专利名称：一种亚铵法造纸制浆的方法
技术领域：
本发明涉及亚铵法制浆造纸，具体地说是一种以菊芋秆为原料亚铵法造纸制浆的方法。
背景技术：
菊芋是一种多年生草本栽培植物，别名为鬼子姜、洋姜、芋苗，科属为菊科向日葵属，学名Helianthus tuberosus Linn。原产于北美，现在我国河北、东北、山东、河南、西北、四川等地区均有种植，其块根中含有丰富的菊糖成份，可以蔬食或盐渍为咸菜。菊芋杆是地上的植株，茎杆直立，上部有分枝，一般高1.5～2.0m。
发明内容
本发明的目的在于提供一种亚铵法造纸制浆的方法，由该工艺制得的纸适用于胶版印刷纸等文化用纸的生产，其产品具有吨纸浆耗低、纸的平滑度高、光泽度好、表面细腻、强度高、适印性好的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种亚铵法造纸制浆的方法，所采用的原料为菊芋秆。
其操作过程为，将菊芋秆原料经过切选，加入中性亚硫酸铵和碳铵蒸煮液，在高温高压下蒸煮，成半化学浆，用处理化学木浆尾渣的碎节机碎解，碎解后的料用纤维板生产中的精磨机作为粗磨，粗磨后的料用纤维板生中的精磨机作为粗磨，粗磨后的浆经中450mm双盘磨作为二次粗磨，然后经洗涤、粗筛、浓缩、细磨、细筛、浓缩后供抄纸用。
具体工艺流程为备料→切料→蒸煮→洗浆→碎解→1#粗磨→2#粗磨→浓缩→粗筛→洗涤→1#精磨→2#精磨→细筛→浓缩→抄纸。
其具体工艺参数为绝干料片200kg/m3，亚硫酸铵重量用量以对干料计为15～18％，碳铵重量用量以绝干料计为2.2～2.5％，蒸煮液1∶3.0(固液的质量比)，最高压力0.75mpa，最高温度140℃，蒸煮全程4小时。
本发明以菊芋秆为原料制造纸浆，能充分地利用植物纤维资源，提高菊芋杆种植的综合利用价值。
图1为菊芋杆横切面图；由图可知菊芋杆的木质部含纤维细胞，导管分子、木射线细胞和木射线薄壁细胞等组份，外皮部的纤维细而长，最长的纤维为2.21mm，靠近髓部的纤维较短，其最小值为0.22mm，0.4mm以下细小纤维的百分含量达到了约43％，纤维长度分布频率主要在0.35～0.82mm的范围，导管分子体积较大，以单孔或复孔的排列方式分布于两条木射线之间，木射线和木射线薄壁细胞在植株横切面中占有的体积比相对较宽。
具体实施例方式
所述的菊芋秆采自宁夏南部地区，为一年生，全秆总长1.5～2.0m，以整株试样为试验原料。经人工除髓后，将其切削成25×20×30mm的料段。原料风干后，用筛子去除灰尘及杂质，将筛子上部的贮存备用。
菊芋杆髓含量的测定以整株试样为原料，分别按其上、下部各取10段，试料上部直径为11～15mm，下部直径为20～25mm。经人工除髓后将其分离，测定菊芋杆的髓含量。经测定菊芋杆木质部含量占整株的93.1％，髓含量为6.9％。
菊芋杆的纤维特性造纸原料的纤维形态主要是指纤维的长度、宽度、长宽度的均一性、长宽比、纤维腔径、细胞壁厚、壁腔比以及各种杂细胞组分含量等。不同的纤维原料具有各自不同的纤维形态，在选择造纸原料和评价造纸原料的优劣时，纤维形态是重要的依据之一。
试验采用Kajaani FS-100分析仪及显微镜来测定菊芋杆的纤维长度、宽度、长宽比和细小纤维百分含量等指标。
显微镜测定法仅对原料中的纤维细胞进行测量，其它细杂组分不计入。采用显微镜法对菊芋秆纤维长宽度、纤维腔径、壁厚进行测定。由图1(菊芋杆横切面图)可知菊芋杆的木质部含纤维细胞，导管分子、木射线细胞和木射线薄壁细胞等组份，外皮部的纤维细而长，最长的纤维为2.21mm，靠近髓部的纤维较短，其最小值为0.22mm，0.4mm以下细小纤维的百分含量达到了约43％。
采用Kajaani FS-100法对纤维长度、秆芯部纤维长度分别频率进行测定。0.2mm以下的细小纤维百分含量为9.98％，在0.20～0.82mm长度范围的纤维分布频率为70.94％，导管分子体积较大，以单孔或复孔的排列方式分布于两条木射线之间，木射线和木射线薄壁细胞在植株横切面中占有的体积比相对较宽。Kajaani FS-100测定法给出的测量数据表示了原料中的全部组分，包括纤维细胞、细小纤维、薄壁细胞、表皮细胞及导管等，一般采用二重长度作为纤维的评价依据。
菊芋杆的纤维平均长度为0.72mm，纤维最大值为2.21mm，最小值为0.22mm，Kajaani FS-100测定0.2mm以下的细小纤维百分含量为9.98％，在0.20～0.82mm长度范围的纤维分布频率为70.94％，纤维质量属阔叶木范畴，优于人工构树的杆芯木质部的纤维质量，但在菊芋杆木质部组织中有孔的导管及木射线组分比人工构树的含量大，故而菊芋杆的制浆得率会比人工构树低。
