專利名稱:亞銨棉柴高強瓦楞原紙制漿工藝及其設(shè)備的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于以棉柴為原料制半化學(xué)漿，特別是高強度瓦楞原紙漿的工藝及其關(guān)鍵設(shè)備，涉及亞銨法制漿。
紙和紙板是當(dāng)前世界上最主要的包裝材料之一，其中尤以箱板紙和瓦楞紙的用量最大。世界各主要造紙國家所用原料的90%是木材纖維，而我國木材資源較缺乏，包裝紙多以稻草、麥草為原料。由于草類纖維較短，制成的紙板物理強度較差，難以達(dá)到高強瓦楞紙的質(zhì)量要求，在使用上受到一定限制。我國是世界上主要產(chǎn)棉國之一，有豐富的棉柴資源，棉柴纖維組織緊密，其稈芯纖維較短、韌皮部纖維較長，正好長短纖維配合，可以作為抄制包裝紙板特別是高強度瓦楞紙板的原料，因而開發(fā)棉柴制漿工藝，既有利于棉柴資源的綜合利用，又為包裝紙板提供了新的豐富的原料來源，對我國造紙工業(yè)的發(fā)展是具有重大意義的。
從1926年開始，蘇聯(lián)、印度等國家即進(jìn)行過棉柴制漿工藝的研究，但至今仍處于試驗階段，均未正式投入生產(chǎn)。國內(nèi)于一九五六年起也開始了棉柴制漿研究工作，后因各種原因進(jìn)展不快。進(jìn)入八十年代以后，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，棉柴制漿工藝試驗又陸續(xù)開展起來，特別是河北、河南、山東、山西四省的若干造紙廠均開展過該項試驗工作。目前開展的棉柴制漿試驗大體可分為堿法和亞銨法兩類。堿法蒸煮雖有利于藥液的滲透，但由于棉柴含果膠質(zhì)多，在洗漿時產(chǎn)生大量泡沫，后處理困難，耗堿量較大，成本較高，另外制漿過程中散發(fā)的臭氣對大氣污染和制漿廢液的污染問題不好解決，因而受到限制。亞銨法制漿工藝蒸煮廢液可直接用作肥料，有利于解決污染問題，但現(xiàn)有的亞銨法制漿工藝和設(shè)備，不能適應(yīng)棉柴制漿，采用已知亞銨工藝蒸煮后的漿料不變形，有些還呈棉稈原狀，纖維束多，達(dá)不到纖維的分離點，往往在貯漿池中造成漂浮，難于提漿、輸送，給后續(xù)工序帶來很大困難，因而雖先后開展過若干試驗，但終因工藝與相應(yīng)的關(guān)鍵設(shè)備沒有解決，至今尚無任何廠家正常生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的就是針對棉柴制漿過程中備料、蒸煮、疏解、打漿各工序的關(guān)鍵問題，提出新的工藝條件和相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，以實現(xiàn)棉柴制漿的工業(yè)化生產(chǎn)的目的。
本發(fā)明采用的工藝流程如下備料(棉柴入場→切斷→堆垛→分絲→除塵)→蒸煮(裝球→升溫加壓→保溫→噴放→卸蓋倒料)→磨漿(疏解→粗磨→篩選)→洗漿→細(xì)磨(雙盤磨→打漿帚化)→成漿。
棉柴原料進(jìn)入貨場后，即用切草機切成一定長度的碎段，隨后堆垛貯存?zhèn)溆?。待用料時破垛取出已切斷的棉柴進(jìn)行分絲處理。本發(fā)明選用轉(zhuǎn)盤式分絲機對棉柴分絲，使棉柴桿破碎為數(shù)瓣，形成比火柴桿略大的木棒，棉柴皮則被梳打成麻狀或絮狀物。分絲后的棉柴還要被送入輥式除塵器中除去塵土和雜質(zhì)等。然后就可進(jìn)行蒸煮。
蒸煮工序是將經(jīng)分絲、除塵后的原料裝入蒸球，邊進(jìn)料，邊泵入蒸煮藥液(經(jīng)加溫后的按比例配好的水與亞銨的混合液)。裝料完畢后，將蒸球蓋蓋上，并留適當(dāng)?shù)目p隙以泵入一定量的氨水作緩沖劑，然后蓋緊?？辙D(zhuǎn)一段時間后，通入蒸汽，在一定壓力和溫度下進(jìn)行蒸煮。蒸煮完畢后，打開放料閥門，利用蒸球內(nèi)的壓力將漿料噴出，噴不凈的部分，打開球蓋倒出并泵入噴放池。
