專利名稱：一種制漿造紙方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制漿造紙方法，尤其是一種無“三廢”污染，低成本，可節(jié)省大量投資的制漿造紙方法。
目前造紙工業(yè)普遍采用的制漿方法為化學(xué)方法或化學(xué)和物理結(jié)合的方法，其造紙方法也多采用圓網(wǎng)紙機(jī)或長網(wǎng)紙機(jī)以過濾、壓榨、烘干的方法造紙，其主要缺點(diǎn)是流程特別復(fù)雜，固定資產(chǎn)投資太大；廢水、廢氣、廢渣、粉塵等污染特別嚴(yán)重，且治污投資大，治污運(yùn)行費(fèi)高，治污效果也不好；水、電、煤、化工原料，人力、專用材料等消耗高，生產(chǎn)成本較高。
近幾年又出現(xiàn)了一種利用搓絲機(jī)處理纖維原料的機(jī)械制漿方法，其不足之處是制出的漿料不均勻，粗渣多，漿料品質(zhì)差，生產(chǎn)效率低，電耗較高，設(shè)備價(jià)格高，造紙方法仍是用圓網(wǎng)或長網(wǎng)紙機(jī)以過濾、壓榨、烘干法生產(chǎn)，仍存在投資大，用水量大，成本高，污染重等問題。
另一種稱為爆破法的制漿方法是利用蒸汽加熱加壓專用耐高壓設(shè)備中的纖維原料，然后急速減壓卸料，以爆破的形式將纖維原料中的纖維分離，制得造紙用的紙漿。該法處理原料時(shí)，壓力特別高，設(shè)備制造難度大，設(shè)備價(jià)格高，要用大量蒸汽，生產(chǎn)效率低，漿料不均勻。造紙仍用圓網(wǎng)紙機(jī)或長網(wǎng)紙機(jī)，不足之處前已述及。
還有一種生物制漿法，它是利用微生物有選擇性地作用于纖維原料中要除去的木素，而分離原料中的纖維，制得造紙用的紙漿。該法生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)難以控制，成本較高，廢液仍需投資治理，很少用于生產(chǎn)中。
還有一種本發(fā)明人前幾年研究的無水無污染制漿造紙方法，該法是將稻草、麥草、廢紙等原料用干法碎解成纖維粉或纖維絨，再與水性、無毒無害、廉價(jià)的粘合液或膏混勻，再磨漿，再塑煉成“纖維泥”以擠出、壓延方法形成紙?zhí)ィ僖院娓赘稍镏频眉垵{板或紙產(chǎn)品。該法因物料中要加粘合物才便于無水制漿和無水造紙，故成本較本發(fā)明方法高，另紙?zhí)ズ娓蓵r(shí)蒸汽耗量和干燥設(shè)備投資較本方法高，但比傳統(tǒng)制漿造紙方法優(yōu)勢多，生產(chǎn)的品種較多，仍有很好的推廣前景。
本發(fā)明的目的就是要克服上述各種方法存在的污染大，投資大，成本高等不足之處，使制漿造紙過程實(shí)現(xiàn)無水無污染、低成本、低投資、高生產(chǎn)效率。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明將采用如下技術(shù)方案將各種選用的植物纖維原料用切竹機(jī)或切草機(jī)或木片切削機(jī)等切料設(shè)備處理成節(jié)片狀或塊片狀，再用粉碎機(jī)粉碎成粗糠狀或不粉碎，不加或加入少量化工原料和用水或蒸汽調(diào)濕或不調(diào)濕，再利用螺桿式擠壓機(jī)，在加熱或不加熱的情況下，擠壓或膨化出來，再在物料處于可塑的粘彈狀態(tài)時(shí)輥壓成型即為纖維類產(chǎn)品如紙漿產(chǎn)品或紙產(chǎn)品。輥壓的烘干卷取缸可用蒸汽或電加熱干燥從成型口模中擠出的物料，使其達(dá)到產(chǎn)品要求的含水率。若生產(chǎn)各種異形產(chǎn)品或異形包裝襯墊或棒狀或管狀或板塊狀或紙箱用間隔中空紙板或發(fā)泡類紙板等產(chǎn)品時(shí)，可用相對于產(chǎn)品形狀的成型模具取代螺桿式擠出機(jī)后面的成型口模，并配備相應(yīng)的定型和干燥設(shè)備即可生產(chǎn)。若生產(chǎn)原料為草類等材質(zhì)較軟的原料可直接用粉碎機(jī)粉碎后，進(jìn)入螺桿式擠壓機(jī)中處理生產(chǎn)各種纖維類產(chǎn)品。
