本發(fā)明屬于造紙
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種高強(qiáng)度、環(huán)保大麻紙的制備工藝。
背景技術(shù)：
：大麻系?？茖僖荒晟荼局参铮瑢W(xué)名cannabissalival，俗名漢麻、寒麻、線麻、花麻等，大麻品種高達(dá)150個(gè)左右，主要分布在亞洲、歐洲，我國是亞洲大麻生產(chǎn)中心，栽培面積和產(chǎn)量居世界首位，產(chǎn)地遍布全國，但主要為黃河流域，山東的泰安、甘肅的華亭都是有名的大麻產(chǎn)區(qū)，是該地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物。大麻種植對(duì)氣候和土壤的要求不高，它生長(zhǎng)迅速，抗蟲害能力強(qiáng)，而且在種植期間無需殺蟲劑和肥料，不會(huì)造成土地污染，環(huán)境生態(tài)良好，且種植收獲期較短，往往一畝地可收獲兩到三倍于棉花的大麻纖維。大麻為原料可以生成高檔的大麻紙張，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)卷煙紙、濾紙、鈔票、高質(zhì)量文件紙中。從大麻莖稈上直接剝離下來的稱為原麻，原麻中除含有纖維素成分外還含有一定量的非纖維素成分，包括木質(zhì)素、半纖維素、蠟脂質(zhì)、果膠及部分水溶物和灰分等。若使原麻具有可紡性，必須把這些非纖維素成分去除，得到精干麻，即脫膠。大麻纖維中木質(zhì)素和半纖維素的含量高低直接影響脫膠難度和大麻紙張的質(zhì)量。大麻中木質(zhì)素對(duì)無機(jī)酸的穩(wěn)定性高，因此浸酸對(duì)木質(zhì)素的去除效果不理想，而木質(zhì)素的存在對(duì)紡織品質(zhì)量影響較大。現(xiàn)有技術(shù)中常采用亞硫酸鹽水溶液煮練，去除木質(zhì)素，但是效果也不太理想，通常需要堿煮輔助增強(qiáng)脫膠效果。同時(shí)化學(xué)脫膠要耗用大量的化工原料和能量，生產(chǎn)成本高，處理后的污水中含有有害化學(xué)成分，極易污染環(huán)境，且處理時(shí)間長(zhǎng)，不易回收。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度、環(huán)保大麻紙的制備工藝，利用電化學(xué)-生物酶解聯(lián)合的方法對(duì)大麻進(jìn)行脫膠處理，再采用改性β-環(huán)糊精作固著劑，制備工序簡(jiǎn)單、化學(xué)廢液少，生產(chǎn)效率高，所得大麻紙張具有強(qiáng)度高、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)度、環(huán)保大麻紙的制備工藝，所述制備方法包括如下步驟：(1)高溫煮練：將大麻洗凈后，置入沸水中煮練20-40分鐘后，取出，采用自來水沖洗干凈。大麻單纖維細(xì)胞在胞間層物質(zhì)的粘結(jié)下交織成網(wǎng)狀，先將大麻通過高溫煮練使得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)交聯(lián)度降低，有利于小分子進(jìn)入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。(2)電解：將經(jīng)高溫煮練的大麻加入電解槽中，常溫電解處理10-20分鐘后，關(guān)閉電解電源，將電解液加熱至70-80℃，保溫10-20分鐘后，取出大麻，置于自來水中浸泡半小時(shí)后，再?zèng)_洗干凈待用；所述電解液為15-20w％na2s2o3水溶液。na2s2o3水溶液的電解方程式為：na2s2o3+h2o→2na++so3h-+oh-+sna2s2o3電解所生成的磺酸根與木質(zhì)素反應(yīng)，可以生成可溶于水的木質(zhì)素磺酸鹽，從而將木質(zhì)素去除。