由于棉柴木質(zhì)部纖維束較緊密，經(jīng)蒸煮后的棉柴仍不變形，必須進(jìn)行一定的處理，使粗纖維束疏解。本發(fā)明的疏解處理是在液壓聯(lián)動疏解機中進(jìn)行的。疏解后的漿料再送入小盤磨中進(jìn)行粗磨，以得到較為均勻的半料漿。
經(jīng)蒸煮、磨漿后的漿料中，含有大量的黑液和從棉柴中溶解出的有機物質(zhì)，以及未疏解的粗大纖維束。本發(fā)明是選用振框式跳篩粗選后，用水平帶式真空洗漿機進(jìn)行脫黑液洗滌，實踐證明，只要選擇并控制適當(dāng)?shù)墓に嚄l件，該洗漿機完全可以用于濾水性較好的亞銨棉柴半化學(xué)漿的洗漿。
由于棉桿纖維較短，為了避免打漿時纖維再被切斷，在本發(fā)明中選用了雙盤磨與樁式打漿機串聯(lián)使用，對棉柴成漿纖維進(jìn)一步處理，使纖維充分潤脹，分絲帚化，以提高紙漿疏解和抄造性能，從而可保證紙漿質(zhì)量。
本發(fā)明棉桿漿的制漿工藝如下一、備料1.棉柴原料為水份不大于18%的全棉柴。
2.用切草機將棉柴原料切斷成長約20～40毫米的碎段，經(jīng)過切斷時，水份一般可散失1%以上。
3.用轉(zhuǎn)盤式分絲機將棉柴碎段分絲成規(guī)格為1～4毫米粗的桿棒。分絲合格率大于90%。分絲后的棉桿水份可降低1.5%。
4.在輥式除塵器中除塵，除塵損失17%左右。
二、蒸煮1.裝球a、棉桿長20～40毫米，粗1～4毫米的棒(絕干凈料)b、藥品用量(以100%純度對絕干原料計)蒸煮液亞銨用量5～12%，最佳為7～10%;緩沖劑氨水用量2～5%，最佳范圍為2～3%。
c、液比(原料與水的重量比)1比(2.0～3.5)，水的預(yù)熱溫度為70～85℃。
d、蒸煮曲線裝球上蓋100-120小時空運轉(zhuǎn)020-030通汽升溫130-/0-7kg/cm2保溫130/7kg/cm2噴放倒料020-030蒸煮全過程440-520小時e、粗漿質(zhì)量卡伯值為95～100，黑液中殘留亞銨含量為7～9克/升，黑液的pH值不低于7.5。
三、磨漿1.疏解是在液壓聯(lián)動疏解機中進(jìn)行，其操作時的工藝條件為進(jìn)料濃度3.0～3.5%叩解度18～20°SR纖維濕重6.0～7.5克漿料通過量不低于1000公斤/小時(絕干)2.粗磨是在φ330小盤磨中進(jìn)行，其工藝條件為進(jìn)料濃度3.0～3.5%出口叩解度20～25°SR纖維濕重4.0～4.5克漿料通過量不低于500公斤/小時(絕干)3.篩選在振框式跳篩中進(jìn)行，篩孔為φ6毫米，被篩出的粗纖維束再放回噴放池，以求再磨。
四、洗滌在水平帶式真空洗漿機中，其工藝條件為進(jìn)口濃度2～3%出口濃度10～14%出口漿殘亞銨含量0.03～0.05克/升車速10～11米/分鐘真空度不低于100毫米汞柱漿料通量不低于650公斤/小時黑液提取率96%以上稀釋因子3.4五、細(xì)磨將雙盤磨與打漿機串聯(lián)使用，雙盤磨選用規(guī)格φ450毫米，打漿機選用自制樁式打漿機，打漿機的篩孔孔徑為2～3.5毫米。
細(xì)磨打漿工藝條件為進(jìn)漿濃度3.0～4.0%成漿叩解度28～30°SR纖維濕重3.0～3.5克成漿pH值5.0～5.5按照以上所述的工藝條件制成的棉柴半化學(xué)紙漿，能夠滿足抄制高強瓦楞原紙的要求。該制漿工藝的實施工藝流程及選用的設(shè)備如以上，其具體實施的工藝條件和參數(shù)如表1所示(接下頁)
如上所述的用棉桿亞銨法制漿工藝，在備料、疏解、磨漿和細(xì)磨等關(guān)鍵工序選用和設(shè)計專用于棉桿制漿的設(shè)備，從而可以實現(xiàn)棉桿制漿的工業(yè)化生產(chǎn)。
對于備料工序來講，由于棉柴組織緊密，采用現(xiàn)有的粉碎、壓饋等方式，不是粉碎損失太大，就是影響后續(xù)蒸煮的噴放，給后續(xù)工序的正常進(jìn)行帶來困難。本發(fā)明的特征之一就是提供了棉桿備料專用的轉(zhuǎn)盤式分絲機。
