专利名称：一种以稻草和麦草为原料的纸浆及其制备方法 造纸的植物纤维原料大致可以分为三类木材纤维、草类纤维及棉麻纤维。木材纤维分为针叶木和阔叶木，两种纤维的形态有很大的差别。针叶木纤维由于其中的纤维长度大，纤维较柔软，微细组分的含量很少，易制得高强度的纸张，是造纸的优良原料。阔叶木纤维由于纤维较短，导管和薄壁细胞含量较高，所以成纸强度不如针叶木浆，由于导管与纤维网络的交织不良，易产生掉粉毛现象，但纤维短小对纸页的挺度和平滑度有利。草类纤维，由于杂细胞的含量较高，杂细胞对草浆造纸有许多不利的影响，与纤维交织不良，影响纸浆的强度，当杂细胞的群体附着在纸面时，易掉粉掉毛，杂细胞木素含量高，不易漂白，易在纸面形成黄色尘埃点，制浆造纸价值最低。因此全世界范围内造纸用的最多的是木材纤维，草类纤维用的较少，但是，由于我国的木材资源缺乏，我国的造纸多用草类原料。申请号为200610075049.9题为“提高棉秆制浆白度的制浆方法”一文中，利用了棉秆制浆本身所具有的白度高、尘埃少、浆料强度高的特点，制造中高档的文化用纸。采用该专利申请的方法制得的棉秆漂白浆的撕裂长可以达到5979m，撕裂度为373.3，耐折106次，纤维长度最长为1.35mm，最短为0.61mm，平均为0.93mm。并且申请人在该申请中公布该发明的方法制备的棉秆漂白浆纤维的强度高于阔叶木浆，棉秆浆能够代替部分木浆用于高档文化用纸的抄造。然而由于棉秆本身属于阔叶木中的一种，所以具有较高纸浆强度。申请号为200510135862.6题为“改进的纸浆漂白工艺”公开了一种用于芦苇浆造纸的改进的纸浆漂白工艺，采用该方法得到的漂白浆的裂断长度可以达到3779，耐折次数可以达到8次。申请号为200510029061.1的题为“非木材纤维酶法化机浆制浆方法”一文，文中的制浆原料选择了油棕榈果壳纤维、红麻纤维、芦苇纤维、甘蔗、麦草中的一种或者混合物，在文中的实施例中采用了红麻纤维和芦苇纤维的混合物制浆，获得的浆料具有可以达到如下性能断裂长5200M，白度80％ISO。但是对于申请号为200510135862.6和200510029061.1的专利申请，由于它们的原料都采用了芦苇，作为非木纤维的芦苇由于本身杂细胞相对于稻草和麦草要更少，所以它制得的纸浆通常有比以其他禾草类植物为原料制得的纸浆的强度更好。
尽管上述方法制得的浆料在白度和纸浆的强度上得到了很好的效果，然而它们并没有涉足在我国最多的禾草类原料稻草和麦草，本申请也是意在得到麦草和稻草为原料制得的具有良好强度的漂白化学浆。


本发明用于提供一种以稻草和麦草中为原料的纸浆，以及这种纸浆的制备方法。
本发明的一个方面提供了一种以稻草和麦草为原料的纸浆，其中的原料为稻草和麦草中的一种或者两种，纸浆的裂断长为4500-8100m，撕裂度为180-280mN。
本发明的另一个方面提供了一种以稻草和麦草为原料的纸浆，其中的纸浆的裂断长为6000-7100m，撕裂度为246-252mN。
对于普通的稻草麦草浆的裂断长为3.8km，撕裂度仅为190mN，对于阔叶木浆的裂断长也只有3.5-5.3km，撕裂度可以达到440-660mN，这是因为稻草和麦草的纤维细胞的含量远远小于木材原料的细胞含量，但是造成纸浆物理强度下降的杂细胞含量却大大高于相应的木材原料，本发明提供的以稻草和麦草为原料的纸浆的裂断长大大超过了现有技术的稻草和麦草的纸浆，甚至超过了阔叶木浆。撕裂度虽然不及现有的阔叶木浆，但是也大大超过了现有的稻草和麦草纸浆。
本发明的另一个方面提供了一种以稻草和麦草为原料的纸浆，其中的纸浆的白度为74-82％ISO。
本发明的再一个方面提供了一种以稻草和麦草为原料的纸浆，其中的纸浆的白度为75-80％ISO。
本发明的再一个方面提供了一种以稻草和麦草为原料的纸浆，其中的纸浆的耐折次数为20-70次。
本发明的再一个方面提供了一种以稻草和麦草为原料的纸浆，其中的纸浆的耐折次数为30-55次。
耐折次数也是表征纸浆强度的重要指标，主要受到纤维长度、纤维之间的结合力所决定的，现有技术通常认为稻草中的不定形细小细胞较多，非细胞的含量多，所以稻草浆的滤水性差，纸张的强度也差。麦草细胞中虽然细小细胞含量少，纤维长度与阔叶木浆相类似，但是麦草细胞的壁腔比远远的高于阔叶木浆和针叶木浆，通常认为壁腔比高的纤维比较僵硬，制成的纸浆强度低。对于现有技术中的麦草浆的耐折次数为8次，阔叶木浆为10-23次，本发明的稻草和麦草浆的耐折次数远远超过了它们。
