一种高强度、环保大麻纸的制备工艺 |
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| 申请号 | CN201710168556.5 | 申请日 | 2017-03-21 | 公开(公告)号 | CN107012708A | 公开(公告)日 | 2017-08-04 |
| 申请人 | 温州任和文化创意有限责任公司; | 发明人 | 吴联翔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种高强度、环保大麻纸的制备工艺，包括如下步骤：(1)将大麻洗净后，沸 水 中煮练20‑40分钟；(2)经Na2S2O3水溶液 电解 处理后，将电解液加热至70‑80℃，10‑20分钟后，取出大麻，冲洗干净；(3)将经电解处理的大麻加入复合酶溶液酶解；(4)将酶解处理过的大麻切碎后，碎浆、去除粗 纤维 、盘磨打浆；(5)所得浆料经冲浆、上网抄造处理，同时加固着剂，逆向施胶；(6)经 压榨 、干燥、压光、卷取、分切和打包入库制得大麻纸。本发明利用电化学‑ 生物 酶解联合的方法对大麻进行脱胶处理，再采用改性β‑环糊精作固着剂，制备工序简单、化学废液少，生产效率高，所得大麻纸张具有强度高、绿色环保的优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高强度、环保大麻纸的制备工艺，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种高强度、环保大麻纸的制备工艺技术领域[0001] 本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种高强度、环保大麻纸的制备工艺。 背景技术[0002] 大麻系桑科属一年生草本植物，学名cannabis Salival，俗名汉麻、寒麻、线麻、花麻等，大麻品种高达150个左右，主要分布在亚洲、欧洲，我国是亚洲大麻生产中心，栽培面积和产量居世界首位，产地遍布全国，但主要为黄河流域，山东的泰安、甘肃的华亭都是有名的大麻产区，是该地区的主要经济作物。大麻种植对气候和土壤的要求不高，它生长迅速，抗虫害能力强，而且在种植期间无需杀虫剂和肥料，不会造成土地污染，环境生态良好，且种植收获期较短，往往一亩地可收获两到三倍于棉花的大麻纤维。大麻为原料可以生成高档的大麻纸张，广泛应用于生产卷烟纸、滤纸、钞票、高质量文件纸中。 [0003] 从大麻茎秆上直接剥离下来的称为原麻，原麻中除含有纤维素成分外还含有一定量的非纤维素成分，包括木质素、半纤维素、蜡脂质、果胶及部分水溶物和灰分等。若使原麻具有可纺性，必须把这些非纤维素成分去除，得到精干麻，即脱胶。大麻纤维中木质素和半纤维素的含量高低直接影响脱胶难度和大麻纸张的质量。 [0004] 大麻中木质素对无机酸的稳定性高，因此浸酸对木质素的去除效果不理想，而木质素的存在对纺织品质量影响较大。现有技术中常采用亚硫酸盐水溶液煮练，去除木质素，但是效果也不太理想，通常需要碱煮辅助增强脱胶效果。同时化学脱胶要耗用大量的化工原料和能量，生产成本高，处理后的污水中含有有害化学成分，极易污染环境，且处理时间长，不易回收。 发明内容[0005] 本发明提供了一种高强度、环保大麻纸的制备工艺，利用电化学-生物酶解联合的方法对大麻进行脱胶处理，再采用改性β-环糊精作固着剂，制备工序简单、化学废液少，生产效率高，所得大麻纸张具有强度高、绿色环保的优点。 [0006] 本发明解决技术问题所采用的技术方案为： [0007] 一种高强度、环保大麻纸的制备工艺，所述制备方法包括如下步骤： [0008] (1)高温煮练：将大麻洗净后，置入沸水中煮练20-40分钟后，取出，采用自来水冲洗干净。大麻单纤维细胞在胞间层物质的粘结下交织成网状，先将大麻通过高温煮练使得网状结构交联度降低，有利于小分子进入网状结构中。 [0009] (2)电解：将经高温煮练的大麻加入电解槽中，常温电解处理10-20分钟后，关闭电解电源，将电解液加热至70-80℃，保温10-20分钟后，取出大麻，置于自来水中浸泡半小时后，再冲洗干净待用；所述电解液为15-20w％Na2S2O3水溶液。 [0010] Na2S2O3水溶液的电解方程式为： [0011] Na2S2O3+H2O→2Na++SO3H-+OH-+S [0012] Na2S2O3电解所生成的磺酸根与木质素反应，可以生成可溶于水的木质素磺酸盐，从而将木质素去除。10-20分钟后电解结束，此时电解液呈弱碱性，升高温度继续在碱性条件下煮练，进一步除去木质素。大麻先经步骤(1)所述的高温煮练，降低网状结构的密度，使得步骤(2)中电解生成的磺酸根顺利进入网状结构中，增大与木质素的反应几率，从而增加脱胶率。此外，电解反应生成的碱性物质，可以进一步去除木质素，避免额外加入碱性物质，降低了生产成本和废液污染。 [0013] (3)酶解：将步骤(2)中所得经电解处理的大麻加入复合酶溶液中，于PH4.5-6，45-55℃下酶解2-4小时后，自来水冲洗干净，采用酶解降解果胶等物质，进一步脱胶。 [0014] (4)制浆：将步骤(3)酶解处理过的大麻切碎后，加入水中，于40-45℃下碎浆，再经疏解机去除粗纤维，得到粒度≤1mm的纤维束，向浆料中加入碱调节PH至7.0-7.5，再采用盘磨打浆； [0015] (5)施胶：将步骤(4)所得浆料经冲浆、上网抄造处理，并在上网抄造过程中，向浆料中加入烧碱至浆料PH为5，再加入固着剂，12-18秒后加入质量浓度为10％的松香胶-水溶液逆向施胶，所述固着剂的添加量为15-30kg/吨浆，松香胶-水溶液的添加量为100-200kg/吨浆。采用松香胶作浆内施胶剂，能增加纸张的抗水、抗墨、抗乳液和抗腐蚀性能。在水中的大麻纤维与松香胶都是带负电荷的，两者之间存在静电相斥作用，因此需要加入固着剂将松香胶沉淀物附着在大麻纤维上，以达到施胶目的。 [0016] (6)成纸：将施胶过的浆料经压榨、干燥、压光、卷取、分切和打包入库制得所需大麻纸。 [0017] 作为优选，步骤(1)中所述大麻与沸水的质量比为1:15-20。 [0019] 作为优选，步骤(2)中所述电解液的质量为大麻质量的8-15倍。 [0020] 作为优选，步骤(3)中所述复合酶溶液由以下重量份数原料组成：20-30份果胶酶、10-15份半纤维素酶、5-10份氯化钠和50-60份水。采用复合酶协同酶解，相比于单种酶酶解，具有酶解温度低、时间短、效率高的优点。加入氯化钠能有效提高酶的活性，从而提高酶解效率。 [0021] 作为优选，步骤(3)中所述复合酶溶液的质量为大麻质量的10-15倍。 [0022] 作为优选，步骤(4)中所述盘磨打浆的具体工艺为打浆浆压0.30-0.35MPa，打浆度为50-60°SR。为了获得较高的纸张强度，通常需要较高的打浆度，但当打浆度过高时，大麻纤维被过度切断，反而会导致纸张强度降低，同时增加设备能耗、延长生产时间。 [0023] 更优选，步骤(5)中所述固着剂的制备方法为：将β-环糊精加入60-70℃热水中糊化30分钟后，加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，控制体系PH为4-5，于50-60℃下反应2-3小时后，冷却至室温，过滤，滤饼用乙醇浸泡洗涤数次和水洗后，真空干燥得到所需固着剂。现有的造纸工业固着剂通常为硫酸铝、聚合氯化铝、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙烯亚胺和聚乙烯胺等，以上固着剂固着效果一般，且残留的固着剂对环境污染较大，本发明采用改性β-环糊精作固着剂，固着效果好，且安全无污染。 [0024] 更优选，所述β-环糊精与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的质量比为1:0.2-0.4。 [0025] 本发明的有益效果为： [0026] 1、本发明采用电化学-生物酶解相结合的方式处理大麻，使其适度脱胶，同时避免了采用亚硫酸盐化学脱胶所带来的脱胶率低下、化工废液量大的缺点。 [0027] 2、采用改性β-环糊精作固着剂，避免了化学固着剂固着效果不佳和残留固着剂对环境的污染问题。 具体实施方式[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。 [0029] 实施例1 [0030] (1)将20gβ-环糊精加入70℃100g热水中糊化30分钟后，加入5g 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，控制体系PH为4，于50℃下反应3小时后，冷却至室温，过滤，滤饼用乙醇浸泡洗涤数次和水洗后，真空干燥得到22g所需固着剂； [0031] (2)高温煮练：将100g大麻洗净后，置入1800g沸水中煮练30分钟后，取出，采用自来水冲洗干净； [0032] (3)电解：将经高温煮练的大麻加入电解槽中，采用1000g 20w％Na2S2O3水溶液常温电解处理10分钟后，关闭电解电源，将电解液加热至75℃，保温15分钟后，取出大麻，置于自来水中浸泡半小时后，再冲洗干净待用； [0033] (4)酶解：将步骤(3)中所得经电解处理的大麻加入1000g复合酶溶液中，于PH5，50℃下酶解3小时后，自来水冲洗干净；所述复合酶溶液由以下重量份数原料组成：20份果胶酶、15份半纤维素酶、5份氯化钠和60份水； [0034] (5)制浆：将步骤(4)酶解处理过的大麻切碎后，加入水中，于45℃下碎浆，再经疏解机去除粗纤维，得到粒度≤1mm的纤维束，向浆料中加入碱调节PH至7.0，再采用盘磨打浆； [0035] (6)施胶：将步骤(5)所得浆料经冲浆、上网抄造处理，并在上网抄造过程中，向浆料中加入烧碱至浆料PH为5，再加入步骤(1)的固着剂，15秒后加入质量浓度为10％的松香胶-水溶液逆向施胶，所述固着剂的添加量为20kg/吨浆，松香胶-水溶液的添加量为150kg/吨浆； [0036] (7)成纸：将施胶过的浆料经压榨、干燥、压光、卷取、分切和打包入库制得所需大麻纸。 [0037] 实施例2 [0038] (1)将20gβ-环糊精加入60℃100g热水中糊化30分钟后，加入4g 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，控制体系PH为4.5，于60℃下反应2小时后，冷却至室温，过滤，滤饼用乙醇浸泡洗涤数次和水洗后，真空干燥得到23.2g所需固着剂； [0039] (2)高温煮练：将100g大麻洗净后，置入2000g沸水中煮练20分钟后，取出，采用自来水冲洗干净； [0040] (3)电解：将经高温煮练的大麻加入电解槽中，采用800g 18w％Na2S2O3水溶液常温电解处理20分钟后，关闭电解电源，将电解液加热至80℃，保温10分钟后，取出大麻，置于自来水中浸泡半小时后，再冲洗干净待用； [0041] (4)酶解：将步骤(3)中所得经电解处理的大麻加入1200g复合酶溶液中，于PH4.5，45℃下酶解4小时后，自来水冲洗干净；所述复合酶溶液由以下重量份数原料组成：25份果胶酶、10份半纤维素酶、10份氯化钠和55份水； [0042] (5)制浆：将步骤(4)酶解处理过的大麻切碎后，加入水中，于40℃下碎浆，再经疏解机去除粗纤维，得到粒度≤1mm的纤维束，向浆料中加入碱调节PH至7.5，再采用盘磨打浆； [0043] (6)施胶：将步骤(5)所得浆料经冲浆、上网抄造处理，并在上网抄造过程中，向浆料中加入烧碱至浆料PH为5，再加入步骤(1)的固着剂，12秒后加入质量浓度为10％的松香胶-水溶液逆向施胶，所述固着剂的添加量为15kg/吨浆，松香胶-水溶液的添加量为200kg/吨浆； [0044] (7)成纸：将施胶过的浆料经压榨、干燥、压光、卷取、分切和打包入库制得所需大麻纸。 [0045] 实施例3 [0046] (1)将20gβ-环糊精加入65℃100g热水中糊化30分钟后，加入8g 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，控制体系PH为5，于55℃下反应2.5小时后，冷却至室温，过滤，滤饼用乙醇浸泡洗涤数次和水洗后，真空干燥得到22.6g所需固着剂； [0047] (2)高温煮练：将100g大麻洗净后，置入1500g沸水中煮练40分钟后，取出，采用自来水冲洗干净； [0048] (3)电解：将经高温煮练的大麻加入电解槽中，采用1500g 15w％Na2S2O3水溶液常温电解处理15分钟后，关闭电解电源，将电解液加热至70℃，保温20分钟后，取出大麻，置于自来水中浸泡半小时后，再冲洗干净待用； [0049] (4)酶解：将步骤(3)中所得经电解处理的大麻加入1500g复合酶溶液中，于PH6，55℃下酶解2小时后，自来水冲洗干净；所述复合酶溶液由以下重量份数原料组成：30份果胶酶、12份半纤维素酶、8份氯化钠和50份水； [0050] (5)制浆：将步骤(4)酶解处理过的大麻切碎后，加入水中，于42℃下碎浆，再经疏解机去除粗纤维，得到粒度≤1mm的纤维束，向浆料中加入碱调节PH至7.5，再采用盘磨打浆； [0051] (6)施胶：将步骤(5)所得浆料经冲浆、上网抄造处理，并在上网抄造过程中，向浆料中加入烧碱至浆料PH为5，再加入步骤(1)的固着剂，18秒后加入质量浓度为10％的松香胶-水溶液逆向施胶，所述固着剂的添加量为30kg/吨浆，松香胶-水溶液的添加量为100kg/吨浆； [0052] (7)成纸：将施胶过的浆料经压榨、干燥、压光、卷取、分切和打包入库制得所需大麻纸。 [0053] 比较例1 [0054] 采用和实施例1相同的操作处理大麻，不同的是比较例1中的大麻未经高温煮练。 [0055] 比较例2 [0056] 采用和实施例1相同的操作处理大麻，不同的是比较例2步骤(5)中复合酶溶液的质量为大麻质量的20倍。 [0057] 实施例4大麻纸性能测试 [0058] 测定实施例1-3、比较例1-2的大麻纸的性能结果见表1， [0059] 表1： [0060] 纵横向撕裂度/mN 耐破度/KPa 纵横向平均裂断长/Km 实施例1 155 102 7.2 实施例2 152 108 6.8 实施例3 161 105 7.5 比较例1 123 91 8.2 比较例2 135 79 8.6 [0061] 通过表1可以看出：通过本发明所提供的方法制备的大麻纸强度较高。比较例1未经高温煮练处理，大麻大麻纸的强度不高。比较例2采用的复合酶用量过大，导致果胶物质含量过低，大麻脱胶过度，使得大麻纤维短绒较多，大麻纸强度下降。 |
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