白杨桉木KP法制浆及漂白性能的研究

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用碱量 (以 Na2O 计) : 15 % 硫化度 (以 Na2O 计) : 25 % 液比 : 1∶4 最高温度 : 170 ℃ 升温时间 : 60min 保温时间 : 60 、90 、120 、150min 蒸煮后 , 将纸浆 彻 底 洗 干 净 , 在 <1mm 的振动筛中筛浆 , 然后按 TAPPI 标准方法测 定纸浆的卡伯值 。 114 漂白试验 本试验采用 ECF 漂白的 OD0 ( EO) D1 漂 序对纸浆进行漂白 。OD0 ( EO) D1 漂序是目 前北美最典型的 ECF 漂白技术 。试验中 O 、 D0 和 EO 段在小型氧漂器中进行 , D1 段漂白
2000 年 5 月 China Pulp & P单位 :mm
数均长度 重均长度 ( L W) 重重均长度 ( L WW)
0. 45 0. 50
0. 79 0. 65
1. 15 0. 84
212 硫酸盐蒸煮试验 表 3 是白杨 、桉木及白杨 (40 %) 与桉木
·48 ·
112 化学成分及纤维长度 木片在 Willey 磨中粉碎 , 取 40~60 目的
筛份按国家有关标准方法分析其化学成分 。将 木片切成火柴杆状后用硝酸和氯酸钾在 60 ℃ 下处理 , 将纤维分离后用 Kajaani 纤维分析仪 分析白杨和桉木的纤维长度 。 113 蒸煮试验
硫酸盐法蒸煮试验在计算机程序控制的小 型蒸煮器 ( M/ K609 型) 上 进 行 , 蒸 煮 条 件 为:
粘度减 少率/ %
30. 6 33. 2 42. 2
214 浆张强度试验
白杨 、桉木和混合原料三种 KP 浆经 ECF
漂白后在 PF I 磨中打浆 , 图 1 是本试验所得到
的三种浆的打浆曲线 。从图 1 我们可以发现 :
随着 PF I 磨转数的增加 , 白杨浆的打浆度上
·50 ·
升最快 ; 在同一 PF I 转数下 , 白杨浆的打浆 度也最高 。这说明白杨浆较其它两种浆容易打 浆 。取打浆度为 55°SR 左右的纸浆抄造手抄 片 , 然后测定三种纸浆的浆张强度 , 表 7 是试 验结果 。从表 7 可以看出 : 虽然桉木的纤维长 度较长且比较均匀 , 但在相近的打浆度下 , 白 杨浆的撕裂指数 、裂断长 、伸长率等都是三种 浆中最好的 , 其次是混合原料 , 而桉木浆的浆 张强度是三种浆中最差的 。这可能与桉木浆在 漂白过程中粘度的降低有关 。
漂白后 , 按 TAPPI 标准方法测定纸浆的 白度 、光散射系数及粘度 。 115 打浆与浆张强度试验
漂白后的纸浆在 PFI 磨中进行打浆 , 打 浆后抄造手抄片 , 按 TAPPI 有关标准测定纸 浆的各项物理指标 。
2 结果与讨论
211 化学成分与纤维长度 表 1 是白杨和桉木的化学成分试验结果 。
·49 ·
表 4 修改条件后的蒸煮结果
树种
桉木 混合原料
得率 /% 48. 7 53. 0
筛渣率 细浆得率 / % ( Y) / %
0. 9
47. 8
0. 8
52. 2
卡伯值 ( K)
19. 7 19. 2
Y/ K
2. 4 2. 7
213 ECF 漂白试验 取 蒸 煮 后 卡 伯 值 分 别 是 1910 、1917 、
( EO ) 段 : 浓 度 1010 % , 时 间 60min , 温 度 70 ℃, 起 始 p H 11 , 开 始 15min 的 氧 压 0124 M Pa ,NaO H 用量310 %。
D1段 :浓度610 % ,时间180min ,温度70 ℃, 用0120 %的 NaO H 调 节 漂 白 终 点 p H 3 ~ 4 , ClO2用量112 %。
收稿日期 : 2000201224 (修改稿)
中国造纸 第 3 期
则在密封的广口瓶中进行 。漂白条件如下 : O 段 :浓度1010 % ,NaO H 用量310 % ,氧压
0141M Pa ,氧脱木素时间60min ,温度90 ℃,起始 p H 10~11 。
D0段 : 浓度 1010 % , 处理时间 30min , 温度 50 ℃,起始 p H 215 ( 用 015 mol/ L 的 H2SO4 调 节) ,卡伯因子0130 。
9. 6
