专利名称：一种利用大型海藻造纸的方法
技术领域：
本发明涉及制浆造纸的方法，具体的说是一种利用大型海藻造纸的方法。
背景技术：
纸和纸板消费水平是衡量一个国家现代化水平和文明建设的重要标志。造纸工业是一个与国民经济发展和社会文明建设息息相关的重要基础原材料产业，在现代经济中所发挥的作用已越来越多地引起世人瞩目，被国际上公认为“永不衰竭”的工业。造纸工业的发展水平直接反映一个国家的国民经济和文明建设的发展水平，在美国、加拿大、日本、芬兰、瑞典等经济发达国家，造纸工业已成为其国民经济支柱制造业之一，纸板消费量的增长速度基本与它们的其国内生产总值增长速度同步。2001年以来国内造纸业发展迅速，目前我国纸及纸板生产量和消费量均居世界前列，造纸工业发展速度很快，已成为国民经济发展的新的增长点。2009年我国纸和纸板生产企业约有3700家，生产量8640万吨，消费量 8569万吨；2010年我国纸和纸板的产量达到92700万吨，占据世界总产量的24%。据一些国外媒体的观点，2009年我国就已超越美国成为了世界上最大的造纸国；据估计我国纸品的需求量将在2013年超越美国和欧洲，并于2021年增长I倍以上。然而，我国造纸原料严重短缺，尤其是优质原料缺口逐年增大。由于原料短缺，我国的造纸工业面临着巨大的挑战。木浆是造纸原料的首选，但对木材的需求量远大于蓄积量已是全球性的普遍问题。木材生长周期长，形成林浆纸一体化的良性循环需要很长一段时间，占用相当可观的土地资源。我国人多地少，是森林资源贫乏的国家。根据第六次全国森林资源清查结果，尽管经过多年卓有成效的全国范围内植树造林的努力，我国的森林面积已达I. 75亿公顷，覆盖率增加到18. 21%，森林蓄集量124. 56亿m3，但人均森林面积仅 0. 132公顷，不到世界平均水平的1/4 ;人均森林蓄集量9. 421m3，不到世界平均水平的1/6。 在这种情况下，我国目前已基本形成以木材纤维、再生纤维为主，非木材纤维为重要组成部分的原料结构。据统计2009年我国纸品的产量和消费量基本持平，但是同年却进口了相当于世界总进口量30%的木浆和一半以上的回收纸，造纸业用于进口一次浆和回收浆的花费已达我国造纸工业总成本的35%以上。据预测，预计今后一定时期内，造纸原料短缺依然是制约造纸业发展的问题之一，国内对造纸原料的需求量将会继续增大，未来几年我国纸及纸板产量的增长与原料供给不协调状况将会进一步加剧。废纸浆的利用是纤维原料循环利用的有效途径，但进口废纸质量不一，并且价格呈上扬趋势。另一方面，面临越来越大的公众压力，我国造纸工业急需在降低污染上下工夫，而在废纸应用及垃圾处理过程中都易造成污染，每吨再生纤维都将产生一定数量的不可回收垃圾。面对电子媒体的越来越严重的挑战，原材料(尤其是造纸纤维)、能源价格和环境保护成本飞涨，而纸品的价格一路下跌，造成我国造纸工业的增长乏力。如何破解这一危局对保证我国国民经济的健康发展有着重要的意义。降低成本和保障原材料供给是保证我国造纸工业正常发展的重中之重。我国是一
3个非木材制浆造纸大国，拥有丰富的非木材类资源。传统的非木材类资源包括麦草和棉杆等，这些农业剩余物不仅价廉，且数量大。中国是当今世界上使用草类原料制浆造纸最多的国家。在我国生产的纸和纸板中，有60% 70%是采用非木材纤维作为原料。农作物秸杆作为农业废弃物用于造纸，在中国已有非常成功的经验。据统计我国每年用于造纸的农作物秸杆达到2000万吨以上。据FAO统计我国每年通过海水养殖获得的海藻超过1000万吨。 这些藻类如果能够用于造纸将能够显著缓解造纸原料短缺的问题。