按照本發(fā)明的工藝和實施該工藝的棉桿備料用分絲機，采用帶分絲刀刀的轉(zhuǎn)子與帶分絲板的定子組裝而成。工作時，轉(zhuǎn)子可以在動力裝置的帶動下，在定子內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動。定子上有供棉柴段棉桿棒通過的進(jìn)口和出口。由于分絲刀與分絲板之間留有一定大小的工作間隙，從進(jìn)口進(jìn)來的棉柴段通過時，在飛速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子盤上的分絲刀和分絲板的相對運動下，受到碰撞、擠壓、撕裂、切削等綜合作用，而分離成若干細(xì)棒，經(jīng)出料風(fēng)機的抽吸由出口排出。
本發(fā)明的分絲機結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步描述可結(jié)合附圖加以說明圖一為體現(xiàn)本分絲機發(fā)明原理的一個局部橫截面圖;圖二是分絲機轉(zhuǎn)子盤結(jié)構(gòu)示意圖，截面部分是為了更好地表示其結(jié)構(gòu)。在圖一和圖二中(1)是排料裝置;(2)為分絲機外殼，外殼(2)上有進(jìn)料口(3)和出料口(4)。在外殼(2)內(nèi)腔壁上分別裝有頂分絲板(5)和側(cè)分絲板(6)，分絲板(5)和(6)的表面都具有搓板狀的肋條。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)盤(7)、盤軸(8)、分絲刀(9)、刀胎(10)、刀胎擋板(11)組成。為了使原料能順利地進(jìn)入分絲機工作室，在轉(zhuǎn)子盤靠近進(jìn)料口(3)的轉(zhuǎn)盤(7)側(cè)面上裝有撥料葉片(12)，撥料葉片(12)能與轉(zhuǎn)盤(7)一起在盤軸(8)的帶動下轉(zhuǎn)動。
當(dāng)分絲機工作時，切后的棉柴段由進(jìn)料口(3)進(jìn)入機內(nèi)后，在撥料葉片(12)轉(zhuǎn)動的撥動下，使棉柴產(chǎn)生一定的離心力，從而進(jìn)入分絲機的工作室。在轉(zhuǎn)子盤分絲刀片(9)或刀胎(10)和分絲板(5)或(6)的相對運動下，使在工作室中的物料受到切削、擠壓、搓擦等綜合作用，而被分成若干細(xì)棒或麻絮狀物。然后被排料裝置抽吸作用由出料口(4)排出。
如附圖中所示，所說的分絲刀片(9)是用螺釘(13)嵌在刀胎(10)上的，在一個轉(zhuǎn)子盤上可視情況安裝2至6塊這樣的分絲刀。為了使分絲機分出的棉柴棒具有一定的規(guī)格，可以調(diào)節(jié)分絲刀與分絲板之間的距離來達(dá)到。
采用本發(fā)明的分絲機處理過的棉柴其粗為1～4毫米，其分絲合格率應(yīng)不低于90%。
本發(fā)明的另一個關(guān)鍵就是在疏解中采用了特有的液壓聯(lián)動疏解機，從而解決了由于棉柴蒸煮后不變形、纖維不分離、漿料漂浮、不均勻所造成的疏解磨漿設(shè)備堵塞的難題。
本疏解機采用雙盤相對組裝。一個齒盤可以回轉(zhuǎn)，另一個齒盤則固定不動，或兩個齒盤分別向相反方向轉(zhuǎn)動。兩個齒盤都裝在機殼之內(nèi)，在機殼上設(shè)有供漿料流進(jìn)流出的開口。驅(qū)動裝置可使疏解機中的一個或二個齒盤轉(zhuǎn)動。兩個齒盤相對面上都布滿矩形齒條和條形槽溝。將一個轉(zhuǎn)動盤的主軸和一個液壓系統(tǒng)相聯(lián)接，可以保證轉(zhuǎn)動齒盤在運動中可以作軸向位移，而自動調(diào)整兩個齒盤間的距離。
本疏解機的結(jié)構(gòu)可通過附圖三和附圖四加以說明。圖三是疏解機的剖面示意圖;圖四是圖三的B-B方向視圖。