菊芋杆的化学成分在植物原料的化学成分对其合理利用有重要的参考价值，原料中纤维素含量的多少可预知它在制浆时的收获率；木素含量的多少可估计蒸煮时所需的化学药品用量；各种抽出物含量的测定可知道原料中含有脂肪、树脂、蜡类及可溶性单宁和色素的高低，进而可以决定采用何种制浆方法；灰份含量是指原料中的钙、硅和多种矿质无机物，灰份含量高低影响着纸浆的绝缘性及人造丝浆的过滤性。菊芋杆化学成分测定结果列于表1，并给出人工构树木质部的测定结果，一并进行比较。
表1 菊芋杆及人工构树木质部的化学成分测定结果/％
由表1可知菊芋杆化学成分中灰份及各种抽提物均比人工构树高，Klasson木素与人工构树相当，而聚戊糖和综纤维素均比人工构树低5～11％，这就说明菊芋杆制化学浆的浆得率比人工构树低，而蒸煮工艺中用碱量要比人工构树高，由此可以判定菊芋杆采用化学法制浆经济成本较高，利润空间较小，鉴于菊芋杆仅是种植菊芋的副产品，为了加以综合利用建议采用高得率制浆工艺抄造包装类用纸。
采用亚铵法制浆造纸的工艺流程如下它是将菊芋秆原料经过切选，加入中性亚硫酸铵和碳铵蒸煮液，在高温高压下蒸煮，成半化学浆，用处理化学木浆尾渣的碎节机碎解，碎解后的料用纤维板生产中的精磨机作为粗磨，粗磨后的料用纤维板生中的精磨机作为粗磨，粗磨后的浆经中450mm双盘磨作为二次粗磨，然后经洗涤、粗筛、浓缩、细磨、细筛、浓缩后供抄纸用。
具体工艺流程为备料→切料→蒸煮→洗浆→碎解→1#粗磨→2#粗磨→浓缩→粗筛→洗涤→1#精磨→2#精磨→细筛→浓缩→抄纸。
要求技术条件为绝干料片200kg/m3，亚硫酸铵用量15～18％(以对干料计)，碳铵用量2.2～2.5％(以绝干料计)，蒸煮液1∶3.0，最高压力0.75mpa，最高温度140℃，蒸煮全程4小时。
菊芋杆芯中的髓细胞体积占整株体积的三分之二，不论制化学浆还是制化学机械浆，这一组分不仅消耗制浆药品，而且还会影响成浆质量。因此，可以参照竹子或蔗渣的备料工艺进行干法或湿法进行除髓。
按《GB/T 2677.1-1996造纸原料分析》分析髓细胞的灰份含量为11.61％，为菊芋杆木质部的近4倍。采用扫描电子显微镜与X-射线能谱仪(SEM/EDAX)技术测定髓细胞灰份中的无机成份，主要为Ca元素，少量的Si和Fe元素，说明菊芋杆髓细胞是Ca类无机矿物质，有研究利用的价值，这对实现循环经济有重要意义。
按照常规的亚铵法制浆工艺进行操作。
实施例1以菊芋为原料，利用亚铵法制浆的工艺条件绝干原料片200kg/m3，亚硫酸铵重量用量15％(以对干料计)，碳铵重量用量2.2％(以绝干料计)，蒸煮液1∶3.0(固液的质量比)，最高压力0.75mpa，最高温度140℃，蒸煮全程4小时。
实施例2以菊芋为原料，利用亚铵法制浆的工艺条件绝干料片200kg/m3，亚硫酸铵重量用量18％(以对干料计)，碳铵重量用量2.2％(以绝干料计)，蒸煮液1∶3.0(固液的质量比)，最高压力0.75mpa，最高温度140℃，蒸煮全程4小时。
实施例3以菊芋为原料，利用亚铵法制浆的工艺条件绝干料片200kg/m3，亚硫酸铵重量用量15％(以对干料计)，碳铵重量用量2.5％(以绝干料计)，蒸煮液1∶3.0，最高压力0.75mpa，最高温度140℃，蒸煮全程4小时。
实施例4以菊芋为原料，利用亚铵法制浆的工艺条件绝干料片200kg/m3，亚硫酸铵重量用量18％(以对干料计)，碳铵重量用量2.5％(以绝干料计)，蒸煮液1∶3.0(固液的质量比)，最高压力0.75mpa，最高温度140℃，蒸煮全程4小时。
权利要求
1.一种亚铵法造纸制浆的方法，其特征在于所采用的原料为菊芋秆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其操作过程为，将菊芋秆原料经过切选，加入中性亚硫酸铵和碳铵蒸煮液，在高温高压下蒸煮，成半化学浆，用处理化学木浆尾渣的碎节机碎解，碎解后的料用纤维板生产中的精磨机作为粗磨，粗磨后的料用纤维板生中的精磨机作为粗磨，粗磨后的浆经中450mm双盘磨作为二次粗磨，然后经洗涤、粗筛、浓缩、细磨、细筛、浓缩后供抄纸用。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其具体工艺参数为绝干料片200kg/m3，亚硫酸铵重量用量以对干料计为15～18％，碳铵重量用量以绝干料计为2.2～2.5％，蒸煮液1∶3.0，最高压力0.75mpa，最高温度140℃，蒸煮全程4小时。
全文摘要
本发明涉及亚铵法制浆造纸，具体地说是一种亚铵法造纸制浆的方法，其以菊芋秆为原料。由该工艺制得的纸适用于胶版印刷纸、涂料原纸、书写纸、装饰纸等文化用纸的生产，其产品具有吨纸浆耗低、纸的平滑度高、光泽度好、表面细腻、强度高、适印性好的优点。
文档编号D21D1/00GK101037848SQ20061004609
公开日2007年9月19日 申请日期2006年3月17日 优先权日2006年3月17日
发明者杜昱光, 李曙光, 胡建恩, 刘晗, 曹海龙, 谭成玉 申请人:中国科学院大连化学物理研究所