專利名稱：由玉米稈制備紙漿的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種利用草本植物制造紙漿的技術(shù)，更具體地說，涉及一種由玉米稈制備紙漿的方法。
以玉米稈作為紙漿原料可以取代木材原料的進(jìn)口，從而可節(jié)省外幣，增加農(nóng)村收入以及能夠制造出類似于韓國紙的高質(zhì)量的紙。
目前，國民收入日益增長(zhǎng)的韓國是世界上第十位生產(chǎn)國(紙板產(chǎn)量為5,830,000噸/年)并且在出版材料、報(bào)紙、用于出版的紙板、牛皮紙和松厚紙方面是第7位紙張消費(fèi)國，但是用來生產(chǎn)紙的紙漿總量百分之百地依賴于外國市場(chǎng)。因?yàn)榘l(fā)展紙漿工業(yè)將破壞森林資源，因此必須研制新型的紙漿材料。為此，我們應(yīng)當(dāng)用不同的植物物種生產(chǎn)和加工纖維素材料并且提高它們的利用價(jià)值。我們國家的植物物種滿足不了紙漿的生產(chǎn)，森林資源也將被耗盡，紙漿原料也不能得到保證，因此，為發(fā)現(xiàn)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)進(jìn)行的研究經(jīng)常得到報(bào)道。
常規(guī)上，用于造紙的紙漿主要為木漿，但是，由于目前世界范圍的木材資源的短缺日益加重，在不破壞森林和環(huán)境的情況下生產(chǎn)紙漿和造紙成為了一個(gè)大問題。作為解決這一問題的方案，利用一年或兩年生植物作為主要材料來由非木材植物纖維制造紙漿的技術(shù)一直受到關(guān)注。為了確保提供生產(chǎn)紙漿的材料，中國、中東和印度這些面臨森林資源短缺的國家普遍致力于利用草本植物如農(nóng)田廢物或竹子來研制紙漿材料，并且利用制糖后廢棄的甘蔗稈來開發(fā)生產(chǎn)紙漿的加工方法。
通常，非木材植物含有大量的果膠、半纖維素和無機(jī)物質(zhì)，而幾乎不含木質(zhì)素。為了由非木材植物制造紙漿，使用化學(xué)的、半化學(xué)的或機(jī)械-化學(xué)的方法，并且在與木材材料相比非常溫和的條件下可以得到未漂白或漂白紙漿。非木漿根據(jù)它們的纖維形式、化學(xué)組成以及非纖維細(xì)胞的類型和數(shù)量而具有不同的特性。因此，利用完全的非木漿或結(jié)合了適當(dāng)?shù)哪緷{的紙漿制造的紙根據(jù)它們的強(qiáng)度、耐久性、帶電特性、光澤、尺寸穩(wěn)定性和印刷特性而具有更多的用途，并且用途也愈來愈廣泛。
非木材植物的實(shí)例有楮樹皮、亞麻、大麻、棉花植物和馬尼拉大麻等。以前在本技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)有過利用蔗渣(如公開號(hào)為84-005762的韓國專利中所記載的)，從落葉中收集的干松樹針(如公開號(hào)為91-3216的韓國專利中所記載的)或稻稈(如公開號(hào)為98-9651和93-2604的韓國專利中所記載的)作為生產(chǎn)紙漿的原料來提供一種紙漿生產(chǎn)方法的嘗試。另外，韓國專利申請(qǐng)85-5895公開了一種由煙草莖制備紙漿的方法。
據(jù)本發(fā)明人所知，到目前為止還沒有任何文獻(xiàn)報(bào)道過一種由玉米稈制備紙漿的方法。
農(nóng)村種植的玉米被用作食物或牲畜飼料。雖然一些玉米稈被用作牲畜飼料，但是大部分玉米稈被碾碎并散布給土壤施肥。迫切需要找到一種用于制備紙漿的替代性原料，以便減少不必要的外幣浪費(fèi)，并且需要有效地利用農(nóng)田廢物來增加農(nóng)村收入。還需要研制象韓國紙一樣的高質(zhì)量紙張。因此必須以新的方式來加工玉米稈以及提高它在紙漿制造或其它材料制造方面的利用價(jià)值。
