專利名稱：一種用秸稈制作包裝材料的方法
技術領域：
本發明屬于包裝材料技術領域，主要涉及的是一種用秸稈制作包裝材料的方法。
背景技術：
我國每年秸稈產量達6. 4億噸，其中玉米秸稈1.7億噸。目前，42%的玉米秸稈直 接還田或過腹還田，30%作農用燃料，8%作工業或其它用途，剩余20%還未被利用。我國木材資源缺乏，農業廢棄物秸稈一直是造紙工業的重要原料。傳統的機械法 制漿帶來的高能耗和化學制漿造成的環境污染問題促使造紙工作者不斷進行新的清潔制 漿方法嘗試。生物制漿因其環境友好性而得到許多研究者的關注，但這種方法往往需要相 對較長的處理周期，比較費時，且由于缺乏穩定提供商業酶的廠家，這一良好發展前景的技 術的應用受到限制。蒸汽爆破制漿技術由于其較高的紙漿得率，較低的生產成本和低污染 等優點，目前在東北、華北等地已有一定的生產線投入使用，但其制菜所得粗料存在夾生現 象，嚴重時不能進行磨漿處理而必須返回重新蒸煮，因此相當多的廠家生產使用效果不盡 如人意。

發明內容
本發明的目的是提出一種用秸稈制作包裝材料的方法。解決傳統造紙工藝污染環 境、制造成本高的問題，達到節水、利廢的目的，實現潔凈生產。是一種經濟、環保型包裝材 料生產工藝。本發明實現上述目的采用的技術方案是以玉米秸稈和堿液活化劑為主要原料， 采用化學預處理與機械磨漿相結合的方法生產包裝材料，其中化學預處理采用堿液活化 劑浸漬玉米秸稈和加溫蒸養相結合的方法，浸漬液濃度1.5-2. 0%，固液比1 6-1 7，浸 漬時間l_2h ；預浸后，濾出50%水分，在90-120°C溫度下蒸養，保溫時間45-120min ；蒸養 后的秸稈用壓濾機進行壓濾，廢液作為下一輪活化的預浸液進行回用；隨后再對秸稈進行 3-4次的洗滌-壓濾循環，洗滌液分別收集，第1-2次洗滌液作為下一輪活化的預浸液，第 3-4次洗滌液作為下一輪洗滌液；經化學預處理后的秸稈采用高濃盤磨機進行研磨；磨制 好的漿料在紙業成型器上成型。本發明所述堿液活化劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。由于氫氧化鉀成本高，故選用價 廉易得的氫氧化鈉作活化劑。本發明所述玉米秸稈和堿活化劑的質量比為玉米秸稈86. 0-91.0%，堿活化劑 9. 0-14. 0%。本發明所述玉米秸稈為經皮穰分離，風干至水分含量10%左右，粉碎至3-5厘米 的外皮(用玉米秸稈皮穰分離機進行皮穰分離)，外皮的主要成份是纖維素和木質素，它強 度高、韌性好是造紙的上好原料。剝離出的玉米秸稈的髓和葉含有豐富的粗蛋白、粗脂肪、 半纖維素和糖等，是育畜的優良飼料。其化學成分見圖2。本發明堿液活化劑選用氫氧化鈉對秸稈進行常溫浸泡。氫氧化鈉有利于提高成漿的物理強度，可以打開纖維素、半纖維素和木質素之間的酯鍵，使纖維膨脹，從而降低磨漿能耗。活化劑濃度不宜過高或過低，過高，成本高且紙漿得率低；過低，活化效果不好，將使 磨漿困難，因此確定濃度為1.5-2.0%。固液比確定為1 6-1 7，固液比太小預浸效果 不好，磨漿困難，太大時用堿量增加，紙漿得率低。本發明所述的加溫蒸養方法為常規的方法。所述的高濃盤磨機為現有設備。本發明分別對預浸用氫氧化鈉的濃度及浸泡時間做了如下實驗。常溫(25°C ) 下，采用固液比1 6，分別用濃度為1.0%、1.5%、2.0%的氫氧化鈉浸泡玉米秸稈，實驗結 果表明，氫氧化鈉濃度為1.0%時，磨漿困難，用1.5%、2.0%濃度浸泡磨漿效果好，因此確 定浸泡液濃度為1. 5-2. 0%。用濃度為1. 5%的浸泡液分別對原料浸泡0. 5h，1. Oh, 1. 5h， 2. 0h，發現浸泡時間少于1. Oh時，磨漿困難。為了使浸泡液能充分滲透到原料中，浸泡時間 確定為1 2h，浸泡時間應大于1. Oh。