专利名称：利用禾本科秸秆制备纸浆的方法及所得纸浆的用途的制作方法
技术领域：
本发明属于生物技术领域，涉及一种利用农作物和园林植物等禾本科植物的秸秆制备新型纸浆和纸浆模塑产品的方法，尤其是一种利用机械制浆方法对禾本科作物及其近缘种秸秆进行理化处理、并利用其纤维制备纸浆塑模产品的方法。
背景技术：
农作物秸秆是收割的农作物之后的剩余物。我国作为农业大国，农作物的种类多， 数量也较大。据统计，我国每年农作物秸秆产量达8亿吨以上。如此之多的作物秸秆，只有 30%左右被利用。近年来，随着农村经济的发展，我国的农作物秸秆产量逐年递增，平均年增长率达到2. 33%以上。2005年浙江省粮食产量为814. 7万吨，油料作物产量为50. 1万吨，棉花产量为2. 2万吨，糖料作物产量为90万吨，其秸秆比例粮、油、棉、糖分别按1 1、 1 1.5,1 4.5,1 1.5计算，全省全年秸秆总量可达1034. 75万吨。在我国，据不完全统计，农作物秸秆年产量在8亿吨以上，其中约有15. 0%，即0. 91亿吨的秸秆被用来直接还田造肥；有25. 0%，即1. 51亿吨的秸秆被作为饲料；约9. 0%，即0. M亿吨的秸秆被用作工业原料。除此之外，60%以上则被废弃在田间地头或在田间直接焚烧掉，不仅浪费了资源， 也严重地污染了环境，增加了温室气体的排放。全国统计，每年烧掉的秸秆损失相当于6000 万吨腐殖质，也相当于全国60%的氮、磷、钾化肥产量，并且政府每年实行秸秆综合利用和禁烧管制，投资上亿元，出动了大批的人力物力禁止秸秆焚烧，虽然取得了一定的成效，但仍未根本解决秸秆污染和利用问题，其主要原因是没有给秸秆找到一条经济有效的利用途径。同时，随着我国城镇化进程的加快，城市绿地面积不断加大，草坪修整产生的废弃物也开始成为主要的城市垃圾之一，因为填埋造成大量人力和土地资源的浪费。未能充分利用这些生物质，则造成(X)2等温室气体的集中排放和其他环境污染。随着经济全球化的深入发展，全球经济系统正在形成，日益强化的消费者环保意识正以不可阻挡的趋势影响着各类工业产品市场及其相关制品的开发和发展。我国在 “十一五”期间就将固体废弃物的综合利用作为农业和工业发展的重点。基于秸秆工业化利用的生物质模塑制品面向工农业产品包装、货物托运和工业用途等，符合环境保护发展要求，是传统包装(EPE、PS和PVP)等制品的最佳替代品，是未来绿色包装可持续发展的理想路径。当前，全球包装市场的销售额已近5000亿美元，生产可再生、可回收、可降解的“绿色包装”替代目前市场上的包装产品是发展的必然趋势。因此，加强对现有各种废弃秸秆资源的利用已成为工农业生产和包装市场发展的时代需求。目前纸浆模塑行业主要使用两大类型的浆料，一是纯竹浆、甘蔗浆和木浆等，二是废旧报纸和废旧纸板箱等。众所周知，随着森林资源的消耗，世界各国对森林资源的保护力度进一步提升，森林资源保护成为各国头等大事，木浆和竹浆等原浆价格呈直线上升；废旧报纸、废旧纸板箱和相关边角料等原材料的价格也由2000年的每吨600元左右，上涨到每吨2000元左右，原材料价格翻了 3倍之多，由此可以看出原材料已成为制约纸浆模塑行业发展的大问题。因此，国内外也有不少研究和专利涉及以上材料的新用途。譬如，在目前已公开的技术中，专利文献CN1412389公开了《模塑植物纤维生产工艺》，该方法将植物纤维和可再生粘合剂复合生产包装用品的方法，主要阐述了低浓度、低粘稠的植物纤维混合浆进行加工生产的工艺。该方法主要是趋向于低浓度纤维利用的工艺介绍。专利文献CN1273204公开了《秸秆纤维衬垫包装材料及生产工艺》，主要介绍了秸秆磨成粉与其它物质复合生产衬垫的方法及工艺，但是不是利用秸秆分丝后的纸浆性能，也没有涉及纸浆特征的脱色和改性处理。专利文献CN1184161C中公开了《阻燃型环保装饰板及其制备方法》，该方法提供了一种环保装饰板及其制备方法，但该方法是在干法工艺中加入常规阻燃剂，然后加糯米糊作粘合剂加压成型，工艺相对复杂且没有应用在湿法工艺上。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法即所得纸浆的用途；本发明以废弃的农作物一禾本科秸秆作为原料，具有原料成本低廉、产品用途广泛、工业化应用前景好等优点。为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，以禾本科秸秆作为原料，依次进行以下步骤1)、原料预处理当原料为新鲜的禾本科秸秆时，将原料切割成长度为1 30cm的秸秆段；得新鲜秸秆段；当原料为干燥处理后的禾本科秸秆时，先将原料切割成长度为1 30cm的秸秆段，然后再放入水温为60 90°C的热水或者质量浓度为5 30%的碱溶液中浸泡处理 10 50分钟，得处理后秸秆段；2)、物理制浆将步骤1)所得的新鲜秸秆段进行机械磨浆与搓丝；直至所得的秸秆纤维筋的长度为30 50mm ；或者在处理后秸秆段中加入水后进行机械磨浆与搓丝，直至所得的秸秆纤维筋的长度为0. 5 50mm，所述水的用量是步骤1)中的秸秆干重的1^-5%;3)、在步骤幻所得的秸秆纤维筋中加水后进行进一步搓丝和磨碎后，直至秸秆纤维筋的长度为10 20mm，得纤维浆；所述水的用量是步骤1)中的秸秆段干重的5% 10% ；4)、脱色或者着色所述脱色为在上述纤维浆中加入质量浓度为0. 1 2%的石灰溶液或KOH溶液或NaOH溶液或 H2O2溶液脱色，脱色时间为30 100分钟；再滤水浙干30 60min分钟，得处理后纤维浆； 石灰溶液或KOH溶液或NaOH溶液或H2A溶液与纤维浆的体积比为2 10% ；或者向上述纤维浆中通入臭氧处理60-90分钟，每吨纤维浆中每小时需要通入的臭氧为8 15g ；得处理后纤维浆；从而实现脱色、漂白与软化处理；
所述着色为向步骤幻所得的纤维浆中加入染料，染料的用量为步骤1)中的秸秆段干重的 2% 10%，(优选5% )，得处理后纤维浆，从而使秸秆纤维筋具有特定颜色；5)、机械浆与化学纸浆混合步骤4)所得的处理后纤维浆与常规化学浆或者废纸浆按照1 0. 1 10的干重比混合；得作为纸浆原料的混合浆。作为本发明的利用禾本科秸秆制备纸浆的方法的改进禾本科秸秆为小麦、大麦、 水稻、芦苇、玉米或高粱的秸秆。作为本发明的利用禾本科秸秆制备纸浆的方法的进一步改进步骤1)中将原料切割成长度为4 9cm的秸秆段。作为本发明的利用禾本科秸秆制备纸浆的方法的进一步改进步骤幻为步骤4) 所得的处理后浆液与常规化学浆或者废纸浆按照1 0.5 4的干重比混合。作为本发明的利用禾本科秸秆制备纸浆的方法的进一步改进步骤幻中的常规化学浆为甘蔗浆、原木浆板或原竹浆；废纸浆为废纸边、废纸板或废报纸制得的浆液。作为本发明的利用禾本科秸秆制备纸浆的方法的进一步改进用于制备纸浆模塑
女口
广 PFt ο在本发明中可利用搓磨分丝机、高浓分丝机、磨浆机、双盘磨浆机、双螺旋磨浆机或其他物理制浆设备对切割所得的秸秆段进行机械磨浆与搓丝。本发明所得的秸秆纤维筋在显微镜下观察秸秆纤维筋中含有5 350个纤维细胞。本发明所得的纸浆，可按照以下方法来制备纸浆模塑产品，具体步骤如下1)制浆用碎浆设备将禾本科秸秆制备的纸浆充分打碎，按照1 0. 1 10或1 0的干重比混合均勻，优选干重比为1 0.5 4，然后加水稀释和调浆，搅拌混勻和打浆制得混合浆液。2)成型
按照纸浆模塑工艺和所需产品的性能要求，向混合浆液中加入各种化学助剂，然后按产品类别分别选择热压或湿压成型方法除去大部分水分，吸滤成型，经热压烘干整型从而得到纸浆模塑产品。对于不同纸浆模塑产品分别进行烘干或自然晒干、风干干燥，必要时再进行热压整型从而形成具备一定结构和形状的纸模产品以达到产品所需。3)成型3. 1)热压成型在加压30 2500kg/cm2和温度120 300°C条件下，通过热压成
型方法获得产品胚，经在线烘干得到纸浆模塑产品。3. 2)湿压成型在0. 5 5. Okg/cm3条件下，经压滤成型，烘道线或自然风干干燥、 热压整型得到相关模塑产品。上述化学助剂包括干强剂、湿强剂、助流剂、助滤剂、消泡剂、防腐剂、施胶剂、防水剂和阻燃剂等。本发明所得的纸浆模塑产品包括装饰墙板、鸡蛋盒鸡蛋托、水果托盘、医疗托盘、 食品和工业包装制品等。
禾本科秸秆作为是首次利用的浆料，不具有废纸浆所携带的重金属、致病微生物和油墨等有害污染物。同时，其纤维长、强度高。经试验研究证明，这类原料纤维与其它化学浆料混合后生产纸浆模塑产品具有更好的硬挺度和牢度及其它优势，该技术的发明创造为未来纸浆模塑行业的发展创造新的发展机遇，并为长期不能高效利用秸秆等生物质资源找到了新的切实可行的途径。且根据目前已有技术显示，未出现对植物秸秆纤维资源等大量农作物(及禾本科其它物种)进行高通量综合加工处理制成工业生产所需的新型材料，大规模综合利用该类原料形成新型材料以及与化学纸浆混合加工成模塑制品的方法是本发明的重大创新，该技术具有良好的产业化应用前景。本发明的有益效果在于利用禾本科植物秸秆及其近缘生物种富含纤维等特点， 将其资源化利用，形成新的工业原料，实现变害为利。同时，提供比常规化学纸浆具有更高强度和高韧性的新型原材料，所获得的纸浆模塑产品具有更大的强度和硬挺度。利用本方法的制浆过程不造成化学污染，因为只需要将秸秆制备成多细胞纤维筋，而不是单个纤维细胞，因而能耗也相对较低。
具体实施例方式下面例举实施例对本发明进一步说明，但并不因此而限制本发明的内容。实施例1、利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，依次进行以下步骤1)、原料预处理将干的水稻秸秆用切割机切割成长度为4 9cm的秸秆段，用热水(温度为80°C ) 浸泡处理30min ；得处理后秸秆段。2)、物理制浆用搓磨分丝机对处理后秸秆段进行机械磨浆与搓丝，具体工艺条件如下在处理后秸秆段中加入占步骤1)中水稻秸秆干重5%的水进入搓磨分丝机进行磨细，50kw的搓磨分丝机处理5 lOmin，得长为30 50mm的秸秆纤维筋，显微镜下观察该秸秆纤维筋中含30 45个细胞。3)、将步骤幻所得的秸秆纤维筋用中浓磨浆机进一步搓丝、磨碎，具体工艺条件如下在秸秆纤维筋加入占步骤1)中水稻秸秆干重8%的水，于SOkw的中浓磨浆机中磨细处理4-5min，此时秸秆纤维筋的长度为15 20mm，得纤维浆。4)、纸浆的脱色向上述纤维浆中添加质量浓度为2%的NaOH溶液脱色处理 30min, NaOH溶液与纤维浆的体积比为5% ；再滤水浙干50 60min分钟，得处理后纤维浆 (即水稻秸秆纤维)。5)、机械浆与化学纸浆混合步骤4)所得的处理后纤维浆与废旧纸板按照1 2的干重比混合后加入打浆机， 加水(处理后纤维浆与废旧纸板干重之和处理后纤维浆、废旧纸板与水的重量之和= 3 97)疏浆30min，打浆度为55SR，得混合浆。6)、将上述混合浆料转入配方池中加入占混合浆料总重4%杭州远大化学助剂厂生产的FT-556防水剂和占混合浆料总重7%杭州远大化学助剂厂生产的ZR-BBOl阻燃剂搅拌(用每分钟10转的搅伴器搅拌)6min后，将搅拌后的浆放入储浆池，得复配浆。7)、再用滚筒制浆机将复配浆制备成为浆板(常规技术)，所得浆板宽1.2米，厚3-8毫米，经检测含水率低于10%，干燥后作为商品纸浆板或生产原料。所得混合浆也可