因此，本發(fā)明試圖由玉米稈制備一種新型的和獨(dú)特的韓國型紙漿并且生產(chǎn)質(zhì)量高且具有類似于傳統(tǒng)韓國紙的獨(dú)特性質(zhì)的紙。目前，由于大多數(shù)國家通過從木材來源中分離纖維狀纖維素來生產(chǎn)制造和溶解紙的紙漿，因此世界上90％的紙漿都是木漿，利用針葉樹制造木漿的方法已被廣泛知曉，但是在我們國家制造韓國紙的方法可以被用來制造高質(zhì)量的紙。
韓國很久以來一直由楮樹皮制造韓國紙，這種韓國紙成為一種具有獨(dú)特性質(zhì)的韓國名優(yōu)特制產(chǎn)品，其在物理特性方面不同于來自西方的紙。例如，韓國紙?jiān)谀陀眯?、隔熱性和透氣性方面具有很大的?yōu)勢(shì)。
在韓國紙的常規(guī)制造過程中，在每年的十月和十一月采集楮樹皮，在鍋中煮沸并剝掉樹皮從而只留下白色的內(nèi)層皮。將外層皮放入蕎麥堿液中，被煮成紙漿后，利用木棰鑿成碎片。然后，將得到的楮汁倒入紙剝離槽中從而得到紙張。
在基于木材的纖維素紙漿的生產(chǎn)過程中，需要研制一種在與木材接觸下不與纖維素反應(yīng)但與木質(zhì)素反應(yīng)的選擇性試劑。由于紙漿制備方法還涉及到環(huán)保方面的廢水回收和廢物處理加工，所以木漿制造業(yè)被認(rèn)為是一種資金密集型的大規(guī)模設(shè)備和利用大量水的能量密集型工業(yè)。
化學(xué)漿制備方法由從木材成分中去除木質(zhì)素的制漿步驟和選擇性地去除紙漿中的殘余雜質(zhì)的紙漿漂白以及凈化步驟組成。具體的化學(xué)漿制備方法主要隨著紙漿終產(chǎn)品的用途和所需質(zhì)量而變化。用于制造纖維或紙的常規(guī)紙漿由針葉樹的紙漿材料制成。通過一種機(jī)械或化學(xué)方法將所述的紙漿材料加工成木漿。機(jī)械制漿方法按照以下順序進(jìn)行紙漿材料槽、橫截面、剝皮、削片機(jī)(木漿研磨機(jī))、粗篩分、定量篩選、中央清潔器、脫水器、紙漿、流漿箱、網(wǎng)鼓、壓榨和非干燥紙漿滾筒。而化學(xué)漿加工按照以下順序進(jìn)行紙漿材料槽、剝皮、削片機(jī)、蒸煮管、粗篩分、沖洗機(jī)、定量篩選、脫水器、漂白塔、沖洗機(jī)、泵、中央清潔器、流漿箱、網(wǎng)鼓、干燥器、切割器和包裝紙漿。這兩種制漿方法主要依賴于紙漿材料的進(jìn)口。
具體地說，有兩種類型的紙漿，造紙紙漿和溶解漿。所述溶解漿通過一種化學(xué)反應(yīng)來溶解得自木材的高純度纖維素與酸性聚合物來進(jìn)行制備并且被用于多種纖維素聚合物產(chǎn)品的生產(chǎn)以及α-纖維素含量高達(dá)90-98％的纖維素衍生物的制備。從木材中分離纖維狀纖維素利用了一種制備化學(xué)和機(jī)械漿的方法，該方法包括從木材中去除通過非常強(qiáng)的化學(xué)鍵被連接在木材細(xì)胞之間的苯酚木質(zhì)素，或者以一種物理化學(xué)的方法軟化木質(zhì)素從而強(qiáng)行將木質(zhì)素從木材中分離出來。
在一種硫酸鹽方法中，為了從木材中分離木質(zhì)素，堿性蒸煮液中的親核基團(tuán)如-OH、-SH和-S2可攻擊由苯丙烷單元構(gòu)成的木質(zhì)素聚合物而產(chǎn)生一種苯酚羥基，由此形成的醌甲基化物與親核試劑發(fā)生反應(yīng)以引起硫化反應(yīng)，然后木質(zhì)素聚合物經(jīng)降解而溶解在所述的堿性溶液中。在一種酸性亞硫酸鹽方法中，用H+水解酚醚鍵酸式亞硫酸鹽離子與陽碳離子鍵合，木質(zhì)素聚合物被轉(zhuǎn)化為水溶性木素磺酸鹽。然而，在利用一種選擇性地與木質(zhì)素聚合物發(fā)生反應(yīng)而不與木材的其它聚合物成分發(fā)生反應(yīng)的蒸煮試劑的方法中，蒸煮液是一種強(qiáng)堿性或酸性溶液。并且，由于為了得到一個(gè)經(jīng)濟(jì)的木質(zhì)素分離率而將溫度控制在大約150-170℃，在這樣的高溫下使部分纖維素分解，所以用所述方法不能分離高純度的纖維狀纖維素。因此，從紙漿的產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)方面考慮，造紙紙漿必須通過一種選擇性去除殘余木質(zhì)素的方法進(jìn)行漂白以獲得高水平的白度，所述方法包括至少五步氧化反應(yīng)和堿性提取。