本發明蒸養指的是原料浸泡后，濾出50%水分，在蒸壓釜(最高釜溫200°C，釜壓 O-IMPa)中蒸養，用正交實驗法確定了最佳預處理溫度及時間，即在90-120°C溫度下蒸養， 溫度低于90°C活化效果不好，溫度高于120°C紙漿得率降低。保溫時間45-120min，保溫時 間少于45min，影響活化效果，磨漿困難，超過120min則使紙漿得率降低。在化學預處理階段影響紙漿得率的因素主要有浸漬液濃度、蒸養溫度及保溫時間 等。根據前期實驗情況，對上述三因素各選取三個水平按L9 (33)進行正交試驗。因素水平、 正交試驗結果見圖1。由圖1可知，因素A的極差值最大，其次是因素C和因素B，即浸漬液濃度是影響玉 米秸稈紙漿得率的主要因素，其次是保溫時間和蒸養溫度。正交試驗結果顯示，得率最高的預處理條件為A2B1C2，通過極差分析表數據可知 較好預處理條件應為A2B3C3，這組數據在正交表中沒有出現，用A2B3C3條件所得紙漿得率為 67. 3%。因此確定A2B1C2為最佳試驗條件。本發明化學預處理采用稀堿液常溫浸泡和加溫蒸養相結合的方法。充分利用化學 法紙漿質量好但又克服其用堿多、成本高的缺點。用相對溫和的試驗條件對原料進行化學 預處理，使得纖維軟化，以降低磨漿的能量消耗。經化學預處理后的秸稈采用高濃盤磨機 進行研磨，在高濃(35%)磨漿過程中，纖維受到更多的是纖維與纖維之間的摩擦、擠壓、揉 搓、扭曲等作用，纖維長度被有效保護下來，有利于提高紙漿質量。制漿過程中產生的廢液 全部循環回用，克服了傳統化學法廢水排放量大、環境污染嚴重的缺點，實現了潔凈生產。 傳統化學法用堿量為20-30%，噸紙廢水排放數十噸甚至上百噸。本發明生產過程中，生產用水可全部回用。本發明生產過程中產生的廢水中主要 含有堿及少量木質素，木質素是原料和紙漿顏色的主要來源，對于高白度的生產用漿，必須 去除木質素，生產包裝材料則不需要進行脫色，允許漿料纖維上含有木質素。而廢液中的堿 可用于下一輪原料預浸，既節約成本，又合理利用了廢水。生產過程中廢液的循環回用方法 是秸稈蒸養后用壓濾機進行壓濾，廢液作為下一輪的浸泡液進行回用。之后，再對秸稈進 行3-4次的洗滌-壓濾循環。洗滌液分別收集，第1-2次洗滌液作為下一輪活化的預浸液， 第3-4次洗滌液作為下一輪洗滌液。是利用固廢、節資減排的環保生產方法。本發明原料采用農業固體廢棄物——結稈，生產用水可循環使用，產品可降解、回 收。符合《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》中的“綜合治污與廢棄物循環利用”的有關精神。投入使用后，可將玉米秸稈變廢為寶，為玉米秸稈的合理利用找到一條新途徑。生產出的瓦楞原紙超過GB/T13023-2008規定的一等品水平。定量130士4. Og/ m2的瓦楞原紙，成紙質量見圖3。


圖1為本發明紙漿得率的正交分析表。圖2為本發明玉米秸稈外皮及穰的化學成分表。圖3為本發明廢液循環回用成紙質量表。
具體實施例方式本發明給出以下實施例進一步說明，但本發明不局限于以下實施例。實施例1本實施例以玉米秸稈外皮為主要原料，氫氧化鈉為活化劑，氫氧化鈉占干秸稈質 量的9. 0%。玉米秸稈用玉米秸稈皮穰分離機進行皮穰分離，玉米秸稈外皮粉碎至3厘米 長，風干至水分含量10%左右。常溫25°C預浸時，氫氧化鈉濃度為1.5%，固液比為1 6， 預浸2小時；預浸后，濾出50%水分，在100°C溫度下蒸養45分鐘；蒸養后的秸稈用壓濾機 進行壓濾，廢液作為下一輪活化的預浸液進行回用；之后，再對秸稈進行3-4次的洗滌-壓 濾循環，洗滌液分別收集，第1-2次洗滌液作為下一輪活化的預浸液，第3-4次洗滌液作為 下一輪洗滌液。