專利名稱：氧堿法生產(chǎn)韌皮纖維電絕緣紙漿工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紙漿生產(chǎn)工藝，更具體地說，本發(fā)明涉及以麻類韌皮纖維為原料，用氧堿法生產(chǎn)電絕緣紙漿工藝。
電絕緣紙漿的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝均采用多年生針葉樹木為原料，用硫酸鹽法(即NaOH+Na2S)蒸煮，然后經(jīng)篩選、打漿等工序制得漿料。隨著世界森林資源日趨減少，各國(guó)相繼立法限制木材的開采和出口，國(guó)際市場(chǎng)木材及紙漿價(jià)格不斷上漲，八十年代初，未漂硫酸鹽針葉樹漿價(jià)格為200美元/噸，至1992年其價(jià)格上漲為580美元/噸，而且今后還有上漲趨勢(shì)。
目前，許多國(guó)家正在尋找新的纖維素材料代替木材用以生產(chǎn)紙漿，如泰國(guó)鳳凰紙漿與造紙有限公司以全麻桿為原料，用硫酸鹽法連續(xù)進(jìn)行蒸煮，再經(jīng)后處理制成紙漿，該漿料主要用于生產(chǎn)新聞?dòng)眉?、文化用紙。日本大昭和ェソジニァニク株式?huì)社和我國(guó)輕工業(yè)部制漿造紙研究所曾用氧堿法對(duì)草類纖維進(jìn)行蒸煮，制得的紙漿均用于生產(chǎn)文化用紙。
迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)以麻類韌皮纖維為原料，用氧堿法進(jìn)行蒸煮而生產(chǎn)電絕緣紙漿的有關(guān)報(bào)道。
本發(fā)明目的在于提供用氧堿法生產(chǎn)電絕緣紙漿的工藝。該工藝以麻類韌皮纖維為原料，代替多年生針葉樹木資源，以氧堿法蒸煮代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硫酸鹽法蒸煮，并采用了化學(xué)抽提降低灰份、磁力除鐵等工藝，提高了紙漿質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)可節(jié)省木材，從而開辟了新的資源，有利于保護(hù)生態(tài)平衡。
本發(fā)明的氧堿法生產(chǎn)韌皮纖維電絕緣紙漿工藝包括下列工序?qū)⒙轭愴g皮纖維原料切斷，除塵，輸入壓力容器，加入NaOH藥液并通入氧氣，進(jìn)行氧堿反應(yīng)以制成粗漿;粗漿入半漿機(jī)切斷打漿，經(jīng)篩選、濃縮進(jìn)入抽提系統(tǒng)化學(xué)抽提和洗滌;再經(jīng)連續(xù)打漿、磁力除鐵、精篩，制成韌皮纖維電絕緣紙漿;其特征在于通過氧堿反應(yīng)對(duì)韌皮纖維進(jìn)行化學(xué)蒸煮，經(jīng)化學(xué)抽提減少導(dǎo)電離子數(shù)量，降低灰粉，用磁力除去鐵質(zhì)微粒，以提高紙漿的機(jī)械與電氣性能。
1、備料本發(fā)明工藝以麻類韌皮纖維為原料，其備料要求為原料水份≯%15分切長(zhǎng)度mm30～50分切合格率>%902、氧堿反應(yīng)氧堿反應(yīng)工序是對(duì)韌皮纖維進(jìn)行化學(xué)蒸煮，利用造紙工業(yè)通用設(shè)備蒸球進(jìn)行蒸煮。用氧堿法蒸煮韌皮纖維，利用氧易與纖維素產(chǎn)生還原性末端基作用，生成葡萄糖訟型末端基，進(jìn)一步氧化成糖醛酸型末端基，此末端基能抑制纖維素的降解，使?jié){料得以最大限度保持纖維原始機(jī)械性能，這是制造具有高機(jī)械強(qiáng)度和耐熱老化性能的電絕緣紙漿所需要的。
氧堿反應(yīng)的工藝參數(shù)如下