本發(fā)明因加工方法的創(chuàng)新，使流程大大簡化，故生產(chǎn)流程設(shè)備及廠房等固定資產(chǎn)投資大大減少；因不用或只用少量無毒無害的化工原料，生產(chǎn)中也不用或只用極少量調(diào)節(jié)水，故生產(chǎn)中無廢水、無廢氣、無廢渣產(chǎn)生，全料利用，零排放，完全避免了原傳統(tǒng)制漿造紙方法的嚴(yán)重污染，也可節(jié)約大量治污投資和治污運(yùn)行費(fèi)；因不用大量化工原料去蒸煮纖維原料，故可節(jié)約大量化工原料消耗和蒸汽用煤；因制漿得率可提高30-50％，故可節(jié)約原料資源，并降低大量生產(chǎn)成本；因本法造紙和紙漿板等纖維類產(chǎn)品時(shí)，物料含水量少可節(jié)約干燥用蒸汽(或電)；因流程設(shè)備少，故用電少，人力消耗少；因生產(chǎn)中用水極少，故可節(jié)約大量水費(fèi)；因不象傳統(tǒng)方法制漿和造紙，可節(jié)約大量專用材料如毛布、銅網(wǎng)、塑料網(wǎng)等材料費(fèi)用?？傊?，因上述人力、能源、物資消耗的大大降低，使成本可大幅度地降低。該技術(shù)的推廣應(yīng)用，還可救活眾多因污染嚴(yán)重和成本較高而面臨破產(chǎn)或關(guān)閉的造紙企業(yè)，使其恢復(fù)活力，為國家創(chuàng)稅，還可緩解紙產(chǎn)品的供需矛盾，還可減少下崗失業(yè)人員，維護(hù)社會穩(wěn)定。也因該方法解決了污染問題，可改善人類的生存環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)很好的環(huán)保效益。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方法予以詳細(xì)說明。


圖1為新制漿造紙方法流程簡圖。
圖1中1為植物纖維原料、2為切料設(shè)備、3為粉碎機(jī)、4為化工原料槽或水槽、5為螺桿式擠壓機(jī)、6為成型口模、7為擠壓輥、8為烘干卷取缸、9為纖維類產(chǎn)品。
原料的準(zhǔn)備生產(chǎn)所用原料應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求選擇種類，不同種類原料應(yīng)分開存放備用，同種類原料不同水份或不同成長階段應(yīng)分開存放備用，不得混用，并應(yīng)選出其中的各種雜物和變質(zhì)原料。對有季節(jié)性收購的原料，要備足全年的用量，并堆垛存放，注意料垛周圍排水通暢，通風(fēng)良好，防止原料變質(zhì)。還應(yīng)注意防火和防止原料自然起火。
植物纖維原料處理成纖維類產(chǎn)品的原理將植物纖維原料制成紙漿的過程，就是克服纖維細(xì)胞間胞間層的粘結(jié)作用，使纖維細(xì)胞解離的過程。而胞間層的主要化學(xué)成份是木素，將木素大分子的粘結(jié)作用削弱，再分離原料中的纖維即可得到紙漿。利用木素在加熱條件下不穩(wěn)定和機(jī)械作用下可變化的性質(zhì)，使節(jié)片狀或粗糠狀纖維原料在螺桿式擠壓機(jī)(5)中受到高剪切、摩擦和擠壓作用，溫度升高，壓力增大，此時(shí)，木素大分子結(jié)構(gòu)受到高溫和機(jī)械作用而破壞，粘結(jié)作用削弱，同時(shí)，螺桿式擠壓機(jī)(5)中纖維原料中水份受到過度加熱，當(dāng)高溫高壓物料從螺桿式擠壓機(jī)(5)后面的成型口模(6)中急速擠出而膨化時(shí)，較大的蒸汽壓力就可將物料中的纖維分離，在物料從成型口模(6)擠出處于可塑的粘彈狀態(tài)時(shí)，再利用擠壓輥(7)和烘干卷取缸(8)的輥壓作用即可將粘彈態(tài)的物料壓制成紙漿產(chǎn)品或紙產(chǎn)品等纖維類產(chǎn)品(9)。若將成型口模(6)換成各種形狀的模具，并配備相應(yīng)定型設(shè)備和干燥設(shè)備即可制得各種異形纖維類產(chǎn)品。
