的秸稈以及甘蔗渣、竹子、蘆葦和木材等各種草本和木本植物為原料均可制得不同用途的紙或板。
用本法生產(chǎn)的草漿紙經(jīng)國家紙檢中心檢測，其檢驗結(jié)果和幾種有關(guān)紙的國家標準對照情況見表1.
表1.各種紙強度對比表
表1說明，用本發(fā)明所造的草漿幾乎可以造各種原色紙，其強度已超過紙袋紙，若經(jīng)過增強處理即可達到牛皮紙的強度。
綜上所述，本發(fā)明有以下三個主要特點1.不加任何化工原料，比化學(xué)法造紙用水少90％，造紙用水經(jīng)沉淀離心處理后養(yǎng)分可作為飼料，水可循環(huán)使用，也可排放澆灌農(nóng)田，增加肥力而無污染，消除了化學(xué)造紙法對環(huán)境生態(tài)的影響；2.原料廣泛，各種農(nóng)作物的秸稈、野草和木材均可利用；3.成本比傳統(tǒng)造紙法低20％以上，而且產(chǎn)品質(zhì)量大大提高。
權(quán)利要求
1.一種機械法草漿及制品制造技術(shù)，其特征在于所用原料包括各種植物的秸稈、野草和木材以及催化劑等在壓力容器中經(jīng)蒸煮分離后分別獲得纖維和粉狀沉淀物。粉狀沉淀物可用來作為動物飼料，纖維組分經(jīng)洗漿、磨漿后可用來制備各種紙制品以及高強度纖維板。整個工藝過程用水可循環(huán)使用，直接排放可肥田。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械法草漿及制品，其中所用原料選自各種植物的秸稈、野草和木材以及各種含植物纖維的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機械法草漿及制品，其中優(yōu)選的原料為各種植物的秸稈，特別是稻、麥草。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機械法草漿及制品，其中各種植物的秸稈，特別是稻、麥草可以是新鮮濕狀的，也可以是干狀的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械法草漿及制品，其中催化劑是指蒽醌及其衍生物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機械法草漿及制品，其中的蒽醌衍生物包括蒽酮、烷基蒽醌、2-蒽醌羧酸、氯基蒽醌、氨基蒽醌和硝基蒽醌以及染料廠含有蒽醌磺酸鈉的廢液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機械法草漿及制品，其中優(yōu)選的催化劑為蒽醌和氨基蒽醌。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述催化劑，其中蒽醌和氨基蒽醌用量占原料總量的0-1％，優(yōu)選用量為0.01-0.5％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械法草漿及制品，其中的壓力容器是指耐壓并防酸性腐蝕的蒸球或蒸鍋。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械法草漿及制品，其中粉狀沉淀物經(jīng)干燥后加入適量傳統(tǒng)飼料即可制得全價飼料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械法草漿及制品，其中纖維組分經(jīng)洗漿、磨漿后可用來制備各種紙制品以及高強度纖維板，其優(yōu)選的磨漿方式是高濃磨漿法。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機械法草漿及制品，其中纖維組分經(jīng)磨漿后可直接用來制備各種原色紙制品以及高強度纖維板，如將紙漿經(jīng)過漂白處理，也可制得淺色紙如新聞紙。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用各種植物秸稈經(jīng)分離后制備纖維制品和飼料的新方法。所述技術(shù)是將各種植物秸稈在壓力容器中分離后分別獲得粉狀沉淀物和纖維。粉狀沉淀物可用來作為動物飼料，纖維組分經(jīng)洗漿、磨漿后可用來制備各種紙(如瓦楞紙、箱板紙、包裝紙、紙袋紙、牛皮紙)以及高強度纖維板。整個工藝過程用水可循環(huán)使用，直接排放可肥田。
文檔編號D21C3/00GK1156772SQ96120719
公開日1997年8月13日 申請日期1996年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月25日
發(fā)明者董金獅, 白險峰, 魏杰 申請人:董金獅