由竹材制成的瓦楞纸及利用竹材制备瓦楞纸的方法与流程

1.本发明涉及造纸领域，特别涉及一种由竹材制成的瓦楞纸及利用竹材制备瓦楞纸的方法。

背景技术：

2.瓦楞纸广泛应用于物品的包装，用于保护物品。一般的可以利用竹子、芦苇、麦草、棉秆、甘蔗渣、竹篁草、木材等为原料制备瓦楞纸。
3.目前制备纸浆的工艺主要有化学制浆工艺和机械制浆工艺。化学浆造工艺主要是利用强碱或硫酸盐等化学制剂在高温蒸煮中渗入至原料中，化学制剂与原料中的木质素发生化学反应，从而分离出木质素。但该化学制浆工艺由于含有大量的化学制剂会产生大量的废水，污染环境，与当今日益增强的环保要求相冲突。机械制浆通过机械力的剪切作用来减少化学品的用量。但是这一方法未能从微观层面对细胞壁结构和三素包裹结构进行有效破环，反而会降低纤维强度，纯机械浆一般作为填料使用，其添加比例一般不高于10％。此外还有化学机械浆及半化学法制浆等方法，也都需要添加化学品进行处理，环保压力和弊端仍然存在。

技术实现要素：

4.为了解决相关技术中存在的化学制浆工艺会产生化学污染以及机械浆造纸强度差等问题，本发明公开提供了一种无添加任何化学制剂且纸张强度达到标准要求的由竹材制成的瓦楞纸及利用竹材制备瓦楞纸的方法。
5.本发明提供一种由竹材制成的瓦楞纸，所述瓦楞纸由竹浆和废纸浆制成，所述竹浆的占比至少为20％，所述竹浆由竹材经物理处理的汽爆工艺制成。
6.可选的，所述竹浆的占比为20％～90％。
7.可选的，所述竹浆是由纯物理工艺处理制备而成。
8.可选的，所述汽爆工艺为：将竹块送入汽爆机内，在所述汽爆机内通入0.2～2.5mpa的饱和水蒸汽并保压1～20min后，瞬时泄压使竹块在所述汽爆机中在5～20ms内完成爆破，并瞬间将物料降温至40～80℃。
9.可选的，汽爆后，纤维平均长度为1200um-2500um。
10.可选的，汽爆后，所述物料包括半纤维素、纤维素、木质素及木质素改性后的橡胶状物质。
11.可选的，所述汽爆工艺之后，竹材得率为55％～95％。
12.可选的，制造所述瓦楞纸的工艺，还包括：
13.磨浆步骤：将汽爆后的物料送入磨浆机，以对汽爆后的竹纤维进行分离及浆料细纤维化。
14.可选的，制造所述瓦楞纸的工艺，还包括打浆步骤：对磨浆处理后的竹浆和废纸分别或混合后在打浆机进行打浆，然后输送入浆池。
15.可选的，制造所述瓦楞纸的工艺，还包括抄纸步骤：将打浆后的物料进行抄纸。
16.可选的，所述汽爆工艺、磨浆步骤、打浆步骤，中间无任何化学剂添加过程，为纯物理处理过程。
17.本发明另提供一种利用竹材制备瓦楞纸的方法，包括：
18.粉碎步骤：将竹材打碎成竹块；
19.汽爆步骤：将竹块送入汽爆机内，在所述汽爆机内通入0.2～2.5mpa的饱和水蒸汽并保压1～20min后，瞬时泄压使竹块在所述汽爆机中在5～20ms内完成爆破，并瞬间将物料降温至40～80℃；
20.磨浆步骤：将汽爆后的物料送入磨浆机，以对汽爆后的竹纤维进行分离及浆料细纤维化；
21.打浆步骤：磨浆处理后的竹浆，竹浆的占比至少为20％，和废纸分别或混合后在打浆机进行打浆，然后送入浆池；以及
22.抄纸步骤：将打浆后的物料进行抄纸；
23.所述粉碎步骤、所述汽爆步骤、磨浆步骤和打浆步骤均为物理处理过程。
24.可选的，所述竹浆的占比为20％～90％。
25.可选的，所述粉碎步骤、汽爆步骤、磨浆步骤、打浆步骤均为纯物理处理过程。
26.可选的，所述汽爆步骤之后，纤维平均长度为1200um-2500um。
27.可选的，所述汽爆步骤之后，所述物料包括半纤维素、纤维素、木质素及由木质素改性后的橡胶状物质。
28.可选的，所述汽爆步骤之后，竹材得率为55％～95％。
29.本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
30.本发明公开另提供一种由竹材制成的瓦楞纸，所述瓦楞纸由竹浆和废纸浆制成，所述竹浆的占比至少为20％，所述竹浆由竹材经物理处理的汽爆工艺制成。本发明公开的瓦楞纸的竹浆比例提高到20％，减低了成本较高的废纸浆比例，从而降低了瓦楞纸的生产成本，提高了经济效益，有利于大规模生产和制造。该汽爆工艺是纯物理处理过程，无添加任何化学药剂，无污染，满足环保要求，并且汽爆后，木质素部分去除，或被改性成橡胶状物质，使得竹纤维露出更易结合，从而提高纸张强度。