在圖三和圖四中，(22)為疏解機的機殼，(23)為進(jìn)料口，(24)為出料口。(25)為固定磨盤并由固定螺釘(26)將其固定在機殼(22)上。(27)為轉(zhuǎn)動磨盤;(28)為轉(zhuǎn)動磨盤(27)的主軸，(29)為轉(zhuǎn)動磨盤的鎖緊背母。鎖緊背母(29)扣在轉(zhuǎn)動磨盤(27)的主軸(28)外，將轉(zhuǎn)盤(27)與通用液壓系統(tǒng)相聯(lián)接。在固定磨盤(25)和轉(zhuǎn)磨盤(27)上分別裝有磨齒相對的磨片(30)和(31)，(30)和(31)之間形成工作間隙(32)。為了將疏解過的漿料送出工作間隙，在轉(zhuǎn)盤(27)的外周上裝有清料裝置(33)。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式如圖三和圖四所示，利用轉(zhuǎn)盤(27)和定盤(25)的配合運動，從而使蒸煮后棉柴漿料中的纖維束進(jìn)一步分解。當(dāng)漿料中有硬物或大纖維束時，轉(zhuǎn)動磨盤(27)可由于其本身的力沿軸向向后推動，因有液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，而不致使疏解機堵塞，液壓系統(tǒng)可將轉(zhuǎn)盤(27)推回原位，并能繼續(xù)保持磨盤轉(zhuǎn)動。從而可達(dá)到疏解棉桿漿的作用。
采用本發(fā)明疏解機疏解漿料，可以使進(jìn)漿濃度大，易進(jìn)料，半漿流程流暢，是本發(fā)明工藝的關(guān)鍵設(shè)備。
為了彌補由于棉桿結(jié)構(gòu)的特點而給制漿工藝帶來的缺陷，保證成品紙張的質(zhì)量，對濃縮洗漿雙盤磨漿后的成漿進(jìn)行打漿帚化處理是本發(fā)明的又一關(guān)鍵問題。本發(fā)明提供了打漿帚化用的樁式打漿機，圖五為樁式打漿機的剖面示意圖。
該打漿機由外殼(41)、轉(zhuǎn)子(42)、定子(43)、篩板(44)、清漿刀(45)、主軸(46)等部分組成，轉(zhuǎn)子(42)和定子(43)的兩相對工作面上分別相對交錯嵌有圓柱形或方形樁棒(49)，刮刀(45)安裝在轉(zhuǎn)子(42)的外邊沿，篩板(44)安裝在接近外殼(41)的圓周部分，篩板(44)上均勻分布有若干篩孔。
當(dāng)洗滌后的成漿經(jīng)進(jìn)料口(47)進(jìn)入機內(nèi)后，由于轉(zhuǎn)子(42)和定子(43)的相對運動，漿料即在樁棒之間被攪打帚化，使其纖維束繼續(xù)進(jìn)行分化而又不至于破壞纖維的長度，被帚化后的漿料由于受離心力的作用被拋向外殼周圍部分的篩板(44)上，通過篩板后由出口(48)放出，即為合格成漿。不能通過篩板(44)的粗纖維部分則被清漿刀(45)刮下，重新回到機內(nèi)被攪打帚化，直至漿料合格為止。打漿帚化有利于提高漿料的叩解度，保持纖維長度，提高抄造性能，保證成紙質(zhì)量。
本發(fā)明工藝采用的打漿機其篩孔直徑為2-3.5毫米，進(jìn)漿濃度為3～4%，出漿叩解度28-30°SR，纖維濕重3～3.5。
本發(fā)明所提供的樁式打漿機與原有設(shè)備中的雙盤磨串聯(lián)使用，可以得到理想的合格紙漿。
本發(fā)明所述的棉柴制半化學(xué)漿工藝由于在備料、蒸煮、磨漿疏解、細(xì)磨打漿等工序分別提出了合理的工藝條件并確定和設(shè)計了與之配套的工業(yè)生產(chǎn)專用設(shè)備，因而能夠在工業(yè)化中進(jìn)行實施，并制得了合格的全棉柴高強度瓦楞紙，其外觀細(xì)膩松厚，纖維組織均勻，經(jīng)測試，各項物理理指標(biāo)如表2所述表2瓦楞原紙質(zhì)量指標(biāo)
從表2中可以看出，采用本發(fā)明生產(chǎn)的全棉桿漿成紙強度可以達(dá)到牛皮瓦楞原紙的質(zhì)量指標(biāo)。
權(quán)利要求
1.棉柴高強瓦楞原紙制漿工藝，包括備料、蒸煮、磨漿、洗滌、細(xì)磨過程，其特征在于1.1備料時，應(yīng)對切斷的棉柴進(jìn)行分絲處理；1.2棉柴蒸煮采用中性亞硫酸銨為蒸煮液，以氨水為緩沖劑；1.3蒸煮后的粗漿，在粗磨前需先進(jìn)行疏解處理，使纖維束分離；1.4對細(xì)磨后的成漿，還需要進(jìn)行分絲帚化處理。
