造纸概论1-2

• c、原料中灰分是呈氧化物状态的矿物质元素，
3、灰分对制浆造纸的影响
对纸浆的影响：
a、灰分对普通化学浆的质量没有什么影响，只 对生产人造丝浆和电容器纸产生不良影响。
对碱回收的影响：
b、硅干扰：原料中的硅，在碱法制浆过程中形成 Na2SiO3 ，溶于黑液中，造成黑液粘度升高，洗 浆时黑液提取率降低，给黑液的蒸发、燃烧、苛 化、白泥回收等过程带来麻烦。蒸发时造成结垢； 燃烧时由于Na2SiO3熔点高，造成Na2CO3挥发，引 起碱的损失；苛化时造成澄清困难。故草浆黑液 碱回收受到制约。
• 1、管胞（tracheid）
• （1）针叶木的主要细胞，造纸上称为针 叶木纤维，占总面积的90-95%（面积 法）。
• （2）呈纺锤状，两边呈钝圆或钝尖形，纵 向生长，与木射线垂直。
• （3）纤维长：3-5mm 宽：40μm。 • 管胞是针叶木的输导水分的组织和唯一的
支持组织。
• 早材管胞： 壁薄，腔大， 两端钝圆 纹孔大而多 易变形，蒸煮后呈扁平 带状。
杨木导管
尾叶桉导管
导管与制浆造纸的关系
• 导管在阔叶材中是杂细胞,其大小及分布影响 制浆过程中药液的扩散；
• 有时对纸页的表面性质有不良影响； • 导管中常含有侵填体、晶体二氧化硅、钙盐
等。侵填体多的木材，对溶液的浸透性减弱。
项 目针 叶 材 阔 叶 材
年轮
除热带外，多数地区中年 除环孔材和部分半孔材
• 薄壁细胞的长度短，不单会给洗浆及抄纸等操 作带来麻烦，而且会影响成纸的强度和形态稳 定性。
• 原料的薄壁细胞含量越高，制浆造纸价值就越 低。
（3）导管（vessel)
• 1）是植株的输导组织，吸收土壤中的 水分和营养输送给植株。
• 2）禾本科原料的导管细胞含量高，直 径比纤维细胞大的多。
• 3）导管形式有： 原生导管：环状、螺纹状 后生导管：梯形、网纹状
树脂引起的纸病
抽出物的利用价值
• 单宁：制成皮革，在医药上作止泻剂用。 增强木材的抵抗菌、虫、海生钻木动物 等的侵害的能力。
• 精油：如香樟中的樟脑及樟脑油，含精 油的木材，对菌、虫、海生钻木动物的 抵强力增强。
• 色素：使木材具有美丽的颜色，可满足 家具、建筑装修等的需要。
抽出物对木材利用的不良影响
有机溶剂抽出物的影响
• 其含量高时，既赋予原料特有的颜色、 特殊用途及经济价值；
• 制浆生产及工艺操作； • 废液回收； • 纸浆漂白及白度稳定性。
第三节植物纤维原料细胞特点
1.分类：纤维细胞 杂细胞
2.针叶木 3.阔叶木 4.竹类 5.稻麦草 6.麻类 7.棉花
• 针叶木中的细胞最主要是管胞，有少量 的木射线，一般不含导管。
• 晚材管胞： 壁厚，腔小， 两端尖削 纹孔小而少 蒸煮后大多保持柱状。
加勒比松纤维形态
• 2、木薄壁组织
• 针叶材的射线细胞壁薄而 腔大，长度小，呈长方形， 沿径向排列，在木质部称 为木射线，在韧皮部称为 韧皮射线；
• （部分软木有）木射线管 胞：不含树脂。
• 木射线薄壁细表皮细胞
作用：保护植株的内部器官。 由长细胞和短细胞组成。长细胞的端面多呈
锯齿形以提高细胞间的结合强度。短细胞是由硅 细胞和栓质细胞组成的。
