专利名称：一种秸秆纤维制造方法
技术领域：
本发明属于工业原料技术领域，特别是一种秸秆纤维制造方法。
背景技术：
秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称，玉米秸、高粱秸、稻草、麦秸、豆秸、棉秆等都属于农作物秸秆。由于不同地区的农作物品种不同，因而各地方的秸秆种类也不尽相同。秸秆包含纤维素、半纤维素、脂键、木质素和营养液等成份，对秸秆进行处理获得的秸秆纤维可以用于造纸和建材，是缓解我国树木资源缺乏的重要原料。但目前制造秸秆纤维的工艺都采用酸、碱、石灰等化学品进行蒸煮，在制造过程中产生大量污物，纤维产出率低，耗费水量大，造成环境污染，增加生产企业的生产成本。由于工艺缺陷，我国每年农业生产获得的大量秸秆被浪费。因此提供环保高效的秸秆纤维制造方法是目前亟待解决的技术问题。本发明申请人已申请实用新型《环保纤维机》(专利号200520096434)，可以用于加工秸秆，但秸秆中的脂键、木质素未能分离，还不能达到工业使用秸秆纤维的技术要求。
发明内容
本发明目的是提供环保高效的秸秆纤维制造方法。
为实现上述目的，本发明提供的方法包括下述步骤，(1)备料，清洗秸秆，保持秸秆湿度；(2)破碎，将秸秆用纤维机加工成粗纤维；(3)疏解，将粗纤维冷冻到内部水分结冰，然后解冻后用纤维机加工成细纤维；(4)清洗，用水清洗细纤维，滤除杂质。
而且，备料时清洗秸秆的水采用臭氧进行处理。
而且，备料后将秸秆切成50～100mm长的段装进塑料袋存放。
而且，破碎步骤将秸秆用纤维机加工成粗纤维后浸泡，浸泡用水重量比为1∶2～1∶4。
而且，清洗细纤维的用水重量比为1∶4～1∶10。
而且，疏解步骤将粗纤维在-7℃～0℃温度下冷冻。
本发明利用了秸秆的生理特性，控制秸秆生理水分不干枯，并采用低温冰冻疏解的方式简便地取得秸秆纤维，制造效率高，纤维产出率高，对环境没有污染。
具体实施例方式
本发明提供的秸秆纤维制造方法有以下步骤(1)备料，清洗秸秆，保持秸秆湿度；(2)破碎，将秸秆用纤维机加工成粗纤维；(3)疏解，将粗纤维冷冻到内部水分结冰，然后解冻后用纤维机加工成细纤维；(4)清洗，用水清洗细纤维，滤除杂质。
小麦、水稻等农作物成熟后，其秸秆圆管结构是纤维素、半纤维素、脂键、木质素和营养液等成份随其作物生长规律而形成，在成熟阶段营养液从根部沿管壁输送到果实(麦粒、谷粒等)中。农作物成熟后，因收割切断了根部对秸秆的水分供给，营养液和其他成份滞留在管壁的纤维之间，随水份蒸发，秸秆结实发硬。当秸秆干枯后，再进行加工非常困难，特别是纤维与脂键、木质素等杂质难分离。因此本发明首先在备料时保持秸秆湿度，不让秸秆内的营养液干枯。具体实施时，可以在农作物收割时，尽量割、捆、运同时进行，不让秸秆在田间长时间裸露暴晒，秸秆的生理水分不干枯。在不能及时运回或天气干燥时，可对秸秆喷雾，增加水分以利于保湿，维护纤维和营养液等成份的原始状态，不让秸秆干枯。从农田收回秸秆后，去掉叶片及麦肘、谷肘，清除杂草、泥土，清洗秸秆，不让原料中存在任何杂物进入后续制造工序。因为准备好秸秆原料后往往不是马上进入后续制造工序，需要经过一段时间进行储备和运输，因此本发明实施例在备料后将秸秆切成50～100mm长的段装进塑料袋存放，或者堆放后用薄膜盖封以便维持湿度。
小麦和大麦容易染上黑穗病，若收获的秸秆中有1％病变，在收获及存放时不处理会因为黑穗粉末的飞扬造成大量黑液。本发明备料时清洗秸秆的水采用臭氧(O3)进行处理，向水中以5～15ml/L分量通入臭氧气体即可。臭氧水能有效抑制病菌，在秸秆纤维制造过程中可减少黑液。
本发明在破碎步骤，将秸秆用纤维机破碎加工成粗纤维。通过机械加工初步改变秸秆的外形和组织结构，此时的粗纤维是3～6毫米的片状或条状纤维。将秸秆用纤维机加工成粗纤维后放入水中浸泡，有利于清除杂质，降解营养液及其他成份。市面上所售纤维机只能将秸秆磨成粉状，不宜用来制造工业用秸秆纤维。本发明采用申请人研制的环保纤维机，能够根据磙压时间长短控制纤维的粗细。
接着进行疏解步骤，将破碎得到的粗纤维冷冻到内部水分结冰，解冻后用纤维机加工成细纤维。因为低温下水分凝结成冰体积变大，冷冻后解冻能够破坏粗纤维结构，利于疏解成细纤维，因此破碎得到的粗纤维应当保持内部水分以便结冰。若先将粗纤维的外部水分滤干，在冰冻时的膨胀疏解效果更佳。一般水分在0℃即可开始结冰，目前的普通冷冻设备一般能提供-7℃～0℃温度环境，足以满足疏解需求，如果需要更快速的冷冻则可采用专业冷冻设备提供更低温。因此具体实施时需要的冷冻时间根据粗纤维的水分和冷冻温度而不同，实验证明一般在10～24小时内即可满足疏解需求。疏解步骤的加工可以根据具体工业生产所需的细纤维指标进行细加工，一般为0.07~0.1毫米。现有技术采用的秸秆原料均被暴晒，营养液、脂腱和纤维都干枯结成硬杆，因此需要添加酸碱进行蒸煮才能分离获得细纤维。而本发明只需进行冰冻和机械加工，简便高效。蒸煮法采用化学手段破坏秸秆，纤维产出率低，本发明纤维产出率远远高过了蒸煮法，并且纤维质量更好。
加工达到所需的技术标准后，进行清洗步骤从纤维机中取出纤维并清洗滤干，脂键、木质素等杂质和水同时流出，避免杂质干扰秸秆纤维制成品的质量。例如没有清洗干净的秸秆纤维用来造纸会容易泛黄。清洗步骤用于清洗后的水无毒无害可循环使用，而现有技术使用过的水因为添加过酸碱已被污染，由此可见本发明的环保作用。而且本发明的用水量远远少于蒸煮法的用水量，备料步骤中保湿用水较少，清洗细纤维的用水重量比为1∶4～1∶10。浸泡用水重量比为1∶2～1∶4。整个制取过程的用水比一般不超过1∶20，节约大量工业用水，降低成本，保护环境。
清洗干净后得到的秸秆纤维可以晒干保存，也可直接以含水状态用于工业制造，例如直接用作造纸用的草浆。
具体实施例一将麦草秸秆以切草机切成80mm长的段，装入容器中清洗，清洗时向水中以15ml/L分量通入臭氧，备料完成后用纤维机磙压，将原料破碎成粗纤维，采用2倍粗纤维体积的水进行浸泡，然后将粗纤维在-7℃～0℃环境下冰冻后用纤维机再次磙压，直到磙压成满足造纸生产需要的细纤维。用10倍细纤维体积的水清洗细纤维，滤除杂质，即可用于造纸。
具体实施例二将稻草秸秆以切草机切成10mm长的段，装入容器中清洗，备料完成后用纤维机磙压，将原料破碎成粗纤维，采用4倍粗纤维体积的水进行浸泡，然后将粗纤维在-7℃～0℃环境下冰冻后用纤维机再次磙压，直到磙压成满足高密度板生产需要的细纤维。用4倍细纤维体积的水清洗细纤维，滤除杂质。然后风干或烘干细纤维，加入1％粘合剂，用热压机成型为高密度板。
权利要求
1.一种秸秆纤维制造方法，其特征在于所述方法包括下述步骤，(1)备料，保持秸秆湿度，清洗秸秆去掉杂物；(2)破碎，将秸秆用纤维机加工成粗纤维；(3)疏解，将粗纤维冷冻到内部水分结冰，然后解冻后用纤维机加工成细纤维；(4)清洗，用水清洗细纤维，滤除杂质。
2.如权利要求1所述的秸秆纤维制造方法，其特征在于备料时清洗秸秆的水采用臭氧进行处理。
3.如权利要求1所述的秸秆纤维制造方法，其特征在于备料后将秸秆切成50～100mm长的段装进塑料袋存放。
4.如权利要求1所述的秸秆纤维制造方法，其特征在于破碎步骤将秸秆用纤维机加工成粗纤维后浸泡，浸泡用水重量比为1∶2～1∶4。
5.如权利要求1所述的秸秆纤维制造方法，其特征在于清洗细纤维的用水重量比为1∶4～1∶10。
6.如权利要求1所述的秸秆纤维制造方法，其特征在于疏解步骤将粗纤维在-7℃～0℃温度下冷冻。
全文摘要
本发明提供了一种秸秆纤维制造方法，其特征在于包括下述步骤，(1)备料，清洗秸秆，保持秸秆湿度；(2)破碎，将秸秆用纤维机加工成粗纤维；(3)疏解，将粗纤维冷冻到内部水分结冰，然后解冻后用纤维机加工成细纤维；(4)清洗，用水清洗细纤维，滤除杂质。本发明利用了秸秆的生理特性，控制秸秆生理水分不干枯，并采用低温冰冻疏解的方式简便地取得秸秆纤维，制造效率高，纤维产出率高，对环境没有污染。本发明制得的秸秆纤维能够广泛适用于造纸和建材领域，作为浆纸、纤维板、密度板、瓦楞纸板等产品的原料。
文档编号D21B1/30GK1928219SQ20061012462
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者张荣斌, 张利文 申请人:张荣斌