摘  要：本申請(qǐng)公開了一種工業(yè)大麻稈紙漿的制備方法及其在紙張制備中的應(yīng)用，其制備步驟包括：預(yù)處理大麻全稈，得到前驅(qū)體；所述前驅(qū)體經(jīng)過酶解處理，得到粗漿；所述粗漿經(jīng)磨漿，即得到所述工業(yè)大麻稈紙漿。按本法制備的紙漿加入其它紙張制備的輔料，可以制作成各種紙，特別是在卷煙紙中的應(yīng)用，可以提高卷煙紙的透氣度和拉伸強(qiáng)度。且本申請(qǐng)?zhí)峁┑姆椒ǎ瑴p少了廢水和廢氣的排放，提高了得漿率和紙漿白度，緩解了傳統(tǒng)制漿方法給環(huán)境造成的壓力，對(duì)于節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

 

技術(shù)要點(diǎn)

1.一種工業(yè)大麻稈紙漿的制備方法，其特征在于，包括：預(yù)處理大麻全稈，得到前驅(qū)體；

所述前驅(qū)體經(jīng)過酶解處理，得到粗漿；

所述粗漿經(jīng)磨漿，即得到所述大麻稈紙漿。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述酶解處理為生物酶催化；

所述生物酶包括木質(zhì)素過氧化物酶、木聚糖酶、漆酶、果膠酶和打漿酶中的至少一種；優(yōu)選地，所述酶解處理的條件為：酶的用量為待處理物質(zhì)量的0.1％～1％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述酶解處理的條件為：25～70℃的條件下處理1～5h，然后升溫至100℃，保溫3～8min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理為：脫皮處理，獲得大麻稈芯。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括：將大麻全稈進(jìn)行脫皮處理、切段和浸泡潤漲；

所述切段的長度為1mm～10mm；

優(yōu)選地，所述浸泡潤漲為：加入3～8倍體積水浸泡潤漲。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨漿為機(jī)械磨漿；

優(yōu)選地，所述機(jī)械磨漿的條件為：打漿濃度為1％～6％；打漿度≤40°SR。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨漿之后進(jìn)行后處理；所述后處理包括漂白；

優(yōu)選地，所述漂白過程中采用的漂白劑包括過氧化氫；

所述漂白的條件為：漂白劑的用量為待處理漿料絕干的10wt％～30wt％；處理溫度為70℃～90℃；處理時(shí)間1～3h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)將大麻全稈脫皮處理，切成1mm～10mm長的段，加入3～8倍體積水浸泡潤漲，得到前驅(qū)體；

(2)采用生物酶法催化處理步驟(1)所得的前驅(qū)體，得到粗漿；

所述生物酶法催化處理采用的生物酶選自木質(zhì)素過氧化物酶、木聚糖酶、漆酶、果膠酶和打漿酶中的至少一種；

(3)將步驟(2)所得的粗漿進(jìn)行機(jī)械磨漿，經(jīng)漂白、凈化、濃縮、干燥即得所述大麻稈紙漿。

9.權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述方法制備得到的工業(yè)大麻稈紙漿。

10.權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法、權(quán)利要求9所述的工業(yè)大麻稈紙漿在紙張制備中的應(yīng)用；

優(yōu)選地，所述紙張為卷煙紙。

 

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種工業(yè)大麻稈紙漿的制備方法及其在紙張制備中的應(yīng)用，屬于造紙紙漿制備技術(shù)領(lǐng)域。

 

背景技術(shù)

大麻是適于在我國廣泛種植的植物，大麻在整個(gè)生長過程中極少施用殺蟲劑和除草劑，且其在單位時(shí)間單位面積的纖維產(chǎn)量遠(yuǎn)高于木材，大麻的韌皮纖維是優(yōu)良的紡織原料，而采用大麻為原料生產(chǎn)的大麻紙張是一種綠色、環(huán)保的高檔紙張，可廣泛用于卷煙紙、茶葉袋紙、煙草薄片、濾紙、鈔票、證券紙和各類高檔包裝材料等。

現(xiàn)有專利，如CN102644211和CN102644212，都采用了化學(xué)方法將工業(yè)大麻的全稈進(jìn)行制漿，而大麻皮的存在加深了漿料顏色，后續(xù)需要各種漂白劑和脫色劑處理，加上制漿時(shí)加入的硫酸鹽和強(qiáng)堿，其排出的廢液增加了環(huán)保壓力。

 

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種工業(yè)大麻稈紙漿的制備方法，該方法使用生物酶法和機(jī)械法聯(lián)合制漿，以適應(yīng)工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。

