专利名称：以竹子为原料爆破预处理apmp制浆的方法
技术领域：
本发明涉及制浆造纸技术、尤其涉及一种以竹子为原料的爆破预处理APMP制浆的方法。
背景技术：
竹子是优良的造纸原料，以竹子为造纸原料的化学制浆技术、如烧碱法和硫酸盐法早已成熟推广，但由于竹子细胞结构致密，导管少，杂细胞含量高，药品难以渗透进入其细胞腔及细微结构中，木素无法得到软化，纤维难以分离，若使用常规的高得率制浆方法、如冷碱预浸渍工艺(CCS)、碱性亚硫酸盐预处理工艺(CTMP)、以及传统的碱性过氧化物预处理工艺(APMP)都难以达到要求的物理强度和光学性能的要求，很难漂白到要求的白度。
目前，国际上对APMP制浆方法的研究颇多，主要原料涉及针叶木(如云杉)、阔叶木(如杨树、桉树等)及非木材纤维原料(如红麻、蔗渣等)等。在国内，华南理工大学、山东轻工业学院、山东泉林纸业集团、南京林学院、岳阳纸业股份有限公司等多家单位对杨树、桉树等原料的PRC-APMP制浆方法都进行了研究。(见中国造纸学报，2004，Vol.19(1)，6-10；2004，Vol.19(2)，21-24；中华纸业Vol.25(10)，27-30)。但一直没有见到对以竹子为原料采用爆破预处理APMP制浆方法的报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种以竹子为原料爆破预处理APMP制浆的方法，以解决竹子用传统高得率制备竹浆过程中出现的难题，生产出高白度、返黄率低且具有较高强度的竹子漂白化机浆。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题本制浆方法的工艺为(1)在筛选除杂、洗涤后进行磺化预浸处理，磺化预浸的条件是NaOH用量为竹子绝干总重的0.1～3.0％，Na2SO3用量为1％-10％，液比为1∶3～6，磺化时间2～4小时，磺化预浸温度30～160℃，磺化预浸时间为1～5小时；(2)爆破预处理，将竹子原料置于爆破器内，加热至压力为0.5～2.5MPa，保留2～10分钟后瞬间释放压力；(3)化学预处理，向爆破后的粗浆料加入NaOH量为粗浆料绝干重的2～7％，H2O23～7.5％，DTPA 0.1～0.5％，Na2SiO42～10％，温度50～100℃，停留时间0.5～3.0小时；(4)I段常压磨，浆浓为20～35％，在高浓磨浆机进行；(5)高浓停留，浆浓为20～35％，温度80～95℃，时间50～90min；(6)在高浓磨浆机上后续磨后稀释浆料，调pH值，洗涤，浓缩，消潜，筛选得产品。
与传统的高得率制浆方法相比，本发明的优良效果是(1)本发明的方法工艺过程简单、单位动力消耗低、可获高得率和高强度的竹纸浆；(2)本发明的方法在原有APMP制浆方法的基础上，增加了高浓停留，使磨浆和漂白的控制更加灵活；(3)用本发明的方法制备的竹浆具有较高的白度，且返黄值也比其它高得率制浆方法制成的竹浆要低。粉丹竹和杂竹的爆破预处理APMP浆的白度均大于65％ISO；(4)用本发明的方法制备的竹浆，整体物理性能优于使用其它高得率制浆方法制成的竹浆，其性能更接近化学制浆法制成的竹浆。
具体实施例方式
爆破预处理APMP制浆工艺是在传统APMP制浆方法基础上、结合了爆破法制浆和APMP制浆方法的优点发展起来的一种新的化学机械浆制浆方法，对处理结构致密、药品难以渗透进入其细胞腔及细微结构、木素无法得到软化、纤维难以分离的竹子原料特别有效。其重点是磺化预浸、爆破预处理、常压磨浆、高浓停留。将磺化预浸后的竹子原料进行爆破预处理，使竹子原料木质素软化和部分降解，降低纤维连接强度，使竹子原料结构疏松，易于吸收药液，为后续的磨浆和漂白创造了良好的条件。然后在后继的磨浆过程中碱性过氧化氢药液与疏松的竹子原料化学反应完成部分漂白反应。在一段磨浆后设置了一个高浓停留段来进行化学反应，以改善浆料的光学性能和白度。与常规APMP制浆方法相比，爆破预处理APMP制浆方法使原料疏松，漂白程度提高，制成的纸浆的物理强度和白度较高且不易返黄，非常适用于制备竹子原料高得率浆。
