專利名稱：一種采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法
技術領域：
本發明涉及紙漿的生產方法，特別涉及一種采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法。
背景技術：
目前紙漿一般以木材或蘆葦等植物纖維為原料，采用化學法制漿或機械法制漿，化學法 制漿是采用化學藥液與植物纖維原料在高溫下的反應，使植物纖維胞間層的木質素盡可能多 地溶出，使植物纖維原料分解成漿。其主要目的是脫除木質素，原料中木質素含量越高，制 漿就越困難。蘆葦的纖維素含量只有41.57%，而雜細胞含量高達35%，多戊糖含量在25%以 上，因此用蘆葦制成的蘆葦漿所得成品紙的物理強度低。木漿造紙質量好，但因保護生態環 境需要禁止濫伐樹木，因此木材造紙受到原料的限制。另一方面，常用的化學法制漿法和機 械法制漿法也存在缺點化學法制漿的缺點在于化學法粗漿得率只有40 47%，須在高壓 (>3kg/cm2)、高溫(>160°C)的條件下蒸煮。其蒸煮污水為污染極為嚴重的黑液，處理費用 高，裝置投資大，難以達到排放標準。 機械法制漿的缺點在于
1. 纖維分散性差。
2. 紙張撕裂指數與斷裂長度低。
3. 機械法制漿生產的紙張易返黃。
上述方法所存在的缺陷嚴重影響造紙業的健康持續發展，必須開發以新的植物纖維為原 料制備紙漿的方法，并研究出無環境污染的清潔制漿工藝。
目前棉桿作為摘取棉花后的廢棄物，棉稈皮系韌皮纖維，其纖維素含量約62.8%，果膠 含量在7%以上。棉桿芯含纖維素54% 65%，幾乎不含果膠，其木質素的含量遠低于木材的 木質素含量，并且無樹脂成份，是取代木材造紙的理想原料。
另一種植物纖維羅布麻也是良好制備紙漿原料，羅布麻系多年生宿根草本植物，莖高 0.6 3.6米，能活三十年。它的抗逆性極強，根系十分發達，不怕鹽堿和風沙，羅布麻種植 一年就可以收益，較造林綠化時間短，成活率高，成本低，好管理。與種草比，由于羅布麻 生長快，植株高，到每年四月份風沙來臨期，不會被流沙覆蓋。羅布麻綜合開發利用，對治 理沙荒鹽堿土地，有著戰略性重大意義。羅布麻纖維是最好的韌皮纖維，有"野生纖維之王" 的美譽。棉桿芯與羅布麻桿芯的結構比木材疏松，幾乎不含果膠，且木質素含量遠低于木材 的木質素含量，不存在樹脂成份，堅硬度也低于木材，棉桿芯和羅布麻桿芯都是造紙的優良
原料。但由于棉稈皮芯和羅布麻桿皮芯分離非常困難，手工分離法不具有工業化生產的經濟可行性。長期以來，這些資源未充分的利用。
中國專利200710034304.乂，即"棉稈皮芯機械分離方法及專用設備"，為棉稈皮纖維紡織 產業化和棉桿芯、羅布麻桿芯造紙產業鋪平了道路。但由于棉桿芯、羅布麻桿芯與木材、蘆 葦等植物纖維的成份差異很大，其現有的紙漿制備方法無法適應于棉桿芯制備紙漿，而以棉 桿芯制備紙漿的方法并未見報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，它以棉桿芯或羅布 麻桿芯為原料，制造符合標準的紙槳，并具有節約能源，降低成本，無環境污染的優點。
本發明的技術方案是
一種采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，它以經皮芯分離后的棉桿芯或羅布麻桿 芯為原料，采用生物發酵法生產。
作為對本發明的進一步改進，所述的生物發酵法生產包括發酵軟化步驟和制漿步驟。
作為對本發明的進一步改進，所述的發酵軟化步驟是將棉桿芯或羅布麻桿芯浸泡在催 化分解劑溶液里，所述的催化分解劑為復合生物酶，所述的復合生物酶中包括漆酶和木質素酶。
作為對本發明的進一步改進，所述的復合生物酶與尿素、水配制成催化分解劑溶液，所
述的尿素及復合生物酶、水按5 15 : 5 15 : 1000重量比例配制，水的溫度為20'C 50'C， 將配制好的溶液置于密閉容器中密封保存，靜止24 36小時。