直接加工生产。实例1、纸浆模塑产品的制备1)制浆将上述实施例1所得的浆板与水按照1 3的干重比(即浆板的干重与水的重量比为1 3)加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，再兑水稀释，并用lOr/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；加入水稀释，调浆成浆浓度为3%，即所述纸浆的干重占浆液重量的3%。2)成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用2. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯转移到该成型机的热压模中定型烘干， 热压上、下模在lOOKg/cm3的热压合模力的作用下进行热压，湿坯内的水份经汽化后被热压下模的真空吸走；热压上模温度控制在120°C 士2°C，热压下模温度控制在160°C，总热压时间为30-45s，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，质检，包装入库。该实施例所用模具大小为50X50cm，纤维墙板的板体厚度为9mm ；凹凸高度为5mm。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为圆球图样，但不局限于该图样。此纤维墙板的抗压强度为> 200N，其平面抗拉强度为 0. 78Mpa ；板体密度 0. 68g/cm3。4)、产品包装入库根据客户对产品的具体要求，进行打包入库。对比实验1-1 取消实施例1中的步骤1) 4)，即步骤5)的混合浆料全部由废旧纸板组成，步骤6)的内容完全相同，整个纸浆模塑产品的制备也完全同实例1。所得纤维墙板的抗压强度为> 80N，其平面抗拉强度为0. 40Mpa ；板体密度0. 39g/cm3。对比实验1-2 取消实施例1中的步骤5)中的废旧纸板，即混合浆料全部由水稻秸秆纤维组成，步骤6)的内容完全相同，整个纸浆模塑产品的制备也完全同实例1。成型具有很大难度，无法获得理想的纸浆模塑制品。实施例2、利用小麦秸杆制备纸浆的方法，依次进行以下步骤1)、原料预处理将新鲜的小麦秸杆用切割机切割成长度为4 9cm的秸秆段，得新鲜秸秆段。2)、物理制浆用搓磨分丝机对新鲜秸秆段进行机械磨浆与搓丝，50kw的搓磨分丝机处理5 lOmin，得长为30 40mm的秸秆纤维筋，显微镜下观察该秸秆纤维筋中含 15 30个细胞。3)、将步骤幻所得的秸秆纤维筋用中浓磨浆机进一步搓丝、磨碎，具体工艺条件如下在秸秆纤维筋加入占步骤1)中小麦秸杆干重10%的水，于SOkw的中浓磨浆机中磨细处理4-5min，此时秸秆纤维筋的长度为15 20mm，得纤维浆。4)、纸浆的脱色向上述纤维浆中添加质量浓度为0. 5%的H2A溶液浸泡45min， H2O2溶液与纤维浆的体积比为6% ；再滤水浙干50 60min分钟，得处理后纤维浆。5)、机械浆与化学纸浆混合步骤4)所得的处理后纤维浆与废旧纸板按照1 5的干重比混合后加入打浆机， 加水(处理后纤维浆与废旧纸板干重之和处理后纤维浆、废旧纸板和水的重量之和=3 97)疏浆45min，打浆度为45SR，得混合浆。6)、将上述混合浆料转入配方池中加入占混合浆料总重4%杭州远大化学助剂厂生产的FT-556防水剂和占混合浆料总重7%杭州远大化学助剂厂生产的ZR-BBOl阻燃剂搅拌(用每分钟10转的搅伴器搅拌)6min后，将搅拌后的浆放入储浆池，得复配浆。7)、再用滚筒制浆机将复配浆制备成为浆板，所得浆板宽1. 2米，厚3-8毫米，经检测含水率低于10%，干燥后作为商品纸浆板或生产原料。所得混合浆也可直接加工生产。实例2、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 5的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，再兑水稀释，并用12r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的
干重占浆液重量的0.5%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用4. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯自然风干，得制品。3)、整形、切边和分拣成品自然风干后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具大小为60X20cm的水果托盘模具， 水果托盘厚度为4mm ；凹凸高度为6mm。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为水果托盘，但不局限于该图样。此纤维墙板的抗压强度为>100N，其平面抗拉强度为0. 45Mpa ；水果托盘密度0. 35g/cm3。实施例3、利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，依次进行以下步骤1)、原料预处理将干的芦苇杆用切割机切割成长度为4 9cm的秸秆段，用质量浓度为10%的 Ca (OH) 2溶液浸泡软化0. 5小时；得处理后秸秆段。2)、物理制浆用搓磨分丝机对处理后秸秆段进行机械磨浆与搓丝，具体工艺条件如下在处理后秸秆段中加入占步骤1)中芦苇杆干重5%的水进入搓磨分丝机进行磨细， 50kw的搓磨分丝机处理5 lOmin，得长为30 50mm的秸秆纤维筋，显微镜下观察该秸秆纤维筋中含30 45个细胞。3)、将步骤幻所得的秸秆纤维筋用中浓磨浆机进一步搓丝、磨碎，具体工艺条件如下在秸秆纤维筋加入占步骤1)中芦苇杆干重8%的水，于SOkw的中浓磨浆机中磨细处理4-5min，此时秸秆纤维筋的长度为15 20mm，得纤维浆。4)、纸浆的脱色向上述纤维浆中添加质量浓度为2%的NaOH溶液浸泡30min， NaOH溶液与纤维浆的体积比为5% ；再滤水浙干50 60min分钟，得处理后纤维浆。5)、机械浆与化学纸浆混合步骤4)所得的处理后纤维浆与废旧纸板按照1 2的干重比混合后加入打浆机， 加水(处理后纤维浆与废旧纸板干重之和处理后纤维浆、废旧纸板和水的重量之和= 3 97)疏浆30min，打浆度为55SR，得混合浆。6)、将上述混合浆料转入配方池中加入占混合浆料总重4%杭州远大化学助剂厂生产的FT-556防水剂和占混合浆料总重7%杭州远大化学助剂厂生产的ZR-BBOl阻燃剂搅拌(用每分钟10转的搅伴器搅拌)6min后，将搅拌后的浆放入储浆池，得复配浆。7)、再用滚筒制浆机将复配浆制备成为浆板(常规技术)，所得浆板宽1.2米，厚3-8毫米，经检测含水率低于10%，干燥后作为商品纸浆板或生产原料。所得混合浆也可
直接加工生产。实例3、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 3的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用20r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.3%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用3. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯转移到该成型机的热压模中定型烘干， 热压上、下模在500Kg/cm3的热压合模力的作用下进行热压，湿坯内的水份经汽化后被热压下模的真空吸走；热压上模温度控制在120°C 士2°C，热压下模温度控制在200°C，总热压时间为30s，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具为鸡蛋盒，鸡蛋盒的厚度为 3mm。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本发明实例设计为15枚蛋盒图样，但不局限于该图样。此鸡蛋盒的抗压强度为彡100N。4)、产品包装入库根据客户对产品的具体要求，进行打包入库。实施例4、利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将步骤幻的机械浆与化学纸浆混合改成以下内容步骤4)所得的处理后纤维浆与干重为90%的原木浆按照1 1的干重比混合后加入打浆机，加水(处理后纤维浆与原木浆干重之和处理后纤维浆、原木浆和水的重量之和=3 97)疏浆30min，打浆度为55SR，得混合浆。其余同实施例1。实例4、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 3的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用45r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.3%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用l.OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯转移到该成型机的热压模中定型烘干， 热压上、下模在60Kg/cm3的热压合模力的作用下进行热压，湿坯内的水份经汽化后被热压下模的真空吸走；热压上模温度控制在120°C 士2°C，热压下模温度控制在140°C，总热压时间为45s，得制品。3)整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具大小为50X50cm，纤维墙板的板体厚度为9mm ；凹凸高度为5mm。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为圆球结图样，但不局限于该图样。此纤维墙板的抗压强度为> 200N，其平面抗拉强度为 0. 68Mpa ；板体密度 0. 58g/cm3。4)、产品包装入库根据客户对产品的具体要求，进行打包入库。
实施例5、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例1中的水稻秸秆改成大麦秸杆；其余同实施例1。实例5、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 4的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用35r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.5%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用3. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯自然风干，得制品。3)、整形、切边和分拣成品自然风干后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具为工业包装制品如本电脑外包装， 其厚度为4mm ；凹凸高度为6mm。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为电脑外包装图样，但不局限于该图样。实施例6、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例2中的新鲜的小麦秸杆改成新鲜的芦苇秸杆；其余同实施例2。实例6、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 8的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用20r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.5%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用l.OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯转移到该成型机的热压模中定型烘干， 热压上、下模在30Kg/cm3的热压合模力的作用下进行热压，湿坯内的水份经汽化后被热压下模的真空吸走；热压上模温度控制在120°C 士2°C，热压下模温度控制在120°C，总热压时间为45s，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具为餐盘模具。