一种用秸秆制作包装材料的方法技术

本发明专利技术公开一种用秸秆制作包装材料的方法，其特征是：以玉米秸秆和碱液活化剂为主要原料，采用化学预处理与机械磨浆相结合的方法生产包装材料，其中：化学预处理采用碱液活化剂浸渍玉米秸秆和加温蒸养相结合的方法，浸渍液浓度１．５－２．０％，固液比１∶６－１∶７，浸渍时间１－２ｈ；预浸后，滤出５０％水分，在９０－１２０℃温度下蒸养，保温时间４５－１２０ｍｉｎ；蒸养后的秸秆用压滤机进行压滤，废液作为下一轮活化的预浸液进行回用；随后再对秸秆进行３－４次的洗涤－压滤循环，洗涤液分别收集，第１－２次洗涤液作为下一轮活化的预浸液，第３－４次洗涤液作为下一轮洗涤液；经化学预处理后的秸秆采用高浓盘磨机进行研磨；磨制好的浆料在纸业成型器上成型。本发明专利技术达到了节水、利废的目的，实现了洁净生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于包装材料
，主要涉及的是。
技术介绍
我国每年秸秆产量达6. 4亿吨，其中玉米秸秆1.7亿吨。目前，42%的玉米秸秆直 接还田或过腹还田，30%作农用燃料，8%作工业或其它用途，剩余20%还未被利用。我国木材资源缺乏，农业废弃物秸秆一直是造纸工业的重要原料。传统的机械法 制浆带来的高能耗和化学制浆造成的环境污染问题促使造纸工作者不断进行新的清洁制 浆方法尝试。生物制浆因其环境友好性而得到许多研究者的关注，但这种方法往往需要相 对较长的处理周期，比较费时，且由于缺乏稳定提供商业酶的厂家，这一良好发展前景的技 术的应用受到限制。蒸汽爆破制浆技术由于其较高的纸浆得率，较低的生产成本和低污染 等优点，目前在东北、华北等地已有一定的生产线投入使用，但其制菜所得粗料存在夹生现 象，严重时不能进行磨浆处理而必须返回重新蒸煮，因此相当多的厂家生产使用效果不尽 如人意。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出。解决传统造纸工艺污染环 境、制造成本高的问题，达到节水、利废的目的，实现洁净生产。是一种经济、环保型包装材 料生产工艺。本专利技术实现上述目的采用的技术方案是以玉米秸秆和碱液活化剂为主要原料， 采用化学预处理与机械磨浆相结合的方法生产包装材料，其中化学预处理采用碱液活化 剂浸渍玉米秸秆和加温蒸养相结合的方法，浸渍液浓度1.5-2. 0%，固液比1 6-1 7，浸 渍时间l_2h ；预浸后，滤出50%水分，在90-120°C温度下蒸养，保温时间45-120min ；蒸养 后的秸秆用压滤机进行压滤，废液作为下一轮活化的预浸液进行回用；随后再对秸秆进行 3-4次的洗涤-压滤循环，洗涤液分别收集，第1-2次洗涤液作为下一轮活化的预浸液，第 3-4次洗涤液作为下一轮洗涤液；经化学预处理后的秸秆采用高浓盘磨机进行研磨；磨制 好的浆料在纸业成型器上成型。本专利技术所述碱液活化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。由于氢氧化钾成本高，故选用价 廉易得的氢氧化钠作活化剂。本专利技术所述玉米秸秆和碱活化剂的质量比为玉米秸秆86. 0-91.0%，碱活化剂 9. 0-14. 0%。本专利技术所述玉米秸秆为经皮穰分离，风干至水分含量10%左右，粉碎至3-5厘米 的外皮(用玉米秸秆皮穰分离机进行皮穰分离)，外皮的主要成份是纤维素和木质素，它强 度高、韧性好是造纸的上好原料。剥离出的玉米秸秆的髓和叶含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、 半纤维素和糖等，是育畜的优良饲料。其化学成分见图2。本专利技术碱液活化剂选用氢氧化钠对秸秆进行常温浸泡。氢氧化钠有利于提高成浆的物理强度，可以打开纤维素、半纤维素和木质素之间的酯键，使纤维膨胀，从而降低磨浆能耗。活化剂浓度不宜过高或过低，过高，成本高且纸浆得率低；过低，活化效果不好，将使 磨浆困难，因此确定浓度为1.5-2.0%。固液比确定为1 6-1 7，固液比太小预浸效果 不好，磨浆困难，太大时用碱量增加，纸浆得率低。本专利技术所述的加温蒸养方法为常规的方法。所述的高浓盘磨机为现有设备。本专利技术分别对预浸用氢氧化钠的浓度及浸泡时间做了如下实验。常温(25°C ) 下，采用固液比1 6，分别用浓度为1.0%、1.5%、2.0%的氢氧化钠浸泡玉米秸秆，实验结 果表明，氢氧化钠浓度为1.0%时，磨浆困难，用1.5%、2.0%浓度浸泡磨浆效果好，因此确 定浸泡液浓度为1. 5-2. 0%。用浓度为1. 5%的浸泡液分别对原料浸泡0. 5h，1. Oh, 1. 5h， 2. 0h，发现浸泡时间少于1. Oh时，磨浆困难。为了使浸泡液能充分渗透到原料中，浸泡时间 确定为1 2h，浸泡时间应大于1. Oh。