3. 5
表6是 OD0 ( EO) D1漂白后各纸浆的白度 、 光散射系数和粘度 。我们可以看出 : 在 112 % 的 ClO2 用 量 下 , 三 种 纸 浆 均 可 以 漂 白 到 8910 %左右的白度 , 漂白后纸浆的粘度有所下 降 。这主要是由于氧脱木素时对纤维的破坏所
引起 , 其中白杨的粘度降低最小 , 而漂白后白 杨的粘度在三种纸浆中也是最高的 。
1912 的白杨 、桉木及混合原料的纸浆用来进 行 OD0 ( EO) D1 漂白试验 。三种纸浆在不同 漂白段的脱木素情况见表 5 。表 5 的数据表 明 : 氧脱木素后 , 白杨 KP 浆的卡伯值降低率 最大 , 这说明白杨浆中的木素在氧脱木素时较 容易去除 , 经 ( EO) 段后 , 三种浆的卡伯值 均降低到 410 以下 , 这为后续的 D1 段漂白创 造了良好的条件 。
Y/ K
60
65. 4 2. 5 63. 9 27. 4 2. 3
白 90
62. 2 1. 5 60. 7 22. 5 2. 7
杨 120
60. 8
0. 7
60. 2 20. 4
3. 0
150 59. 74 0. 1 59. 3 19. 0 3. 1
60
59. 5 3. 9 55. 6 30. 4 1. 8
可以发现 : 这两种树种的综纤维素含量均比一 般的针叶木高 , 且抽出物含量低 , 这说明这两 种速生材均是较好的制浆造纸原料 。就白杨和 桉木比较而言 , 白杨中木素含量更少而综纤维 素含量更高一些 。
表1 白杨和桉木的化学成分 单位 : %
树 灰 热水抽 1 %NaOH 苯醇抽 Klason 酸溶 综纤 戊聚糖 种 分 出 物 抽出物 出 物 木素 木素 维素
10. 1 9. 0 9. 9
9. 06 7. 00 8. 07
5. 27 3. 41 4. 59
3 结 论
311 白杨和桉木均是优良的制浆造纸原料 , 白杨中木素含量较少且纤维素含量较高 , 但桉 木的纤维长度较长且更为均匀 。 312 白杨较容易进行 KP 蒸煮且得率 、Y/ K 值均较大 ,白杨和桉木的混合原料次之 ,而桉木 较难蒸煮且得率较低 。在 KP 蒸煮过程中 ,增加 用碱量可以减少桉木及混合原料浆中的筛渣率 。 313 采用 ECF 漂白 , 三种浆均可以漂白到 89. 0 %左右的白度 , 其中白杨浆的白度更高一 些 , 而且在漂白过程中其粘度的损失最小 。 314 三种 KP 浆在相近的打浆度下 , 白杨浆 的 浆 张 强 度 最 好 , 其 次 是 混 合 原 料 浆、 桉木浆 。
表6 OD0( EO) D1漂白试验结果
浆样
白度
L SC3
粘度/ mPa·s
/ % / m2·kg - 1 漂白前 漂白后
白杨
89. 3
40. 0 32. 5 22. 5
桉木
88. 8
47. 2 24. 1 16. 1
混合
89. 1
42. 9 31. 5 18. 2
3为光散射系数 (Light scattering coefficient) 1
从表 3 还可看出 : 桉木和混合原料蒸煮后 的筛渣率较高 。为了将其筛渣率降低到 1 %左 右 , 我们将蒸煮的用碱量增加到 18 % , 再次 对桉木及混合原料进行蒸煮试验 , 试验结果见 表 4。
表3 三种原料的蒸煮试验结果
树种
保温时 间/ min
得率 /%
筛渣 细浆得率 卡伯值 率/ % ( Y) / % ( K)
虽然桉木的纤维长度较长且比较均匀但在相近的打浆度下白杨浆的撕裂指数裂断长伸长率等都是三种浆中最好的其次是混合原料而桉木浆的浆张强度是三种浆中最差的
白杨桉木 KP 法制浆及漂白性能的研究
万金泉
(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室 , 广州 , 510641)
摘 要 分析了意大利白杨及桉木的化学组成和纤维长度 , 对这两种树木按 40 %白杨和 60 %桉木混合后硫酸 盐法制浆 、ECF 漂白特性进行了研究 , 并对比了其 KP 浆 ECF 漂白后的浆张强度 。研究结果表明 : 白杨中木 素含量较少 , 纤维素含量较高 , 桉木的纤维较长且比较均匀 ; 白杨较容易进行硫酸盐法蒸煮且 Y/ K 值较高 ; 采用 OD0 ( EO) D1 漂序的 ECF 漂白 , 三种硫酸盐纸浆均可被漂白到 8910 % ( ISO) 左右的白度 , 但桉木浆相 对难漂一些 ; 白杨 KP 浆具有较好的浆张强度 。 关键词 意大利白杨 桉木 硫酸盐法制浆 ECF 漂白