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为一次性圆形图样，但不局限于该图样。实施例7、利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，1)、原料预处理将干的大麦秸杆用切割机切割成长度为4 9cm的秸秆段，用热水(温度为70°C ) 浸泡处理50min ；得处理后秸秆段。2)、物理制浆用搓磨分丝机对处理后秸秆段进行机械磨浆与搓丝，具体工艺条件如下在处理后秸秆段中加入占步骤1)中大麦秸杆干重3%的水进入搓磨分丝机进行磨细，50kw的搓磨分丝机处理5 lOmin，得长为30 50mm的秸秆纤维筋，显微镜下观察该秸秆纤维筋中含30 45个细胞。3)、将步骤幻所得的秸秆纤维筋用中浓磨浆机进一步搓丝、磨碎，具体工艺条件如下在秸秆纤维筋加入占步骤1)中大麦秸杆干重5%的水，于SOkw的中浓磨浆机中磨细处理4-5min，此时秸秆纤维筋的长度为15 20mm，得纤维浆。
4)、纸浆的脱色向上述纤维浆中通入臭氧处理60-70分钟，每吨纤维浆中每小时需要通入的臭氧为8 9g ；得处理后纤维浆。5)、机械浆与化学纸浆混合步骤4)所得的处理后纤维浆与废旧纸板按照1 2的干重比混合后加入打浆机， 加水(处理后纤维浆与废旧纸板干重之和处理后纤维浆、废旧纸板与水的重量之和= 3 97)疏浆30min，打浆度为55SR，得混合浆。6)、将上述混合浆料转入配方池中加入占混合浆料总重4%杭州远大化学助剂厂生产的FT-556防水剂和占混合浆料总重7%杭州远大化学助剂厂生产的ZR-BBOl阻燃剂搅拌(用每分钟10转的搅伴器搅拌)6min后，将搅拌后的浆放入储浆池，得复配浆。7)、再用滚筒制浆机将复配浆制备成为浆板(常规技术)，所得浆板宽1.2米，厚 3-8毫米，经检测含水率低于10%，干燥后作为商品纸浆板或生产原料。所得混合浆也可直接加工生产。实例7、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 4的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用15r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.5%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用0. ^(g/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯转移到该成型机的热压模中定型烘干， 热压上、下模在30Kg/cm3的热压合模力的作用下进行热压，湿坯内的水份经汽化后被热压下模的真空吸走；热压上模温度控制在120°C 士2°C，热压下模温度控制在120°C，总热压时间为25s，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具医疗托盘；凹凸高度为8mm。 凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为医疗托盘，但不局限于该图样。 此医疗托盘的抗压强度为> 150N，其平面抗拉强度为0. 48Mpa ；板体密度0. 38g/cm3。实施例8、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例1中的水稻秸秆改成玉米秸杆；其余同实施例1。实例8、纸浆模塑产品的制备1)、制菜用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 7的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用20r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.5%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用4. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。进入烘道烘干，即可得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具大小为IlOXlOOcm的物流托盘。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为物流托盘图样，但不局限于该图样。
实施例9、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例1中的水稻秸秆改成燕麦秸杆；其余同实施例1。实例9、纸浆模塑产品的制备1)、制菜用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 8的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用lOr/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.5%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用5. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯转移到该成型机的热压模中定型烘干， 热压上、下模在150Kg/cm3的热压合模力的作用下进行热压，湿坯内的水份经汽化后被热压下模的真空吸走；热压上模温度控制在120°C 士2°C，热压下模温度控制在^0°C，总热压时间为10s，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具大小为50X50cm，纤维墙板的板体厚度为9mm ；凹凸高度为5mm。