本發(fā)明的概述本發(fā)明試圖提供一種由玉米稈制備高質(zhì)量紙漿的方法，其中所述玉米稈可以用來生產(chǎn)作為常規(guī)木漿的替代物的高質(zhì)量紙漿。所述紙漿制備方法還包括一個(gè)漂白步驟。
本發(fā)明還要提供一種由玉米稈制備紙漿的方法，其中可以另外加入其它紙漿如木漿、回收紙漿或其它草本植物紙漿。
本發(fā)明涉及一種利用草本植物制備紙漿的方法，而且更具體地涉及一種由玉米稈制備紙漿的方法。
根據(jù)谷粒的形狀和特性，本發(fā)明所使用的原料，玉米被分成八類，即馬齒種玉米、硬粒種玉米、甜玉米、爆裂種玉米、粉質(zhì)玉米(flourcorn)、含淀粉的甜玉米、糯種玉米和有稃種玉米。玉米的果實(shí)被用作食物，而從玉米上割掉的青貯飼料莖和葉被用作動(dòng)物飼料。此外，所述玉米被用作建筑材料、燃料、填料、編織墊、草鞋、醫(yī)用材料等。
紙漿的常規(guī)主要來源，細(xì)胞通過細(xì)胞分裂進(jìn)行累積而成長(zhǎng)起來的樹木。在木材中，微纖絲以其中的一種交替方式密集地排列在木質(zhì)素基質(zhì)中，該木質(zhì)素基質(zhì)的結(jié)構(gòu)類似于混凝土的結(jié)構(gòu)，而且通過化學(xué)鍵相互之間部分地締合以增強(qiáng)所述木材的強(qiáng)度。Feudenberg等對(duì)所述木材通過水解、熱解、取代、氧化和還原而得到的降解產(chǎn)物進(jìn)行了分析，并且發(fā)現(xiàn)所述木材具有截然不同的結(jié)構(gòu)，這取決于木材來源的類型是針葉木、闊葉木還是草本植物。作為一種工業(yè)上使用的高密度材料，所述木材來源于針葉樹而且其作為工業(yè)材料的用途依賴于存在于細(xì)胞壁中的木質(zhì)素單元的結(jié)構(gòu)以及樹的類型。
關(guān)于組成，本發(fā)明的玉米稈紙漿含有最高含量的半纖維素和低含量的木質(zhì)素，而木漿含有最高含量的纖維素和高含量的木質(zhì)素。例如，所述木漿含有45wt.％的纖維素、27wt.％的半纖維素、28wt.％的木質(zhì)素和3wt.％的其它梯度提取物。所述玉米稈含有1-4mm長(zhǎng)、20-40μm寬和5-10μm厚的纖絲。
本發(fā)明試圖提供一種玉米稈紙漿的制備方法，該方法包括粉碎、高壓蒸煮、分散、造紙和干燥的步驟。玉米稈紙漿的制備方法與木漿的制備方法非常類似但是考慮到木質(zhì)素的含量較低等因素，所以需要的條件不太嚴(yán)格，同時(shí)制漿步驟也簡(jiǎn)單些。然而，制備所述玉米稈紙漿需要的時(shí)間比制備其它草本紙漿需要的時(shí)間略長(zhǎng)一些。
所述玉米稈紙漿的制備方法還可以包括一個(gè)通常利用一種氧化劑作為紙漿漂白劑的紙漿漂白步驟。所述方法還可以包括一個(gè)利用氯的氯化步驟，該氯化步驟只在該方法的第一個(gè)階段中進(jìn)行，目的是為了除去殘余的木質(zhì)素。所述氯化步驟通過與一種不飽和脂肪族氟樹膠樹脂酸鹽發(fā)生反應(yīng)而使得所述木質(zhì)素成為疏水性。在氯化步驟之后，進(jìn)行熱堿性提取步驟，該步驟包括將脂肪酸、蠟和其它酯堿性皂化成皂形式的游離脂肪酸。該脂肪酸溶解氟樹膠和由此被分解的木質(zhì)素碎片。在堿性提取步驟中使用的最有效的表面活性劑之一是一種含有壬基酚的帶有二醇支鏈的聚亞乙基類(polyethylene)。如同木漿一樣，為了提高白度而對(duì)所述玉米稈紙漿進(jìn)行次氯酸鹽漂白，二氧化氯漂白或過氧化氫漂白。因此，溶解漿的漂白步驟是在與造紙紙漿的漂白相同的條件下進(jìn)行的。