2.按照權(quán)利要求
1所述的制漿工藝，其特征是棉柴的分絲處理是在轉(zhuǎn)盤式棉柴分絲機中進(jìn)行。
3.按照權(quán)利要求
2所述的制漿工藝采用的分絲機，主要由定子和轉(zhuǎn)子組成，其特征是在3.1組成定子的外殼(2)內(nèi)腔壁上裝有帶搓板狀肋條的頂分絲板(5)和側(cè)分絲板(6);3.2在組成轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤(7)外周上均勻嵌有二至六塊條狀分絲刀(9)。
4.按照權(quán)利要求
2或3所述的分絲機，其特征在于在轉(zhuǎn)盤(7)的靠進(jìn)料口(3)面裝有撥料葉片(12)，該撥料葉片(12)能隨轉(zhuǎn)盤(7)一起轉(zhuǎn)動。
5.按照權(quán)利要求
1所述的制漿工藝，其特征在于5.1 蒸煮液按下列配方組成(以100%純度絕干原料計)中性亞硫酸銨7～10%，氨水2～3%;5.2 蒸煮的工藝條件為5.2.1 液比1/(2.0～3.5)5.2.2 水的預(yù)熱溫度75～85℃5.2.3 蒸煮壓力6.8～7.5公斤/平方厘米5.2.4 蒸煮全程時間4.5～6.0小時。
6.按照權(quán)利要求
1所述的制漿工藝，其特征在于粗漿疏解是在液壓聯(lián)動雙磨盤疏解機中進(jìn)行，疏解工藝參數(shù)分別是6.1進(jìn)漿濃度為3.0～3.5%;6.2叩解度為18～20°SR;6.3纖維濕重為6.0～7.5克。
7.按照權(quán)利要求
6所述的制漿工藝采用的疏解機，其特征在于該疏解機是由機殼(22)、轉(zhuǎn)動磨盤(27)、固定磨盤(25)、轉(zhuǎn)盤軸(28)、清料裝置(33)、液壓系統(tǒng)組成，轉(zhuǎn)動磨盤(27)和固定磨盤(25)的兩個相對面上都分別布滿矩形齒條或者條形槽溝，轉(zhuǎn)動磨盤(27)的轉(zhuǎn)盤軸(28)和液壓系統(tǒng)相聯(lián)接，可保證轉(zhuǎn)動磨盤(27)在運行中可以自動作軸向位移，調(diào)節(jié)兩磨盤之間的距離。
8.按照權(quán)利要求
1所述的制漿工藝，其特征在于所說的分絲帚化處理是在樁式打漿機中進(jìn)行，其打漿的工藝參數(shù)分別是8.1進(jìn)漿濃度為3～4%;8.2叩解度為28～30°SR;8.3纖維濕重為3.0～3.5克;8.4篩孔為2～3.5毫米。
9.按照權(quán)利要求
8所述的制漿工藝采用的樁式打漿機，其特征在于該打漿機由轉(zhuǎn)子(42)、定子(43)、外殼(41)、篩板(44)、清漿刀(45)、主軸(46)組成，轉(zhuǎn)子(42)和定子(43)的兩個相對工作面上分別嵌有交錯排列的柱形樁棒。
10.按照權(quán)利要求
8或9所述的樁式打漿機，其特征在于所說的清漿刀(45)是安裝在轉(zhuǎn)子(42)的外沿上，可以在運行時將未能通過篩孔的粗纖維由篩板(44)上刮下，并重新在工作室中打漿。
專利摘要
本發(fā)明是一種用棉柴生產(chǎn)高強瓦楞原紙的制漿工藝，涉及亞銨法制漿。本發(fā)明由于在備料、蒸煮、磨漿、細(xì)磨等過程采用了特有的關(guān)鍵設(shè)備和選用了適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，使棉柴工業(yè)化制漿成為現(xiàn)實。
文檔編號D21C3/14GK87101324SQ87101324
公開日1988年10月19日 申請日期1987年4月10日
發(fā)明者宋紹禮, 孫勝君, 喬金山, 狄沛霖 申請人:山東省臨清市造紙廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan