專利名稱：一種利用大型海藻造紙的方法
技術領域：
本發明涉及制漿造紙的方法，具體的說是一種利用大型海藻造紙的方法。
背景技術：
紙和紙板消費水平是衡量一個國家現代化水平和文明建設的重要標志。造紙工業是一個與國民經濟發展和社會文明建設息息相關的重要基礎原材料產業，在現代經濟中所發揮的作用已越來越多地引起世人矚目，被國際上公認為“永不衰竭”的工業。造紙工業的發展水平直接反映一個國家的國民經濟和文明建設的發展水平，在美國、加拿大、日本、芬蘭、瑞典等經濟發達國家，造紙工業已成為其國民經濟支柱制造業之一，紙板消費量的增長速度基本與它們的其國內生產總值增長速度同步。2001年以來國內造紙業發展迅速，目前我國紙及紙板生產量和消費量均居世界前列，造紙工業發展速度很快，已成為國民經濟發展的新的增長點。2009年我國紙和紙板生產企業約有3700家，生產量8640萬噸，消費量 8569萬噸；2010年我國紙和紙板的產量達到92700萬噸，占據世界總產量的24%。據一些國外媒體的觀點，2009年我國就已超越美國成為了世界上最大的造紙國；據估計我國紙品的需求量將在2013年超越美國和歐洲，并于2021年增長I倍以上。然而，我國造紙原料嚴重短缺，尤其是優質原料缺口逐年增大。由于原料短缺，我國的造紙工業面臨著巨大的挑戰。木漿是造紙原料的首選，但對木材的需求量遠大于蓄積量已是全球性的普遍問題。木材生長周期長，形成林漿紙一體化的良性循環需要很長一段時間，占用相當可觀的土地資源。我國人多地少，是森林資源貧乏的國家。根據第六次全國森林資源清查結果，盡管經過多年卓有成效的全國范圍內植樹造林的努力，我國的森林面積已達I. 75億公頃，覆蓋率增加到18. 21%，森林蓄集量124. 56億m3，但人均森林面積僅 0. 132公頃，不到世界平均水平的1/4 ;人均森林蓄集量9. 421m3，不到世界平均水平的1/6。 在這種情況下，我國目前已基本形成以木材纖維、再生纖維為主，非木材纖維為重要組成部分的原料結構。據統計2009年我國紙品的產量和消費量基本持平，但是同年卻進口了相當于世界總進口量30%的木漿和一半以上的回收紙，造紙業用于進口一次漿和回收漿的花費已達我國造紙工業總成本的35%以上。據預測，預計今后一定時期內，造紙原料短缺依然是制約造紙業發展的問題之一，國內對造紙原料的需求量將會繼續增大，未來幾年我國紙及紙板產量的增長與原料供給不協調狀況將會進一步加劇。廢紙漿的利用是纖維原料循環利用的有效途徑，但進口廢紙質量不一，并且價格呈上揚趨勢。另一方面，面臨越來越大的公眾壓力，我國造紙工業急需在降低污染上下工夫，而在廢紙應用及垃圾處理過程中都易造成污染，每噸再生纖維都將產生一定數量的不可回收垃圾。面對電子媒體的越來越嚴重的挑戰，原材料(尤其是造紙纖維)、能源價格和環境保護成本飛漲，而紙品的價格一路下跌，造成我國造紙工業的增長乏力。如何破解這一危局對保證我國國民經濟的健康發展有著重要的意義。降低成本和保障原材料供給是保證我國造紙工業正常發展的重中之重。我國是一
3個非木材制漿造紙大國，擁有豐富的非木材類資源。傳統的非木材類資源包括麥草和棉桿等，這些農業剩余物不僅價廉，且數量大。中國是當今世界上使用草類原料制漿造紙最多的國家。在我國生產的紙和紙板中，有60% 70%是采用非木材纖維作為原料。農作物秸桿作為農業廢棄物用于造紙，在中國已有非常成功的經驗。據統計我國每年用于造紙的農作物秸桿達到2000萬噸以上。據FAO統計我國每年通過海水養殖獲得的海藻超過1000萬噸。 這些藻類如果能夠用于造紙將能夠顯著緩解造紙原料短缺的問題。另一方面隨著海洋環境富營養化的加劇，世界各地綠潮事件頻發。