所述工業(yè)大麻稈紙漿的制備方法，其特征在于，包括：

預(yù)處理大麻全稈，得到前驅(qū)體；

所述前驅(qū)體經(jīng)過酶解處理，得到粗漿；

所述粗漿經(jīng)磨漿，即得到所述工業(yè)大麻稈紙漿。

可選地，所述酶解處理為生物酶催化；

所述生物酶包括木質(zhì)素過氧化物酶、木聚糖酶、漆酶、果膠酶和打漿酶中的至少一種。

可選地，所述生物酶選自木質(zhì)素過氧化物酶、木聚糖酶、漆酶、果膠酶和打漿酶中的至少一種。

可選地，所述生物酶選自木質(zhì)素過氧化物酶、木聚糖酶、漆酶、果膠酶和打漿酶中的至少兩種。

可選地，所述生物酶選自木質(zhì)素過氧化物酶、木聚糖酶、漆酶、果膠酶和打漿酶中的至少三種。

可選地，所述生物酶選自木質(zhì)素過氧化物酶、木聚糖酶、漆酶、果膠酶和打漿酶中的至少四種。

可選地，所述酶解處理為生物酶法催化處理。

可選地，所述酶解處理的條件為：酶的用量為待處理物質(zhì)量的0.1％～1％。

可選地，所述的用量為大麻稈芯質(zhì)量的0.1％～1％。

可選地，所述酶的用量為待處理物質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)上限選自0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％；下限選自0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％或0.9％。

可選地，所述酶解處理的條件為：25～70℃的條件下處理1～5h，然后升溫至100℃，保溫3～8min。

可選地，所述酶解處理的溫度上限選自30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃；下限選自25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃或65℃。

可選地，所述酶解處理的時(shí)間上限選自1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h；下限選自1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h或4.5h。

可選地，所述預(yù)處理后獲得大麻稈芯。

可選地，所述預(yù)處理為：脫皮處理，獲得大麻稈芯。

可選地，所述工業(yè)大麻稈紙漿的制備方法為工業(yè)大麻稈芯紙漿的制備方法。

可選地，所述預(yù)處理包括：

將大麻全稈進(jìn)行脫皮處理、切段和浸泡潤漲；

所述切段的長度為1mm～10mm。

可選地，預(yù)處理大麻全稈得到大麻稈芯。

可選地，所述切段的長度上限選自2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm；下限選自1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm或9mm。

可選地，所述浸泡潤漲為：加入3～8倍體積水浸泡潤漲。

可選地，所述浸泡潤漲需要加入水的體積倍數(shù)上限選自3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5或8；下限選自3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7或7.5。

所述浸泡潤漲的時(shí)間滿足潤漲充分即可。

可選地，所述磨漿為機(jī)械磨漿。

可選地，所述磨漿方式為低濃盤磨打漿。

可選地，所述機(jī)械磨漿的條件為：打漿濃度為1％～6％；打漿度≤40°SR。

可選地，所述打漿度≤30°SR。

可選地，所述打漿濃度上限選自1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％或6％；下限選自1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％或5.5％。

可選地，所述磨漿之后進(jìn)行后處理；

所述后處理包括漂白。

可選地，所述漂白過程中采用的漂白劑包括過氧化氫；

所述漂白的條件為：漂白劑的用量為待處理漿料絕干的10wt％～30wt％；處理溫度為70℃～90℃；處理時(shí)間1～3h。

可選地，所述漂白劑的用量(為待處理漿料絕干的)上限選自12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、25wt％、28wt％或30wt％；下限選自10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、25wt％或28wt％。