另一方面随着海洋环境富营养化的加剧，世界各地绿潮事件频发。据调查，这些绿潮事件通常是大型海藻中的浒苔属和石莼属的一些种类爆发造成的。这些大型海藻爆发后形成的大规模藻体聚集，在海面形成大片的海藻浮筏。目前对除了打捞对绿潮还没有更加行之有效的处理办法。随着绿潮爆发越来越频繁，世界各地绿潮爆发期间有组织地大面积打捞、填埋大型海藻的事例屡见不鲜。2008年黄海浒苔事件期间，仅青岛地区浒苔的覆盖面积就达到了 30000平方公里，被打捞起的浒苔就达到了 100万吨以上。如何处理这些浒苔成了让人头疼的难题。这些打捞起的大型海藻是否可以开发利用，变废为宝？海藻无疑是数量可观的非木材类资源，而在我国至今却仍然没有行之有效的将海藻用于造纸的记录。因此，将海藻及其衍生物用于造纸无疑是值得探索的领域，如获成功将一举多得，意义重大。
发明内容
本发明目的在于提供一种利用大型海藻造纸的方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种利用大型海藻造纸的方法，以大型海藻与造纸纸浆混合形成纸或纸制品。所述大型海藻与造纸纸浆按质量百分比计，浆料0-90%、大型海藻10-100%。所述大型海藻为浒苔和/或石莼，其中浒苔和石莼的用量为任意比例。所述大型海藻为经酸和/或碱预处理后与造纸纸浆混合形成纸或纸制品。所述酸为盐酸或硫酸；碱为氢氧化钠。所述大型海藻经浓度l-5wt%的酸预处理后与造纸纸浆混合形成纸或纸制品，其中大型海藻与酸的比例按重量份数计为I : 20-30;或所述大型海藻经浓度I-Swt %的碱预处理后与造纸纸浆混合形成纸或纸制品， 其中大型海藻与碱的比例按重量份数计为I : 20-30;或所述大型海藻经浓度l-5wt%酸处理后，再用浓度I-Swt%碱预处理后与造纸纸浆混合形成纸或纸制品，其中大型海藻与碱的比例按重量份数计为I : 20-30，大型海藻与酸的比例按重量份数计为I : 20-30;或所述大型海藻经浓度浓度1-8 丨％碱处理后，再用浓度l_5wt%酸预处理后与造纸纸浆混合形成纸或纸制品，其中大型海藻与遞的比例按重量份数计为I : 20-30，大型海藻与酸的比例按重量份数计为I : 20-30。本发明的作用原理是与高等植物不同，藻类结构简单，机械强度低，易于处理； 藻类中同样含有纤维素但不含木素；另外藻类中还含有大量多糖类物质和一些活性物质。 因此，把大型海藻作为造纸原料或添加物于木浆纤维，不需要去除木素，步骤简单，污染少。 大型海藻中包含有细小纤维组分以及多糖类物质，在纸业成型过程中填充于纤维间，紧度透气度变化，进而接触角和防油性能改变。成纸的抑菌性能与大型海藻中含有的活性物质
4有关。本发明的有益效果是I.利用本发明的方法，大型海藻可部分或全部代替传统的造纸原料，进而得到新型纸产品，而大型海藻来源丰富，价格低廉，大型海藻用于造纸，所需处理简单，因此可有效降低造纸成本，且可有效解决大型海藻处理困难的问题，利于环保。2.利用本发明的方法制造的纸张具有防油、防水和抗微生物的效果，而海藻又具有绿色环保、可食用等特殊性能，可作为防油纸，食品包装纸以及其他特种纸。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例中所有原料为市售产品，不具有特殊性，本发明中造纸纸浆和造纸技术均为现有技术为造纸领域的普遍性，不具有特殊性，不会影响本发明的实施性。以下实施例涉及防油时间均为TAPPI-454中定义的防油时间，检测方法同该标准中的记载；涉及抑菌性均为ASTM E2149-2001中定义的抑菌性，检测方法同该标准中的记载；涉及的防水性通过接触角测定，无特殊含义，所使用的装置均为本领域常用装置，无特殊要求。