溶解浆的生产技术现状与发展_吕卫军

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仅可以用来生产粘胶纤维 ， 还可以用来生产强力粘 胶纤维和高湿模量纤维等产品 。 缺点是 ： ① 溶解浆 的反应性能较亚硫酸盐法差 ； ② 不宜做醋酸纤维使 用 ； ③ 溶解 浆 的 得 率 低 ， 如 一 般 粘 胶 短 纤 维 用 浆 ， 对针叶木而言亚硫酸盐法得率为 37% ， 预水解硫酸 ［5］ 盐法为 30% 左右 ； ④ 生产成本较高 ， 主要受木材 的单位消耗 、 化学药品消耗和废液回收成本等因素 的影响 。 2. 3 碱法 碱法通常是用 NaOH 溶液来处理纤维素原料， 使 原料中的低聚物和非纤维素物质溶出 。由于所用的化 学药品是 NaOH，故又称苛性钠法。 此法只适用于棉 短绒溶解浆的制造。用碱法对棉短绒进行处理的目的 是： ①使木素生成碱木素，树脂和脂肪皂化，蜡质乳 化，并大部分溶解出来； ② 使半纤维素溶解于碱液 中，同时纤维素在碱液中被少量空气氧化 ，使聚合度 下降； ③纤维素在碱液中发生有限溶胀，初生壁被破 坏，使溶解浆的反应性能提高。碱法蒸煮温度一般控 制在 150 ～ 175℃ ， 用碱量为 14% ～ 18% ， 尽量避免 空气对聚合度和得率的影响， 为了保证蒸煮的均匀 性，可适当的加入表面活性剂。 2. 4 预水解碱法 预水解碱法有间歇式和连续式两种 ，主要用于甘 蔗渣溶解浆的生产。其中的预水解工艺类似于预水解 硫酸盐法中的预水解，半料的碱法蒸煮用碱量一般控 制在 18% ～ 22% ，温度控制在 130 ～ 140℃ 。 3 溶解浆的漂白 漂白是通过化学药品的作用除去浆中的木素或改 变木素发色基团的结构而提高溶解浆白度和纯度的化 学过程，是溶解浆生产的重要工序。漂白过程中化学 反应多，操作复杂，影响因素诸多。溶解浆的漂白需 要达到 3 个目的： ①提高纤维素的白度 （ 亮度 ） ； ② 适当地降低纤维素的聚合度， 并使分子大小趋于均 匀； ③ 进一步提高纯度， 去除溶解浆中的油脂、 蜡 质、木素、灰分和铁质等非纤维素杂质，进而提高溶 解浆的反应性能。一般来讲，在纺丝工艺不变的情况 下，白度越高，反应性能越好。 以往大多数工厂选用次氯酸盐 （ H 段 ） 为漂白 剂，也有用 Cl （ C 段） 、ClO2 （ D 段 ） 和其他漂白剂 的。次氯酸盐不但能起到漂白的作用 ，更重要的是次 氯酸盐能够调节溶解浆的聚合度 （ DP ） 和 DP 分布， 使溶解浆具有良好的反应性能。 对于溶解浆漂白来 说，酸处理 （ A 段 ） 不仅可以提高和稳定漂后浆料 《中国造纸》 2012 年第 31 卷第 1 期
收稿日期： 2011-08-17 （ 修改稿） 基金项目： 应用化学与生态染整工程浙江省重中之重学科开放基 金； 贵州省赤天化纸业股份有限公司竹浆深度脱木素蒸煮和清洁 漂白技术开发项目 （ 2008 年重大产业技术开发专项项目之一） 。
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甚至可以使用混合原料生产溶解浆 。 1. 2 棉短绒 棉短绒是密集的生长在棉籽表面的短纤维 ，棉短 ［4 ］ 绒平均含绒量为棉籽质量的 10% ～ 13% ， 在榨棉 籽油之前经剥绒机剥取。一般进行三道剥绒，第一道 绒较长，纤维长度在 13 mm 以上。 第二道和第三道 绒较短，纤维的平均长度为 3 ～ 8 mm。溶解浆的生产 一般不用或少用第一道绒， 主要使用第二道和第三 道绒。 1. 3 其他原材料 甘蔗渣曾是草类溶解浆生产的主要原料 ，甘蔗渣 是制糖工业的副产品。