從原料到產(chǎn)品加工過程各種所選的植物纖維原料(1)經(jīng)切料設(shè)備(2)如切草機(jī)或切竹機(jī)或木片切削機(jī)等，處理成節(jié)片狀或塊片狀后，再用粉碎機(jī)(3)粉碎成粗糠狀，再用水或蒸汽調(diào)濕或不調(diào)濕，再加入少量或不加化工原料，再利用螺桿式擠壓機(jī)(5)，在加熱或不加熱的情況下處理，并從成型口模(6)中膨化出來，再在物料處于可塑的粘彈狀態(tài)時(shí)，通過擠壓輥(7)和烘干卷取缸(8)的輥壓作用即可壓制成紙漿產(chǎn)品或紙產(chǎn)品等纖維類產(chǎn)品(9)。若原料為稻草、麥草、龍須草、玉米桿、蔗渣、麻類、棉花等材質(zhì)較軟的植物纖維原料，可直接通過粉碎機(jī)(3)粉碎后，加水或蒸汽調(diào)濕或不調(diào)濕，再加少量化工原料或不加而進(jìn)入螺桿式擠壓機(jī)(5)中，在加熱或不加熱的情況下處理，并從成型口模(6)中擠出膨化，再在物料處于粘彈態(tài)時(shí)，以擠壓輥(7)和烘干卷取缸(8)輥壓而成紙漿產(chǎn)品或紙產(chǎn)品等纖維類產(chǎn)品(9)。若將成型口模(6)換成各種形狀或規(guī)格的模具，并配備相應(yīng)的定型設(shè)備或烘干設(shè)備，還可制得各種棒狀、管狀、塊狀、板狀、卷材、異形包裝襯墊材料、托盤、包裝盒、紙箱用間隔中空紙板或發(fā)泡式紙板等纖維類產(chǎn)品。
生產(chǎn)原料的種類該發(fā)明適用于各種植物纖維原料，如稻草、麥草、龍須草、竹類、葦荻類、麻類、棉花、蔗渣、玉米桿等以切料設(shè)備(2)，處理成節(jié)片狀或塊片狀再用粉碎機(jī)(3)粉碎成粗糠狀，用水或蒸汽調(diào)濕或不調(diào)濕，再加少量或不加化工原料，進(jìn)入螺桿式擠壓機(jī)(5)中，在不加熱或加熱的情況下處理，再經(jīng)成型口模(6)膨化并成型后烘干即可制得各種纖維類產(chǎn)品。
主要設(shè)備的選擇1、切料設(shè)備(2)的選擇應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求確定原料的品種，再確定選擇哪類切料設(shè)備，還要根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，決定切料機(jī)的生產(chǎn)能力或型號。一般地材質(zhì)較硬的竹類、葦荻類、小枝條等原料可選用切竹機(jī)切料；草類原料如稻草、麥草、龍須草等材質(zhì)較軟的原料選用切草機(jī)切料，或直接用粉碎機(jī)(3)處理后備用。若用本方法制取木漿，圓木可用木片切削機(jī)切料?？傊?，所選的切料設(shè)備(2)將原料切料后要便于粉碎機(jī)(3)粉碎成粗糠狀物。
2、粉碎機(jī)(3)的選擇粉碎機(jī)(3)主要選擇喂料口大，粉碎能力強(qiáng)的錘片式農(nóng)用粉碎機(jī)為好，篩板孔徑和開孔率應(yīng)根據(jù)具體粉碎結(jié)果確定，不要使物料粉碎得太細(xì)而損傷纖維，粉碎得太粗又不便下一設(shè)備進(jìn)料，粉碎結(jié)果以粗糠狀為佳。
3、螺桿式擠壓機(jī)(5)的選擇這是一臺關(guān)鍵設(shè)備，要根據(jù)原料的品種進(jìn)行選擇，品種不同擠壓溫度和壓力不一樣，還與原料水份和擠壓操作的速度、溫度、壓力有關(guān)。因此，要求所選的螺桿式擠壓機(jī)(5)要能調(diào)溫、調(diào)速，螺桿的壓縮比適當(dāng)，也可選不調(diào)溫不加熱的，靠調(diào)速調(diào)壓來控制擠壓膨化效果。還要求該機(jī)的進(jìn)料斗內(nèi)有螺旋進(jìn)料器。可供選擇的螺桿式擠壓機(jī)(5)有各種單螺桿或雙螺桿或多螺桿式擠壓機(jī)或膨化機(jī)或擠出機(jī)或注射機(jī)或熟化蒸煮擠壓機(jī)，還要根據(jù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力來確定該機(jī)的加工能力。