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为圆球结图样，但不局限于该图样。此纤维墙板的抗压强度为>200N，其平面抗拉强度为 0. 78Mpa ；板体密度 0. 68g/cm3。实施例10、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例1中的水稻秸秆改成高粱秸杆；其余同实施例1。实例10、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 5的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用120r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.5%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用0. ^(g/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯自然风干，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具为50X50cm草坪板模具；凹凸高度为5mm。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为草坪板图样，但不局限于该图样。实施例11、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例1中的水稻秸秆改成黑麦草秸杆；其余同实施例1。实例11、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 6的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用90r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.5%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用2. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯自然烘干，得制品。
3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具大小为80X50cm的果托模具；凹凸高度为6mm。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为果托图样，但不局限于该图样。实施例12、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例2中的新鲜的小麦秸杆改成新鲜的水稻秸杆；其余同实施例2。实例12、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 4的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用45r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干重占浆液重量的0. 5%，在浆液中一次加入防水剂(占浆液干重的2% )和增强剂(占浆液干重的)及湿强剂(占浆液干重的0. 5% )，防水剂可选用杭州常温干燥型防水涂布剂BT-2109，增强剂可选用苏州天禾公司的TH-P50新型湿强剂，增强剂可选用杭州纸友的阳离子淀粉。充分混勻即可制得混合纸浆，用于生产各类功能性模塑产品。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用5. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯自然风干也可以采用烘干的办法，即可得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具大小为工业包装的模具如汽车轮毂。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为汽车轮毂，但不局限于该图样，其它类似产品均可对模具进行改变后进行加工生产。实施例13、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例2中的新鲜的小麦秸杆改成新鲜的玉米秸杆；将实施例2步骤幻中的废旧纸板改成甘蔗桨，其余同实施例2。实例13、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 6的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用30r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干重占浆液重量的0.5%，可在浆液中加入上海斯科夫的环保防水防油剂(占浆液干重的 0. 2% )。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用2. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯转移到该成型机的热压模中定型烘干， 热压上、下模在lOOKg/cm3的热压合模力的作用下进行热压，湿坯内的水份经汽化后被热压下模的真空吸走；热压上模温度控制在120°C 士2°C，热压下模温度控制在160°C，总热压时间为30s，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具为食品包装盒。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为方形图案，但不局限于该图样。此食品包装盒的抗压强度为彡200N，其平面抗拉强度为0. SOMpa ；密度0. 68g/cm3。