可選地，所述漂白過程中處理溫度上限選自72℃、75℃、80℃、85℃、88℃或90℃；下限選自70℃、72℃、75℃、80℃、85℃或88℃。

可選地，所述漂白過程中處理時(shí)間上限選自1.2h、1.5h、1.8h、2h、2.5h或3h；下限選自1h、1.2h、1.5h、1.8h、2h或2.5h。

可選地，所述漂白之后進(jìn)行脫水后處理。

可選地，所述后處理包括：漂白、凈化、濃縮和干燥。

可選地，所述方法包括：

(1)將大麻全稈脫皮處理，切成1mm～10mm長的段，加入3～8倍體積水浸泡潤漲，得到前驅(qū)體；

(2)采用生物酶法催化處理步驟(1)所得的前驅(qū)體，得到粗漿；

所述生物酶法催化處理采用的生物酶選自木質(zhì)素過氧化物酶、木聚糖酶、漆酶、果膠酶和打漿酶中的至少一種；

(3)將步驟(2)所得的粗漿進(jìn)行機(jī)械磨漿，經(jīng)漂白、凈化、濃縮、干燥即得所述工業(yè)大麻稈紙漿。

作為其中一種具體的實(shí)施方式，所述方法包括：

(1)將大麻全稈經(jīng)脫皮機(jī)脫皮處理，切成1mm～10mm長的小段，加入3～8倍體積水浸泡潤漲，去除部分非纖維性雜質(zhì)；

(2)采用生物酶法催化處理步驟(1)的大麻稈芯；該酶制劑為木質(zhì)素過氧化物酶、木聚糖酶、漆酶、果膠酶和打漿酶中的一種或多種組合，酶用量為大麻稈芯質(zhì)量的0.1％～1％，反應(yīng)時(shí)間為1～5h，溫度為25～70℃，反應(yīng)結(jié)束后將溫度升至100℃，保持3～8min，得到粗漿；

(3)將步驟(2)中的粗漿進(jìn)行機(jī)械磨漿，打漿濃度控制在1％～6％，打漿度≤40°SR，經(jīng)漂白、凈化、濃縮、干燥即得工業(yè)大麻稈紙漿。

本將上述步驟(3)所得工業(yè)大麻全稈的本色漿用用過氧化氫漂白處理，用量為紙漿絕干的10％～30％，處理溫度70℃～90℃，處理時(shí)間1～3h。

本申請(qǐng)的另一方面，提供了上述任一項(xiàng)所述方法制備得到的工業(yè)大麻稈紙漿。

可選地，上述工業(yè)大麻稈芯紙漿的制備方法抄造制得的紙張。

本申請(qǐng)的再一方面，提供了上述任一項(xiàng)所述的方法、上述所述的工業(yè)大麻稈紙漿在紙張制備中的應(yīng)用。

可選地，所述紙張為卷煙紙。

本申請(qǐng)能產(chǎn)生的有益效果包括：

1)本申請(qǐng)的所述方法中棄去大麻皮，通過生物酶和機(jī)械法聯(lián)合制漿，降低漿料顏色，只需用過氧化氫脫色，大幅減少了化學(xué)試劑的投入，既有利于安全環(huán)保，也不會(huì)降低產(chǎn)品得率。

2)本申請(qǐng)中提供的生物機(jī)械制漿方法，減少了廢水和廢氣的排放，提高了得漿率和紙漿白度，緩解了傳統(tǒng)制漿方法給環(huán)境造成的壓力，對(duì)于節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

3)本申請(qǐng)的所述方法制備得到的紙漿制備得到的卷煙紙有較高的透氣度和拉伸強(qiáng)度。

 

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例詳述本申請(qǐng)，但本申請(qǐng)并不局限于這些實(shí)施例。

如無特別說明，本申請(qǐng)的實(shí)施例中的原料均通過商業(yè)途徑購買。其中，實(shí)施例中生物酶的購買來源為：木質(zhì)素過氧化物酶和漆酶購自北京市普京康利科技有限公司，木聚糖酶和果膠酶購自上海麥克林生化科技有限公司，打漿酶購自綠微康生物科技有限公司。

實(shí)施例1

一種工業(yè)大麻稈芯紙漿的制備方法，步驟如下：

(1)將大麻全稈經(jīng)脫皮機(jī)脫皮處理，切成3mm的小段，投入反應(yīng)罐，加入3倍體積水浸泡潤漲，去除部分非纖維性雜質(zhì)，得到大麻稈芯；

(2)取步驟(1)的大麻稈芯10000份，與3份木質(zhì)素過氧化物酶、2份木聚糖酶、2份漆酶和3份打漿酶混合均勻后進(jìn)行酶解，反應(yīng)時(shí)間為5h，溫度為25℃，反應(yīng)結(jié)束后將溫度升至100℃，保持8min，得到粗漿；

所述份數(shù)為重量份；

(3)將步驟(2)中的粗漿進(jìn)行機(jī)械磨漿，打漿濃度控制在1％，打漿度為30°SR，處理好的漿料按絕干的10wt％加入過氧化氫，于70℃下保持3h，再經(jīng)凈化，濃縮、干燥即得工業(yè)大麻稈紙漿，紙漿得率為59％。

實(shí)施例2

一種工業(yè)大麻稈芯紙漿的制備方法，步驟如下：

(1)將大麻全稈經(jīng)脫皮機(jī)脫皮處理，切成6mm的小段，投入反應(yīng)罐，加入6倍體積水浸泡潤漲，去除部分非纖維性雜質(zhì)，得到大麻稈芯；

(2)取步驟(1)的大麻稈芯1000份，與2份木質(zhì)素過氧化物酶、2份漆酶、1份果膠酶和2份打漿酶混合均勻后進(jìn)行酶解，反應(yīng)時(shí)間為1h，溫度為70℃，反應(yīng)結(jié)束后將溫度升至100℃，保持5min，得到粗漿；