4、成型口模(6)的確定應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格型號、形狀準(zhǔn)備若干個(gè)模具備用，若是生產(chǎn)板材或卷材成型口模(6)最好可調(diào)厚度和寬度，以便節(jié)省模具制作費(fèi)用。棒狀、管狀、異型包裝襯墊、包裝盒、紙箱用間隔中空紙板或發(fā)泡式紙板、托盤、塊狀等產(chǎn)品是常用而量大的產(chǎn)品，應(yīng)準(zhǔn)備若干個(gè)規(guī)格、型號的成型模具備用。成型口模(6)還應(yīng)有加熱保溫裝置。
5、烘干卷取缸(8)的選用應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定，該缸是補(bǔ)充干燥產(chǎn)品用，選小了干燥能力差，生產(chǎn)能力減小。
6、異形纖維類產(chǎn)品的定型設(shè)備可參照塑料擠出工藝的定型、冷卻、牽引等輔助設(shè)備要求選用或參照塑料壓制成型工藝要求選擇產(chǎn)品定型設(shè)備。
7、異形產(chǎn)品干燥設(shè)備的選擇可選用帶式連續(xù)熱風(fēng)或輻射干燥設(shè)備，也可選用熱風(fēng)或輻射干燥室干燥各種異形產(chǎn)品。
本方法與傳統(tǒng)造紙方法的結(jié)合各種所選植物纖維原料處理成節(jié)片狀或粗糠狀后，應(yīng)根據(jù)原料水份情況用水或蒸汽調(diào)濕或不調(diào)溫，并根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求添加少量相應(yīng)的增強(qiáng)劑、施膠劑等化工原料，或不加化工原料，再利用螺桿式擠壓機(jī)(5)在加熱或不加熱的情況下處理，再從成型口模(6)中膨化出來而成的紙漿也可包裝出售，到異地或就地用傳統(tǒng)的圓網(wǎng)紙機(jī)或長網(wǎng)紙機(jī)以過濾、壓榨、烘干方法生產(chǎn)各種本色紙或經(jīng)漂白后生產(chǎn)各種白紙。
生產(chǎn)過程注意事項(xiàng)a、原料進(jìn)入生產(chǎn)過程時(shí)要注意，不同種類原料或同種原料水份差異太大或生長的不同階段的原料不能混用，原料切料和粉碎后粗細(xì)應(yīng)基本均勻，否則擠壓膨化時(shí)不好控制，制成的漿料將可能不均勻。若用蔗渣生產(chǎn)產(chǎn)品，可不粉碎直接進(jìn)入螺桿式擠壓機(jī)(5)中處理。備料時(shí)各種雜物和變質(zhì)原料應(yīng)選除干凈，以利后續(xù)加工。
b、物料進(jìn)入螺桿式擠壓機(jī)(5)時(shí)，應(yīng)根據(jù)物料水份和產(chǎn)品質(zhì)量要求等具體情況確定在進(jìn)料口是否加水調(diào)濕或是否加少量增強(qiáng)劑或施膠劑等化工原料，所加調(diào)節(jié)水或化工原料應(yīng)先準(zhǔn)備好，貯存于化工原料槽或水槽(4)中備用。也可將需要調(diào)濕的物料，貯于專門料倉中用水或蒸汽調(diào)濕，并進(jìn)行時(shí)效處理，以保證物料水份一致，便于加工。
c、螺桿式擠壓機(jī)(5)的操作是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要應(yīng)根據(jù)原料的品種、水份等進(jìn)行操作控制，即應(yīng)綜合調(diào)節(jié)螺桿式擠壓機(jī)(5)的運(yùn)行速度、溫度、壓力，若螺桿式擠壓機(jī)(5)沒有蒸汽或電加熱裝置可調(diào)整速度來達(dá)到較佳加工狀態(tài)，使加工的產(chǎn)品達(dá)到最佳質(zhì)量狀態(tài)。
d、成型口模(6)的加熱保溫有利于產(chǎn)品成型和順利地?cái)D出和膨化，應(yīng)控制在較佳溫度范圍。