本发明的再一个方面提供了一种以稻草和麦草为原料的纸浆，其中的纸浆的打浆度为30-36°SR。
本发明的再一个方面提供了一种以稻草和麦草为原料的纸浆，其中的纸浆的打浆度为33-36°SR。
本发明的再一个方面提供了一种以稻草和麦草为原料的纸浆，其中的纸浆的木素脱除率为84-98％。
本发明还提供了一种制备上述纸浆的方法，上述的纸浆是通过以下方法制备而成的A)将蒸煮后得到的浆输送到挤浆机中进行挤浆，得到粗浆；B)将粗浆经过跳筛，得到跳筛后的浆；C)将跳筛后的浆送入洗浆机中进行洗涤，得到洗涤浆；D)对洗涤浆进行漂白，得到漂白化学浆；E)对漂白化学浆进行后处理，得到纸浆；其中的粗浆的硬度为16-28高锰酸钾值，洗涤浆的溶剂残留为100-150ppm。硬度为16-28高锰酸钾值，相当于卡伯价26-50的浆。上述的溶剂是指残留的蒸煮液，对于采用碱法蒸煮的，上述的溶剂即为碱液，对于采用亚硫酸铵法的，上述的溶剂即为亚硫酸铵液，以此类推，上述的溶剂还可以为其它在蒸煮过程中经常使用的溶液。上述的的漂白可以是现有技术中的三段漂白、补充漂白、无元素氯漂白系统ECF、全无氯漂白系统TCF漂白、氧碱漂白、臭氧漂白、置换漂白以及生物漂白。
在为了达到良好的蒸煮效果，也可以在蒸煮之前采用蒸煮液进行浸渍。
洗涤中的温度60-70℃，洗涤后得到的浆料的浓度为9-14％。
跳筛后的浆的扣解度为20-39°SR，优选22-25°SR。跳筛后得到的浆的浓度为2.8-3.2％，PH值7-9。
本发明还提供了一种制备上述纸浆的方法，其中的漂白化学浆的高锰酸钾值为18-27相当于卡伯价28-48。
本发明还提供了一种制备上述纸浆的方法，其中的漂白化学浆的高锰酸钾值为20-25相当于卡伯价31-42。
本发明还提供了一种制备上述纸浆的方法，其中用溶剂对蒸煮后得到的浆进行浓度的调节。
将蒸煮后得到的浆的浓度调节到8-10％。
本发明还提供了一种制备上述纸浆的方法，其中的浓度调节的粗浆的温度为65-80℃。
进行浓度调节的时候采用比蒸煮过程中经常使用的溶液浓度更低的同种溶液，目的是为了降低蒸煮之后的粗浆的浓度，便于进行接下来的挤浆工艺。同时在浓度调节的时候也可以将粗浆的细胞内和细胞之间的蒸煮过程中所形成的杂质置换出来，同时也可以将其中的浓度高的蒸煮液得以置换。这是根据渗透压的原理进行的，当然为了达到更好的置换效果，进行浓度调节的时候粗浆的温度为65-80℃时为佳。
本发明还提供了一种制备上述纸浆的方法，其中在蒸煮后得到的浆和得到漂白化学浆之间的任何一步进行疏解，使纤维的结构变得疏松。上述的得到的漂白化学浆是指漂白后最终得到的化学浆。
本发明的疏解工艺尤其适用于禾草类纤维蒸解后，在较高的浓度下，经过挤压和/或搓揉、输送过程起到纤维疏松作用的疏解工艺。
通常的疏解工艺常常在木浆的生产过程中使用，同时经常用于木浆的生产过程中在蒸煮之前使用，这是由于木浆由于它的纤维素的结构比较特殊，所以在蒸煮之前，在疏解的过程中，木浆中的纤维自然分开，易于将其中的木素暴露出来，这样在以后的处理过程中可以达到好的效果。然而对于稻草和麦草植物来说，也可以看到使用疏解工艺，同样疏解工艺也常常是在蒸煮之前使用的。
本发明的稻草和麦草从蒸煮到漂白之间通常还需要经过几个工艺过程例如挤浆、粗筛、洗浆，本发明的疏解工艺可以在这几个工艺中的任意两个工艺之间使用，如果要达到最终的漂白化学浆具有良好的效果，疏解工艺在整个漂白工艺之前或者在挤浆之后进行可以获得更为良好的漂白化学浆的效果。
由于稻草和麦草的纤维的结构比较致密，通过疏解工艺可以使禾草纤维的茎结构变得更为疏松，形成立体网状结构，这样禾草类纤维的比表面积变大，更利于禾草之中的木素暴露出来，从而达到脱木素过程中获得高的木素脱除率，从而制得白度为68-82％ISO，木素脱除率为84-98％的漂白化学浆。为了达到更好的疏解效果现有的疏解设备，如高频疏解机、揉搓机、盘式粉碎机、打浆设备中的盘磨疏解机、以及纤维分离机都可以在本发明的疏解工艺中进行使用，因为它们都可以起到疏解纤维而尽可能减少切断纤维的作用。
以上工艺的任意组合都能够实现本发明的目的。