蔗渣溶解浆质量稍次于棉短绒 溶解浆和木材溶解浆，主要表现在甘蔗渣溶解浆的反 应性能差。由于甘蔗渣纤维成分比较复杂，成品得率 较低，仅有 19% ～ 20% （ 对原料） ，而且化学药品消 耗较高，废液回收相对而言缺乏经验。作为扩大溶解 浆的原料来源是可以肯定的，但是否适合建厂要考虑 技术经济问题。芦苇生产溶解浆也曾有人研究，同样 存在如上问题 。 近几年，由于竹纤维的兴起以及棉短绒和木材溶 解浆的短缺带来的溶解浆价格上涨 ，竹纤维溶解浆得 到较快发展。采用竹材生产溶解浆使得溶解浆的生产 又多了一种新的可持续再生的新原料 ，并且竹材生产 溶解浆的技术正日臻成熟。 2 溶解浆的蒸煮工艺 不同的原材料需要不同的工艺来生产溶解浆 ，如 木材溶解浆的蒸煮工艺主要有亚硫酸盐法和预水解硫 ［6 ］ 酸盐法 ， 而棉短绒主要使用碱法， 现将溶解浆的 生产工艺介绍如下。 2. 1 亚硫酸盐法 亚硫酸盐法是一种用含有游离 SO2 的亚硫酸氢盐 在高温下蒸煮的方法。过去，大部分针叶木溶解浆是 采用亚硫酸盐法生产的，阔叶木也可采用亚硫酸盐法 来生产溶解浆。亚硫酸盐法与预水解硫酸盐法相比具 有较好的反应性能，溶解浆的得率也较高。但是，亚 硫酸盐法对原料要求较严格，需要以树脂含量较低的 木材为原料。由于预水解硫酸盐法的出现以及亚硫酸 盐法废液处理和原料限制等问题 ，现在亚硫酸盐法使 用的相对较少。 2. 2 预水解硫酸盐法 预水解硫酸盐法主要用来生产高纯度的溶解浆 ， 作为人造纤维浆和其他纤维素衍生物用浆 。具有特殊 用途的造纸用浆也可用预水解硫酸盐法来生产 。特别
Dissolving Pulp Manufacture Technologies： Current Status and Development Trend
* LV Weijun1，
ZHANG Yong2
CHEN Bin1
（ 1 ． China National Pulp and Paper Research Institute，Beijing， 100061 ； 2 ． Pulp and Paper Research Center， Key Lab of Advanced Textile Materials ＆ Manufacturing Technology of Ministry of Education， Zhejiang Scitech University，Hangzhou，Zhejiang Province， 310018 ） （ * Email： lvweijun761005@ 163． com） Abstract： Raw materials，cooking method，and bleaching process of dissolving pulp manufacture were mainly introduced． The factors influencing the quality of dissolving pulp and development tendency were also discussed． Key words： dissolving pulp； raw materials； prehydrolysis； bleaching；
木材
木材是制溶解浆的主要原料。木材有针叶木和阔 叶木两大类， 前者包括铁杉、 云杉、 冷杉、 鱼鳞松、 马尾松和云南松等， 后者包括桉树、 白杨和桦木等。 长期以来，因为一些特选的针叶木中所含的纤维素较 多，多戊糖和树脂含量较少， 溶解浆的得率相对较 高，世界各地的溶解浆生产多以针叶木为原料 ，如白 松 （ 包括臭松、沙松和鱼鳞松 ） 。 白松的纤维素含量 高，树脂含量少，材质不紧密，多戊糖及酚类物质也 较少，易于蒸煮、漂白，所得溶解浆质量较好。 随着溶解浆用量的增长和制浆技术的进步 ，阔叶 木也广泛地用于溶解浆的生产。目前，预水解硫酸盐 法制浆可以使用 80 多种阔叶木， 亚硫酸盐法制浆可 以使用 40 多种阔叶木。 有时由于原料供应的关系，
