[发明专利]将禾杆加工成纸浆的方法以及由该方法获得的纸制品

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及将木素纤维预加工和加工成纸浆的方法。

背景信息

人们对将非木纤维素纤维掺合到纸制品中具有越来越大的兴趣。有巨大量的非木纤维用于纸浆生产中。据估计，全世界每年的禾杆产量接近500,000,000吨。只有大约一半的量用于低价值的用途，例如建筑材料，燃料，和家畜饲料。其剩余量的大多数被没有经过能量回收的燃烧而浪费，或者被犁回地中。但是，由于销路好的最终产品要求具有有效的强度、耐久性和亮度，使禾杆加入纸中受到限制，只能将少量从禾杆获得的纸浆加入到该产品中。

1977年颁发给Emerson的美国专利USP4,040,899中试图寻找禾杆浆在纸中的用途。Emerson教导将纤维缠绕和卷曲到卷筒纸中。

由Interscience Publisher公司于1952，1960年出版的《Pulp andPaper》中有如下描述：

“禾杆通过化学方法或者通过被称为机械-化学方法的机械方法与化学方法的结合而被浆化。用于浆化禾杆的各种化学物质有：(1)氢氧化钠，(2)单独的石灰或者石灰与其它碱的结合，(3)亚硫酸钠加其它的碱，(4)氯，和(5)氢氧化钠加亚硫酸钠(亚硫酸盐工艺)。其它被建议用于禾杆的浆化的化学物质有硝酸和亚氯酸钠。碳酸钠加硫磺被建议用于用作皱纹纸的粗纸浆(禾杆牛皮纸)的制备。有四种基本工艺用于制造高等级可漂白禾杆纸浆：(1)苏打工艺，(2)硫酸盐工艺，(3)亚硫酸盐工艺，和(4)Pomilio氯工艺。苏打工艺和硫酸盐工艺能生产优良的纸浆，但产率较低。”

本发明的公开

本发明提供一种用于浆化禾杆屑并形成有用的副产物的方法。该方法是将禾杆屑与蒸汽和水混合形成一种混合物。将该混合物暴露在足以有效软化该禾杆屑的温度和压力下，当压力急剧降低时便形成禾杆纸浆、木质素和半纤维素。将该混合物洗涤以将木质素和半纤维素与禾杆纸浆分离，从而形成被称为纸浆黑液的，水、木质素和半纤维素的有用副产物，并将其通过一个机械均浆机。

在将禾杆屑、蒸汽和水的混合物暴露在足以有效软化该禾杆屑的温度和压力下，当压力急剧降低时形成禾杆纸浆、木质素和半纤维素之前，该禾杆屑可以与一种腐蚀剂混合。该腐蚀剂在混合物中可以以大约小于2重量％的量存在。优选的是该腐蚀剂在混合物中以大约小于0.5重量％的量存在。该腐蚀剂可以含有氢氧化钠。该腐蚀剂也可以含有氢氧化钾。

在本方法的一种形式中，所述混合物可以在当压力急剧降低时足以有效软化该混合物的温度和压力下暴露大约2.5分钟至大约8分钟。

在本发明的另外一种形式中，至少大约70重量％的禾杆屑形成禾杆纸浆。

在本发明的另外一种形式中，所述当暴露在急剧降低的压力中时足以有效软化禾杆纸浆的压力在大约140psig至大约200psig之间。

在本发明的另外一种形式中，纤维屑可以选自非木纤维如黑麦草，小麦，和谷与谷类植物禾杆的混合物。

用于本方法的禾杆屑可以通过剁碎禾杆形成禾杆屑、粗粉、灰分和粗砂石的混合物，并筛分该混合物以将主要组分禾杆屑与粗粉、灰分和粗砂石分离而形成。粗粉、灰分和粗砂石可以用作动物饲料。在本发明的一种优选的形式中，粗粉、灰分和粗砂石可以与纸浆黑液副产物混合形成动物饲料。

由本方法形成的禾杆纸浆具有大约200至大约600之间的加拿大标准自由度(Canadian Standard Freeness)。

本发明也提供一种由木纸浆和禾杆纸浆制得的纸制品，其中的禾杆纸浆通过将禾杆屑与蒸汽和水混合形成禾杆屑、蒸汽和水的混合物而制得。该混合物被暴露在当压力急剧降低时足以将禾杆屑有效软化成禾杆纸浆的温度和压力下。然后将该混合物净化并将禾杆纸浆的主要组分与该混合物分离。可以从加工的消费废品中得到部分木纸浆和纸制品。

禾杆屑可以通过剁碎禾杆形成禾杆屑、粗粉、灰分和粗砂石的混合物，并筛分该混合物以将主要组分禾杆屑与粗粉、灰分和粗砂石分离而形成。

在本发明的另外一种形式中，禾杆纸浆具有大约200至大约600之间的加拿大标准自由度(CSF)和大约14至大约21之间的STFI。

通过下面的实现本发明的最好方式的详细描述，本发明的这些和其它的优点和特征将更清楚。

附图的简要说明

在附图中，同样的单元命名涉及在各处的各个视图中的相同部件，并且：

图1为黑麦草植物的断面图；

图2为按照本发明方法构造的预加工车间的流程图；