本发明制浆方法的主要步骤为(1)筛选，主要是去除杂质和碎末，可使用筐筛筛选；(2)洗涤，进一步除尘以及铁钉等杂质，在洗涤池中进行；(3)磺化预浸在预浸箱中进行，目的是使竹片获得一定量的均衡的水分，并且使竹子木素磺化及软化。磺化预浸的条件是NaOH用量为竹子绝干总重的0.1～3.0％，Na2SO3用量为1％-10％，液比1∶3～6，磺化时间1～4小时，磺化预浸温度30～160℃，磺化预浸时间1～5小时；(4)爆破预处理，将原料置于制料爆破器内，加热至压力为0.5～2.5MPa，保留2～10分钟后瞬间释放压力。爆破使木质素软化和部分降解，降低纤维连接强度，使竹子原料结构疏松，易于吸收药液，为之后的磨浆和漂白创造了良好的条件；(5)化学预处理，在爆破后的粗浆料中加入NaOH量为粗浆料绝干总重的2～7％，H2O23～7.5％，DTPA 0.1～0.5％，Na2SiO42～10％，温度50～100℃，停留时间0.5-3.0小时；(6)I段常压磨，浆浓为20～35％，在高浓磨浆机进行。此段的作用除获得预期的游离度外，还通过一定的能量传递，使浆料温度升高到H2O2漂白所需的高温；(7)高浓停留，浆浓为20～35％，因为磨浆时有部分水变成水蒸气，温度80～95℃，时间50～90min；漂白反应主要在高浓停留期间完成；(8)后续磨，在ZSP-300高浓磨浆机进行，目的是把浆磨到需要的游离度；(9)浆料稀释后用稀H2SO4将pH值调到pH4～5，之后洗涤，浓缩，消潜，筛选。
实施例1绝干重为100kg的符合质量要求的粉丹竹片，经过筐筛筛选，去除杂质和碎末，然后进入洗涤机进行洗涤，进一步除去尘粒以及铁钉等杂质，然后将竹片放入预浸箱中进行磺化处理，处理条件NaOH用量为竹片绝干总重的1％，Na2SO3为5％，液比1∶5，磺化时间3小时，磺化预浸温度110℃，磺化预浸时间2小时。把磺化后的竹片置于制料爆破器内，加热至压力为1.5MPa，保留5分钟后瞬间释放压力。爆破使木质素软化和部分降解，降低纤维连接强度，使竹子原料结构疏松，易于吸收药液，为之后的磨浆和漂白创造了良好的条件。爆破后的粗浆进入化学预处理，在浆中加入NaOH 5％，H2O26％，DTPA 0.2％，Na2SiO46％，温度80℃，停留时间1.5小时。待药液混合均匀后即开始一段常温常压磨浆，浆浓为28％，在ZSP-300高浓磨浆机进行。一段磨出的浆料进入高浓停留段，浆浓为25-28％，温度90～95℃，时间75min。高浓停留后的浆料进入后竹片续磨，在ZSP-300高浓磨浆机进行，把浆料磨到需要的游离度。后续磨后的浆料经调节pH值，洗涤，浓缩，消潜，筛选，制得纸浆91kg。成浆质量为撕裂指数≥4.73mN.m2/g；裂断长≥3.8km，白度≥65％ISO。
实施例2绝干重为100kg的符合质量要求的粉丹竹片，经除杂去碎、洗涤后进行磺化处理，处理条件为NaOH浓度为3％，Na2SO3浓度为7％，液比1∶6，磺化时间2小时，磺化预浸温度30℃，磺化预浸时间5小时。磺化后的竹片在加热至压力为0.5MPa、保留10分钟后瞬间释放压力。爆破后的粗浆进入化学预处理，在浆中加入NaOH 2％，H2O23％，DTPA 0.1％，Na2SiO42％，温度50℃，停留时间3小时。药液混合均匀后即开始常温常压磨浆，浆浓为20％，在ZSP-300高浓磨浆机进行。一段磨出的浆料进入高浓停留段，浆浓为20％，温度80～85℃，时间80min。高浓停留后的浆料进入后续磨，在同上述高浓磨浆机进行。后续磨后的浆料经调节pH值，洗涤，浓缩，消潜，筛选，制得纸浆92kg。成浆质量为撕裂指数≥4.73mN.m2/g；裂断长≥3.8km，白度≥65％ISO。