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溶解浆的生产技术现状与发展
吕卫军
1
张
勇
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陈
彬
1
（ 1. 中国制浆造纸研究院制浆技术研发中心，北京，100061 ； 2. 浙江理工大学， 制浆造纸研究中心，先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，浙江杭州，310018 ）
摘 要： 介绍了溶解浆的主要生产原料、蒸煮和漂白工艺，论述了制约溶解浆质量的影响因素，并
溶解浆是由自然 界 含 有 纤 维 素 的 植 物 （ 如 棉、 木材等） 经化学加工纯化而得到的一种纤维素含量 相当高，半纤维素、木素和其他成分含量相当少的化 ［12 ］ 。这种浆白度高， 纤维素分子质量分布 学精制浆 均匀，反应性能良好，又称为浆粕。溶解浆主要以木 材和棉短绒为原料，竹、芦苇和甘蔗渣等也有少量应 用。溶解浆主要用于生产粘胶纤维、硝化纤维、醋酸 纤维、玻璃纸、 羧甲基纤维素等产品 。 与普通的 造纸用浆相比， 溶解浆生产的得率较低， 一般只有 30% ～ 35% 。 1 溶解浆的主要原料
溶解浆的主要原料是木材，其次为棉短绒等。近 些年，因为竹浆独特的性能，竹子成为溶解浆的又一 重要原料。生产溶解浆的原料应该具备如下品质 ： ① α纤维素含量高； ②灰分和树脂含量低； ③细胞组成 较单一，杂细胞少； ④易于漂白和废液回收； ⑤原料 易于加工， 腐朽较少； ⑥ 原料蓄积量大或易于人工 造林。 《中国造纸》 2012 年第 31 卷第 1 期
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的硫酸盐法蒸煮相同。但由于预水解过程中木素的缩 合和其他物质结构的变化， 使预水解浆料的颜色变 深。所以为了保证成浆质量的要求，蒸煮用碱量要高 ［7 ］ 于一般造纸用浆，最高温度和时间也要适当控制 。 2. 2. 3 预水解硫酸盐法蒸煮的优缺点 相对于亚硫酸盐法而言，预水解硫酸盐法的优点
是： ①可以适用于木材和非木材原料，并可适用于稍 带树皮的原料； ②碱回收工艺已经有较成熟的设备和 经验； ③采用 ECF 和 TCF 漂白后， 溶解浆的白度可 以提升至 92% 以上； ④ 预水解硫酸盐法能够生产 α 纤维素含量高的溶解浆 ， 而且聚合度分布均匀 ， 不 China Pulp ＆ Paper Vol. 31 ，No. 1 ， 2012
+ 乙酰基和甲酰基，形成醋酸和甲酸， 得以供给 H 进 行酸水解。 与此同时， 还有其他有机酸， 使酸度增
加，水解作用逐渐激烈， 到水解终了时， pH 值最低 能降至 3. 0 左右。 一般水预水解温度为 140 ～ 180℃ ， 时间为 20 ～ 180 min。 （ 3 ） 汽预水解 汽预水解法是以饱和过热蒸汽作为预水解剂，在 高温下进行预水解的方法，其作用机理与水预水解相 同，但比水预水解液比小，水解液中的 H 浓度大，水 解反应迅速，且升温时间短，一般只需要 10 ～ 30 min。 蒸汽预水解操作简单，蒸汽耗用量少，所以在工厂中 得到广泛使用。 2. 2. 2 预水解后浆料的硫酸盐法蒸煮 预水解后浆料 （ 半料 ） 的硫酸盐法蒸煮与一般