实施例14、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例2中的新鲜的小麦秸杆改成新鲜的燕麦秸杆；将实施例2步骤幻中的废旧纸板改成原木桨，其余同实施例2。实例14、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 5的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用lOr/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干重占浆液重量的0. 5%。在浆液中一次加入防水剂(占浆液干重的)和增强剂(占浆液干重的)及湿强剂(占浆液干重的0. 5% )，防水剂可选用东莞澳大化工的纸模塑防水剂AD-HBS131或者济南多维乔DWQ-2020-I型防水剂，增强剂可选用上海斯科夫公司的 CK-316新型湿强剂，增强剂可选用杭州纸友的阳离子淀粉。充分混勻即可制得混合纸浆，用于生产各类功能性模塑产品。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用3. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量70%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯进入烘道进行烘干，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具大小为1100X800cm物流托盘模具。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为物流托盘图样，但不局限于该图样。实施例15、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例2中的新鲜的小麦秸杆改成新鲜的高粱秸杆；将实施例2步骤幻中的废旧纸板改成原木桨，其余同实施例2。实例15、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 7的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用40r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.5%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用5. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯自然风干，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具果托盘模具；凹凸高度为 6mm。专利实例设计为椭圆形果托图样，但不局限于该图样。实施例16、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例2中的新鲜的小麦秸杆改成新鲜的黄豆杆；将实施例2步骤幻中的废旧纸板改成废纸边桨，其余同实施例2。实例16、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 3的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用50r/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干
重占浆液重量的0.5%。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用l.OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量90%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯自然风干，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具大小为50X50cm，纤维墙板的板体厚度为9mm ；凹凸高度为5mm。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为圆球结图样，但不局限于该图样。此纤维墙板的抗压强度为>200N，其平面抗拉强度为 0. 78Mpa ；板体密度 0. 68g/cm3。实施例17、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例2中的新鲜的小麦秸杆改成新鲜的黄豆杆；将实施例2步骤幻中的废旧纸板改成原木桨，其余同实施例2。实例17、纸浆模塑产品的制备1)、制菜用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 5的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用lOr/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干重占浆液重量的0. 5%。在浆液中一次加入防水剂(占浆液干重的2% )和增强剂(占浆液干重的1. 5% )及湿强剂(占浆液干重的0. 5% )，防水剂可选用东莞澳大化工的纸模塑防水剂AD-HBS131或者济南多维乔DWQ-2020-I型防水剂，增强剂可选用上海斯科夫公司的 CK-316新型湿强剂，增强剂可选用杭州纸友的阳离子淀粉。充分混勻即可制得混合纸浆，用于生产各类功能性模塑产品。