相对于现有的稻草和麦草制得的纸浆来说，本发明的纸浆的机械强度远远高于现有技术这主要体现在纸浆的裂断长、撕裂度和耐折度，同时裂断长和耐折度也高出了阔叶木浆，这对于现有技术产生的认识来说是难以实现的。同时本发明充分的开发了我国现有的稻草和麦草资源，得到了强度性能相当于木浆的纸浆，使人们对禾草植物由于自身的原因难以达到木本植物制浆这一说法有了新的认识。
本发明也公开了制成这种高机械强度的纸浆的方法，与现有技术不同的是本发明在蒸煮之后得到的粗浆的硬度高，同时本发明在生产的过程中还加了现有技术中没有的疏解工艺，以及浓度调节的方法和工艺，以及这些与现有技术区别的工艺和现有工艺之间的组合，它们共同构成了按照本发明的方法得到的纸浆的高的机械强度。

以下实施例用于解释发明，但是不用于限制本发明实施例1经过干法备料后的稻草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干稻草量为9％的亚硫酸铵溶液混合浸渍，然后送入蒸球，蒽醌加入量为绝干原料量的0.6％，液比1∶3，稻草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温30分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温80分钟；向蒸球内加入黑液进行浓度的调节，将浓度调节到10％，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值20，相当于卡伯价32，蒸煮终点时pH值为11，黑液中的残碱浓度为12g/l，所制备的高硬度浆的得率为60％。接着将蒸煮后得到的浆，通过泵输送到螺旋挤浆机进行排“浓”黑液处理，所得的浓黑液可以用于后序的蒸发作肥料，挤出的浆的浓度从挤浆前的10％提高到18％，此时浆的PH值为8，挤出的黑液浓度为9°Be(20℃)，残铵8g/L，再将挤浆后得到的稻草浆稀释至浆的浓度至2.5-3.0％，送到跳筛机进行筛选，跳筛损失为0.3％，再将跳筛后得到的稻草浆采用鼓式真空洗浆机进行洗涤，洗涤过程中的温度为65℃，进入洗浆机的粗浆的扣解度为30°SR，洗涤首先采用浓度为2.5-3％，黑液进行逆流置换洗涤，接着采用清水进行再次洗涤，洗浆后的亚铵溶剂的残留为120ppm。并从真空洗浆机中排出的浆又通过高浓度除渣器除去杂质，损失0.1％，洗涤后浆料的浓度为9％，先进行氧漂，之后进入二段真空洗浆机洗涤，最后将浆料输送到次氯酸单段漂白工艺中进行单段漂白，再用泵将漂白后浆料泵入真空洗浆机进行洗涤，得到纸浆的白度为74％ISO，木素脱除率为86％，裂断长为7100，撕裂度为246mN，打浆度为33°SR，耐折次数20。
实施例2经过于法备料后的麦草送入蒸球，往蒸球中加入对绝干原料量10％的烧碱溶液，蒽醌加入量为绝干原料量的0.7％，液比1∶4，麦草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至110℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为168℃，保温90分钟；向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值18，相当于卡伯价30，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残碱浓度为12g/l。所制备的高硬度浆的得率为62％。麦草经过亚铵法进行蒸煮，蒸煮后得到麦草浆的硬度为18高锰酸钾值相当于卡伯价29，麦草浆在刚刚结束蒸煮的同时，温度为160℃时，用黑液调节浓度到8％，将该麦草浆通过泵输送到螺旋挤浆机进行挤浆，将挤出的黑液蒸发作肥料，挤出的浆的浓度从挤浆前的8％提高到19％，此时浆的PH值为8，挤出的黑液浓度为11°Be(20℃)，残铵8g/L，再将所得到的麦草浆用黑液来稀释至浆的浓度至2.5-3.0％，送到跳筛进行粗浆筛选，跳筛损失为0.2％，再将跳筛后得到的麦草浆采用水平带真空洗浆机进行洗涤，洗涤过程中的温度为60℃，真空洗涤的浆浓度为2.8％，洗涤过程中采用热水进行二段洗涤，进入洗浆机的浆的扣解度为22°SR。洗涤后的浆的湿重为1.8g，浆中的残碱为90ppm，洗浆的洗净度为从洗浆机中出来的浆浓度为10％，并从真空洗浆机中排出的浆又通过高浓度除渣器除去杂质，损失0.1％，最后将浆料输送到次氯酸单段漂白工艺中进行单段漂白，再用泵将漂白后浆料泵入真空洗浆机进行洗涤，得到的纸浆的白度为82％ISO，木素脱除率为86％，裂断长为6000，撕裂度为252mN，打浆度为30°SR，耐折次数70次。