在由玉米稈制備紙漿的過程中，為了提供各種特性，在分散步驟中除了加入木漿和玉米稈紙漿外，還可以加入草本植物紙漿或再生紙漿。
或者，可以將一種水溶性聚合物材料加到只由玉米稈組成的紙漿中或?yàn)榱颂岣呒垵{的性能，所述紙漿還含有另外一種紙漿。所述水溶性聚合物優(yōu)選地可以是聚乙烯醇或聚丙烯酰胺。向紙漿中加入這種水溶性聚合物的原因是為了改善表面條件和紙的強(qiáng)度，擴(kuò)大用途和提供防水性。
在紙漿的制備過程中，可以加入其它有效物質(zhì)成分如淀粉、紙強(qiáng)度增強(qiáng)劑、纖維膨脹劑、熒光增白劑或聚合物電解質(zhì)。優(yōu)選的聚合物電解質(zhì)的實(shí)例可以包括聚胺、聚乙烯胺、聚環(huán)氧乙烷等。所述聚合物電解質(zhì)可防止纏結(jié)和使紙漿分散。除聚合物電解質(zhì)以外的其它添加劑使得紙漿的結(jié)構(gòu)緊密并且賦予紙以纖維膨脹性、可印刷性和不透明性，以及降低紙的生產(chǎn)成本。其它添加劑的實(shí)例可以包括硫酸鋁、碳酸鈣、瓷土、氫氧化鋁、含硅泥灰土、脂葡糖(lipid glucose)、滑石、羧甲基纖維素、二乙胺氯乙烷、脂松香、木松香等。
由于通過常壓制漿方法不能實(shí)現(xiàn)紙的剝離，所以在紙漿的制備步驟中，高壓蒸煮步驟優(yōu)選地可以利用不同的制漿方法如硫酸鹽法制漿、亞硫酸鹽法制漿、堿法亞硫酸鹽法制漿或蘇打法制漿。用所述常壓制漿方法，玉米稈的角蛋白層和內(nèi)部纖維不能得到充分蒸煮且在試驗(yàn)過程中會(huì)發(fā)生蒸煮試劑的大量喪失。
除了所述試劑的類型不同外，在上述四種制漿方法中高壓蒸煮步驟的反應(yīng)條件幾乎相同。例如，所述堿法亞硫酸鹽法制漿方法和蘇打法制漿方法是在同樣的條件下進(jìn)行的，但是所利用的試劑不同。硫酸鹽法制漿方法利用了一種NaOH和Na2O的水溶液，亞硫酸鹽法制漿方法利用了一種Na2SO3和Na2CO3的水溶液，堿法亞硫酸鹽法制漿方法利用了一種NaOH、Na2CO3和AQ的水溶液，蘇打法制漿方法只利用了NaOH的水溶液。
所述高壓蒸煮優(yōu)選地在以下條件下進(jìn)行1.5至4小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間；120至200℃的反應(yīng)溫度；和6∶1至3∶1的所述試劑的水溶液與所述紙漿材料的比例(wt/wt)。如果所述試劑的水溶液與所述紙漿材料的比例(wt/wt)超過了上述范圍，極強(qiáng)的化學(xué)品使得所有的弱纖維素溶解而保留強(qiáng)纖維從而增強(qiáng)了紙的強(qiáng)度。因此，所述試劑的水溶液與所述紙漿材料的比例必須被調(diào)節(jié)到能夠滿足經(jīng)濟(jì)需要這樣一種合適的水平。
將收集到的玉米稈的肉質(zhì)部分去掉，進(jìn)行粉碎和分解以便完成纖維的蒸煮并且，在去除角蛋白層和其它雜質(zhì)后，打漿和分散。隨后，利用一種切紙機(jī)將被分散的紙漿加工成紙張，然后上漿并進(jìn)行干燥。
測(cè)定通過蘇打法制漿、硫酸鹽法制漿或堿法亞硫酸鹽法制漿制造的每種紙的物理性能。
只由玉米稈制成的蘇打法處理的紙漿的比容是最大的，表明了該紙漿具有一種松軟的纖維性結(jié)構(gòu)。拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)表明牛皮紙漿的拉伸強(qiáng)度最大并且被蒸煮得最好。所述結(jié)果表明牛皮紙漿主要由纖維組織組成。所述牛皮紙漿的耐破度和耐折度以及堿性都比其它紙漿高以及亞硫酸鹽紙漿的撕裂強(qiáng)度最高。