10-20分鐘后電解結(jié)束，此時(shí)電解液呈弱堿性，升高溫度繼續(xù)在堿性條件下煮練，進(jìn)一步除去木質(zhì)素。大麻先經(jīng)步驟(1)所述的高溫煮練，降低網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的密度，使得步驟(2)中電解生成的磺酸根順利進(jìn)入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，增大與木質(zhì)素的反應(yīng)幾率，從而增加脫膠率。此外，電解反應(yīng)生成的堿性物質(zhì)，可以進(jìn)一步去除木質(zhì)素，避免額外加入堿性物質(zhì)，降低了生產(chǎn)成本和廢液污染。(3)酶解：將步驟(2)中所得經(jīng)電解處理的大麻加入復(fù)合酶溶液中，于ph4.5-6，45-55℃下酶解2-4小時(shí)后，自來水沖洗干凈，采用酶解降解果膠等物質(zhì)，進(jìn)一步脫膠。(4)制漿：將步驟(3)酶解處理過的大麻切碎后，加入水中，于40-45℃下碎漿，再經(jīng)疏解機(jī)去除粗纖維，得到粒度≤1mm的纖維束，向漿料中加入堿調(diào)節(jié)ph至7.0-7.5，再采用盤磨打漿；(5)施膠：將步驟(4)所得漿料經(jīng)沖漿、上網(wǎng)抄造處理，并在上網(wǎng)抄造過程中，向漿料中加入燒堿至漿料ph為5，再加入固著劑，12-18秒后加入質(zhì)量濃度為10％的松香膠-水溶液逆向施膠，所述固著劑的添加量為15-30kg/噸漿，松香膠-水溶液的添加量為100-200kg/噸漿。采用松香膠作漿內(nèi)施膠劑，能增加紙張的抗水、抗墨、抗乳液和抗腐蝕性能。在水中的大麻纖維與松香膠都是帶負(fù)電荷的，兩者之間存在靜電相斥作用，因此需要加入固著劑將松香膠沉淀物附著在大麻纖維上，以達(dá)到施膠目的。(6)成紙：將施膠過的漿料經(jīng)壓榨、干燥、壓光、卷取、分切和打包入庫制得所需大麻紙。作為優(yōu)選，步驟(1)中所述大麻與沸水的質(zhì)量比為1:15-20。作為優(yōu)選，步驟(2)中所述電解槽的陽極材料為ruo2-tio2/ti涂層電極、pbo2/ti鍍層電極或不銹鋼；所述的陰極電極板材料為不銹鋼、碳鋼或鈦。作為優(yōu)選，步驟(2)中所述電解液的質(zhì)量為大麻質(zhì)量的8-15倍。作為優(yōu)選，步驟(3)中所述復(fù)合酶溶液由以下重量份數(shù)原料組成：20-30份果膠酶、10-15份半纖維素酶、5-10份氯化鈉和50-60份水。采用復(fù)合酶協(xié)同酶解，相比于單種酶酶解，具有酶解溫度低、時(shí)間短、效率高的優(yōu)點(diǎn)。加入氯化鈉能有效提高酶的活性，從而提高酶解效率。作為優(yōu)選，步驟(3)中所述復(fù)合酶溶液的質(zhì)量為大麻質(zhì)量的10-15倍。作為優(yōu)選，步驟(4)中所述盤磨打漿的具體工藝為打漿漿壓0.30-0.35mpa，打漿度為50-60°sr。為了獲得較高的紙張強(qiáng)度，通常需要較高的打漿度，但當(dāng)打漿度過高時(shí)，大麻纖維被過度切斷，反而會(huì)導(dǎo)致紙張強(qiáng)度降低，同時(shí)增加設(shè)備能耗、延長(zhǎng)生產(chǎn)時(shí)間。更優(yōu)選，步驟(5)中所述固著劑的制備方法為：將β-環(huán)糊精加入60-70℃熱水中糊化30分鐘后，加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，控制體系ph為4-5，于50-60℃下反應(yīng)2-3小時(shí)后，冷卻至室溫，過濾，濾餅用乙醇浸泡洗滌數(shù)次和水洗后，真空干燥得到所需固著劑?