实施例3绝干重为100kg的符合质量要求的粉丹竹片，经筛选、去杂、洗涤后放入预浸箱中进行磺化处理，处理条件为NaOH浓度0.5％，Na2SO3浓度2％，液比1∶3，磺化时间4小时，磺化预浸温度160℃，磺化预浸时间1.5小时。磺化后的竹片在压力为2.5MPa、保留3分钟后瞬间释放压力。爆破后的粗浆在化学预处理时，浆中加入NaOH 7％，H2O27.5％，DTPA0.5％，Na2SiO410％，温度100℃，停留时间0.5小时。药液混合均匀后即开始常温常压磨浆，浆浓为35％，在ZSP-300高浓磨浆机进行。在高浓停留段浆浓为35％，温度90～95℃，时间70min。高浓停留后的浆料进入后续磨，在同上高浓磨浆机进行。后续磨后的浆料经调节pH值，洗涤，浓缩，消潜，筛选，制得纸浆89kg。成浆质量为撕裂指数≥4.73mN.m2/g；裂断长≥3.8km，白度≥65％ISO。
实施例4绝干重为100kg的符合质量要求的的绝干杂竹片，经筛选、去杂、洗涤，进行磺化处理，处理条件NaOH浓度为1％，Na2SO3浓度为5％，液比1∶5，磺化时间3小时，磺化预浸温度110℃，磺化预浸时间2小时。磺化后的竹片在压力为1.5MPa下保留5分钟后瞬间释放压力。在化学预处理时，浆中加入NaOH 5％，H2O27.5％，DTPA 0.2％，Na2SiO46％，温度85℃，停留时间1.5小时。药液混合均匀后即开始常温常压磨浆，浆浓为28％，在ZSP-300高浓磨浆机进行。在高浓停留段，浆浓为25-28％，温度90～95℃，时间80min。后续磨在ZSP-300高浓磨浆机进行。后续磨后的浆料经调节pH值，洗涤，浓缩，消潜，筛选，制得纸浆87kg。成浆质量为撕裂指数≥3.5mN.m2/g；裂断长≥2.9km，白度≥65％ISO。
实施例5绝干重为100kg的符合质量要求的的绝干杂竹片，经筛选、除杂、洗涤后进行磺化处理，处理条件NaOH浓度为2％，Na2SO3浓度为10％，液比1∶3.5，磺化时间4小时，磺化预浸温度120℃，磺化预浸时间3小时。磺化后的竹片加热至压力为1.8MPa下保留5分钟后瞬间释放压力爆破。当粗浆进入化学预处理时，在浆中加入NaOH 5％，H2O27.5％，DTPA0.3％，Na2SiO48％，温度90℃，停留时间1小时。药液混合均匀后即开始常温常压磨浆，浆浓为28％，在ZSP-300高浓磨浆机进行。在高浓停留段，浆浓为26-28％，温度90～95℃，时间85min。后续磨在同上高浓磨浆机进行。后续磨后的浆料经调节pH值，洗涤，浓缩，消潜，筛选，制得纸浆85kg。成浆质量为撕裂指数≥3.5mN.m2/g；裂断长≥2.9km，白度≥65％ISO。
权利要求
1.一种以竹子为原料的爆破预处理APMP制浆的方法，其特征在于(1)在筛选除杂洗涤后磺化预浸，磺化预浸的条件是NaOH用量为竹子绝干总重的0.1～3.0％，Na2SO3用量为1％-10％，固液重量比1∶3～6，磺化时间2～4小时，磺化预浸温度30～160℃，磺化预浸时间为1～5小时；(2)爆破预处理，原料置于爆破器内，加热至压力为0.5～2.5MPa，保留2～10分钟后瞬间释放压力；(3)化学预处理，向爆破后的粗浆料加入NaOH量为粗浆料干重2～7％，H2O23～7.5％，DTPA 0.1～0.5％，Na2SiO42～10％，温度50～100℃，停留时间0.5-3.0小时；(4)I段常压磨，固态物占液体总重的20～35％，在高浓磨浆机进行；(5)高浓停留，固态物占液体总重的20～35％，温度80～95℃，时间50～90min；(6)在高浓磨浆机进行后续磨后稀释浆料，调pH值，洗涤，浓缩，消潜，筛选得产品。(7)本发明制浆方法所用的竹子原料为粉单竹、撑绿竹、麻竹和箭竹为主的杂竹。
全文摘要
一种以竹子为原料的爆破预处理APMP制浆的方法，在筛选除杂洗涤后进行磺化预浸处理，再进行爆破预处理、化学预处理、I段常压磨、高浓停留，在高浓磨浆机进行后续磨后稀释浆料、调pH值、洗涤、浓缩、消潜、筛选得产品。本发明的方法工艺过程简单、单位动力消耗低、可获得具有较高白度、返黄值低、整体物理性能好的高得率、高强度的竹纸浆。
文档编号D21C3/00GK1916272SQ20061012446
公开日2007年2月21日 申请日期2006年9月2日 优先权日2006年9月2日
发明者王双飞, 杨崎峰, 黄崇杏, 宋海农, 黄显南, 覃程荣, 许开绍, 朱红祥 申请人:广西大学