通過將40wt.％的蘇打法玉米稈紙漿、牛皮紙漿或堿法亞硫酸鹽紙漿與60wt.％的被漂白的針葉樹牛皮紙漿(NBKP)進(jìn)行混合而制得的紙張的物理性能比由玉米稈制得的紙漿的物理性能好得多。與只由玉米稈制備的紙漿相比，蘇打法紙漿、牛皮紙漿和堿法亞硫酸鹽紙漿這三種紙漿具有幾乎兩倍的比容和耐破度，至少約七倍的耐折度，以及至少五倍的撕裂強(qiáng)度。這表明了由玉米稈制備的紙漿的特性、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和無限發(fā)展的前景。含有NBKP(60wt.％)和玉米稈漂白紙漿(40wt.％)的紙張的特性
注釋ANBKP B玉米稈實(shí)施本發(fā)明的最好方式本發(fā)明將通過下列實(shí)施例得到進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但是這些實(shí)施例只是說明性質(zhì)的，而不是為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。
試劑和材料在本發(fā)明中使用NaOH，Na2SO3，Na2S和Na2CO3作為蒸煮劑，并且使用次氯酸鈉(NaClO)和次氯酸鈣(Ca(ClO)2)作為漂白劑。
使用從農(nóng)場(chǎng)收獲的且完全陰干的玉米稈作為紙漿的原料。將所述的干燥玉米稈切成3-4cm的段，從外皮上除去葉子和其它不需要的部分，分離除去內(nèi)皮，即肉質(zhì)，然后通過破碎機(jī)和研磨機(jī)破碎成均勻的大小。
至于在制備紙漿過程中使用的設(shè)備，在常壓條件下使用一個(gè)3升的燒杯、一個(gè)加熱板、一個(gè)自動(dòng)攪拌機(jī)和一個(gè)蒸煮器，而在加壓的條件下使用一個(gè)10kg/cm2的加熱高壓容器。使用了一個(gè)用于洗滌和中和的自動(dòng)振蕩儀和一個(gè)用于粉碎液體紙漿材料的專用設(shè)備。使用了一種用于打漿的PPI碾磨機(jī)(打漿條件壓力1.8kg/cm2，間隙0.3mm)和一個(gè)用于蒸煮漿張的專用手動(dòng)切紙機(jī)(TMI公司，直徑173mm)。此處，澆注盆的半徑為17.3以及篩的孔徑為0.38-0.39mm。
一種厚的無紡織物、推輥和雙圓筒型機(jī)械被用來使所制備的紙樣成形并且防止紙樣的干燥表面起皺。通過利用一種比容計(jì)以及一種拉伸強(qiáng)度測(cè)量?jī)x(Schopper型，Toyoseik公司)，一種耐破度測(cè)定儀(Mullen測(cè)定儀，B.F.Perkin公司)，一種耐折度檢測(cè)儀(TimusOlsen實(shí)驗(yàn)儀器公司)和一種撕裂強(qiáng)度測(cè)量?jī)x(Elmendorf撕裂測(cè)定儀，Thwing Alert儀器公司)來測(cè)定所述紙漿的特性。
對(duì)照實(shí)施例1在常壓實(shí)驗(yàn)中，在約150℃的溫度下利用濃度為10％的NaOH和濃度為15％的Na2SO3對(duì)100g的玉米稈樣品(被去除了肉質(zhì))分別進(jìn)行2、3和4小時(shí)的測(cè)試。利用100目篩過濾蒸煮的樣品后，將殘余物置于水中大約1天來進(jìn)行中和并在80℃下干燥5天。該干燥產(chǎn)品被用作紙漿材料。當(dāng)在150℃下用15％的NaOH分別處理2，3和4小時(shí)時(shí)，所獲得的產(chǎn)品的量為65.4g，63.2g和62.3g。產(chǎn)率約為65％。100g的被蒸煮樣品用100目篩進(jìn)行過濾并將殘余物放置在水中約一天，然后進(jìn)行打漿。得到的終產(chǎn)品被用作紙漿材料但是沒有完成蒸煮紙。