作為對本發明的進一步改進，所述的制漿步驟包括搓磨分絲、纖維帚化、漂洗、螺旋擠
漿步驟。
所述的搓磨分絲步驟是采用搓磨分絲設備將發酵軟化步驟所得的棉桿芯或羅布麻桿芯處 理成絲絨狀細纖維。
所述的纖維帚化步驟是將搓磨分絲步驟所得的絲絨狀細纖維采用高濃度磨漿機并以高濃 度強制喂料方式達到纖維帚化要求。
所述的漂洗步驟是將纖維帚化步驟所得漿用水漂洗，通過置換、擠壓、過濾作用，將 廢液與紙漿分開，把紙漿洗干凈。
所述的螺旋擠漿步驟是將漂洗步驟所得干凈紙漿用螺旋擠漿機擠去濃漿的空氣和漿液， 從而獲得成品紙漿。
作為對本發明的進一步改進，所述的螺旋擠漿步驟采用雙螺旋擠漿機，其壓縮比為4 : i，
速度可通過調速電機任意調節。
作為對本發明的進一步改進，所述的漂洗步驟中的漂洗廢水經污泥壓濾機過濾后回用作泡浸發酵用水。
本發明的有益效果是
本發明針對中國專利200710034304.X，目卩"棉稈皮芯機械分離方法及專用設備"，加工所 得的棉桿芯、羅布麻桿芯用作造紙原料進行研究，采用生物發酵法生產。可以直接將經過棉 稈皮芯分離機分離的碎桿芯浸泡在催化分解劑溶液里，降解木質素，軟化纖維，無需設置原 料粉碎工序。
利用復合生物酶做催化分解劑，該催化分解劑含有表面活性物質與大量的活性酶，具有 優良的分散性、滲透性，與碎桿芯均勻混合后，活性酶滲透到碎桿芯中，該分解劑在多酶復 合體的協同作用下，分解碎桿芯中的木質素，并能快速降解，從而達到降解木質素，軟化纖 維的作用。用桿芯制漿，有利于具有大分子結構的活性酶擴散滲透，與底物接近并結合，加 速木質素的降解，軟化纖維，也有利于機械磨擠制漿。
木質素生物降解的原理是
復合生物酶中的漆酶和木質素酶針對木質素進行降解，使木質素的OCp鍵斷裂、Cp-C7
鍵斷裂、P-芳醚鍵斷裂、芳香環氧化開裂，C3-Cs的脫甲氧基以及C4上甲基化等反應，而基
本不損傷纖維素和半纖維素。漆酶是一種含銅的胞外氧化酶，通過生化反應可使木質素系列
化降解；木質素經過酶的催化而降解成低分子質量木質素，提高了木質素的溶出和被抽取的 能力，從而實現木質素與纖維素和半纖維素的分離。尿素是吸濕性強、水化能力大的有機化 合物，它的加入使已被溶液所濕潤和充滿的微纖間隙擴大，起到滲透和溶脹作用，幫助大分 子復合酶深入內部，促進酶與底物的接近、結合，加快木質素的生物降解、膨化、軟化碎桿 芯。
本發明采用雙螺旋搓磨分絲機可將浸泡后桿芯處理成絲絨狀細纖維，且該機制成的漿料 抄紙具有吸墨性強、不透明度高、柔軟平滑、裂斷長、撕裂指數高等優點。
纖維帚化步驟利用漿與漿之間產生動摩擦可避免將纖維切斷的原理，采用高濃度磨漿機 并高濃度強制喂料，可提高漿料叩解度，保護纖維強度和勻整性。螺旋擠漿步驟采用的雙螺 旋擠漿機具有獨特的內部結構和出漿口，能有效擠出纖維中的空氣和漿液，以提高纖維的柔 軟度。
本發明的浸泡用水可循環利用，不排污水，屬于清潔制造紙衆法，節約能源，降低了成 本，循環利用，沒有污染，并提供了新的紙漿原料，為造紙的可持續發展夯實了基礎。 本發明與化學制漿相比的優點在于
1. 纖維素和半纖維素得到最大限度的保留，本法粗漿得率75 85%;
2. 本法所生產的廢水主要來自中段洗漿水，因本工藝采用生物催解，無其它化學物質，
5用污泥壓濾機過濾后即可回收用做浸泡發酵用水或灌溉田地等用途；
3. 本法采用常壓室溫處理，節約能源，操作簡便、安全；
4. 單位生產成本不及化學法生產成本的一半。 本發明與機械法制漿相比的優點在于
1. 纖維分散性比機械法制漿好。
2. 紙張撕裂指數與斷裂長度都大大優于機械法制漿工藝。
本發明加快了棉桿芯與羅布麻桿芯造紙產業化的進程，變廢為寶，取代木漿造紙，其經 濟效益、社會效益和生態環境效益很好。雙螺旋擠漿機具有獨特的內部結構和出漿口，達到 擠出纖維中的空氣和漿液，以提高纖維的柔軟度。
具體實施例方式
實施例l
一種采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，它以經皮芯分離后的棉桿芯為原料，采 用生物發酵法生產，生物發酵法生產包括發酵軟化步驟和制衆步驟。收集經過棉稈皮芯分離