实施例3经过干法备料后的稻草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干稻草量为12％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，黑液是指在上次蒸煮之后从纸浆中提取出来的废液，然后送入蒸球，蒽醌加入量为绝干原料量的0.8％，液比1∶2.5，稻草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至120℃，在此温度下保温40分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为173℃，保温90分钟；压力保持0.75MPa进行喷放。此时浆的硬度为高锰酸钾值17相当于卡伯价25，，同时，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残碱浓度为14g/l。所述的高硬度浆的得率为64％。接着再进行挤浆之前加入黑液进行稀释，稀释到浓度为8％，再将该稻草浆通过泵输送到单螺旋挤浆机进行挤浆，挤出的浆的浓度从挤浆前的8％提高到20％，此时浆的PH值为8.5，将得到的浆，加入黑液进行跳筛，跳筛之前调节浆的浓度，将浆的浓度稀释至3.0％，跳筛损失为0.2％，再将跳筛后得到的浆输送到疏解机中进行疏解，同时向疏解设备中加入浓度为38g/L的氢氧化钠，重量是绝干浆质量的3％，疏解前的稻草浆的叩解度为20°SR，通过肉眼可以看到，经过疏解操作的棉秆浆掰开后，没有棒状的纤维，这说明通过疏解操作，可以达到纤维束分离的效果，疏解后的稻草浆的叩解度为24°SR，疏解之前的稻草浆的温度为65℃，疏解之后的稻草浆的温度为70℃。再将疏解后得到的稻草浆采用压力洗浆机进行洗涤，洗涤的浆浓度为3.0％，洗浆后的溶剂残留为100ppm，从洗浆机中出来的浆浓度为11％，然后加热该浆至80℃并经容积式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的30kg每吨浆的氧气和绝干浆重量3％的氢氧化钠混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的0.2％，进口温度98度，压力1.0Mpa，停留80分钟内使该浆能进行充分的脱木素反应，塔顶温度为102度，压力保持为0.4MPa。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，此时浆的硬度K(高锰酸钾值)降低到13相当于卡伯价18，叩解度为32°SR。之后用泵将稀释的浆泵入二段真空洗浆机洗涤，后面采用传统的CEH三段漂白，具体为C段用氯量为绝干浆的4％，浆的浓度为3.5％，漂白的温度为50℃，漂白的时间为50分钟；E段加入氢氧化钠的量为绝干浆量3％，浆的浓度为10％，漂白温度为52℃，时间为150分钟；H段次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2％，漂白的温度为32℃，漂白的时间为150分钟，再用泵将漂白后浆料泵入真空洗浆机进行洗涤，即可得到白度为82％ISO，裂断长8100米，耐折度55次，撕裂度为180mN，打浆度为35°SR的优质稻草浆。
实施例4经过干法备料后的稻草送入蒸球，往蒸球中加入对绝干原料量9％的烧碱溶液，蒽醌加入量为绝干原料量的0.8％，液比1∶3，棉秆装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温60分钟；同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值25，相当于卡伯价40，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。所述的高硬度浆的得率为58％。