為了計(jì)算紙漿的產(chǎn)率，將玉米稈樣品在各種制漿條件下蒸煮、洗滌、用纖維粉碎機(jī)以3000rpm進(jìn)行粉碎，并在80℃下干燥5小時(shí)后稱重。紙漿產(chǎn)率按照以下公式進(jìn)行計(jì)算。
產(chǎn)率(％)＝(樣品的干重)/(去除了肉質(zhì)的玉米稈的干重)×100實(shí)施例1在本發(fā)明的高壓蒸煮方法中，將500g的玉米稈樣品加到一個(gè)電加熱型旋轉(zhuǎn)蒸煮器(壓力0-10kg/cm2，溫度0-200℃，容量40升)中并以4∶1至6∶1(水溶液比樣品干重)的液體比例(重量/重量)進(jìn)行蒸煮，最高的蒸煮溫度為150℃，蒸煮時(shí)間為1.5至4小時(shí)，然后進(jìn)行蘇打法制漿。
具體地是，在蘇打法制漿的第一個(gè)步驟中，將500g的樣品加到電加熱型旋轉(zhuǎn)蒸煮器(壓力0-10kg/cm2，溫度0-200℃，容量40升)中并以4∶1(水溶液比樣品干重)的固定液體比例(wt/wt)用15％的NaOH進(jìn)行處理，最高的蒸煮溫度為150℃，蒸煮時(shí)間為1.5小時(shí)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)玉米稈的結(jié)不能被完全煮爛而且恢復(fù)成原狀，結(jié)果很難將所得到的材料用作紙漿。然而，在蘇打法制漿的第二個(gè)步驟中，將500g的樣品加到電加熱型旋轉(zhuǎn)蒸煮器(壓力0-10kg/cm2，溫度0-200℃，容量40升)中并以6∶1(水溶液比樣品干重)的固定液體比例(wt/wt)用20％的NaOH進(jìn)行處理，最高的蒸煮溫度為150℃，蒸煮時(shí)間為3小時(shí)。結(jié)果，所述玉米稈被完全蒸煮成紙漿且紙漿的產(chǎn)率為21-35wt.％。
實(shí)施例2利用固定液體比例(wt/wt)為4∶1(水溶液比樣品干重)的14％Na2SO3和4％Na2SO3的第一種蒸煮液對(duì)玉米稈樣品進(jìn)行蘇打法制漿，并且最高的蒸煮溫度為150℃，蒸煮時(shí)間為2小時(shí)。所述玉米稈樣品能被完全蒸煮成紙漿。同時(shí)，利用固定液體比例(wt/wt)為6∶1(水溶液比樣品干重)的28％Na2SO3和8％Na2SO3的第二種蒸煮液對(duì)玉米稈樣品進(jìn)行蘇打法制漿，并且最高的蒸煮溫度為150℃，蒸煮時(shí)間為4小時(shí)。結(jié)果，所述玉米稈樣品被完全蒸煮成紙漿且紙漿產(chǎn)率為約26-41wt％。
實(shí)施例3除利用固定液體比例(wt/wt)為6∶1(水溶液比樣品干重)的10％NaOH，20％Na2SO3和4％Na2SO3和0.1％蒽醌的蒸煮液對(duì)500g的玉米稈樣品進(jìn)行3小時(shí)的蘇打法制漿外，其它操作程序與實(shí)施例1所述相同。所得紙漿的產(chǎn)率為約23-38wt％。
實(shí)施例4除利用固定液體比例(wt/wt)為6∶1(水溶液比樣品干重)的20％NaOH和15％Na2S的蒸煮液對(duì)500g的玉米稈樣品進(jìn)行1.5小時(shí)的硫酸鹽法制漿外，其它操作程序與實(shí)施例1所述相同。所得紙漿的產(chǎn)率為約25-32wt％。
實(shí)施例5最初的打漿和造紙以10％(wt/wt)的濃度將30g的紙漿干燥樣品置于水中2小時(shí)以上，加到打漿機(jī)-PFI碾磨機(jī)中(打漿條件壓力1.8kg/cm2，間隙0.3mm)，然后以40℃SR對(duì)牛皮紙漿進(jìn)行500次打漿或?qū)A法亞硫酸鹽紙漿進(jìn)行1100次打漿。