31.本发明公开提供一种利用竹材制备瓦楞纸的方法，该方法包括粉碎步骤、汽爆步骤、磨浆步骤、打浆步骤和抄纸步骤，其中，粉碎步骤是：将竹材打碎成竹块；汽爆步骤是：将竹块送入汽爆机内，在汽爆机内通入0.2～2.5mpa的饱和水蒸汽并保压1～20min后，瞬间泄压使竹块在汽爆机中在5～20ms内完成爆破，并瞬间将物料降温至40～80℃；磨浆步骤是：将汽爆后的物料送入磨浆机，对汽爆后的竹纤维进行分离及浆料细纤维化；打浆步骤是：磨浆处理后的竹浆，竹浆的占比至少为20％，和废纸分别或混合后在打浆机进行打浆，然后送入浆池；以及抄纸步骤是：将打浆后的物料进行抄纸。上述粉碎步骤、汽爆步骤、磨浆步骤和打浆步骤均为物理处理过程，无添加任何化学药剂，无污染，满足环保要求。汽爆后，木质素部分去除，或被改性成橡胶状物质，使得竹纤维露出更易结合，从而提高纸张强度。此外，竹浆比例提高到20％以上，有助于降低了瓦楞纸的生产成本，提高了经济效益，有利于大规模生产和制造；而竹材这一速生材的充分利用，有助于保护森林资源，提高所在区域农民的经济收入。
32.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
33.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。
34.图1是本发明公开利用竹材制备瓦楞纸的方法流程图。
具体实施方式
35.为了进一步说明本发明公开的原理和结构，现结合附图对本发明公开的优选实施例进行详细说明。
36.如前所述，化学制浆工艺污染性强，而机械制浆工艺又不能有效分离木质素，随科学技术的发展，开始有人尝试蒸汽爆破的方式来制备纸浆。蒸气爆破制浆是利用蒸汽爆破法对具有细胞结构的植物纤维原料进行处理，即利用高温高压水蒸气处理植物纤维，使木质素软化，纤维制浆的横向连接强度降低，原料孔隙中的水蒸气急剧膨胀，产生爆破，从而使纤维得以离析、分散，部分剥离木质素，并将原料撕裂为小纤维。但这些蒸汽爆破制浆主要针对的桔杆和木头等原料。由于我国是世界上竹类资源最为丰富、竹林面积最大、产量最多的国家，并且与木材相比具有生长快的优点，而与其他非木材的原料如麦草、稻草等相比，竹子具有纤维长、纸浆物料性能好、原料不受季节性影响等的优势，因此，利用竹材制浆不仅可以促进资源的可持续发展，还可以提高市场竞争力。但是由于竹材本身各向异性的差距较大，结构强度特性等差异大，例如包括竹节和竹青，工艺处理复杂，工艺参数难以确定等，因此，目前利用汽爆技术汽爆竹材而无化学剂添加处理工艺生产瓦楞纸并未得到应用。
37.本发明人意识到采用特定的汽爆方法，能够有效分离木质素，或将木质素改性成橡胶状物质，并且又能保留比较完整的纤维，经多次试验证明后，发现竹材在该汽爆方法下，瓦楞纸中的竹浆的比例提高到了20％～90％，如此可以极大的降低瓦楞纸的生产成本，且环保成效明显。
38.本发明人提出的方法如下：
39.结合图1所示，本发明提供的利用竹材制备瓦楞纸的方法包括：
40.s1，粉碎步骤：将竹材打碎成竹块。
41.该竹材可以是从竹材生长场地直接砍伐的原生竹材，也可以是制造其他产品剩余或废弃的竹材，例如制造集装箱地板的废料竹材。
42.竹材可以打碎成竹块状，竹块的长度可以是2-5cm，将竹材切成2-5cm长，一方面尽量不破坏竹材的纤维长度，另一方面有利于汽爆分离木质素、纤维素和半纤维素。
43.s2，汽爆步骤：将竹块送入汽爆机内，在所述汽爆机内通入0.2～2.5mpa的饱和水蒸汽并保压1～20min后，瞬时泄压使竹块在汽爆机中在5～20ms内完成爆破，并瞬间将物料降温至40～80℃。
44.竹块送入密封的汽爆机后，控制通入汽爆机内的水蒸汽压力在0.2～2.5mpa的范围内，保压1～20min，使竹块处于高温高压高湿状态下，迅速泄压使竹块在汽爆机中在5～
20ms内完成爆破。在汽爆过程中，蒸汽进入纤维原料中，并渗入至纤维间的孔隙和细胞壁，与纤维素中部分羟基产生氢键作用，在水蒸汽和热的联合作用下，纤维素开始软化降解，低分子物质开始溶出，纤维间的连接作用开始减弱，在泄压后，竹细胞内部压力远大于外部压力，当这个过程在短时间内时间突发时，细胞内部蒸汽来不及从孔隙释放出来，蒸汽的巨大压力就会使得细胞内部产生爆炸，纤维细胞在高温高压作用下，纤维素、半纤维素和木质素结构遭到破坏，纤维素之间的氢键被打断，降低纤维间的连接作用，使得纤维素、半纤维素和木质素分离。