裝鍋量 Kg/M3140～150NaOH用量(100%)5～9液比1:3.5～1:4.5藥液濃度:12.5～25g/l氧氣用量(工業(yè)用O2) % 0.8～2.0最高壓力mpa0.8～0.93、化學(xué)抽提電絕緣用紙對(duì)灰份有高的要求。灰份含量高，水抽提物電導(dǎo)率也高，致使紙的介質(zhì)損耗tgδ增大，會(huì)因發(fā)熱而減少使用壽命。氧堿反應(yīng)后制得的韌皮纖維粗漿所含灰份較高，約為1.5-2.5%，采用離子交換化學(xué)抽提方法，難溶性和不溶性導(dǎo)電物轉(zhuǎn)化為可溶性物經(jīng)離子交換除去，可使該漿料灰份含量降至＜1%，以滿足電絕緣用紙漿的要求。蒸煮后的韌皮纖維粗漿經(jīng)半漿機(jī)粗打成半漿，經(jīng)粗篩、濃縮后進(jìn)入抽提系統(tǒng)洗滌和進(jìn)行化學(xué)抽提，其工藝參數(shù)如下未蒸解份<%1.5灰份<%2.5電導(dǎo)率<ms/M12ms/M抽提前漿料pH<8.5抽提漿料濃度%3～4抽提藥液HCl或草酸助劑為聚丙酰燃酰胺+DTPA(二乙烯三胺五醋酸)，其中HCl(30%工業(yè)HCl，對(duì)絕對(duì)干漿)用量4.5-5%，聚丙烯酰胺用量(100%，
對(duì)絕對(duì)干漿)0.05-0.1%，DTPA(100%)0.1%酸液濃度60±5g/l抽提漿料pH2.0-3.5抽提時(shí)間45分鐘洗滌時(shí)間2-3小時(shí)洗滌終點(diǎn)pH6.7-7.5化學(xué)抽提工序中洗滌用水應(yīng)符合下列標(biāo)準(zhǔn)混濁度以SiO2表示 10mg/l色度以鉑單位表示5總硬度以CaCO3表示 mg/l 100鈣硬度以CaCO3表示 mg/l 50矸度以CaCO3表示 mg/l 75Femg/l0.1Mnmg/l0.05總?cè)芙夤腆wmg/l2004、磁力除鐵韌皮纖維在收獲、運(yùn)輸及包裝過程中易混入少量鐵質(zhì)微粒，這對(duì)于電絕緣用紙而言是不允許的。在本發(fā)明工藝中采用磁鐵裝置可吸附漿料中的鐵質(zhì)微料，使?jié){料凈化，以符合電絕緣應(yīng)用要求。磁力除鐵裝置為一平面呈15度傾斜的淺槽，槽體是由薄銅板制作，槽下面均勻排布五根60×700×50永久磁條，并用鋼板組成700×800mm-整體，總磁力不小于3000高斯。漿料以薄瀑布狀從淺槽流過，漿料濃度為0.5-0.7%，流速為8-10米/分，流體厚度40±5mm。
本發(fā)明工藝制得的成漿，其質(zhì)量符合下列標(biāo)準(zhǔn)漿料硬度卡伯值35～50灰份<%1水抽出物pH6～8水抽出物電導(dǎo)率<ms/M10裂斷長(zhǎng)>M7000撕裂度>g100耐熱老化性空氣中160±2℃，30小時(shí)后保持原機(jī)械強(qiáng)度50%以上變壓器油中(開口)140±2℃，480小時(shí)后保持原機(jī)械強(qiáng)度80%以上用本發(fā)明工藝制得的韌皮纖維電絕緣紙漿(或?qū)⑵渑c木漿、棉漿混合)，經(jīng)抄造疊合成濕紙，再經(jīng)熱壓機(jī)脫水熱壓干燥，調(diào)濕養(yǎng)生，切邊，軋光，檢驗(yàn)，可制成0.8-8mm電絕緣紙板。其中熱源為蒸汽、過熱水、導(dǎo)熱油均可，最高熱壓溫度不得超過150℃，控溫范圍為±3℃;產(chǎn)品厚度不同，熱壓控制時(shí)間亦不同。制得的電絕緣紙板質(zhì)量符合ZBY31003-87電絕緣紙板標(biāo)準(zhǔn)。用本發(fā)明紙漿添加有關(guān)助劑還可生產(chǎn)高強(qiáng)度工業(yè)用紙，如水泥袋紙、條紋牛皮紙等。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖;
圖2為氧堿法反應(yīng)控制曲線;
圖3為抽提控制曲線;
圖4為紙板生產(chǎn)工藝流程圖;
圖5為熱壓控制曲線;
圖6為工業(yè)包裝用紙生產(chǎn)工藝流程圖;
實(shí)例1本實(shí)例用于生產(chǎn)電工絕緣紙漿與紙板，采用紅麻，其風(fēng)干量為3625kg，經(jīng)斷切至30-50mm長(zhǎng)度裝入25M3回轉(zhuǎn)式蒸煮器內(nèi)，裝鍋重為145kg/m3，用堿量為原纖維重量的6%(NaOH 100%)，液比1∶4。密閉蒸煮器，通汽升溫升壓，第一階段最高壓力0.5MPa，保壓時(shí)間3-3.3小時(shí)。排汽降壓至0.10mPa，通入氧氣，其用量為風(fēng)干紅麻重量的1.25%，反應(yīng)時(shí)間2.5小時(shí)，排除未反應(yīng)的余氧后放料，為了便于泵體輸送，送入半漿機(jī)切斷處理，即打漿度18±2°SR，濕重18±1g，再把漿料送至篩選系統(tǒng)篩選，漿料來蒸解部分由2.5%左右下降至1%±0.1。經(jīng)篩選后的漿料送至抽提池，控制漿料反應(yīng)濃度4%±0.5%首先將濃度60g/l的鹽酸和對(duì)漿料0.1%的DTPA(二乙烯三胺五醋酸)加入被處理漿中，pH值控制在3-3.5，抽提時(shí)間20-25分鐘，再加入0.05%聚丙烯酰胺繼續(xù)反應(yīng)20-25分鐘，用清水洗滌至pH6.5-7.5，成漿所達(dá)技術(shù)指標(biāo)如下漿料硬度卡伯值37灰份%0.8水抽出物pH6.9水抽出物電導(dǎo)率ms/M8.2裂斷長(zhǎng)M8900撕裂度g180
耐熱老化性空氣中160℃±2℃30小時(shí)生產(chǎn)1mm電絕緣紙時(shí)，可將上述漿料與50%木漿混合，經(jīng)連續(xù)打漿。成漿打漿度40±2°SR，濕重10±1g，濃度3%。此漿料經(jīng)稀釋至0.5%，通過紙前篩選系統(tǒng)后送入平板格柵式磁力除鐵裝置，總磁力3000高斯，流體厚度40±5mm，流速8-10m/秒，此漿料送至濕板成型系統(tǒng)，單層重量控制在40±2g/m2，層數(shù)控制在28-29層之間，濕胚水份70-75%，將此濕板由裝料機(jī)構(gòu)送至熱壓機(jī)內(nèi)，第一階段以0.25mpa/秒的升壓速度升至單位壓力3.0mPa的條件下保壓55秒，脫水使水分下降至30%-32%，在此壓力下升溫至140±5℃進(jìn)行熱壓干燥2分鐘;第二階段降壓至1.2mPa，保持6分鐘，第三階段升壓至3.5mPa，保壓3分鐘后卸荷壓力至0mPa，由卸料機(jī)構(gòu)出機(jī)，出機(jī)紙板水份控制在3%以下。成型紙板根據(jù)用戶要求調(diào)濕養(yǎng)生、切邊、軋光、檢驗(yàn)，成品出廠。
紙板實(shí)例技術(shù)數(shù)據(jù)如下厚度mm1.04緊度 g/cm31.03拉伸強(qiáng)度 N/mm2橫向82縱向110伸長(zhǎng)率%橫向4.2縱向4
壓縮性%7.5水份%7灰份%0.86吸油性%12收縮率%橫向0.75縱向0.3厚度向3.8水抽出物pH值6.9水抽出物電導(dǎo)率mS/m7介電強(qiáng)度Mv/m空氣中10油中40.1實(shí)例2采用實(shí)例1同樣原材料與設(shè)備，用堿量對(duì)原纖維量的7%(NaOH100%)液比1∶4，第一階段最高壓力0.55mPa，時(shí)間3-3.3小時(shí)，排汽降壓至0.1mPa，通入氧氣，其用量為風(fēng)干紅麻重量的1.5%，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，排除未反應(yīng)的余氧后放料，半漿處理、篩選流程與設(shè)備及控制指標(biāo)同實(shí)例1，抽提工藝也基本與實(shí)例1相同，僅控制指標(biāo)由pH3-3.5下降至pH2-2.5，洗滌時(shí)間由1.5-2小時(shí)延長(zhǎng)至2-2.5小時(shí)。
成漿實(shí)例指標(biāo)如下漿料硬度卡伯值30灰份%0.65
水抽出物pH7水抽出物電導(dǎo)率mS/m8.1裂斷長(zhǎng)M9800撕裂度g200生產(chǎn)1mm電絕緣紙時(shí)用100%的上述漿料，經(jīng)連續(xù)打漿，成漿度45±2°SR，濕重12g±1，濃度3%，采用與實(shí)例1相同的工藝流程與參數(shù)，通過紙前篩、磁力除鐵、熱壓、調(diào)濕養(yǎng)生、分切、軋光、檢驗(yàn)，成品出廠。
紙板實(shí)例技術(shù)數(shù)據(jù)如下厚度mm0.95緊度 g/cm31.03拉伸強(qiáng)度 N/mm2橫向85.5縱向123伸長(zhǎng)率%橫向3.9縱向3.8壓縮性%7.6水份%6.6灰份%0.8吸油性%16.9收縮率%橫向0.68
縱向0.3厚度向4.0水抽出物pH值6.0水抽出物電導(dǎo)率mS/m6.9介電強(qiáng)度Mv/m空氣中9.3油中41.6與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明工藝具有下列優(yōu)點(diǎn)1、可減少環(huán)境污染用硫酸鹽法對(duì)韌皮纖維進(jìn)行蒸煮，因藥液中含有硫，在蒸煮過程中生成甲硫醇和硫化氫，對(duì)大氣造成污染。本發(fā)明采用氧堿法對(duì)韌皮纖維進(jìn)行蒸煮，由于蒸煮的藥液中不含硫，含有大量氧氣，能氧化掉部分有機(jī)物，減少對(duì)水質(zhì)的污染，經(jīng)測(cè)定黑液中CoDer、BoD5均比硫酸鹽法降低25-40%，黑液未經(jīng)處理即可達(dá)GB3544-83的最高排放標(biāo)準(zhǔn)。
2、可提高原材料利用率，降低成本氧堿法韌皮纖維漿產(chǎn)率高達(dá)75-80%，近似于木材的一倍，大大提高了原料的利用率，生產(chǎn)成本為2500-2800元/噸，比用針葉樹木硫酸鹽法制漿成本降低20-25%。
本發(fā)明工藝以我國(guó)資源豐富的一年生麻類韌皮纖維為原料代替多年針葉樹木，為國(guó)家節(jié)省了木材，有利于保護(hù)生態(tài)平衡。
3、本發(fā)明工藝制得的韌皮纖維紙漿其機(jī)械、電絕緣及熱老化性能均達(dá)到和超過全木紙漿要求。
4、本發(fā)明所得韌皮纖維漿，為造紙工業(yè)急需的長(zhǎng)纖維粗漿提供了新的來源。
權(quán)利要求
1.氧堿法生產(chǎn)韌皮纖維電絕緣紙漿工藝，該工藝包括如下工序?qū)⒙轭愴g皮纖維原料切斷，除塵，輸入壓力容器，加入NaOH藥液并通入氧氣，進(jìn)行氧堿反應(yīng)以制成粗漿；粗漿入半漿機(jī)切斷打漿，經(jīng)篩選、濃縮進(jìn)入抽提系統(tǒng)化學(xué)抽提和洗滌；再經(jīng)連續(xù)打漿、磁力除鐵、精篩，制成韌皮纖維電絕緣紙漿；其特征在于通過氧堿反應(yīng)對(duì)韌皮纖維進(jìn)行化學(xué)蒸煮，經(jīng)化學(xué)抽提減少導(dǎo)電離子數(shù)量，降低灰份，用磁力除去鐵質(zhì)微粒，以提高紙漿的機(jī)械與電氣性能。
2.按權(quán)利要求1所述的紙漿生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的麻類韌皮纖維原料包括紅麻、黃麻、劍麻。
3.按權(quán)利要求1所述的紙漿生產(chǎn)工藝，其特征在于氧堿反應(yīng)中蒸煮藥品為工業(yè)用NaOH和氧，NaOH(100%)用量為5-9%，液比為1∶3.5-1∶4.5，藥液濃度為12.5-25g/l，氧氣用量為0.8-2.0%，最高壓力0.8-0.9mPa。
4.按權(quán)利要求1所述的紙漿生產(chǎn)工藝，其特征在于化學(xué)抽提所用藥液為HCl或草酸，助劑為DTPA和聚丙烯酰胺，抽提前漿料pH低于8.5，抽提過程pH控制在2.0-3.5，抽提漿料濃度控制在3-4%，酸液濃度60±5g/l，抽提時(shí)間45分鐘，溫度為常溫，清水洗滌時(shí)間為2-3小時(shí)，洗滌終點(diǎn)pH為6.5-7.5，漿料灰份含量1%以下。
5.按權(quán)利要求1所述的紙漿生產(chǎn)工藝，其特征在于磁力除鐵工序中總磁力為3000高斯，流體厚度40mm，流速8-10米/分。
全文摘要
本發(fā)明涉及以麻類韌皮纖維為原料，用氧堿法生產(chǎn)電絕緣紙漿工藝。該工藝包括將原料切斷、除塵、輸入壓力容器，加入NaOH藥液并通入氧氣，在溫度與壓力下進(jìn)行氧堿反應(yīng)以制成粗漿；粗漿入半漿機(jī)切斷打漿，經(jīng)篩選、濃縮進(jìn)入抽提系統(tǒng)化學(xué)抽提和洗滌；再經(jīng)連續(xù)打漿、磁力除鐵、精篩，制成韌皮纖維電絕緣紙漿；該工藝可提高紙漿的機(jī)械、電絕緣和熱老化性能，減少環(huán)境污染，提高原材料利用率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)D21H23/16GK1071982SQ92113
公開日1993年5月12日 申請(qǐng)日期1992年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月3日
發(fā)明者陳寬, 劉德寬, 汪新, 席德浩, 劉玉謙, 王芝祥 申請(qǐng)人:泰州市紙絕緣材料研究所, 機(jī)械電子工業(yè)部北京電工綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所