專利名稱：一種cmp法造紙制漿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CMP法制漿造紙，具體地說是一種CMP法造紙制漿的方法。
背景技術(shù)：
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(xué)名Helianthus tuberosus Linn。原產(chǎn)于北美，現(xiàn)在我國河北、東北、山東、河南、西北、四川等地區(qū)均有種植，其塊根中含有豐富的菊糖成份，可以蔬食或鹽漬為咸菜。菊芋桿是地上的植株，莖桿直立，上部有分枝，一般高1.5～2.0m。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種CMP法造紙制漿的方法，由該工藝制得的紙適用于膠版印刷紙等文化用紙的生產(chǎn)，其產(chǎn)品具有噸紙漿耗低、紙的平滑度高、光澤度好、表面細(xì)膩、強(qiáng)度高、適印性好的優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種CMP法造紙制漿的方法，所采用的原料為菊芋稈。
具體工藝參數(shù)為菊芋洗滌浸泡24h后，80℃～90℃條件浸漬2h，進(jìn)行一段擠壓疏解，采用重量濃度5-5.5％NaOH(為了達(dá)到一定的成漿強(qiáng)度，浸漬時(shí)的氫氧化鈉量一般比較高。單段堿性過氧化氫浸漬用堿量高達(dá)5.5％)對(duì)絕干物料浸漬2h，進(jìn)行二段擠壓疏解，KRK常壓磨漿，當(dāng)常溫條件漿濃2.0％時(shí)消潛4h，進(jìn)行抄紙，測(cè)定漿張強(qiáng)度。
本發(fā)明以菊芋稈為原料制造紙漿，能充分地利用植物纖維資源，提高菊芋桿種植的綜合利用價(jià)值。


圖1為菊芋桿橫切面圖；由圖可知菊芋桿的木質(zhì)部含纖維細(xì)胞，導(dǎo)管分子、木射線細(xì)胞和木射線薄壁細(xì)胞等組份，外皮部的纖維細(xì)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(xì)小纖維的百分含量達(dá)到了約43％，纖維長度分布頻率主要在0.35～0.82mm的范圍，導(dǎo)管分子體積較大，以單孔或復(fù)孔的排列方式分布于兩條木射線之間，木射線和木射線薄壁細(xì)胞在植株橫切面中占有的體積比相對(duì)較寬。
具體實(shí)施例方式
所述的菊芋稈采自寧夏南部地區(qū)，為一年生，全稈總長1.5～2.0m，以整株試樣為試驗(yàn)原料。經(jīng)人工除髓后，將其切削成25×20×30mm的料段。原料風(fēng)干后，用篩子去除灰塵及雜質(zhì)，將篩子上部的貯存?zhèn)溆谩?br> 菊芋桿髓含量的測(cè)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(jīng)人工除髓后將其分離，測(cè)定菊芋桿的髓含量。經(jīng)測(cè)定菊芋桿木質(zhì)部含量占整株的93.1％，髓含量為6.9％。
菊芋桿的纖維特性造紙?jiān)系睦w維形態(tài)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(xì)胞壁厚、壁腔比以及各種雜細(xì)胞組分含量等。不同的纖維原料具有各自不同的纖維形態(tài)，在選擇造紙?jiān)虾驮u(píng)價(jià)造紙?jiān)系膬?yōu)劣時(shí)，纖維形態(tài)是重要的依據(jù)之一。
試驗(yàn)采用Kajaani FS-100分析儀及顯微鏡來測(cè)定菊芋桿的纖維長度、寬度、長寬比和細(xì)小纖維百分含量等指標(biāo)。
顯微鏡測(cè)定法僅對(duì)原料中的纖維細(xì)胞進(jìn)行測(cè)量，其它細(xì)雜組分不計(jì)入；采用顯微鏡法對(duì)菊芋稈纖維長寬度、纖維腔徑、壁厚進(jìn)行測(cè)定。由圖1(菊芋桿橫切面圖)可知菊芋桿的木質(zhì)部含纖維細(xì)胞，導(dǎo)管分子、木射線細(xì)胞和木射線薄壁細(xì)胞等組份，外皮部的纖維細(xì)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，菊芋桿的纖維平均長度為0.72mm，0.4mm以下細(xì)小纖維的百分含量達(dá)到了約43％。
采用Kajaani FS-100法對(duì)纖維長度、稈芯部纖維長度分別頻率進(jìn)行測(cè)定。0.2mm以下的細(xì)小纖維百分含量為9.98％，在0.20～0.82mm長度范圍的纖維分布頻率為70.94％，導(dǎo)管分子體積較大，以單孔或復(fù)孔的排列方式分布于兩條木射線之間，木射線和木射線薄壁細(xì)胞在植株橫切面中占有的體積比相對(duì)較寬。Kajaani FS-100測(cè)定法給出的測(cè)量數(shù)據(jù)表示了原料中的全部組分，包括纖維細(xì)胞、細(xì)小纖維、薄壁細(xì)胞、表皮細(xì)胞及導(dǎo)管等，一般采用二重長度作為纖維的評(píng)價(jià)依據(jù)。
纖維質(zhì)量屬闊葉木范疇，優(yōu)于人工構(gòu)樹的桿芯木質(zhì)部的纖維質(zhì)量，但在菊芋桿木質(zhì)部組織中有孔的導(dǎo)管及木射線組分比人工構(gòu)樹的含量大，故而菊芋桿的制漿得率會(huì)比人工構(gòu)樹低。
菊芋桿的化學(xué)成分在植物原料的化學(xué)成分對(duì)其合理利用有重要的參考價(jià)值，原料中纖維素含量的多少可預(yù)知它在制漿時(shí)的收獲率；木素含量的多少可估計(jì)蒸煮時(shí)所需的化學(xué)藥品用量；各種抽出物含量的測(cè)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(jìn)而可以決定采用何種制漿方法；灰份含量是指原料中的鈣、硅和多種礦質(zhì)無機(jī)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。菊芋桿化學(xué)成分測(cè)定結(jié)果列于表1，并給出人工構(gòu)樹木質(zhì)部的測(cè)定結(jié)果，一并進(jìn)行比較。
表1 菊芋桿及人工構(gòu)樹木質(zhì)部的化學(xué)成分測(cè)定結(jié)果/％

由表1可知菊芋桿化學(xué)成分中灰份及各種抽提物均比人工構(gòu)樹高，Klasson木素與人工構(gòu)樹相當(dāng)，而聚戊糖和綜纖維素均比人工構(gòu)樹低5～11％，這就說明菊芋桿制化學(xué)漿的漿得率比人工構(gòu)樹低，而蒸煮工藝中用堿量要比人工構(gòu)樹高，由此可以判定菊芋桿采用化學(xué)法制漿經(jīng)濟(jì)成本較高，利潤空間較小，鑒于菊芋桿僅是種植菊芋的副產(chǎn)品，為了加以綜合利用建議采用高得率制漿工藝抄造包裝類用紙。
采用CMP法造紙制漿具體的工藝流程如下菊芋稈→浸漬→氣蒸→一段擠壓疏解→熱堿預(yù)處理→二段擠壓疏解→盤磨磨漿→消遣→抄紙→紙漿其漿張強(qiáng)度的參數(shù)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(shù)為2.65mN.m2/g。結(jié)果表明菊芋桿采用5.0％用堿量浸漬物料后制高得率漿比亞銨法制漿更為經(jīng)濟(jì)合理，磨漿得率為88.7％，說明在高得率的生產(chǎn)中僅有原料總量的11.3％的溶出物進(jìn)入制漿廢漿中。因此，相對(duì)化學(xué)漿來說，其污染負(fù)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(shí)回用。