• 碱法制浆：硅细胞被碱溶解，增加废液中 的硅酸钠含量，形成“硅干扰”。
• 酸法制浆：表皮细胞成片存在于纸浆中， 引起纸病。
（5）筛管、伴胞
• 1）筛管、伴胞分子来自同一个母细胞，每个 筛管分子有一个或几个伴胞。
薄壁组织：薄壁细胞组成
薄壁细胞长度极短，粘结、交织能力很差， 大量的薄壁细胞对制浆造纸生产及产品质量、 废液回收等方面均有不良影响。－－缺点
可通过备料及纸浆的筛选，降低浆中薄壁细 胞的含量，可改善草浆质量。
蔗渣通过两段除髓，使除髓率达到30％左右， 可使成纸的强度及形态的稳定性获得显著改善。
我国常用的草类纤维形态特征
Ⅲ、木纤维长：1mm左右 宽：20μm；由 于其长度短，直径小，因此阔叶木浆不适 于单独抄造高强度纸张。
Ⅳ、阔叶材中的纤维细胞含量低：60％－80 ％。因此其制浆造纸价值不如针叶材。
2、管胞
• 阔叶材中的管胞数量少，具缘纹孔，纹 孔缘明显。
• 管胞纹孔直径≥导管细胞的纹孔直径。
3、导管
• 导管是阔叶材中的水分输导组织，是由 直径很大的管状细胞的端壁相连接而成。
压力要大一些。 • 竹纤维细而柔软，可抄造各种文化用纸、书
写用纸，并能与木浆配比生产水泥袋纸和其 它工业用纸。
二、半木材纤维原料
• 棉杆：一年生的半木本化植物。其解剖形态、 纤维形态、化学成分和物理性质与软阔叶材 相近。
（1）各部分组织的比例 髓心：8% 皮部：25.8% 木质部：66.2%
（2）木纤维 与阔叶材相似。皮部的纤维为韧皮纤
轮界线明显
外，不明显
细胞类型
细胞种类少，管胞占90％
～95％，此外仅有少量木 射线，结构简单
细胞种类多，木纤维含 量低，有导管、木射线 及纵向薄壁细胞，还有 少量的管胞，结构复杂
木射线特点
一般为单列，且为同型木 射线
部分为单列，多数为双 列甚至多列，有同型射 线和异型射线
纤维形态 及纹孔 较粗且长，纹孔明显
芦苇
• “ 去苇膜，除纸病” • 芦苇备料时应设法除去苇膜。
稻草
• 纤维短而细。 • 杂细胞含量高，是稻草的突出特征，因此稻
草浆滤水性差质量不好。 • 稻草茎杆壁薄，结构疏松，且木素含量少，
药液易于浸透，易蒸煮、易漂白 。一般用于 生产半化学浆，抄造黄板纸、箱板纸 。
竹子
• 竹子结构坚硬、致密，石细胞含量高； • 蒸煮时装锅量大； • 木素含量接近于木材，蒸煮时温度要高一些，
（2）维管束（bundle sheath）组织
维管束散生在基本组织中。由外围的纤维及 中央存在的导管、筛管和伴胞组成。靠外周的 维管束较小，但维管束分布的密度大；靠内方， 维管束较大，但分布的密度降低。
围绕在每个维管束四周的纤维层称为维管束鞘， 维管束鞘是禾本科纤维的另一个来源。
（3） 薄壁组织（ground tissue）
• 2）直径小，壁上有通孔或纹孔，作用是将植 物光合作用的产物自上而下输送到植株中各 有关部位中去。
• 筛管伴胞强度差，材料在干燥过程中就被破 坏。
（6）其他细胞
• 石细胞：呈球形、椭圆形或多角形。胞 壁极度增厚，常木质化、栓质化或角质 化。石细胞分布于多种植物的茎、叶、 果实和种子中。主要存在于竹子中。