本发明造纸的方法，先将质量百分比为0-90%浆料和10-100%大型海藻分别预处理后混合，再经磨浆后用于生产纸产品。具体操作步骤如下(I)清洗，去除大型海藻中的杂质；(2)粗磨将清洗后的大型海藻浙干，用磨浆机将其长度磨至为2-4cm ；(3)预处理按重量份数计，将粗磨后的I份湿大型海藻用20-30份l-8wt%氢氧化钠溶液在温度80-100°C下处理I. 5-2. 5小时，然后冲洗、压力过滤；(4)漂白按重量份数计，将经步骤(3)处理后的I份大型海藻用20-30份4-8wt% 过氧化氢溶液在50_80°C水浴中漂白1-10小时，当浆料达到白度要求后，清洗、压力过滤，收集剩余物；(5)精磨将步骤(4)漂白过后的大型海藻材料用磨浆机磨至长度为0. 2-0. 6cm, 得到大型海藻浆料；(6)混合与疏解将质量百分比为0-90%浆料和10-100%大型海藻混合疏解均匀；(7)纸页成型将步骤(6)得到的混合物按定量要求抄纸；(8)干燥将成型后的纸页在60_80°C条件下干燥。实施例I造纸的方法具体步骤如下(I)清洗，去除浒苔中杂质；(2)粗磨将清洗后的浒苔浙干，用磨浆机将其长度磨至为2-4cm ；(3)预处理按重量份数计，将粗磨后的I份湿浒苔用20份4wt%氢氧化钠溶液在温度85°C下处理5小时，然后冲洗、压力过滤；(4)漂白按重量份数计，将经步骤(3)处理后的I份浒苔用20份Swt %过氧化氢溶液在70°C水浴中漂白4小时，然后清洗、压力过滤，收集剩余物；
(5)精磨将步骤(4)漂白过后的浒苔材料用磨浆机磨至长度为0. 2-0. 6cm，得到浒苔浆料；(6)混合与疏解将质量百分比为70 %浆料和30 %浒苔混合疏解均匀；(7)纸页成型将步骤(6)得到的混合物按60g/m2的定量抄纸；(8)干燥将成型后的纸页在60°C下干燥。经上述方法得到的纸张，防油时间为170s，与未添加海藻的纸张相比提高了 170s;接触角为48. 3°，与未添加海藻的纸张相比提高了 19.9° ;对纸张中四种常见菌的抑菌率与未添加海藻的纸张相比，本实施所得纸张抑菌率提高的程度分别为大肠杆菌， 9. 1% ;金黄色葡萄球菌，10. 2% ;沙门氏菌9.8% ;枯草杆菌，2.2%。实施例2:造纸的方法具体步骤如下(I)清洗，去除石莼中杂质；(2)粗磨将清洗后的石莼浙干，用磨浆机将其长度磨至为2-4cm ；(3)预处理按重量份数计，将粗磨后的I份湿石莼用30份6wt%氢氧化钠溶液在温度90°C下处理2. 5小时，然后冲洗、压力过滤；(4)漂白按重量份数计，将经步骤(3)处理后的I份石莼用30份6wt%过氧化氢溶液在65°C水浴中漂白6小时，然后清洗、压力过滤，收集剩余物；(5)精磨将步骤(4)漂白过后的石莼材料用磨浆机磨至长度为0. 2-0. 6cm，得到石莼浆料；(6)混合与疏解将质量百分比为50%浆料和50%石莼混合疏解均匀；(7)纸页成型将步骤(6)得到的混合物按照60g/m2的定量抄纸；(8)干燥将成型后的纸页在80°C下干燥。经上述方法得到的纸张，防油时间为1800s+，与未添加海藻的纸张相比提高了 1800s以上；接触角为52. 7°，与未添加海藻的纸张相比提高了 24. 3° ;对纸张中四种常见菌的抑菌率与未添加海藻的纸张相比，本实施所得纸张抑菌率提高的程度分别为大肠杆菌，11. 8% ;金黄色葡萄球菌，15. 2% ;沙门氏菌16.5% ;枯草杆菌，3.7%。