[发明专利]一种生产纸板和纸管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制浆造纸技术领域，尤其是涉及利用蒸汽爆破技术生产纸板和纸管的领域。

背景技术

纸板和纸管是现代社会不可或缺的包装材料，纸板可以用于制作各种包装箱、防水板、隔音板、封面板等，而各种塑料薄膜、布匹、金属线材在包装、运输、销售过程中，均需采用纸管为内芯材料。

对于纸板的生产，申请号为CN200580015800.X的专利文献提供了一种把水滑石加入含纤维素的含水悬浮液中，沉积一层或者多层纸板的方法；申请号为CN00809011.4的专利文献提供了一种由多层聚合物把单层纸粘结起来成为纸板的方法；申请号为CN200910044374.2的专利文献提供了一种把木浆经过处理后制成单张湿纸坯，然后经过热压多层纸坯成为纸板的方法；申请号为CN200580030392.5的专利文献提供了一种通过在造纸网上使纸浆滤水形成纸张并将纸张干燥得到纸板的方法。

对于纸管的生产，申请号为CN90109052.2的专利文献提供了一种用沥青热熔物均匀浸涂在纸上卷制成纸管的方法；申请号为CN02143870.6提供了一种将纸浆注入模具内，再通过径向加压，由模具的内芯管上的排水孔脱水而成为纸管的方法；申请号为CN200810073036.7的专利文献提供了一种用真空网模芯凭真空吸力在浆池中抄纸制成复合纸管坯的方法。

从上面的技术资料可以看出，目前常用的生产纸板和纸管的方法为多层纸张粘合，为使纸板和纸管有一定的抗压、抗弯强度，大多要增加粘贴纸张的层数，这种方法有两个缺陷：一是生产纸板和纸管所用纸张的湿法造纸会排放大量废水，造成环境污染；二是需要消耗大量纤维素资源，我国纸板工业的纤维资源主要是来源于废纸，但是国内废纸的回收率较低，还需要依赖进口废纸。

与此同时，我国每年形成7亿吨左右的秸秆资源，以稻草、玉米、麦秸为主，秸秆富含有机碳、N、P、K、Mg、Ca等营养元素，有着较好的利用潜力，但2/3的秸秆资源因缺乏相应的技术和设备没有得到有效的利用，其中少量被填埋还田，大部分被焚烧，向空气中排放了大量的二氧化碳和固体微粒，造成了严重的环境污染；自然界每年产生大量的芦苇、树叶、茅草等有机物，建筑行业每年产生300多万吨废旧木质材料，竹、木材加工行业同样产生大量的下脚料、废料，包装行业、出版行业每年产生的废弃材料的数量也十分可观，全世界每年产生不可估算的旧衣服、旧被褥、废皮革等。这些植物废料和废旧纺织品可以作为纸制品中纤维素的主要来源。

对于动植物纤维素进行预处理的传统方法主要为机械粉碎和添加化学物质。机械粉碎无法将木质素和半纤维素从纤维中分离，水解速度和糖化率不高，残留的灰分对后续处理有较大影响；化学方法处理是指以酸、碱、氨水等有机溶剂作为预处理剂，破坏纤维素的结构，打破木质素与纤维素的连接，同时使得半纤维素溶解，这种方式虽然处理效率较高，但所添加的酸、碱、有机溶剂容易对设备和环境造成污染，同时增加了处理废水和残留物的经济成本和社会成本。

蒸汽爆破法克服了上述处理方式的缺点，它是用水蒸气将动物毛发、植物碎屑等原料加热到120~180℃左右，并产生一定压力，根据不同原材料采用不同的蒸汽压，有机物在这种高温高压的状态下，纤维细胞内部的水分被蒸发掉；然后将压力瞬间释放，使得原材料的体积猛增，在这种机械力的作用下，原材料的固体结构被破坏，大部分纤维断裂，纤维的长度变短，纤维素的氢键被破坏并重排，纤维素重新结晶，使得纤维素在稀碱溶液中的溶解性能提升；木质素在0.5MPa以上的蒸汽压力下，其β-O-醚键均裂，羟基减少，羰基和α、β-不饱和键增加，降解率可达25％以上；半纤维素在高压下发生脱乙酰化作用，其较低的聚合度受到破坏而降解形成低分子酸。动物毛发、植物碎屑等在受到蒸汽膨化、爆破处理后，从总体上来讲使得纤维素、半纤维素和木质素有一定程度的分离，并形成较多的化学活性点，为后续的应用创造了条件。