據調查，這些綠潮事件通常是大型海藻中的滸苔屬和石莼屬的一些種類爆發造成的。這些大型海藻爆發后形成的大規模藻體聚集，在海面形成大片的海藻浮筏。目前對除了打撈對綠潮還沒有更加行之有效的處理辦法。隨著綠潮爆發越來越頻繁，世界各地綠潮爆發期間有組織地大面積打撈、填埋大型海藻的事例屢見不鮮。2008年黃海滸苔事件期間，僅青島地區滸苔的覆蓋面積就達到了 30000平方公里，被打撈起的滸苔就達到了 100萬噸以上。如何處理這些滸苔成了讓人頭疼的難題。這些打撈起的大型海藻是否可以開發利用，變廢為寶？海藻無疑是數量可觀的非木材類資源，而在我國至今卻仍然沒有行之有效的將海藻用于造紙的記錄。因此，將海藻及其衍生物用于造紙無疑是值得探索的領域，如獲成功將一舉多得，意義重大。
發明內容
本發明目的在于提供一種利用大型海藻造紙的方法。為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種利用大型海藻造紙的方法，以大型海藻與造紙紙漿混合形成紙或紙制品。所述大型海藻與造紙紙漿按質量百分比計，漿料0-90%、大型海藻10-100%。所述大型海藻為滸苔和/或石莼，其中滸苔和石莼的用量為任意比例。所述大型海藻為經酸和/或堿預處理后與造紙紙漿混合形成紙或紙制品。所述酸為鹽酸或硫酸；堿為氫氧化鈉。所述大型海藻經濃度l-5wt%的酸預處理后與造紙紙漿混合形成紙或紙制品，其中大型海藻與酸的比例按重量份數計為I : 20-30;或所述大型海藻經濃度I-Swt %的堿預處理后與造紙紙漿混合形成紙或紙制品， 其中大型海藻與堿的比例按重量份數計為I : 20-30;或所述大型海藻經濃度l-5wt%酸處理后，再用濃度I-Swt%堿預處理后與造紙紙漿混合形成紙或紙制品，其中大型海藻與堿的比例按重量份數計為I : 20-30，大型海藻與酸的比例按重量份數計為I : 20-30;或所述大型海藻經濃度濃度1-8 丨％堿處理后，再用濃度l_5wt%酸預處理后與造紙紙漿混合形成紙或紙制品，其中大型海藻與遞的比例按重量份數計為I : 20-30，大型海藻與酸的比例按重量份數計為I : 20-30。本發明的作用原理是與高等植物不同，藻類結構簡單，機械強度低，易于處理； 藻類中同樣含有纖維素但不含木素；另外藻類中還含有大量多糖類物質和一些活性物質。 因此，把大型海藻作為造紙原料或添加物于木漿纖維，不需要去除木素，步驟簡單，污染少。 大型海藻中包含有細小纖維組分以及多糖類物質，在紙業成型過程中填充于纖維間，緊度透氣度變化，進而接觸角和防油性能改變。成紙的抑菌性能與大型海藻中含有的活性物質
4有關。本發明的有益效果是I.利用本發明的方法，大型海藻可部分或全部代替傳統的造紙原料，進而得到新型紙產品，而大型海藻來源豐富，價格低廉，大型海藻用于造紙，所需處理簡單，因此可有效降低造紙成本，且可有效解決大型海藻處理困難的問題，利于環保。2.利用本發明的方法制造的紙張具有防油、防水和抗微生物的效果，而海藻又具有綠色環保、可食用等特殊性能，可作為防油紙，食品包裝紙以及其他特種紙。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述。以下實施例中所有原料為市售產品，不具有特殊性，本發明中造紙紙漿和造紙技術均為現有技術為造紙領域的普遍性，不具有特殊性，不會影響本發明的實施性。以下實施例涉及防油時間均為TAPPI-454中定義的防油時間，檢測方法同該標準中的記載；涉及抑菌性均為ASTM E2149-2001中定義的抑菌性，檢測方法同該標準中的記載；涉及的防水性通過接觸角測定，無特殊含義，所使用的裝置均為本領域常用裝置，無特殊要求。本發明造紙的方法，先將質量百分比為0-90%漿料和10-100%大型海藻分別預處理后混合，再經磨漿后用于生產紙產品。具體操作步驟如下(I)清洗，去除大型海藻中的雜質；(2)粗磨將清洗后的大型海藻浙干，用磨漿機將其長度磨至為2-4cm ；(3)預處理按重量份數計，將粗磨后的I份濕大型海藻用20-30份l-8wt%氫氧化鈉溶液在溫度80-100°C下處理I. 5-2. 5小時，然后沖洗、壓力過濾；(4)漂白按重量份數計，將經步驟(3)處理后的I份大型海藻用20-30份4-8wt% 過氧化氫溶液在50_80°C水浴中漂白1-10小時，當漿料達到白度要求后，清洗、壓力過濾，收集剩余物；(5)精磨將步驟(4)漂白過后的大型海藻材料用磨漿機磨至長度為0. 2-0. 6cm, 得到大型海藻漿料；(6)混合與疏解將質量百分比為0-90%漿料和10-100%大型海藻混合疏解均勻；(7)紙頁成型將步驟(6)得到的混合物按定量要求抄紙；(8)干燥將成型后的紙頁在60_80°C條件下干燥。實施例I造紙的方法具體步驟如下(I)清洗，去除滸苔中雜質；(2)粗磨將清洗后的滸苔浙干，用磨漿機將其長度磨至為2-4cm ；(3)預處理按重量份數計，將粗磨后的I份濕滸苔用20份4wt%氫氧化鈉溶液在溫度85°C下處理5小時，然后沖洗、壓力過濾；(4)漂白按重量份數計，將經步驟(3)處理后的I份滸苔用20份Swt %過氧化氫溶液在70°C水浴中漂白4小時，然后清洗、壓力過濾，收集剩余物；
(5)精磨將步驟(4)漂白過后的滸苔材料用磨漿機磨至長度為0. 2-0. 6cm，得到滸苔漿料；(6)混合與疏解將質量百分比為70 %漿料和30 %滸苔混合疏解均勻；(7)紙頁成型將步驟(6)得到的混合物按60g/m2的定量抄紙；(8)干燥將成型后的紙頁在60°C下干燥。經上述方法得到的紙張，防油時間為170s，與未添加海藻的紙張相比提高了 170s;接觸角為48. 3°，與未添加海藻的紙張相比提高了 19.9° ;對紙張中四種常見菌的抑菌率與未添加海藻的紙張相比，本實施所得紙張抑菌率提高的程度分別為大腸桿菌， 9. 1% ;金黃色葡萄球菌，10. 2% ;沙門氏菌9.8% ;枯草桿菌，2.2%。實施例2:造紙的方法具體步驟如下(I)清洗，去除石莼中雜質；(2)粗磨將清洗后的石莼浙干，用磨漿機將其長度磨至為2-4cm ；(3)預處理按重量份數計，將粗磨后的I份濕石莼用30份6wt%氫氧化鈉溶液在溫度90°C下處理2. 5小時，然后沖洗、壓力過濾；(4)漂白按重量份數計，將經步驟(3)處理后的I份石莼用30份6wt%過氧化氫溶液在65°C水浴中漂白6小時，然后清洗、壓力過濾，收集剩余物；(5)精磨將步驟(4)漂白過后的石莼材料用磨漿機磨至長度為0. 2-0. 6cm，得到石莼漿料；(6)混合與疏解將質量百分比為50%漿料和50%石莼混合疏解均勻；(7)紙頁成型將步驟(6)得到的混合物按照60g/m2的定量抄紙；(8)干燥將成型后的紙頁在80°C下干燥。經上述方法得到的紙張，防油時間為1800s+，與未添加海藻的紙張相比提高了 1800s以上；接觸角為52. 7°，與未添加海藻的紙張相比提高了 24. 3° ;對紙張中四種常見菌的抑菌率與未添加海藻的紙張相比，本實施所得紙張抑菌率提高的程度分別為大腸桿菌，11. 8% ;金黃色葡萄球菌，15. 2% ;沙門氏菌16.5% ;枯草桿菌，3.7%。實施例3 造紙的方法具體步驟如下(I)將滸苔和石莼分別清洗，去除雜質；(2)粗磨將清洗后的滸苔和石莼浙干，按照80%滸苔20%石莼的比例混到一起， 用磨漿機將混合物的長度磨至為2-4cm ；(3)預處理按重量份數計，將粗磨后的I份滸苔和石莼混合物用25份6wt%氫氧化鈉溶液在溫度80-90°C下處理I. 5-2. 5小時，然后沖洗、壓力過濾；(4)漂白按重量份數計，將經步驟(3)處理后的I份滸苔和石莼混合物用25份 5wt%過氧化氫溶液在55°C水浴中漂白5小時，然后清洗、壓力過濾，分別收集固體物；(5)精磨將步驟⑷漂白過后的滸苔和石莼混合物用磨漿機磨至長度為 0. 2-0. 6cm，得到滸苔和石莼混合漿料；(6)疏解將滸苔和石莼混合漿料疏解均勻；(7)紙頁成型將步驟(6)得到的混合物按照60g/m2的定量抄紙；
(8)干燥將成型后的紙頁在70°C下干燥。經上述方法得到的紙張，防油時間為1800s+，與未添加海藻的紙張相比提高了 1800s以上；接觸角為69. 6°，與未添加海藻的紙張相比提高了 41.2° ;對紙張中四種常見菌的抑菌率與未添加海藻的紙張相比，本實施所得紙張抑菌率提高的程度分別為大腸桿菌，48. 5% ;金黃色葡萄球菌，56. 6% ;沙門氏菌53.8% ;枯草桿菌，9.4%。實施例3 造紙的方法具體步驟如下(I)將滸苔和石莼分別清洗，去除雜質；(2)粗磨將清洗后的滸苔和石莼浙干，按照80%滸苔20%石莼的比例混到一起， 用磨漿機將混合物的長度磨至為2-4cm ；(3)預處理按重量份數計，將粗磨后的I份滸苔和石莼混合物用25份6wt%氫氧化鈉溶液在溫度85°C下處理2小時，然后沖洗、壓力過濾；(4)漂白按重量份數計，將經步驟(3)處理后的I份滸苔和石莼混合物用25份 5wt%過氧化氫溶液在55°C水浴中漂白5小時，然后清洗、壓力過濾，分別收集固體物；(5)精磨將步驟⑷漂白過后的滸苔和石莼混合物用磨漿機磨至長度為 0. 2-0. 6cm，得到滸苔和石莼混合漿料；(6)疏解將滸苔和石莼混合漿料疏解均勻；(7)紙頁成型將步驟(6)得到的混合物按照60g/m2的定量抄紙；(8)干燥將成型后的紙頁在70°C下干燥。經上述方法得到的紙張，防油時間為1800s+，與未添加海藻的紙張相比提高了 1800s以上；接觸角為69. 6°，與未添加海藻的紙張相比提高了 41.2° ;對紙張中四種常見菌的抑菌率與未添加海藻的紙張相比，本實施所得紙張抑菌率提高的程度分別為大腸桿菌，48. 5% ;金黃色葡萄球菌，56. 6% ;沙門氏菌53.8% ;枯草桿菌，9.4%。實施例4造紙的方法具體步驟如下(I)清洗，去除滸苔中雜質；(2)粗磨將清洗后的滸苔浙干，用磨漿機將其長度磨至為2_4cm ；(3)堿處理按重量份數計，將粗磨后的I份濕滸苔用20份2wt%氫氧化鈉溶液在溫度85°C下處理5小時，然后沖洗、壓力過濾；(4)酸處理按重量份數計，將粗磨后的I份濕滸苔用20份2wt%鹽酸溶液在溫度 70°C下處理5小時，然后沖洗、壓力過濾；(5)漂白按重量份數計，將經步驟(4)處理后的I份滸苔用20份Swt %過氧化氫溶液在70°C水浴中漂白4小時，然后清洗、壓力過濾，收集剩余物；(6)精磨將步驟(5)漂白過后的滸苔材料用磨漿機磨至長度為0. 20. 6cm，得到滸苔漿料；(7)混合與疏解將質量百分比為70 %漿料和30 %滸苔混合疏解均勻；(8)紙頁成型將步驟(7)得到的混合物按60g/m2的定量抄紙；(9)干燥將成型后的紙頁在60°C下干燥。實施例5