原 料
120
53. 5
1. 4
52. 0 21. 9
2. 4
150 52. 7 1. 2 51. 5 20. 1 2. 6
从表 4 中的数据可以看出 : 同第一次 KP 蒸煮相比 , 修改条件后的蒸煮使桉木和混合原 料的筛渣率分别降低到0. 8 %、0. 9 % , 同时纸 浆的卡伯值也有所降低 。
桉 90
53. 5 3. 4 50. 0 25. 3 2. 0
木 120
50. 0
3. 0
47. 0 22. 2
2. 1
150 48. 2 2. 8 45. 4 20. 9 2. 2
混 60
61. 2 2. 2 59. 0 29. 1 2. 0
合 90
56. 0 1. 8 54. 2 24. 0 2. 2
在我国用于制浆造纸的木材资源缺乏的情 况下 , 大力发展速生材制浆造纸是很有必要 的 。桉木和意大利白杨都是优良的速生材种 , 它们具有生长速度快 、适应性强 、材质好等优 点[1 ] 。这两种树种均已在我国的广西 、广东 、 江西等南方省份广为种植 , 相信它们将会成为 我国未来制浆造纸工业的重要原料 。
表5 OD0( EO) 漂白后的结果
氧脱木素
D0段
( EO) 段
浆样
终点 p H
卡伯值
卡伯值 减少/ %
终点 p H
终点 p H
卡伯值
白杨 8. 9 10. 1 47. 0 3. 8
9. 8
3. 7
桉木 9. 1 11. 9 43. 0 3. 6
9. 9
3. 1
混合 8. 3 10. 8 46. 4 3. 1
(60 %) 混合三种原料的硫酸盐蒸煮试验结果 。 表 3 中的数据表明 : 在同样条件下蒸煮 , 白杨 的纸浆得率较高而卡伯值较低 , 造成这种现象 的主要原因可能是因为白杨中含有较多的纤维 素和较少的木素 ; 蒸煮后桉木的筛渣率及卡伯 值均较高 , 这说明桉木较其它两种原料难蒸 煮 。 Y/ K 值可以被看作是对原料蒸煮特性的 一种评价 , Y/ K 值越高则表明原料的蒸煮特 性越好 。表 3 中白杨 Y/ K 值最高 , 这说明在 这三种原料中白杨的蒸煮特性最好 。
白 杨 0. 80 2. 81 桉 木 0. 61 3. 93
18. 91 20. 01
2. 12 22. 08 2. 72 77. 65 24. 10 3. 76 25. 82 3. 12 74. 21 22. 34
表 2 是两种树木的纤维长度 。可以看出 : 桉木 的 数 均 纤 维 长 度 较 白 杨 长 , 且 其 L W 、 L WW较小 , 而白杨的 L W 、L WW较大 。这说明 在白杨中含有较多的长纤维和短纤维 , 而桉木 的纤维长度则较白杨均匀 。
图 1 三种纸浆的打浆曲线
表7 三种纸浆的浆张强度
浆样
打浆度 / °SR
滤水时 间/ s
定量 撕裂指数 裂断长 伸长率 / g·m - 2 / mN·m2·g - 1 / km / %
白杨 55. 1 9. 3 60. 0 桉木 55. 6 6. 8 60. 8 混合 54. 8 8. 0 60. 0
目前 , 硫酸盐法制浆仍是制浆造纸工业 的一个主要制浆方法 , 而化学纸浆的漂白正 向着 TCF 与 ECF 发展 。由于 ClO2 漂白具有 对木素的选择性强 、成浆白度高 、强度好等 优点[2 ] , 因 而 ECF 漂 白 受 到 造 纸 工 业 的 重 视与发展 。即使在欧洲和北美 , 多数造纸厂 也更愿 采 用 ECF 漂 白 , 除 非 用 户 要 求 提 供 TCF 漂白浆[3 ] , 因此对速生材在硫酸盐法制 浆及 ECF 漂 白 中 的 性 能 进 行 研 究 是 很 有 必 要的 。
本文分析了意大利白杨及桉木的化学组成 和纤 维 长 度 , 研 究 了 其 在 硫 酸 盐 法 制 浆 及 ECF 漂白时的性能 , 并对其浆张强度进行了 对比 。
1 试验方法
111 试验原料 意大利白杨及桉木均由广西南宁某林业公
司提供 。混合蒸煮时混合原料的比例为 : 白 杨∶桉木 = 40∶60 。
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