稻草经过碱法进行蒸煮，蒸煮后得到稻草浆的硬度为20高锰酸钾值，相当于卡伯价34，在挤浆前，对浆料进行浓度的调浓，浓度调到8％，将该稻草浆通过泵输送到单螺旋挤浆机进行挤浆，挤出的浆的浓度从挤浆前的8％提高到20％，此时浆的PH值为8.5，将得到的浆，加入黑液进行跳筛，跳筛之前调节浆的浓度，将浆的浓度稀释至3.0％，跳筛损失为0.2％，再将跳筛后得到的浆输送到疏解机中进行疏解，同时向疏解设备中加入浓度为38g/L的碱，碱液的重量是绝干浆质量的3％，疏解前的稻草浆的叩解度为20°SR，通过肉眼可以看到，经过疏解操作的稻草浆掰开后，没有棒状的纤维，这说明通过疏解操作，可以达到纤维束分离的效果，疏解后的稻草浆的叩解度为24°SR，疏解之前的稻草浆的温度为60℃，疏解之后的稻草浆的温度为70℃。再将疏解后得到的稻草浆采用压力洗浆机进行洗涤，进入洗涤机的稻草浆扣解度为36°SR。洗涤采用清水进行3次洗涤，为了达到更好的洗涤效果可以用清水洗涤三次以上，洗涤过程中保持70℃，洗涤的浆浓度为3.0％，洗浆的残碱浓度为70ppm，从洗浆机中出来的浆浓度为11％，浆料输送到氧碱漂白工艺中进行漂白，用泵将漂白后浆料泵入用水平带真空洗浆机进行洗涤，得到的漂白化学浆的白度为74％ISO，木素脱除率为86％，裂断长为7500，耐折次数30，撕裂度为280mN，打浆度为36°SR。
实施例5经过干法备料后的麦草和麦草以任意比经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干总料(包括稻草和麦草)量为4％的亚硫酸铵溶液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量10％的亚硫酸铵溶液，液比1∶4，总料装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至110℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为168℃，保温90分钟；向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值18相当于卡伯价30，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残铵浓度为8.5g/l。所述的高硬度浆的得率为63％。总料经过亚铵法进行蒸球蒸煮，蒸煮后得到浆的硬度为25高锰酸钾值相当于卡伯价42，蒸煮终点的PH值为8，黑液的残铵控制在9g/L，将蒸球内的浆的浓度控制在10％，接着将蒸煮后的浆料通过泵输送到螺旋挤浆机进行排“浓”黑液处理，挤出的浆的浓度从挤浆前的9％提高到21％，所得的浓黑液可以用于后序的蒸发作肥料，此时浆的PH值为8，挤出的黑液浓度为10°Be(20℃)，残铵10g/L，温度75℃，再将挤浆后得到的浆料用黑液来稀释至浆的浓度至2.5-3.0％，送到跳筛进行粗浆筛选，跳筛损失为0.2％，又通过高浓度除渣器除去杂质，损失0.1％，再将除渣后得到的浆料进入三段真空洗浆机进行洗涤，洗涤的浆浓度为3.0％，洗浆的洗净度为90ppm，从洗浆机中出来的浆浓度为9％，并将从真空洗浆机中排出的浆料输送到CEH三段漂白工艺中进行漂白，在第一段漂白之前将该稻草浆输送到机中进行疏解，疏解前的稻草浆的叩解度为20°SR，通过肉眼可以看到，经过疏解操作的稻草浆掰开后，没有棒状的纤维，这说明通过疏解操作，可以达到纤维束分离的效果，疏解后的稻草浆的叩解度为26°SR，相对于疏解之前的稻草浆，疏解之后的稻草浆的温度升高大约5-10℃。疏解之后的浆料进行漂白，三段漂白完成之后用泵将浆料泵入真空洗浆机进行洗涤，得到的漂白化学浆的白度为78％，木素脱除率为92％。裂断长为4500，耐折次数60，撕裂度为246mN，打浆度为34°SR。


本发明涉及一种以稻草和麦草为原料的纸浆，其中纸浆的裂断长为4500－8100km，撕裂度为180－280mN。本发明还提供了一种制备上述纸浆的方法，通过以下方法制备而成的A)将蒸煮后得到的浆输送到挤浆机中进行挤浆，得到粗浆；B)将粗浆经过跳筛，得到跳筛后的浆；C)将跳筛后的浆送入洗浆机中进行洗涤，得到洗涤浆；D)对洗涤浆进行漂白，得到漂白化学浆；E)对所述的漂白化学浆进行后处理，得到纸浆；其中的粗浆的硬度为16－28高锰酸钾值相当于卡伯价26－50，洗涤浆的溶剂残留为100－160ppm。本发明充分的开发了我国现有的稻草和麦草资源，得到了机械强度性能相当于木浆的纸浆。