機壓扁、打斷、分離、落下的碎棉桿芯，風選吹去塵屑及殘留棉稈皮，獲得純凈率>93%的棉
桿芯。將風選后的棉桿芯放置在軟化發酵池內，把尿素及復合生物酶、水按5:5: iooo比例
配制成催化分解劑，復合生物酶包括漆酶和木質素酶，可以從市場購得，復合生物酶水的溫
度為2(TC 3(TC，然后灌入池中，池頂用塑料布蓋好并封口，靜止24小時。棉桿芯在發酵 液中的酶和尿素共同作用下自然發酵，溫度可達40 60'C，棉桿芯組織開始軟化、粘度增強、 木質素開始降解，原料中的可溶物質被破壞和溶解，纖維抱合力降低，當棉桿芯碎節硬度達 到24g即進入制漿步驟。制漿步驟包括搓磨分絲、纖維帚化、漂洗、螺旋擠漿步驟，搓磨分 絲步驟是采用搓磨分絲設備將發酵軟化步驟所得的棉桿芯處理成絲絨狀細纖維，纖維帚化步 驟是將搓磨分絲步驟所得的絲絨狀細纖維采用高濃度磨漿機并以高濃度強制喂料方式達到纖 維帚化要求。漂洗步驟是將纖維帚化步驟所得漿用水漂洗，通過置換、擠壓、過濾作用， 將廢液與紙漿分開，把紙漿洗干凈，漂洗廢水經污泥壓濾機過濾后回用作泡浸發酵用水。螺 旋擠漿步驟是將漂洗步驟所得干凈紙漿采用雙螺旋擠槳機，其壓縮比為4:1，速度可通過 調速電機任意調節，擠去濃漿的空氣和漿液，從而獲得叩解度為26的成品紙槳。 實施例2
一種采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，它以經皮芯分離后的棉桿芯為原料，采 用生物發酵法生產，生物發酵法生產包括發酵軟化步驟和制漿步驟。收集經過棉稈皮芯分離 機壓扁、打斷、分離、落下的碎棉桿芯，風選吹去塵屑及殘留棉稈皮，獲得純凈率>93%的棉
桿芯。將風選后的棉桿芯放置在軟化發酵池內，把尿素及復合生物酶、水按15:15: iooo比例配制成催化分解劑，復合生物酶包括漆酶和木質素酶，可以從市場購得，水的溫度為20'C 50°C，然后灌入池中，池頂用塑料布蓋好并封口，靜止36小時。棉桿芯在發酵液中的酶和尿 素共同作用下自然發酵，溫度可達40 6(TC,棉桿芯組織開始軟化、粘度增強、木質素開始 降解，原料中的可溶物質被破壞和溶解，纖維抱合力降低，當棉桿芯碎節硬度達到26g即可 進入制漿步驟。制漿步驟包括搓磨分絲、纖維帚化、漂洗、螺旋擠漿步驟，搓磨分絲步驟是 采用搓磨分絲設備將發酵軟化步驟所得的棉桿芯處理成絲絨狀細纖維，纖維帚化步驟是將搓 磨分絲步驟所得的絲絨狀細纖維采用高濃度磨漿機并以高濃度強制喂料方式達到纖維帚化要 求。漂洗步驟是將纖維帚化步驟所得漿用水漂洗，通過置換、擠壓、過濾作用，將廢液與 紙漿分開，把紙漿洗干凈，漂洗廢水經污泥壓濾機過濾后回用作泡浸發酵用水。螺旋擠漿步 驟是將漂洗步驟所得干凈紙漿采用雙螺旋擠漿機，其壓縮比為4:1，速度可通過調速電機 任意調節，擠去濃漿的空氣和漿液，從而獲得叩解度為36的成品紙漿。 實施例3
一種采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，它以經皮芯分離后的碎羅布麻桿芯為原 料，采用生物發酵法生產，生物發酵法生產包括發酵軟化步驟和制漿步驟。收集經過棉稈皮 芯分離機壓扁、打斷、分離、落下的碎羅布麻桿芯，風選吹去塵屑及殘留羅布麻皮，獲得羅 布麻桿芯純凈率>93%。將風選后的羅布麻桿芯放置在軟化發酵池內，把尿素及復合生物酶、 水按5 : 5 : 1000比例配制成催化分解劑，復合生物酶包括漆酶和木質素酶，可以從市場購得， 水的溫度為20°C 50°C，然后灌入池中，池頂用塑料布蓋好并封口，靜止24小時。羅布麻 桿芯在發酵液中的酶和尿素共同作用下自然發酵，溫度可達40 60'C，羅布麻桿芯組織開始 軟化、粘度增強、木質素開始降解，原料中的可溶物質被破壞和溶解，纖維抱合力降低，當 羅布麻桿芯碎節硬度達到24g即進入制槳步驟。制漿步驟包括搓磨分絲、纖維帚化、漂洗、 螺旋擠漿步驟，搓磨分絲步驟是采用搓磨分絲設備將發酵軟化步驟所得的羅布麻桿芯處理成 絲絨狀細纖維，纖維帚化步驟是將搓磨分絲步驟所得的絲絨狀細纖維采用高濃度磨漿機并以 高濃度強制喂料方式達到纖維帚化要求。漂洗步驟是將纖維帚化步驟所得漿用水漂洗，通 過置換、擠壓、過濾作用，將廢液與紙漿分開，把紙漿洗干凈，漂洗廢水經污泥壓濾機過濾 后回用作泡浸發酵用水。螺旋擠漿步驟是將漂洗步驟所得干凈紙漿采用雙螺旋擠漿機，其 壓縮比為4M，速度可通過調速電機任意調節，擠去濃漿的空氣和漿液，從而獲得叩解度為 26的成品紙漿。