e、產(chǎn)品的后加工應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求，確定是否表面涂布或噴漆或修邊整理或復(fù)卷或分切等。
權(quán)利要求
1.一種制漿造紙方法，它是將植物纖維原料(1)經(jīng)過切料設(shè)備(2)如切草機(jī)或切竹機(jī)或木片切削機(jī)等加工成塊片狀或節(jié)片狀原料，再經(jīng)后續(xù)加工處理成為紙漿或紙產(chǎn)品等纖維類產(chǎn)品(9)的，其特征是經(jīng)切料設(shè)備(2)處理成為適宜大小的塊片狀或節(jié)片狀植物纖維原料再用粉碎機(jī)(3)粉碎成粗糠狀或不經(jīng)粉碎，再加水或蒸汽調(diào)節(jié)濕度或不調(diào)濕而進(jìn)入螺桿式擠壓機(jī)(5)如單螺桿或雙螺桿擠壓機(jī)中，在不加或加少量化工原料和不加熱或加熱的情況下，將物料處理成含適宜水份的纖維類產(chǎn)品(9)如紙漿產(chǎn)品或紙類產(chǎn)品等，若生產(chǎn)原料為稻草、麥草、龍須草、麻類、棉花、蔗渣、玉米桿等材質(zhì)較軟的植物纖維原料可直接用粉碎機(jī)(3)粉碎成粗糠狀或不粉碎，再加水或蒸汽調(diào)濕或不調(diào)濕進(jìn)入螺桿式擠壓機(jī)(5)中，在不加或加少量化工原料和不加熱或加熱的情況下即可加工成纖維類產(chǎn)品(9)如紙漿產(chǎn)品或紙產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制漿造紙方法，其特征是各種植物纖維原料(1)均可加工成節(jié)片狀或粗糠狀物后再用螺桿式擠壓機(jī)(5)加工紙漿產(chǎn)品或紙產(chǎn)品等纖維類產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制漿造紙方法，其特征是各種單螺桿或雙螺桿或多螺桿式的擠壓設(shè)備或擠出設(shè)備或熟化或膨化設(shè)備均可代替螺桿式擠壓機(jī)(5)用于節(jié)片狀或粗糠狀植物纖維原料加工紙漿產(chǎn)品或紙類產(chǎn)品等纖維類產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制漿造紙方法，其特征是各種植物纖維原料加工成節(jié)片狀或粗糠狀再經(jīng)螺桿式擠壓機(jī)(5)加工出來的紙漿產(chǎn)品也可用傳統(tǒng)的圓網(wǎng)紙機(jī)或長網(wǎng)紙機(jī)以過濾、壓榨、烘干方法生產(chǎn)各種紙類產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制漿造紙方法，其特征是在各種所選的處理成節(jié)片狀或粗糠狀的植物纖維原料中加入或不加相應(yīng)的化工原料和調(diào)濕或不調(diào)濕后，在不加熱或加熱的情況下，采用螺桿式擠壓機(jī)(5)并替換相應(yīng)的成型口模(6)，配備相應(yīng)的定型和烘干設(shè)備，可加工制成各種棒狀、管狀、板狀、塊狀，異形包裝襯墊、包裝盒、托盤、卷材、紙箱用間隔中空或發(fā)泡式紙板等纖維類產(chǎn)品。
全文摘要
一種無水無污染制漿造紙方法。該法將各種植物纖維原料(1)先加工成節(jié)片狀或粗糠狀，再用螺桿式擠壓機(jī)(5)在不用或用少量化工原料和不加熱或加熱的情況下處理成紙漿或紙產(chǎn)品等纖維類產(chǎn)品(9)，故可解決現(xiàn)有多種制漿造紙方法的嚴(yán)重污染問題和投資大及成本高、治污投資大、治污運(yùn)行費(fèi)高、治污效果差等難題。可用于制漿造紙業(yè)改造傳統(tǒng)工藝和新建無污染制漿造紙生產(chǎn)線，以克服現(xiàn)有方法的不足，改善不利現(xiàn)狀。
文檔編號D21C3/00GK1648332SQ20041000117
公開日2005年8月3日 申請日期2004年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月28日
發(fā)明者邱圣淵 申請人:邱圣淵