所述份數(shù)為重量份；

(3)將步驟(2)中的粗漿進(jìn)行機(jī)械磨漿，打漿濃度控制在3％，打漿度為35°SR，處理好的漿料按絕干的20wt％加入過氧化氫，于80℃下保持2h，再經(jīng)凈化、濃縮、干燥即得工業(yè)大麻稈紙漿，紙漿得率為57％。

實(shí)施例3

一種工業(yè)大麻稈芯紙漿的制備方法，步驟如下：

(1)將大麻全稈經(jīng)脫皮機(jī)脫皮處理，切成8mm的小段，投入反應(yīng)罐，加入8倍體積水浸泡潤漲，去除部分非纖維性雜質(zhì)，得到大麻稈芯；

(2)取步驟(1)的大麻稈芯1000份，與2份木質(zhì)素過氧化物酶、3份漆酶、3份木聚糖酶和2份打漿酶混合均勻后進(jìn)行酶解，反應(yīng)時(shí)間為3h，溫度為50℃，反應(yīng)結(jié)束后將溫度升至100℃，保持3min，得到粗漿；

所述份數(shù)為重量份；

(3)將步驟(2)中的粗漿進(jìn)行機(jī)械磨漿，打漿濃度控制在6％，打漿度為40°SR，處理好的漿料按絕干的30wt％加入過氧化氫，于90℃下保持1h，再經(jīng)凈化、濃縮、干燥即得工業(yè)大麻稈紙漿，紙漿得率為58％。

對(duì)比例1化學(xué)機(jī)械制漿法

(1)將風(fēng)干后的大麻稈，切制成10mm長的小段，放入漚制池漚制，以脫除部分果膠和非纖維性雜質(zhì)，經(jīng)脫水后送入蒸煮鍋；

(2)采用硫酸鹽法蒸煮大麻稈；具體為采用大麻稈重量18％的燒堿和大麻稈重量3％的硫化堿再加入水對(duì)大麻稈進(jìn)行蒸煮；蒸煮時(shí)液比為1:3，升溫曲線為：升溫時(shí)間90min，保溫時(shí)間120min，最高溫度155℃；蒸煮完畢得到成漿；

(3)成漿經(jīng)洗漿后，進(jìn)打漿機(jī)組，打漿機(jī)組為錐形磨漿機(jī)組，控制打漿濃度2％，打漿度35°SR，纖維濕重5.0g；打漿后經(jīng)篩選、凈化、脫水、洗滌、螺旋擠壓濃縮即得工業(yè)大麻全稈的本色漿，紙漿得率為42％。

實(shí)施例4卷煙紙制備及性能評(píng)價(jià)

取實(shí)施例1-3及對(duì)比實(shí)施例1制備得到的紙漿，參照中國專利CN102261011中公開的卷煙紙制備方法制備卷煙紙，并對(duì)制備得到的卷煙紙進(jìn)行物理性能測(cè)試。

利用美國gurley公司的4110N透氣度儀進(jìn)行片基透氣度分析，利用德國Frank公司的F81838抗張強(qiáng)度測(cè)試儀進(jìn)行抗張強(qiáng)度分析，利用春紙張?jiān)囼?yàn)機(jī)有限責(zé)任公司的ZDYQ-100定量圓形取樣器測(cè)定紙張定量，陰燃速率以寬度為15mm的卷煙紙點(diǎn)燃后連續(xù)陰燃長度150mm所需要的時(shí)間。

結(jié)果見表1，從表1中可以看出利用本發(fā)明方法制備得到的紙漿制備卷煙紙，其片基透氣度更高，具有較高的透氣度，紙張更輕薄，且具有更好的抗張強(qiáng)度。

表1  紙張物理性能的比較

 

表1中片基透氣度是指在不同壓力差下，透過試樣單位表面積空氣流(單位時(shí)間內(nèi)的容量)的比率，單位為cm3/(cm2·min·kPa)，以CU表示；定量是指每一平方米紙張的重量，單位為g/m2。

以上所述，僅是本申請(qǐng)的幾個(gè)實(shí)施例，并非對(duì)本申請(qǐng)做任何形式的限制，雖然本申請(qǐng)以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限制本申請(qǐng)，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本申請(qǐng)技術(shù)方案的范圍內(nèi)，利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許的變動(dòng)或修飾均等同于等效實(shí)施案例，均屬于技術(shù)方案范圍內(nèi)。

 

摘自國家發(fā)明專利，發(fā)明人：于朝暉，常坦然，鄭建宇，高偉博，柳旭，申請(qǐng)?zhí)?span lang="EN-US">201910343338.X，申請(qǐng)日2019.04.26