有机溶剂抽出物与纸浆生产、 木材加工的关系
抽出物对纸浆生产的影响 1、制浆过程中，抽出物含量高会阻碍药液的浸透； 2、碱法制浆中，抽出物中的酸与碱反应生成皂；部分抽出物 的存在有助于提高脱木素速率。 3、在酸法制浆过程中，抽出物被加热、软化成油状物，漂浮 在浆水体系中，粘附在浆池壁、管道内壁毛毯等地方，给生 产带来不良影响，造成“树脂障碍”。 4、抽出物使浆难于漂白，漂剂消耗增加，既防碍漂浆白度的 提高又助长返黄。
木素含量及组成上的差异造成三种原料在生 产工艺上的差异
• 禾本科原料：较易蒸煮、漂白，生产工艺 条件需温和些；
• 针叶材原料：较难蒸煮、漂白，生产工艺 条件需强烈些；
• 阔叶材原料：制浆、漂白难易的程度介于 禾本科原料和针叶材原料之间。
半纤维素含量对制浆造纸工艺、产品的产量 及质量等的影响
半纤维素含量高的原料，碱法浆的得率 高，纸浆易吸水润胀，成纸具有紧度高、 透明度高等特点。
一、禾本科纤维原料
1、 禾杆的构造
由节部和节间所构成
2、 禾杆的细胞组成、形态
（1）纤维细胞 禾本科原料含纤维低：40～70％（面积法） 竹子纤维含量较高，杂细胞含量较低。 玉米秆、高梁秆纤维含量很低，杂细胞含量很高。 纤维特点：短，一般小于2mm，竹子除外
细，一般小于20µm，部分甘蔗除外 故一般草类原料的制浆造纸价值比不上木材原料。
（2）薄壁细胞(parenchyma)
• 又称基本组织，是禾本科原料中除纤维 细胞以外的另一类主要细胞。在植物生 长过程中起着储存营养的作用。
• 薄壁细胞含量高，是禾本科原料的一大 缺点。
黄 竹 细 胞 全 态
薄壁细胞特点及与制浆造纸的关系
• 薄壁细胞大而壁薄，吸水量为自身质量的15倍， 故蒸煮时液比需大。
维。
（3）导管 占木质部总体积的20.3%，也阔叶材
相似。
三、韧皮纤维原料
韧皮纤维细胞是长纺锤形的细胞，细胞壁强 烈增厚并多木质化；细胞的顶端部分彼此贴 合在一起，形成强韧的组织，故韧性很强， 不易折断，是优良的高级制浆造纸原料。
（一）麻类纤维原料
1. 亚麻：纤维很长，长宽比达1000以上。 2. 大麻：纤维与亚麻相似，长度稍短，
• 抽出物含量高：易于受细菌进攻－变色 • pH多数呈酸性：针<阔,心材>边材
影响木材的吸收性能、耐腐蚀能力、板 材胶合能力 材质呈酸性：腐蚀金属； 木材呈碱性：不利于木材的胶合
说明
• a、大多数木材原料灰分为0.3－0.5％，禾本科 原料的灰分多数在2－5％；
• b、原料不同、位置不同、年龄不同，灰分含 量以及灰分中各种元素的比例不同，与植物生 长环境也有关系
3、木射线薄壁细胞 4、木薄壁细 胞
径切面：1、木纤维侧壁及其上单纹孔。
2、导管及其上的具缘纹孔。
3、宽带状的木射线。
弦切面：1、木纤维及导管的侧壁。
•
2、纺锤状的木射线细胞。
1、木纤维
Ⅰ、即纤维细胞，是阔叶材的最主要细胞 和支持组织。
Ⅱ、木纤维细胞壁上多是具缘纹孔，但由 于细胞壁增厚，使纹孔腔消失而成为单 纹孔，胞壁上有节状增厚。
木射线薄 壁细胞
木薄壁组织的作用及与制浆造纸的关系