，F(xiàn)有的造紙工業(yè)固著劑通常為硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚乙烯亞胺和聚乙烯胺等，以上固著劑固著效果一般，且殘留的固著劑對(duì)環(huán)境污染較大，本發(fā)明采用改性β-環(huán)糊精作固著劑，固著效果好，且安全無污染。更優(yōu)選，所述β-環(huán)糊精與3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的質(zhì)量比為1:0.2-0.4。本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明采用電化學(xué)-生物酶解相結(jié)合的方式處理大麻，使其適度脫膠，同時(shí)避免了采用亞硫酸鹽化學(xué)脫膠所帶來的脫膠率低下、化工廢液量大的缺點(diǎn)。2、采用改性β-環(huán)糊精作固著劑，避免了化學(xué)固著劑固著效果不佳和殘留固著劑對(duì)環(huán)境的污染問題。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1(1)將20gβ-環(huán)糊精加入70℃100g熱水中糊化30分鐘后，加入5g3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，控制體系ph為4，于50℃下反應(yīng)3小時(shí)后，冷卻至室溫，過濾，濾餅用乙醇浸泡洗滌數(shù)次和水洗后，真空干燥得到22g所需固著劑；(2)高溫煮練：將100g大麻洗凈后，置入1800g沸水中煮練30分鐘后，取出，采用自來水沖洗干凈；(3)電解：將經(jīng)高溫煮練的大麻加入電解槽中，采用1000g20w％na2s2o3水溶液常溫電解處理10分鐘后，關(guān)閉電解電源，將電解液加熱至75℃，保溫15分鐘后，取出大麻，置于自來水中浸泡半小時(shí)后，再?zèng)_洗干凈待用；(4)酶解：將步驟(3)中所得經(jīng)電解處理的大麻加入1000g復(fù)合酶溶液中，于ph5，50℃下酶解3小時(shí)后，自來水沖洗干凈；所述復(fù)合酶溶液由以下重量份數(shù)原料組成：20份果膠酶、15份半纖維素酶、5份氯化鈉和60份水；(5)制漿：將步驟(4)酶解處理過的大麻切碎后，加入水中，于45℃下碎漿，再經(jīng)疏解機(jī)去除粗纖維，得到粒度≤1mm的纖維束，向漿料中加入堿調(diào)節(jié)ph至7.0，再采用盤磨打漿；(6)施膠：將步驟(5)所得漿料經(jīng)沖漿、上網(wǎng)抄造處理，并在上網(wǎng)抄造過程中，向漿料中加入燒堿至漿料ph為5，再加入步驟(1)的固著劑，15秒后加入質(zhì)量濃度為10％的松香膠-水溶液逆向施膠，所述固著劑的添加量為20kg/噸漿，松香膠-水溶液的添加量為150kg/噸漿；(7)成紙：將施膠過的漿料經(jīng)壓榨、干燥、壓光、卷取、分切和打包入庫制得所需大麻紙。實(shí)施例2(1)將20gβ-環(huán)糊精加入60℃100g熱水中糊化30分鐘后，加入4g3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，控制體系ph為4.5，于60℃下反應(yīng)2小時(shí)后，冷卻至室溫，過濾，濾餅用乙醇浸泡洗滌數(shù)次和水洗后，真空干燥得到23.2g所需固著劑；(2)高溫煮練：將100g大麻洗凈后，置入2000g沸水中煮練20分鐘后，取出，采用自來水沖洗干凈；(3)電解：將經(jīng)高溫煮練的大麻加入電解槽中，采用800g18w％na2s2o3水溶液常溫電解處理20分鐘后，關(guān)閉電解電源，將電解液加熱至80℃，保溫10分鐘后，取出大麻，置于自來水中浸泡半小時(shí)后，再?zèng)_洗干凈待用；(4)酶解：將步驟(3)中所得經(jīng)電解處理的大麻加入1200g復(fù