汉麻全秆连续制浆与湿法抄造非织造布
汉麻全秆连续制浆与湿法抄造非织造布
张民贵，张阳
(中麻云帛（北京）生物科技有限公司,北京大兴,102600)
摘要:介绍对于油料汉麻收获后废弃的秸秆清洁生产处置。利用全汉麻秆的连续制浆，造纸法非织造布的生产工艺。指出技术、特点、产品性能和用途。汉麻纤维素湿法非织造布在我国一次性卫生及医护行业有巨大的潜在市场,有待开发应用和加快技术推广。
关键词:汉麻；制浆；湿法非织造布；工艺流程
0前言
汉麻（Cannabis Sativa L.），又名大麻、线麻、寒麻、火麻等。是我国特有植物，距今有上万年历史。现今，我国改良培育的工业用一年生大麻（Cannabinaceae）科大麻属（Cannabis）草本植物，是指经过人工选育，植株群体花期顶部叶片及花穗的四氢汉麻酚(THC)含量 1湿法造纸法非织布 1.1造纸与造纸湿法非织布 造纸术在中国发明诞辰已有两千年历史。无纺布的发展是仅仅几十年的事情。湿法无纺布技术是利用造纸设备和技术生产无纺布产品的一项新技术。将置于水介质中的纤维原料疏解成单纤维,同时使不同纤维原料混合,制成纤维悬浮 浆,悬浮浆输送到成网机构，纤维在湿态下成网再加固成布[3]。造纸湿法非织造布的生产工艺与造纸工艺本同一辙，应该是造纸的另外一个特种用途的“纸”，包含布的特性，有自身的工艺的要求，也有使用场景不同，是非织布家族的重要组成。该技术突破了传统的纺织原理,避开了梳棉、纺纱、经纬编织等繁杂工序,利用造纸的湿法成网技术，使纤维在造纸机上一次成网定型,形成产品[4]。造纸湿法非织造布的各项物理强度都远远高于纸张，这是用料要求不同，不像抄造一样需要添加大量颗粒填料，保证纸张的平整、光洁度、挺度等。非织布的透气性、吸收性以及手感都类似于布，是一种新型的纤维薄幅材料，在服装、装饰、工业过滤、空气净化、包装、医疗卫生以及用即弃产品等领域具有广泛的应用，需求增长也较快。造纸湿法非织造布技术突破了传统的纺织原理,工艺简洁，效率高,合理利用造纸的基本原理,形成快捷产品。 1.2汉麻用途及全国栽培状况 汉麻，其应用至少包括纺织、造纸、食品、医药、卫生、日化、皮革、汽车、建筑、装饰、包装等领域。汉麻是一种新型绿色纤维资源，大量的研究试验证明汉麻纤维具有独特的吸湿快干、透气、抑菌、防霉、抗紫外线辐射、吸附自洁等功能[5]。加之成为我国军事化装备应用材料[6][7]，更是推动了汉麻产业及纺织纤维的转型升级。 汉麻，在云南、安徽六安及河南信阳等地的种植全生物质产量一直是最高，最高达到接近3.3吨/亩，最少产能2.45吨/亩。高产能汉麻是在农户精细照料分不开。在大别山区的六安与信阳，气候温和湿润，土壤结构有利于汉麻的培植，麻农辅助以农家肥料为主，肥力持久，秆壮，高度达到5米，以采收油料果实的汉麻生长期达到180多天，历经提苗、还有至少两次的小麻剔除。收获了麻籽后，收割的麻秆在室外很长时间内自然风吹雨露，储存在冬季农闲中家家户户就开始手工剥麻，这是初级的人工皮秆分离。在甘肃、山西的麻农也是以收获麻籽为主，韧皮纤维为辅。产地区域的汉麻全生物质产量不高，平均亩产在600-1180kg， 收获麻籽80-152kg，麻皮60-140kg。2017年我们组织了在山西晋中地区单独的纤维用汉麻种植试验，使用了“长效有机无机复混肥料”为底肥的考察地块，生长期在100天左右，全麻生物质亩产量也接近两吨，韧皮纤维超过300kg的可喜成就[7]。调查发现在甘肃、山西、陕西、安徽、河南等地少量麻秆的制取了麻秆活性炭外，基本为废弃物，有些在收完麻籽后，大部分还没有做到兼收剥取了麻皮，农户损失较大。