本专利技术蒸养指的是原料浸泡后，滤出50%水分，在蒸压釜(最高釜温200°C，釜压 O-IMPa)中蒸养，用正交实验法确定了最佳预处理温度及时间，即在90-120°C温度下蒸养， 温度低于90°C活化效果不好，温度高于120°C纸浆得率降低。保温时间45-120min，保温时 间少于45min，影响活化效果，磨浆困难，超过120min则使纸浆得率降低。在化学预处理阶段影响纸浆得率的因素主要有浸渍液浓度、蒸养温度及保温时间 等。根据前期实验情况，对上述三因素各选取三个水平按L9 (33)进行正交试验。因素水平、 正交试验结果见图1。由图1可知，因素A的极差值最大，其次是因素C和因素B，即浸渍液浓度是影响玉 米秸秆纸浆得率的主要因素，其次是保温时间和蒸养温度。正交试验结果显示，得率最高的预处理条件为A2B1C2，通过极差分析表数据可知 较好预处理条件应为A2B3C3，这组数据在正交表中没有出现，用A2B3C3条件所得纸浆得率为 67. 3%。因此确定A2B1C2为最佳试验条件。本专利技术化学预处理采用稀碱液常温浸泡和加温蒸养相结合的方法。充分利用化学 法纸浆质量好但又克服其用碱多、成本高的缺点。用相对温和的试验条件对原料进行化学 预处理，使得纤维软化，以降低磨浆的能量消耗。经化学预处理后的秸秆采用高浓盘磨机 进行研磨，在高浓(35%)磨浆过程中，纤维受到更多的是纤维与纤维之间的摩擦、挤压、揉 搓、扭曲等作用，纤维长度被有效保护下来，有利于提高纸浆质量。制浆过程中产生的废液 全部循环回用，克服了传统化学法废水排放量大、环境污染严重的缺点，实现了洁净生产。 传统化学法用碱量为20-30%，吨纸废水排放数十吨甚至上百吨。本专利技术生产过程中，生产用水可全部回用。本专利技术生产过程中产生的废水中主要 含有碱及少量木质素，木质素是原料和纸浆颜色的主要来源，对于高白度的生产用浆，必须 去除木质素，生产包装材料则不需要进行脱色，允许浆料纤维上含有木质素。而废液中的碱 可用于下一轮原料预浸，既节约成本，又合理利用了废水。生产过程中废液的循环回用方法 是秸秆蒸养后用压滤机进行压滤，废液作为下一轮的浸泡液进行回用。之后，再对秸秆进 行3-4次的洗涤-压滤循环。洗涤液分别收集，第1-2次洗涤液作为下一轮活化的预浸液， 第3-4次洗涤液作为下一轮洗涤液。是利用固废、节资减排的环保生产方法。本专利技术原料采用农业固体废弃物——結秆，生产用水可循环使用，产品可降解、回 收。符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中的“综合治污与废弃物循环利用”的有关精神。投入使用后，可将玉米秸秆变废为宝，为玉米秸秆的合理利用找到一条新途径。生产出的瓦楞原纸超过GB/T13023-2008规定的一等品水平。定量130士4. Og/ m2的瓦楞原纸，成纸质量见图3。附图说明图1为本专利技术纸浆得率的正交分析表。图2为本专利技术玉米秸秆外皮及穰的化学成分表。图3为本专利技术废液循环回用成纸质量表。具体实施例方式本专利技术给出以下实施例进一步说明，但本专利技术不局限于以下实施例。实施例1本实施例以玉米秸秆外皮为主要原料，氢氧化钠为活化剂，氢氧化钠占干秸秆质 量的9. 0%。玉米秸秆用玉米秸秆皮穰分离机进行皮穰分离，玉米秸秆外皮粉碎至3厘米 长，风干至水分含量10%左右。常温25°C预浸时，氢氧化钠浓度为1.5%，固液比为1 6， 预浸2小时；预浸后，滤出50%水分，在100°C温度下蒸养45分钟；蒸养后的秸秆用压滤机 进行压滤，废液作为下一轮活化的预浸液进行回用；之后，再对秸秆进行3-4次的洗涤-压 滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用秸秆制作包装材料的方法，其特征是：以玉米秸秆和碱活化剂为主要原料，采用化学预处理与机械磨浆相结合的方法生产包装材料，其中：化学预处理采用碱液活化剂浸渍玉米秸秆和加温蒸养相结合的方法，浸渍液浓度１．５－２．０％，固液比１∶６－１∶７，浸渍时间１－２ｈ；预浸后，滤出５０％水分，在９０－１２０℃温度下蒸养，保温时间４５－１２０ｍｉｎ；蒸养后的秸秆用压滤机进行压滤，废液作为下一轮活化的预浸液进行回用；随后再对秸秆进行３－４次的洗涤－压滤循环，洗涤液分别收集，第１－２次洗涤液作为下一轮活化的预浸液，第３－４次洗涤液作为下一轮洗涤液；经化学预处理后的秸秆采用高浓盘磨机进行研磨；磨制好的浆料在纸业成型器上成型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张新爱，张小军，关润伶，张俊红，熊飞，陈冬梅，袁媛，刘龙，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]