權利要求
1、一種采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，其特征在于它以經皮芯分離后的棉桿芯或羅布麻桿芯為原料，采用生物發酵法生產。
2、 根據權利要求1所述的采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，其特征在于所述的生物發酵法生產包括發酵軟化步驟和制漿步驟。
3、 根據權利要求2所述的采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，其特征在于所述的發酵軟化步驟是將棉桿芯或羅布麻桿芯浸泡在催化分解劑溶液里，所述的催化分解劑為復合生物酶，所述的復合生物酶包括漆酶和木質素酶。
4、 根據權利要求3所述的采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，其特征在于所述的復合生物酶與尿素、水配制成催化分解劑溶液，所述的尿素及復合生物酶、水按5 15 : 5 15:1000重量比例配制，水的溫度為2(TC 50。C,將配制好的溶液置于密閉容器中密封保存，靜止24 36小時。
5、 根據權利要求2所述的采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，其特征在于所述的制漿步驟包括搓磨分絲、纖維帚化、漂洗、螺旋擠漿步驟；所述的搓磨分絲步驟是采用搓磨分絲設備將發酵軟化步驟所得的棉桿芯或羅布麻桿芯處理成絲絨狀細纖維；所述的纖維帚化步驟是將搓磨分絲步驟所得的絲絨狀細纖維采用高濃度磨漿機并以高濃度強制喂料方式達到纖維帚化要求；所述的漂洗步驟是將纖維帚化步驟所得漿用水漂洗，通過置換、擠壓、過濾作用，將廢液與紙漿分開，把紙漿洗干凈；所述的螺旋擠漿步驟是將漂洗步驟所得干凈紙漿用螺旋擠漿機擠去濃漿的空氣和槳液，從而獲得成品紙漿。
6、 根據權利要求5所述的采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，其特征在于所述的螺旋擠漿步驟采用雙螺旋擠漿機，其壓縮比為4:1，速度可通過調速電機任意調節。
7、 根據權利要求5或6所述的采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法，其特征在于所述的漂洗步驟中的漂洗廢水經污泥壓濾機過濾后回用作泡浸發酵用水。
全文摘要
本發明涉及一種采用棉桿芯或羅布麻桿芯生產紙漿的方法。它以經皮芯分離后的棉桿芯或羅布麻桿芯為原料，采用生物發酵法生產。生物發酵法生產包括發酵軟化步驟和制漿步驟。發酵軟化步驟是將棉桿芯或羅布麻桿芯浸泡在催化分解劑溶液里，催化分解劑為復合生物酶，復合生物酶包括漆酶和木質素酶。本發明的有益效果是本發明可以直接將經過棉稈皮芯分離機分離的碎桿芯浸泡在催化分解劑溶液里，降解木質素，軟化纖維，無需設置原料粉碎工序。本發明所得產品中纖維素和半纖維素得到最大限度的保留，采用本法制漿無污染，粗漿得率75～85％；所生產的紙張不易返黃。可取代木漿造紙，有益于保護生態環境。
文檔編號D21C3/00GK101492892SQ20091004284
公開日2009年7月29日 申請日期2009年3月11日 優先權日2009年3月11日
發明者凌受明, 姜景文, 陳長城 申請人:凌受明;陳長城;姜景文