东北三省的汉麻种植也是油料收获的占比较大，有部分种植专用的纤维原料麻。总的是，麻秆或麻秆屑被废弃的占比率较高，这些优质原料未得到充分利用，农民的收益未得到全面体现。全国年汉麻种植面积约70万公顷，至少三分之二的麻秆或麻秆屑约500万吨被废弃，另外的三分之一或者低质化处理掉。 由于，农业产业的衔接缺陷不够健全，汉麻后续工业化关键技术创新有待加强，大力度开发优质纤维素材料的应用，提高天然纺织纤维的自给，以及以麻秆替代木材的非木纸浆纤维素原料，才能更好的激活汉麻大产业，造福于“三农”，更有力的改观纺织纤维绿色发展，为我国成为国际上第一个装备汉麻军用的国家提高保障。 2汉麻秆制取高效纤维浆方法 汉麻无论是纤维用还是药用、油料麻，在我国是不可或缺的特种经济作物。发展迅速，种植面积稳定，但有不断扩大的趋势，带来了被废弃的汉麻秆的合理处置问题。发明专利申请公布号为CN105625074A[8]，介绍了全麻秆制取浆粕的工艺技术，该方法可以得到长纤维率显著提高，短小纤维比例明显减少，在保障清洁化生产时，能够低能耗，达到汉麻秆综合利用附加值高回报。可以生产黏胶丝再生纤维织造高级服装面料，还可以制造高级纸张，非织布等产业延伸。替代化石纤维，减少能源消耗造成的环境污染。 2.1汉麻秆连续制浆的流程优化： 2.1.1汉麻全秆优化制浆 汉麻全秆清洁制浆的工艺：汉麻秆料---链板输送机---滚刀切断机---旋风除杂---干湿法筛选除杂---洗涤与预浸渍---复合助剂完全浸渍---螺旋输送---储料仓---螺旋提取机---漂白氧化仓---螺旋疏解机---高浓磨解---疏解机---除渣---粗筛选---精筛选---储浆塔 2.1.2麻秆屑制浆 工艺流程：链板输送机---打散除杂机---干湿法筛选除杂---洗涤与预浸渍---复合助剂完全浸渍---螺旋输送---储料仓---螺旋提取机---漂白氧化仓---螺旋疏解机---疏解机---除渣---粗筛选---精筛选---储浆塔 2.2非织布成型流程 2.2.1造纸湿法非织布 储浆塔---调浓浆池---复合纤维分散配料疏解池---纸页成型器---上网---压榨脱水---（或）热轧固定---卷取---分切成品 2.2.2汉麻纤维制取要点 成浆条件后续的非织造布上网纤维的留着率，关系到纤维得率、强度、均匀度、细度、长度指标与经济效益等。传统化学法及其它机械制浆法等虽然可以制造较好的纤维素，试验对照中发现所制取的长纤维率较低，满足上网纤维长度指标时或者纤维硬度指标过高，达到一定游离度指标时纤维过短，或者断裂强度都不足等无法平衡难以满足生产。纤维素的提取须采取中高浓制浆，避免低浓打浆带给纤维的过分切断。全流程采取高效过滤装置Ⅲ段废液或废水的回收与再生处理系统，再生回用水的COD值可控制≤100mg/L以下完全满足工艺生产。 3汉麻全秆连续制浆造纸湿法无纺布工艺指标 汉麻芯秆属于草本亚木结构，密度低，有别与其它较常见的针叶木或阔叶木材质，采取复合助剂连续浸渍时间60-90min，温度60-90℃条件下浸渍后的秆片 松软，并改性木质素，以疏解为方式为主的制浆提取纤维，节约打浆工段高耗能不利影响，节水、降耗。得到的全麻制浆叩解度30-37°SR，裂断长度13.28km，纤维细度16.05tex,平均长度1.14mm纤维比例超过70.7%，由于芯秆含有韧皮长纤维多，长纤维达到6.5mm以上纤维比例超过19.4%，优质纤维率超过了以商品针叶木浆粕的复合纤维无纺布指标。