实施例3 造纸的方法具体步骤如下(I)将浒苔和石莼分别清洗，去除杂质；(2)粗磨将清洗后的浒苔和石莼浙干，按照80%浒苔20%石莼的比例混到一起， 用磨浆机将混合物的长度磨至为2-4cm ；(3)预处理按重量份数计，将粗磨后的I份浒苔和石莼混合物用25份6wt%氢氧化钠溶液在温度80-90°C下处理I. 5-2. 5小时，然后冲洗、压力过滤；(4)漂白按重量份数计，将经步骤(3)处理后的I份浒苔和石莼混合物用25份 5wt%过氧化氢溶液在55°C水浴中漂白5小时，然后清洗、压力过滤，分别收集固体物；(5)精磨将步骤⑷漂白过后的浒苔和石莼混合物用磨浆机磨至长度为 0. 2-0. 6cm，得到浒苔和石莼混合浆料；(6)疏解将浒苔和石莼混合浆料疏解均匀；(7)纸页成型将步骤(6)得到的混合物按照60g/m2的定量抄纸；
(8)干燥将成型后的纸页在70°C下干燥。经上述方法得到的纸张，防油时间为1800s+，与未添加海藻的纸张相比提高了 1800s以上；接触角为69. 6°，与未添加海藻的纸张相比提高了 41.2° ;对纸张中四种常见菌的抑菌率与未添加海藻的纸张相比，本实施所得纸张抑菌率提高的程度分别为大肠杆菌，48. 5% ;金黄色葡萄球菌，56. 6% ;沙门氏菌53.8% ;枯草杆菌，9.4%。实施例3 造纸的方法具体步骤如下(I)将浒苔和石莼分别清洗，去除杂质；(2)粗磨将清洗后的浒苔和石莼浙干，按照80%浒苔20%石莼的比例混到一起， 用磨浆机将混合物的长度磨至为2-4cm ；(3)预处理按重量份数计，将粗磨后的I份浒苔和石莼混合物用25份6wt%氢氧化钠溶液在温度85°C下处理2小时，然后冲洗、压力过滤；(4)漂白按重量份数计，将经步骤(3)处理后的I份浒苔和石莼混合物用25份 5wt%过氧化氢溶液在55°C水浴中漂白5小时，然后清洗、压力过滤，分别收集固体物；(5)精磨将步骤⑷漂白过后的浒苔和石莼混合物用磨浆机磨至长度为 0. 2-0. 6cm，得到浒苔和石莼混合浆料；(6)疏解将浒苔和石莼混合浆料疏解均匀；(7)纸页成型将步骤(6)得到的混合物按照60g/m2的定量抄纸；(8)干燥将成型后的纸页在70°C下干燥。经上述方法得到的纸张，防油时间为1800s+，与未添加海藻的纸张相比提高了 1800s以上；接触角为69. 6°，与未添加海藻的纸张相比提高了 41.2° ;对纸张中四种常见菌的抑菌率与未添加海藻的纸张相比，本实施所得纸张抑菌率提高的程度分别为大肠杆菌，48. 5% ;金黄色葡萄球菌，56. 6% ;沙门氏菌53.8% ;枯草杆菌，9.4%。实施例4造纸的方法具体步骤如下(I)清洗，去除浒苔中杂质；(2)粗磨将清洗后的浒苔浙干，用磨浆机将其长度磨至为2_4cm ；(3)碱处理按重量份数计，将粗磨后的I份湿浒苔用20份2wt%氢氧化钠溶液在温度85°C下处理5小时，然后冲洗、压力过滤；(4)酸处理按重量份数计，将粗磨后的I份湿浒苔用20份2wt%盐酸溶液在温度 70°C下处理5小时，然后冲洗、压力过滤；(5)漂白按重量份数计，将经步骤(4)处理后的I份浒苔用20份Swt %过氧化氢溶液在70°C水浴中漂白4小时，然后清洗、压力过滤，收集剩余物；(6)精磨将步骤(5)漂白过后的浒苔材料用磨浆机磨至长度为0. 20. 6cm，得到浒苔浆料；(7)混合与疏解将质量百分比为70 %浆料和30 %浒苔混合疏解均匀；(8)纸页成型将步骤(7)得到的混合物按60g/m2的定量抄纸；(9)干燥将成型后的纸页在60°C下干燥。实施例5