造紙的方法具體步驟如下(I)清洗，去除石莼中雜質；(2)粗磨將清洗后的石莼浙干，用磨漿機將其長度磨至為2-4cm ；(3)酸處理按重量份數計，將粗磨后的I份濕石莼用30份4wt%鹽酸溶液在溫度 80°C下處理2. 5小時，然后沖洗、壓力過濾；(4)堿處理按重量份數計，將粗磨后的I份濕石莼用20份3wt%氫氧化鈉溶液在溫度90°C下處理2. 5小時，然后沖洗、壓力過濾；(5)漂白按重量份數計，將經步驟(4)處理后的I份石莼用30份6wt%過氧化氫溶液在65°C水浴中漂白6小時，然后清洗、壓力過濾，收集剩余物；(6)精磨將步驟(5)漂白過后的石莼材料用磨漿機磨至長度為0. 2-0. 6cm，得到石莼漿料；(7)混合與疏解將質量百分比為50%漿料和50%石莼混合疏解均勻；(8)紙頁成型將步驟(7)得到的混合物按照60g/m2的定量抄紙；(9)干燥將成型后的紙頁在80°C下干燥。實施例6 造紙的方法具體步驟如下(I)將滸苔和石莼分別清洗，去除雜質；(2)粗磨將清洗后的滸苔和石莼浙干，按照20%滸苔80%石莼的比例混到一起， 用磨漿機將混合物的長度磨至為2-4cm ；(3)堿處理按重量份數計，將粗磨后的I份滸苔和石莼混合物用25份5wt%氫氧化鈉溶液在溫度90°C下處理2. 5小時，然后沖洗、壓力過濾；(3)酸處理按重量份數計，將粗磨后的I份滸苔和石莼混合物用25份4wt%鹽酸溶液在溫度85°C下處理2. 5小時，然后沖洗、壓力過濾；(4)漂白按重量份數計，將經步驟(3)處理后的I份滸苔和石莼混合物用25份 5wt%過氧化氫溶液在55°C水浴中漂白5小時，然后清洗、壓力過濾，分別收集固體物；(5)精磨將步驟⑷漂白過后的滸苔和石莼混合物用磨漿機磨至長度為
0.2-0. 6cm，得到滸苔和石莼混合漿料；(6)疏解將滸苔和石莼混合漿料疏解均勻；(7)紙頁成型將步驟(6)得到的混合物按照60g/m2的定量抄紙；(8)干燥將成型后的紙頁在70°C下干燥。
權利要求
1.一種利用大型海藻造紙的方法，其特征在于以大型海藻與造紙紙漿混合形成紙或紙制品。
2.按權利要求I所述的利用大型海藻造紙的方法，其特征在于所述大型海藻與造紙紙漿按質量百分比計，漿料0-90 %、大型海藻10-100 %。
3.按權利要求I或2所述的利用大型海藻造紙的方法，其特征在于所述大型海藻為滸苔和/或石莼。
4.按權利要求I或2所述的利用大型海藻造紙的方法，其特征在于所述大型海藻為經酸和/或堿預處理后與造紙紙漿混合形成紙或紙制品。
5.按權利要求4所述的利用大型海藻造紙的方法，其特征在于所述大型海藻經濃度 l-5wt%的酸預處理后與造紙紙漿混合形成紙或紙制品；或所述大型海藻經濃度I-Swt%的堿預處理后與造紙紙漿混合形成紙或紙制品；或所述大型海藻經濃度15wt%酸處理后，再用濃度I-Swt %堿預處理后與造紙紙漿混合形成紙或紙制品；或所述大型海藻經濃度I-Swt %堿處理后，再用濃度l-5wt%酸預處理后與造紙紙漿混合形成紙或紙制品。
6.按權利要求5所述的利用大型海藻造紙的方法，其特征在于所述酸為鹽酸或硫酸； 堿為氫氧化鈉。
全文摘要
本發明涉及制漿造紙的方法，具體的說是一種利用大型海藻造紙的方法。以大型海藻與造紙紙漿混合形成紙或紙制品。利用本發明的方法，大型海藻可部分或全部代替傳統的造紙原料，進而得到新型紙產品，而大型海藻來源豐富，價格低廉，大型海藻用于造紙，所需處理簡單，因此可有效降低造紙成本，且可有效解決大型海藻處理困難的問題，利于環保。
文檔編號D21H11/00GK102587191SQ2012100511
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月1日 優先權日2012年3月1日
發明者張方東, 朱大玲, 李健, 林阿朋, 王廣策, 裴繼誠 申請人:中國科學院海洋研究所