)合酶溶液中，于ph4.5，45℃下酶解4小時(shí)后，自來水沖洗干凈；所述復(fù)合酶溶液由以下重量份數(shù)原料組成：25份果膠酶、10份半纖維素酶、10份氯化鈉和55份水；(5)制漿：將步驟(4)酶解處理過的大麻切碎后，加入水中，于40℃下碎漿，再經(jīng)疏解機(jī)去除粗纖維，得到粒度≤1mm的纖維束，向漿料中加入堿調(diào)節(jié)ph至7.5，再采用盤磨打漿；(6)施膠：將步驟(5)所得漿料經(jīng)沖漿、上網(wǎng)抄造處理，并在上網(wǎng)抄造過程中，向漿料中加入燒堿至漿料ph為5，再加入步驟(1)的固著劑，12秒后加入質(zhì)量濃度為10％的松香膠-水溶液逆向施膠，所述固著劑的添加量為15kg/噸漿，松香膠-水溶液的添加量為200kg/噸漿；(7)成紙：將施膠過的漿料經(jīng)壓榨、干燥、壓光、卷取、分切和打包入庫制得所需大麻紙。實(shí)施例3(1)將20gβ-環(huán)糊精加入65℃100g熱水中糊化30分鐘后，加入8g3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，控制體系ph為5，于55℃下反應(yīng)2.5小時(shí)后，冷卻至室溫，過濾，濾餅用乙醇浸泡洗滌數(shù)次和水洗后，真空干燥得到22.6g所需固著劑；(2)高溫煮練：將100g大麻洗凈后，置入1500g沸水中煮練40分鐘后，取出，采用自來水沖洗干凈；(3)電解：將經(jīng)高溫煮練的大麻加入電解槽中，采用1500g15w％na2s2o3水溶液常溫電解處理15分鐘后，關(guān)閉電解電源，將電解液加熱至70℃，保溫20分鐘后，取出大麻，置于自來水中浸泡半小時(shí)后，再?zèng)_洗干凈待用；(4)酶解：將步驟(3)中所得經(jīng)電解處理的大麻加入1500g復(fù)合酶溶液中，于ph6，55℃下酶解2小時(shí)后，自來水沖洗干凈；所述復(fù)合酶溶液由以下重量份數(shù)原料組成：30份果膠酶、12份半纖維素酶、8份氯化鈉和50份水；(5)制漿：將步驟(4)酶解處理過的大麻切碎后，加入水中，于42℃下碎漿，再經(jīng)疏解機(jī)去除粗纖維，得到粒度≤1mm的纖維束，向漿料中加入堿調(diào)節(jié)ph至7.5，再采用盤磨打漿；(6)施膠：將步驟(5)所得漿料經(jīng)沖漿、上網(wǎng)抄造處理，并在上網(wǎng)抄造過程中，向漿料中加入燒堿至漿料ph為5，再加入步驟(1)的固著劑，18秒后加入質(zhì)量濃度為10％的松香膠-水溶液逆向施膠，所述固著劑的添加量為30kg/噸漿，松香膠-水溶液的添加量為100kg/噸漿；(7)成紙：將施膠過的漿料經(jīng)壓榨、干燥、壓光、卷取、分切和打包入庫制得所需大麻紙。比較例1采用和實(shí)施例1相同的操作處理大麻，不同的是比較例1中的大麻未經(jīng)高溫煮練。比較例2采用和實(shí)施例1相同的操作處理大麻，不同的是比較例2步驟(5)中復(fù)合酶溶液的質(zhì)量為大麻質(zhì)量的20倍。實(shí)施例4大麻紙性能測(cè)試測(cè)定實(shí)施例1-3、比較例1-2的大麻紙的性能結(jié)果見表1，表1：縱橫向撕裂度/mn耐破度/kpa縱橫向平均裂斷長(zhǎng)/km實(shí)施例11551027.2實(shí)施例21521086.8實(shí)施例31611057.5比較例1123918.2比較例2135798.6通過表1可以看出：通過本發(fā)明所提供的方法制備的大麻紙強(qiáng)度較高。比較例1未經(jīng)高溫煮練處理，大麻大麻紙的強(qiáng)度不高。比較例2采用的復(fù)合酶用量過大，導(dǎo)致果膠物質(zhì)含量過低，大麻脫膠過度，使得大麻纖維短絨較多，大麻紙強(qiáng)度下降。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12