造纸的方法具体步骤如下(I)清洗，去除石莼中杂质；(2)粗磨将清洗后的石莼浙干，用磨浆机将其长度磨至为2-4cm ；(3)酸处理按重量份数计，将粗磨后的I份湿石莼用30份4wt%盐酸溶液在温度 80°C下处理2. 5小时，然后冲洗、压力过滤；(4)碱处理按重量份数计，将粗磨后的I份湿石莼用20份3wt%氢氧化钠溶液在温度90°C下处理2. 5小时，然后冲洗、压力过滤；(5)漂白按重量份数计，将经步骤(4)处理后的I份石莼用30份6wt%过氧化氢溶液在65°C水浴中漂白6小时，然后清洗、压力过滤，收集剩余物；(6)精磨将步骤(5)漂白过后的石莼材料用磨浆机磨至长度为0. 2-0. 6cm，得到石莼浆料；(7)混合与疏解将质量百分比为50%浆料和50%石莼混合疏解均匀；(8)纸页成型将步骤(7)得到的混合物按照60g/m2的定量抄纸；(9)干燥将成型后的纸页在80°C下干燥。实施例6 造纸的方法具体步骤如下(I)将浒苔和石莼分别清洗，去除杂质；(2)粗磨将清洗后的浒苔和石莼浙干，按照20%浒苔80%石莼的比例混到一起， 用磨浆机将混合物的长度磨至为2-4cm ；(3)碱处理按重量份数计，将粗磨后的I份浒苔和石莼混合物用25份5wt%氢氧化钠溶液在温度90°C下处理2. 5小时，然后冲洗、压力过滤；(3)酸处理按重量份数计，将粗磨后的I份浒苔和石莼混合物用25份4wt%盐酸溶液在温度85°C下处理2. 5小时，然后冲洗、压力过滤；(4)漂白按重量份数计，将经步骤(3)处理后的I份浒苔和石莼混合物用25份 5wt%过氧化氢溶液在55°C水浴中漂白5小时，然后清洗、压力过滤，分别收集固体物；(5)精磨将步骤⑷漂白过后的浒苔和石莼混合物用磨浆机磨至长度为
0.2-0. 6cm，得到浒苔和石莼混合浆料；(6)疏解将浒苔和石莼混合浆料疏解均匀；(7)纸页成型将步骤(6)得到的混合物按照60g/m2的定量抄纸；(8)干燥将成型后的纸页在70°C下干燥。
权利要求
1.一种利用大型海藻造纸的方法，其特征在于以大型海藻与造纸纸浆混合形成纸或纸制品。
2.按权利要求I所述的利用大型海藻造纸的方法，其特征在于所述大型海藻与造纸纸浆按质量百分比计，浆料0-90 %、大型海藻10-100 %。
3.按权利要求I或2所述的利用大型海藻造纸的方法，其特征在于所述大型海藻为浒苔和/或石莼。
4.按权利要求I或2所述的利用大型海藻造纸的方法，其特征在于所述大型海藻为经酸和/或碱预处理后与造纸纸浆混合形成纸或纸制品。
5.按权利要求4所述的利用大型海藻造纸的方法，其特征在于所述大型海藻经浓度 l-5wt%的酸预处理后与造纸纸浆混合形成纸或纸制品；或所述大型海藻经浓度I-Swt%的碱预处理后与造纸纸浆混合形成纸或纸制品；或所述大型海藻经浓度15wt%酸处理后，再用浓度I-Swt %碱预处理后与造纸纸浆混合形成纸或纸制品；或所述大型海藻经浓度I-Swt %碱处理后，再用浓度l-5wt%酸预处理后与造纸纸浆混合形成纸或纸制品。
6.按权利要求5所述的利用大型海藻造纸的方法，其特征在于所述酸为盐酸或硫酸； 碱为氢氧化钠。
全文摘要
本发明涉及制浆造纸的方法，具体的说是一种利用大型海藻造纸的方法。以大型海藻与造纸纸浆混合形成纸或纸制品。利用本发明的方法，大型海藻可部分或全部代替传统的造纸原料，进而得到新型纸产品，而大型海藻来源丰富，价格低廉，大型海藻用于造纸，所需处理简单，因此可有效降低造纸成本，且可有效解决大型海藻处理困难的问题，利于环保。
文档编号D21H11/00GK102587191SQ2012100511
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者张方东, 朱大玲, 李健, 林阿朋, 王广策, 裴继诚 申请人:中国科学院海洋研究所