45.爆破在极短的瞬间完成，能够充分分离纤维之间的木质素，同时也尽量减少对纤维素和半纤维素的破坏。在瞬间爆破中，部分木质素从纤维中脱离出来，少部分木质素被改性与半纤维素形成橡胶状物质，能够与纤维素一起做成竹浆。
46.该汽爆过程中没有添加任何化学制剂，属于纯物理工艺处理过程。
47.在此，需说明的是，纯物理处理是指在处理过程中不添加任何化学药剂。在此，需强调的是，如为规避本发明的技术方案，而在处理过程中添加了少量的化学药剂，而该少量的化学药剂对实质处理程序不起作用，也不需进行专门的排污环保处理，则仍属于纯物理处理过程，属于本发明公开的保护范围。
48.汽爆后，生成的纤维平均长度为1200um-2500um。三年生的毛竹的竹原纤维的平均长度在2200um左右，因此汽爆并不会对纤维的长度产生较大的影响。
49.上述汽爆后，竹材得率在55％～95％，远高于化学制浆的得率。
50.s3,磨浆步骤：将汽爆后的物料送入磨浆机，以对汽爆后的竹纤维进行分离及对浆料细纤维化。
51.汽爆后的物料，木质素已经破坏，但仍裹着纤维素，磨浆机用于打开和去除木质素，露出纤维素，从而让纤维素能相互直接接触，羟键联接。磨浆机包括粉碎机、高浓磨机浓磨机、中浓磨机、低浓磨机等，汽爆后的竹纤维首先进入粉碎机进行初磨，然后通过高浓磨机，或者采用两次不同间隙的高浓磨工艺，在高浓度高温度中打开、打掉木质素，接着进入中、低浓磨机去除更多木质素的，同时使得浆料细纤维化，制成大致成絮状的纤维。
52.s4，打浆步骤：磨浆处理后的竹浆，竹浆的占比至少为20％，和废纸分别或混合后在打浆机进行打浆，然后送入浆池。
53.竹浆的添加占比是指竹浆相对于竹浆和废纸浆总和的比例。例如，竹浆重量为50kg,添加的废纸浆的重量也为50kg，则竹浆的占比50％。
54.磨浆处理后的竹浆，可以直接进入打浆机打浆，废纸也单独进入打浆机打浆，然后，竹浆与废纸浆混合后输送至浆池，其中，混合物中，竹浆的占比至少为20％。在一实施例中，该竹浆的占比范围为20％～90％。
55.或者，磨浆处理后的竹浆，先与废纸混合后再进入打浆机打浆，其中，混合的比例是竹浆至少为20％，打浆完成后再一起输送至浆池。在一实施例中，该竹浆的占比范围为20％～90％。
56.上述步骤s1-s4,没有加入任何化学制剂，全部过程为纯物理处理过程，无污染，非常环保，满足国家日益严格的环保要求。
57.s5，抄纸步骤：将打浆后的物料进行抄纸。
58.使用网纸机抄造，经过脱水、施胶、烘干等步骤后形成瓦楞纸产品。
59.本发明另提供一种由竹材制成的瓦楞纸，该瓦楞纸可由上述步骤s1-s5制成，即可采用无任何化学剂的纯物理方法制备而成。该瓦楞纸由竹浆和废纸浆制成，其中，竹浆的占比至少为20％，竹浆由竹材经物理处理的汽爆工艺制成。
60.竹浆是由前述步骤s2中纯物理处理的汽爆步骤制备而成。因此，竹浆不含任何化学制剂，无化学污染。汽爆后，纤维平均长度为1200um-2500um。物料包括半纤维素、纤维素、木质素及木质素改性后的橡胶状物质，由于部分木质素被改性，使得纤维的得率提高了。在一实施例中，纤维的得率为55％～95％，远高于化学制浆的得率。
61.在一实施例中，竹浆的占比为20％～90％。竹浆的占比最大可达到90％，能够极大减少废纸浆的添加比例，显著地减小生产成本。
62.瓦楞纸的纤维浆由上述汽爆步骤制成，在汽爆过程中，巨大的爆破能量能够瞬间杀死所有病毒、细菌、虫卵，达到消毒和杀菌的效果。
63.由上可知，采用上述方法制作瓦楞纸不仅环保，还显著提高了竹浆的比例，从而极大的降低了成本，提高了经济效益，有利于大规模制造和生产，有助于我国竹材的大规模应用推广，以实业支持国家的惠农政策。
