[发明专利]由褐藻制得的纸浆和纸张及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及纸浆和纸张及其制造方法，尤其涉及利用海生植物褐藻而不是木材作为制造纸浆和纸张的材料及其纸浆和纸张的制造方法。

背景技术

传统造纸的主要原料是木材纤维和草本植物纤维。五十年代，受前苏联的影响，我国提出了“以草为主”的方针，一直沿用了半个世纪。实践证明，“以草为主”的方针严重影响了我国造纸工业的发展，并付出了极大的代价。于是国家有关行业管理部门提出，逐步实现以木材纤维为主，扩大废纸回收利用，合理使用非木材纤维原料的原料结构调整的战略思想。但是，我国森林覆盖面积只有国土面积的12％，森林覆盖率居世界第120位，木材资源严重不足。造纸原料资源稀缺已成为制约我国造纸工业发展的瓶颈。当然，这也是世界性问题。而不论使用木材纤维还是草本植物纤维，都要使用大量的化学物质，消耗大量用水并产生大量的有害物质和污水，严重污染环境，同时耗费大量能源。多年来，造纸行业已成为污染环境和耗费资源、能源的重灾行业。虽然现在可予以治理，但要花费大量的人力、物力和资金，严重影响国民经济的发展和人居环境的和谐。

传统造纸植物纤维原料主要的化学成分包括纤维素、半纤维素和木素；次要成分包括树脂等。纤维素存在于植物的细胞壁中，为植物纤维的主要成分，也是纸浆中的主要成分。它是由成千上万个葡萄糖基组成的直链状高分子糖类，分子式为(C₆H₁₀O₅)n，n代表葡萄糖基的个数。原料中纤维素含量越高，纸浆得率越高，纸张强度越大，质量越好。半纤维素是低分子糖类，由两种或两种以上单糖基组成，具有支链，存在于细胞壁中，因有利于打浆而在造纸过程中尽量保留。而木素主要存在于纤维胞间层及细胞壁中，是具有苯丙烷骨架的芳香族非糖类，不是线性分子，而是如同马蜂窝一样的立体网状分子。由于木素对纸张强度有不良影响，在造纸过程中被尽量除去。也正是为了尽量除去木素，在传统的造纸过程中耗费大量的化学药品，造成严重的环境污染。

为了解决传统造纸存在的耗费资源和能源、污染环境两大弊端，本申请的申请人认为在造纸原料上改革、创新是一条根本之路。传统造纸原料都是陆生植物，那么海洋植物是否可以造纸呢？申请号为200480033440.1的专利披露韩国发明者用海藻中的红藻制得的纸浆和纸张及其制造方法。但该方法需在高温条件下制造纸浆，耗费能源。本申请的申请人注意到了海藻中的褐藻。用褐藻制造纸浆可在温和的条件下进行，节省能源。

褐藻是大型藻类，有约250个属，1,500个品种，主要分布于温带和寒带水域。野生的巨藻能长至60-70米，形成“海底森林”，自然资源极其丰富。褐藻中没有单细胞种类，均为多细胞藻体。褐藻中的很多种类已实现人工栽培，如海带、裙带菜、羊栖菜等，产量巨大。而海带等我国从五十年代开始人工栽培，栽培技术居国际领先水平，已成为世界最大的栽培国，产量约占世界总产量的一半。野生海带生长期为二年，而人工栽培生长期仅为一年。褐藻含有特殊的褐藻胶，其含量占褐藻本身干重的20-30％。

褐藻是海生植物，其细胞结构及化学组成与陆生植物有许多相似之处。海藻多糖是褐藻中最重要的组成成分，也是目前为止藻类生物资源利用的最为重要的组成部分。根据在藻体内分布的情况，可分为三类：最外层是细胞壁多糖，主要是纤维素、半纤维素；其次是充填在细胞壁多糖间的粘多糖-褐藻胶；第三类是存在于细胞内的储藏多糖-海藻淀粉。用褐藻造纸具有利用价值的是细胞壁多糖(纤维素、半纤维素)和粘多糖——褐藻胶，特别是褐藻胶中的海藻酸钠。