利用杂交高梁秆制浆造纸
早在二十世纪20年代我国就利用过高粱杆制浆造纸,当时多为生产一般文化用纸,并已积累了丰富经验。随着国家农业的发展,我国广泛种植杂交品种高粱作物。河北省这种资源利用也进行制浆造纸实践。至今,我国木材原料仍很缺乏的状况,仍需要使用草类纤维制浆造纸。所以,本文总结和介绍利用杂交高粱造纸工艺仍有参考作用。
1.杂交高粱秆原料
杂交高粱秆的种类很多,河北省使用的大部分为“千斤白”、“晋杂五号”、“晋杂六号”和“九五分支”等。杂交高粱秆收割时支叶较多,糖分、水分偏高,茎秆老皮薄。支叶厚而硬,多为薄壁细胞,使浆料粘度大而容易粘网。杂交高粱秆纤维形态呈纺锤型,两端尖锐。纤维的最大长度3.9mm,最小长度0.28mm,平均长度在1.19mm。纤维的最宽宽度0.0252mm,最小宽度0.056mm,纤维长宽比为1.36;要和对照的关东青高粱秆长宽比大许多。杂交高粱秆水分和糖分较多,对贮存和制浆造纸不利。
2.制浆工艺
根据杂交高粱秆原料的品质和纤维形态特征等状况,结合河北省企业造纸装备以及纸种要求,我们在备料工序上,要求草片尺寸为(20~25)mm,草片合格率为85%以上。蒸煮工序作业是以硫酸盐法制浆。装球密度136kg/m3(绝干);用碱量12.2%(以NaOH计)其中,硫化度14.2%(折NaOH)。蒸煮保温时间210min,最高蒸煮温度(165~168)℃。浆料洗液,筛选要尽量去除薄壁细胞带来的碎片及杂细胞,减少纸浆挺硬性。提高浆料中有机物对无机物的比例,降低浆料粘稠度。漂白工艺方面,由于采用温和蒸煮条件,降解物下降,漂白在中性或弱酸性介质中可减少纤维素再度降解。导致纸浆的强度性能减低。我们采用二段次氯酸盐漂白。要求漂率为3.7%,漂白温度为32℃,漂白时间150min,浓度6.8%。漂白有效氯量为20g/L,浆白应达到(72~74)%,漂白原浆打浆度为(28~31)°SR。
3.抄纸工艺
我们生产纸种为22g/m2文化用纸即邮封纸和32g/m2有光纸。22g/m2邮封纸,在荷兰5m3打浆机内进行。采用高粱秆纤维原料这种打浆机处理有难度,据了解苇浆打浆时,刀片10mm;省内麦草纤维纸浆打浆机刀片10mm;而我们对高粱秆纤维浆料的打浆机刀片仅8mm(飞刀)和6mm(底刀),则另需制定打浆工艺条件。几年以来,我们曾通过改变打浆浓度、落刀轻重,落刀顺序,及落刀次数,成浆打浆度等方面来寻求理想的工艺措施。浆料打浆度,有真有假,所谓假打浆度指的是纤维主要被切断,杂细胞易于打浆而使浆料发粘滤水性慢的表现数值。而真打浆度指的是在有纤维适当地被切短的情况下,尽量使纤维细化,表面膨润,破裂分丝帚化、分离出更多的细小纤维的程度表示出现的打浆度数值。因此纤维的湿重指标是比较重要的。
通过反复摸索和参照资料,制定如下打浆工艺条件:打浆浓度(4.8~5.0)%,落刀操作采用两次落刀法第一次稍重落刀,刀口间隙(0.45~0.55)mm,处理时间,120min,其目的是增加纤维的比表面积以利于吸水润胀。其次是适当地均整纤维。
第二次落中刀(即抬刀),刀口间隙为(0.6~0.45)mm,处理时间150min,其目的是使纤维摩擦,疏解处理纸维外壁,以利于纤维的分丝破裂。其次是使纤维水化,以期达到纤维的帚化。这种落刀方法,改变了以往传统的逐步由轻刀到重刀,长期的分落操作。采用了新的处理方法之后的浆料纤维形态吸水润胀程度高,帚化率高。
抄纸是在787mm型扬克式单网单烘缸机上进行。抄选工艺条件为:车速70.5m/min,铜网内外网目90目与16目。网笼直径1000mm,网槽为弧形板式,网槽水位420mm,上网浓度0.16%,溢流浓度0.19%,白水浓度0.02%,白水pH值<7.1,毛布、上毛布为针刺650g/m2;下毛布为1100g/m2,烘缸直径1500mm;出伏辊水分92%出水箱水分72%,出压榨后湿纸水分65%,成品纸张水分(4.5-5.0)%。
4.体会
(1)杂交高粱秆纤维,木素含量低,组织疏松,易蒸煮,生产纸浆易漂白,白度可以达到78%。
(2)杂交高粱秆纤维支叶较多,收购时最好除去叶部,贮存尽量避免雨淋,以防茎秆脱节。
(3)原料水分大,经(4~6)个月贮存再利用,可提高得浆率(3~4)%,降低用碱量(3.5~3.7)%;但存期过久反而会降低得浆率;而且1%NaOH抽出物量增加。
(4)加强筛选,尽力除去杂细胞,纤维是技术关键,采用轻刀长打,或采用中等厚度刀片或石质底刀。
(5)如果纤维能力充足,应适当延长纤维时间,在保证裂断长度状况下尽量提高撕裂强度,生产邮封纸的物理指标完全可以顺利达到部颁标准的。