64.以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，所述瓦楞纸由竹浆和废纸浆制成，所述竹浆的占比至少为20％，所述竹浆由竹材经物理处理的汽爆工艺制成。2.根据权利要求1所述的由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，所述竹浆的占比为20％～90％。3.根据权利要求1所述的由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，所述竹浆是由纯物理工艺处理制备而成。4.根据权利要求1所述的由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，所述汽爆工艺为：将竹块送入汽爆机内，在所述汽爆机内通入0.2～2.5mpa的饱和水蒸汽并保压1～20min后，瞬时泄压使竹块在所述汽爆机中在5～20ms内完成爆破，并瞬间将物料降温至40～80℃。5.根据权利要求4所述的由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，汽爆后，纤维平均长度为1200um-2500um。6.根据权利要求4所述的由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，汽爆后，所述物料包括半纤维素、纤维素、木质素及木质素改性后的橡胶状物质。7.根据权利要求4所述的由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，所述汽爆工艺之后，竹材得率为55％～95％。8.根据权利要求4所述的由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，制造所述瓦楞纸的工艺，还包括：磨浆步骤：将汽爆后的物料送入磨浆机，以对汽爆后的竹纤维进行分离及浆料细纤维化。9.根据权利要求8所述的由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，制造所述瓦楞纸的工艺，还包括打浆步骤：对磨浆处理后的竹浆和废纸分别或混合后在打浆机进行打浆，然后输送入浆池。10.根据权利要求9所述的由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，制造所述瓦楞纸的工艺，还包括抄纸步骤：将打浆后的物料进行抄纸。11.根据权利要求9所述的由竹材制成的瓦楞纸，其特征在于，所述汽爆工艺、磨浆步骤、打浆步骤，中间无任何化学剂添加过程，为纯物理处理过程。12.一种利用竹材制备瓦楞纸的方法，其特征在于，包括：粉碎步骤：将竹材打碎成竹块；汽爆步骤：将竹块送入汽爆机内，在所述汽爆机内通入0.2～2.5mpa的饱和水蒸汽并保压1～20min后，瞬时泄压使竹块在所述汽爆机中在5～20ms内完成爆破，并瞬间将物料降温至40～80℃；磨浆步骤：将汽爆后的物料送入磨浆机，以对汽爆后的竹纤维进行分离及浆料细纤维化；打浆步骤：磨浆处理后的竹浆，竹浆的占比至少为20％，和废纸分别或混合后在打浆机进行打浆，然后送入浆池；以及抄纸步骤：将打浆后的物料进行抄纸；所述粉碎步骤、所述汽爆步骤、磨浆步骤和打浆步骤均为物理处理过程。13.根据权利要求12所述的利用竹材制备瓦楞纸的方法，其特征在于，所述竹浆的占比为20％～90％。
14.根据权利要求12所述的利用竹材制备瓦楞纸的方法，其特征在于，所述粉碎步骤、汽爆步骤、磨浆步骤、打浆步骤均为纯物理处理过程。15.根据权利要求12所述的利用竹材制备瓦楞纸的方法，其特征在于，所述汽爆步骤之后，纤维平均长度为1200um-2500um。16.根据权利要求12所述的利用竹材制备瓦楞纸的方法，其特征在于，所述汽爆步骤之后，所述物料包括半纤维素、纤维素、木质素及由木质素改性后的橡胶状物质。17.根据权利要求12所述的利用竹材制备瓦楞纸的方法，其特征在于，所述汽爆步骤之后，竹材得率为55％～95％。

技术总结

本发明揭示了一种由竹材制成的瓦楞纸及利用竹材制备瓦楞纸的方法。瓦楞纸由竹浆和废纸浆制成，所述竹浆的占比至少为20％，所述竹浆由竹材经物理处理的汽爆工艺制成。该方法包括粉碎步骤、汽爆步骤、磨浆步骤、打浆步骤和抄纸步骤。纸步骤。纸步骤。

技术研发人员：

黄田化 刘锐楷 陈祥社 刘松 胡志伟

受保护的技术使用者：

中集技术有限公司 湖南中集新材料科技有限公司

技术研发日：

2021.09.07

技术公布日：

2023/3/9