天然纤维素氢键结合在加以与合成长纤维的抱合缠绕增加强度，再添加ES纤维，用量4-6%进行混抄，选择长度10mm，细度3.33dtex，能增强非织布的细腻感，具有良好的吸水性能，还有利于后期整理的特殊需要。由汉麻全秆浆与ES纤维复合的非织布制备面密度45g/m2，干态断裂强力137.6N纵向、横向80.9N，湿态断裂强力纵向102.5N、横向49.2N。 汉麻秆制取纤维素吨产品原料消耗1.3-1.5吨，消耗清水＜10m3，废水完全封闭处理，达到再生循环回用，水消耗低于水刺非织布生产线。 汉麻全秆连续制浆造纸机湿法抄造生产非织造布是一项废弃原料的高附加值利用的循环产业，已经公认的汉麻全身是宝，芯秆产品仍然具有天然的抑菌[5]、杀虫、防腐、自洁的属性带来非织造布家族中的一个特殊品类，在卫生健康应用市场方面非常具有竞争力。 4汉麻全秆连续制浆造纸湿法非织布的优势 生物质原料的制浆方法很多，以麻类为原料的制浆研究成果也众多，创新方法的麻秆连续制浆造纸湿法无纺布的研究较少，天然纤维素纤维都可以成为造纸湿法非织造布的生产原料，优势非常明显。 (1)投资少、见效快、生产成本低，投入与产出比高，一元投入可产出五元以上。除湿法生产线以外,投资低于在所有的非织造布生产线； (2)一条2800mm湿法抄造生产线产能可达年产万吨以上，并可以生产出多个品种,产品密度可在20g/m2或者更低，100g/m2以上的中高克重产品，调整品种灵活容易,有很强的市场适应性； （3）劳动生产率为干法的20倍,生产成本只有干法的60%～70%,具有很强的市场竞争能力和良好的经济效益； （4）用途广泛，尤其在卫生、医护上与纯棉水刺非织布更有竞争力； （5）快速接受用户个性化私人定制要求的产品规格； （6）汉麻产业得到提升，汉麻秸秆的利用可以为农民增收500-1000元/亩以上（亩产剩余秸秆500-1000kg计算）。 5结语 在我国非织造布产业中，湿法非织造布技术方兴未艾，发展前景向好。农业种植结构轮耕的大量汉麻种植面积，有富裕的优质再生原料，尤其是汉麻纤维素纤维自身独有天然的特抑菌、除臭、抗静电、吸湿等功能是任何纤维不可替代。汉麻秆制浆湿法造纸工艺的非织造布产品普遍附加值高出3-5倍其它综合利用价值，经济效益显著；汉麻生物质材料开发和生产湿法非织造布产品符合国家的产业政策，符合可持续发展计划，生态、绿色、环保。汉麻是可再生资源，利于循环农经济发展，有助于提高整体劳动生产率和降低生产成本，在治理环境污染以及合理利用资源等方面有着重要的经济效益和社会效益。 参考文献 [1]张建春，张华.工业用大麻纤维综合开发研究[J].中国麻业科学,2007(29)；63-67 [2]郝新敏,杨元.汉麻秆芯超细粉体用于开发新型防水透湿材料[C].中国印染行业协 会,2011:741-749. [3]汤人望.我国湿法非织造功能材料的开发现状与发展设想[J].产业用纺织品,2010，25 （5）：12-13 [4]王瑾.无纺布湿法成型工艺[J].天津造纸，1991，（1）；20-22 [5]周永凯，张建春，张华.大麻纤维的抗菌性及抗菌机制[J].纺织学报,2007,28（6）；12～ 15. [6]宗宝全.大麻变面料?发达国家争相开展大麻纤维研究[N].科技日报，2009-12-11（2） [7]陆慕寒，滕卉荣.汉麻纤维科研项目打造产业宏图[J].中国纺织报,2012-5-10（4） [8]张民贵.一种汉麻秆浆粕制取[P].中国专利，201601007346，2016-06-01.