經化學預處理后的秸稈采用高濃盤磨機進行研磨；磨制好的漿料在紙業成 型器上成型。實施例2本實施例以玉米秸稈外皮為主要原料，氫氧化鈉為活化劑，氫氧化鈉占干秸稈質 量的12.0%。玉米秸稈粉碎至4厘米長，常溫預浸時，氫氧化鈉濃度為1.7%，固液比為 1 7，預浸2小時；預浸后，濾出50%水分，在100°C溫度下蒸養1小時；蒸養后的秸稈用 壓濾機進行壓濾，廢液作為下一輪活化的預浸液進行回用；之后，再對秸稈進行3-4次的洗 滌_壓濾循環，洗滌液分別收集，第1-2次洗滌液作為下一輪活化的預浸液，第3-4次洗滌 液作為下一輪洗滌液。經化學預處理后的秸稈采用高濃盤磨機進行研磨；磨制好的漿料在 紙業成型器上成型。實施例3本實施例以玉米秸稈外皮為主要原料，氫氧化鉀為活化劑，氫氧化鉀占干秸稈質 量的9.0%。玉米秸稈粉碎至4厘米長，常溫預浸時，氫氧化鈉濃度為1.5%，固液比為 1 6，預浸2小時；預浸后，濾出50%水分，在100°C溫度下蒸養1小時；蒸養后的秸稈用 壓濾機進行壓濾，廢液作為下一輪活化的預浸泡進行回用；之后，再對秸稈進行3-4次的洗 滌_壓濾循環，洗滌液分別收集，第1-2次洗滌液作為下一輪活化的預浸液，第3-4次洗滌 液作為下一輪洗滌液。經化學預處理后的秸稈采用高濃盤磨機進行研磨；磨制好的漿料在 紙業成型器上成型。
權利要求
一種用秸稈制作包裝材料的方法，其特征是以玉米秸稈和堿活化劑為主要原料，采用化學預處理與機械磨漿相結合的方法生產包裝材料，其中化學預處理采用堿液活化劑浸漬玉米秸稈和加溫蒸養相結合的方法，浸漬液濃度1.5 2.0％，固液比1∶6 1∶7，浸漬時間1 2h；預浸后，濾出50％水分，在90 120℃溫度下蒸養，保溫時間45 120min；蒸養后的秸稈用壓濾機進行壓濾，廢液作為下一輪活化的預浸液進行回用；隨后再對秸稈進行3 4次的洗滌 壓濾循環，洗滌液分別收集，第1 2次洗滌液作為下一輪活化的預浸液，第3 4次洗滌液作為下一輪洗滌液；經化學預處理后的秸稈采用高濃盤磨機進行研磨；磨制好的漿料在紙業成型器上成型。
2.根據權利要求1所述的一種用秸稈制作包裝材料的方法，其特征是所述玉米秸稈 和堿活化劑的質量比為玉米秸稈86. 0-91. 0%，堿活化劑9. 0-14. 0%。
3.根據權利要求1所述的一種用秸稈制作包裝材料的方法，其特征是所述玉米秸稈 為皮穰分離，粉碎至3-5厘米的玉米秸稈外皮。
4.根據權利要求1所述的一種用秸稈制作包裝材料的方法，其特征是所述的堿活化 劑為氫氧化鈉。
5.根據權利要求1所述的一種用秸稈制作包裝材料的方法，其特征是所述的堿活化 劑為氫氧化鉀。
全文摘要
本發明公開一種用秸稈制作包裝材料的方法，其特征是以玉米秸稈和堿液活化劑為主要原料，采用化學預處理與機械磨漿相結合的方法生產包裝材料，其中化學預處理采用堿液活化劑浸漬玉米秸稈和加溫蒸養相結合的方法，浸漬液濃度1.5-2.0％，固液比1∶6-1∶7，浸漬時間1-2h；預浸后，濾出50％水分，在90-120℃溫度下蒸養，保溫時間45-120min；蒸養后的秸稈用壓濾機進行壓濾，廢液作為下一輪活化的預浸液進行回用；隨后再對秸稈進行3-4次的洗滌-壓濾循環，洗滌液分別收集，第1-2次洗滌液作為下一輪活化的預浸液，第3-4次洗滌液作為下一輪洗滌液；經化學預處理后的秸稈采用高濃盤磨機進行研磨；磨制好的漿料在紙業成型器上成型。本發明達到了節水、利廢的目的，實現了潔凈生產。
文檔編號B27K9/00GK101987473SQ201010147158
公開日2011年3月23日 申請日期2010年4月15日 優先權日2010年4月15日
發明者關潤伶, 劉龍, 張俊紅, 張小軍, 張新愛, 熊飛, 袁媛, 陳冬梅 申請人:洛陽理工學院