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用4. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量70%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯进入烘道进行烘干，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具大小为800X800cm物流托盘模具。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，本专利实例设计为物流托盘图样，但不局限于该图样。实施例18、一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，将实施例2步骤5)中的废旧纸板改成原木桨，其余同实施例2。实例18、纸浆模塑产品的制备1)、制浆用碎浆设备将上述纸浆板充分打碎，按照1 5的干重比加水混勻，将上述纸浆放入储浆池，兑水稀释，并用lOr/min的搅拌器均勻搅拌后，得浆液；所述纸浆的干重占浆液重量的0. 5%。在浆液中一次加入防水剂(占浆液干重的)和增强剂(占浆液干重的)及湿强剂(占浆液干重的1. 5% )，防水剂可选用东莞澳大化工的纸模塑防水剂AD-HBS131或者济南多维乔DWQ-2020-I型防水剂，增强剂可选用上海斯科夫公司的 CK-316新型湿强剂，增强剂可选用杭州纸友的阳离子淀粉。充分混勻即可制得混合纸浆，用于生产各类功能性模塑产品。2)、成型制成后的浆液通过管道输送到全自动纸浆模塑成型机的模腔中，用真空抽滤法吸滤，用3. OKg/cm3压力，先在模腔中压滤掉占浆液重量70%的水分，得湿坯；即该湿坯的重量是模腔中浆液重量的10%。将上述湿坯进入烘道进行烘干，得制品。3)、整形、切边和分拣成品热压定型完成以后，压缩空气把制品吹到输送带上，再送到切边机切去毛边，最后质检、包装入库。该实施例所用模具大小为(如电脑包装盒、医用包装盒以及其它商用包装模具)。凹凸立体图案可以根据模具改变而改变，但不局限于该图样。 最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，其特征是以禾本科秸秆作为原料，依次进行以下步骤1)、原料预处理当原料为新鲜的禾本科秸秆时，将原料切割成长度为ι 30cm的秸秆段；得新鲜秸秆段；当原料为干燥处理后的禾本科秸秆时，先将原料切割成长度为1 30cm的秸秆段，然后再放入水温为60 90°C的热水或者质量浓度为5 30%的碱溶液中浸泡处理10 50 分钟，得处理后秸秆段；2)、物理制浆将步骤1)所得的新鲜秸秆段进行机械磨浆与搓丝；直至所得的秸秆纤维筋的长度为 30 50mm ；或者在处理后秸秆段中加入水后进行机械磨浆与搓丝，直至所得的秸秆纤维筋的长度为0. 5 50mm，所述水的用量是步骤1)中的秸秆干重的1^-5%;3)、在步骤2、所得的秸秆纤维筋中加水后进行进一步搓丝和磨碎后，直至秸秆纤维筋的长度为10 20mm，得纤维浆；所述水的用量是步骤1)中的秸秆段干重的5% 10% ；4)、脱色或者着色所述脱色为在上述纤维浆中加入质量浓度为0. 1 2%的石灰溶液或KOH溶液或NaOH溶液或H2A 溶液脱色，脱色时间为30 100分钟；再滤水浙干30 60min分钟，得处理后纤维浆；石灰溶液或KOH溶液或NaOH溶液或H2A溶液与纤维浆的体积比为2 10% ；或者向上述纤维浆中通入臭氧处理60-90分钟，每吨纤维浆中每小时需要通入的臭氧为8 15g ；得处理后纤维浆；从而实现脱色、漂白与软化处理；所述着色为向步骤幻所得的纤维浆中加入染料，染料的用量为步骤1)中的秸秆段干重的2% 10%，得处理后纤维浆，从而使秸秆纤维筋具有特定颜色；5)、机械浆与化学纸浆混合步骤4)所得的处理后纤维浆与常规化学浆或者废纸浆按照1 0.1 10的干重比混合；再加水疏浆，得作为纸浆原料的混合浆。
2.根据权利要求1所述的利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，其特征是所述禾本科秸秆为小麦、大麦、水稻、芦苇、玉米或高粱的秸秆。
3.根据权利要求1或2所述的利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，其特征是所述步骤 1)中将原料切割成长度为4 9cm的秸秆段。
4.根据权利要求3所述的利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，其特征是所述步骤5) 为步骤4)所得的处理后浆液与常规化学浆或者废纸浆按照1 0.5 4的干重比混合。
5.根据权利要求4所述的利用禾本科結秆制备纸浆的方法，其特征是所述步骤幻中的常规化学浆为甘蔗浆、原木浆板或原竹浆；废纸浆为废纸边、废纸板或废报纸制得的浆液。
6.利用权利要求1 5中任意一种方法制备而得的纸浆的用途，其特征是用于制备纸浆模塑产品。
全文摘要
本发明公开了一种利用禾本科秸秆制备纸浆的方法，以禾本科秸秆作为原料，依次进行以下步骤1)、原料预处理；2)、物理制浆；3)、在步骤2)所得的秸秆纤维筋中加水后进行进一步搓丝和磨碎后，直至秸秆纤维筋的长度为10～20mm，得纤维浆；4)、脱色或者着色；5)、步骤4)所得的处理后纤维浆与常规化学浆或者废纸浆按照1∶0.1～10的干重比混合；再加水疏浆，得作为纸浆原料的混合浆。本发明还同时公开了上述纸浆的用途，用于制备纸浆模塑产品。本发明以废弃的农作物——禾本科秸秆作为原料，具有原料成本低廉、产品用途广泛、工业化应用前景好等特点。
文档编号D21H21/28GK102242521SQ20111016828
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者覃佐东, 陈集双 申请人:覃佐东, 陈集双