菊芋桿芯中的髓細(xì)胞體積占整株體積的三分之二，不論制化學(xué)漿還是制化學(xué)機(jī)械漿，這一組分不僅消耗制漿藥品，而且還會(huì)影響成漿質(zhì)量。因此，可以參照竹子或蔗渣的備料工藝進(jìn)行干法或濕法進(jìn)行除髓。
按《GB/T 2677.1-1996造紙?jiān)戏治觥贩治鏊杓?xì)胞的灰份含量為11.61％，為菊芋桿木質(zhì)部的近4倍。采用掃描電子顯微鏡與X-射線能譜儀(SEM/EDAX)技術(shù)測(cè)定髓細(xì)胞灰份中的無機(jī)成份，主要為Ca元素，少量的Si和Fe元素，說明菊芋桿髓細(xì)胞是Ca類無機(jī)礦物質(zhì)，有研究利用的價(jià)值，這對(duì)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)有重要意義。
按照常規(guī)的CMP法制漿工藝進(jìn)行操作。
實(shí)施例1
以菊芋為原料，利用CMP法制漿的工藝條件如下將菊芋稈洗滌浸泡24小時(shí)后在80℃條件下浸漬2小時(shí)，進(jìn)行一段擠壓疏解，用重量濃度5％NaOH對(duì)絕干物料浸漬2小時(shí)后進(jìn)行二段擠壓疏解。常壓盤磨磨漿，當(dāng)常溫條件下漿濃2.0％(重量濃度)左右時(shí)消潛4小時(shí)后抄紙，最后測(cè)定漿張強(qiáng)度。
實(shí)施例2以菊芋為原料，利用CMP法制漿的工藝條件將菊芋稈洗滌浸泡24小時(shí)后在85℃條件下浸漬2小時(shí)，進(jìn)行一段擠壓疏解，用重量濃度5％NaOH對(duì)絕干物料浸漬2小時(shí)后進(jìn)行二段擠壓疏解。常壓盤磨磨漿，當(dāng)常溫條件下漿濃2.0％(重量濃度)左右時(shí)消潛4小時(shí)后抄紙，最后測(cè)定漿張強(qiáng)度。
實(shí)施例3以菊芋為原料，利用CMP法制漿的工藝條件將菊芋稈洗滌浸泡24小時(shí)后在90℃條件下浸漬2小時(shí)，進(jìn)行一段擠壓疏解，用重量濃度5％NaOH對(duì)絕干物料浸漬2小時(shí)后進(jìn)行二段擠壓疏解。常壓盤磨磨漿，當(dāng)常溫條件下漿濃2.0％(重量濃度)左右時(shí)消潛4小時(shí)后抄紙，最后測(cè)定漿張強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種CMP法造紙制漿的方法，其特征在于所采用的原料為菊芋稈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于菊芋洗滌浸泡24h后，80℃～90℃條件浸漬2h，進(jìn)行一段擠壓疏解，采用重量濃度5-5.5％NaOH對(duì)絕干物料浸漬2h，進(jìn)行二段擠壓疏解，KRK常壓磨漿，當(dāng)常溫條件漿濃2.0％時(shí)消潛4h，進(jìn)行抄紙，測(cè)定漿張強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于其漿張強(qiáng)度的參數(shù)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(shù)為2.65mN.m2/g。
全文摘要
本發(fā)明為一種以菊芋稈為原料，利用CMP法造紙制漿的方法。由該工藝制得的紙適用于膠版印刷紙、涂料原紙、書寫紙、裝飾紙等文化用紙的生產(chǎn)，其產(chǎn)品具有噸紙漿耗低、紙的平滑度高、光澤度好、表面細(xì)膩、強(qiáng)度高、適印性好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D21H11/14GK101037849SQ20061004609
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者杜昱光, 李曙光, 胡建恩, 劉晗, 曹海龍, 譚成玉 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所