實(shí)施例6紙漿漂白將次氯酸鈉(NaClO)和次氯酸鈣(Ca(ClO)2)用作漂白劑以及加入氫氧化鈉和硅酸鈉將pH調(diào)節(jié)到pH9-11的范圍。在反應(yīng)溫度為40℃下所述紙漿濃度在4-6％的范圍內(nèi)。在反應(yīng)溫度為35℃下所述紙漿濃度在10-16％的范圍內(nèi)。
完成紙漿漂白步驟后，剩余的堿性成分以10-20％的紙漿濃度在45-80℃下提取1至2小時(shí)。
利用一種專用切紙機(jī)將上述實(shí)施例中獲得的紙漿加工成紙張(手動(dòng)切紙機(jī)，TMI公司，直徑173mm)。
實(shí)施例7測(cè)定上述實(shí)施例中制備的四種不同紙漿，即蘇打法紙漿、牛皮紙漿、堿法亞硫酸鹽紙漿和亞硫酸鹽紙漿的物理性能。為了增強(qiáng)玉米稈紙漿的物理性能和擴(kuò)大其用途，分別將40wt.％的各種紙漿與約60wt.％的由針葉木制備的被漂白的牛皮紙漿相混合。然后，測(cè)定所述紙漿樣品的比容、拉伸強(qiáng)度、耐破度、耐折度和撕裂強(qiáng)度。所測(cè)結(jié)果見表1和表2。
如上所述，本發(fā)明提供了一種制備紙漿的方法，具體地是，一種由玉米稈制備紙漿的方法，該方法包括在對(duì)環(huán)境幾乎不產(chǎn)生有害作用的溫和條件下進(jìn)行高壓蒸煮、打漿、分散和干燥的步驟。通過用玉米稈作為紙漿的原料，使得取代木材原料的進(jìn)口，節(jié)省外幣，增加農(nóng)村收入以及制造出類似于韓國紙的高質(zhì)量的紙成為可能。
權(quán)利要求
1.一種由玉米稈制備紙漿的方法，包括玉米稈的粉碎、高壓蒸煮、打漿、分散、造紙和干燥的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括漂白紙漿的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述高壓蒸煮步驟包括硫酸鹽法制漿、亞硫酸鹽法制漿、堿法制漿或蘇打法制漿。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述高壓蒸煮步驟在以下條件下進(jìn)行試劑的水溶液與玉米稈材料的液體比例(wt/wt)為3∶1至6∶1，反應(yīng)溫度為120-200℃，反應(yīng)時(shí)間為1.5至4小時(shí)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中除了木漿和玉米稈紙漿外還加入基于紙漿總重量20-80％(wt.)的草本植物紙漿或回收紙漿。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中加入一種水溶性聚合物材料，包括聚乙烯醇或聚丙烯酰胺。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中還加入一種添加劑，包括淀粉、強(qiáng)度增強(qiáng)劑、纖維膨脹劑、熒光增白劑或聚合物電解質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紙漿的制備方法，更具體地是涉及一種由玉米稈制備紙漿的方法，該方法包括在對(duì)環(huán)境幾乎不產(chǎn)生有害影響的溫和條件下進(jìn)行高壓蒸煮、打漿、分散和干燥的步驟。以玉米稈作為紙漿的原材料可以取代木材原料的進(jìn)口，節(jié)省外幣，增加農(nóng)村收入以及能夠制造出類似于韓國紙的高質(zhì)量的紙。
文檔編號(hào)D21C5/00GK1454272SQ00819684
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2000年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月29日
發(fā)明者柳海日, 元種鳴, 金鐵甲 申請(qǐng)人:Cp&P株式會(huì)社, 柳海日, 元種鳴