竹子原料与制浆造纸

2. 54 3. 66 49. 20 22. 05 19. 23 29. 85
1. 19 1. 64 46. 52 26. 23 20. 79 25. 34
1. 10 - - 45. 50 30. 67 21. 12 30. 98
1. 53 2. 76 45. 35 22. 70 21. 31 - -
3 竹子制浆造纸
竹子的平均相对密度大 ,约为 0. 6～0. 8 t/m3 左 右 (个别老竹在 0. 9 t/m3 以上 ) , 比一般的阔叶木 (比重 0. 43 ～0. 64 t/m3 ) 、针叶木 (比重 0. 4 t/m3 ) 都大得多 ,因此可提高蒸煮器单位容积装料量和产 浆量 ,设备利用率较高 。竹子纤维中长纤维原料 ,纤 维平均长度为 1. 5 ～2. 1mm ,介于针叶木和草类之 间 ,比阔叶木长 ,纤维细长交织力好 ,多年的生产实 践表明 ,竹浆可替代相当部分木浆 ,生产各种中高档
1 竹子原料的纤维特性及化学成分
竹类细胞主要有纤维细胞 、薄壁细胞 、石细胞 、 导管 、表皮细胞等 。竹纤维细胞约占细胞总面积比 的 60% - 70% ,低于针叶木而高于一般草类 。竹类 纤维细长 ,呈纺锤状 ,两端尖锐 ,其平均长度一般在 1. 5 - 2. 1mm 之间 ,平均宽度一般在 15μm 左右 ,其 长宽比约在 110 - 200之间 ,如表 1所示 。这个比值 比阔叶木为好 。竹纤维壁厚约 5μm ,纤维内外壁均 较平滑 ,胞壁甚厚 ,胞腔小 。也有部分短而宽的纤 维 ,两端纯尖 ,胞腔较大 ,此类纤维多生长于节部 。 综合竹类纤维形态特征是 :纤维细长 、壁厚腔小 、比 重大 、纤维较挺硬 、透明度高 。
我国有丰富的竹类资源 ,素有“竹子王国 ”之 称 ,现有竹类植物 39个属 , 370多个种 ,现有竹林面 积 420万公顷 ,竹林种类 、竹林面积和竹材产品 ,均 位居世界之首 。竹子是速生型植物资源 ,生长快 、易 繁殖 、周期短单产高 ,一次性栽培造林 、年年出笋长 竹 、三五年成材 ,每年合理间伐 ,可永续利用 。而我 国造纸木材纤维原料在较长时间内将仍然很缺乏 , 非木材纤维原料仍是造纸的重要原料 。竹子纤维属 于中长纤维 ,其长度介于针叶木浆和阔叶木浆之间 , 具有很好的制浆造纸特性 ,是属于较好的非木材造 纸纤维原料之一 。竹浆不仅可以生产优质生活用 纸 ,配以部分商品木浆亦可以生产优质高档文化用 纸 。因此 ,以竹代木制浆造纸 ,是解决我国木浆短 缺 ,促进纸业发展的一条重要途径 。
扩散 洗 涤 , 或 采 用 超 级 间 歇 式 ( Super - Batch 或 温到 160℃就达到了纤维分离点 ,但还有少量粗渣 。
RDH )蒸煮器 ,具有生产效率高 ,产品质量稳定 ,得 这说明最高温度 160℃是适宜的 ,但在此温度下要
率高 ,纸浆脱水性能好 ,操作条件得到改善 ,容易实 保温一段时间 。在实际生产中 ,鉴于竹材结构紧密 ,
3. 46 - - 49. 22 25. 16 19. 56 21. 55
1. 43 - - 46. 47 33. 46 22. 64 28. 65
1. 38 - - 43. 01 24. 69 21. 15 26. 33
1. 78 6. 60 49. 55 23. 00 17. 45 26. 86
苯醇 抽出
纤维素
木素
物 /% /%
/%
聚戊 糖 /%
1 % N aOH 抽出物
/%
1. 82 3. 12 47. 12 21. 85 20. 66 27. 75
1. 24 2. 96 47. 40 23. 49 20. 57 27. 49
1. 51 - - 44. 55 25. 33 20. 77 26. 38
2 竹林基地建设
现代化大型竹浆厂必须走林 、浆 、纸一体化道 路 ,有计划的因地制宜地建设速生丰产造纸竹林基 地 ,才能确保竹子原料的供应 。竹林成林后 ,第三年 开始采伐 。采伐时应掌握“砍老留幼 ,砍弱留强 ,砍 密留稀 ,砍外留内 ”的原则 ,可将 3 ～4 年生的老竹 全部采收利用 ,严禁砍伐 1年生的幼竹 ,采伐时间宜 在每年的冬 、春季进行 。采伐量应根据竹林采伐前 密度和合格的立竹度来确定 ,每丛保留母竹 10～12 株 。保留母竹原则主要有 : ①盛笋期留母原则 。选 留盛笋期竹子作母竹 ; ②低位留母原则 。选留出笋 芽位低 ,埋藏地下 ,笋蔸不浮露的竹笋作母竹 ; ③分 散留母原则 。母竹之间距离应在 30cm 以上 ,要尽 量在竹丛的外围上方 ,左右侧空地上选留母竹 。
45. 09%、刚竹属 44. 86%、业平竹属为 44. 16%、苦
竹 属 为 42. 11%、青 篱 竹 属 40. 81%、唐 竹 属
39. 21%。竹子原料的化学成分如表 2所示 。
表 1
竹子原料纤维形态比较表
原料 名称
黄竹 绿竹 慈竹 水竹 青皮竹 毛竹 西风竹
纤维长度 /mm 纤维宽度 /μm 长宽比
平均 一般 平均 一般
/倍
1. 55 0. 94～2. 06 13. 7 8. 3～19. 6 113 1. 94 1. 30～2. 76 14. 7 9. 8～20. 6 132 1. 99 1. 1～2. 91 15. 0 8. 4～23. 1 133 1. 75 0. 92～2. 59 14. 2 10. 8～19. 6 123 1. 92 1. 20～2. 72 16. 0 9. 8～22. 1 120 2. 00 1. 23～2. 71 16. 2 12. 3～19. 6 123 1. 87 0. 92～2. 76 13. 2 8. 3～16. 8 141
纸浆竹林基地应选择在交通运输方便 ,便于管 理 ,地势平缓 ,土层深厚 ( 50cm 以上 ) 、湿润肥沃的 地方 ,避免干旱瘠薄 、盐碱 、涝洼地区 ,优先考虑到厂 运距在 150km 以内的地区 ,逐步扩大发展 。
由于竹子的采伐不能象木材那样整片砍伐 ,无 法实现机械化采伐 ,竹子原料的供应 、保管 、运输 、管 理一系列物流系统都不如木材原料的集约管理容 易 ,所以限制了竹浆厂的建设规模 ,专家认为竹浆厂 的建设规模最好不超过 20万 t/ a。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表 3
硫酸盐法竹浆几种不同蒸煮设备蒸煮工艺示例
蒸煮工艺参数
1. 20 - - 44. 35 31. 28 25. 41 31. 24
作者简介 : 徐萃声 ,男 ,在职研究生 ,工程师 ,副总工程师 ,主要从事漂白竹浆的技术和管理工作 。
Paper Science & Technology 2006 Vol. 25 No. 4
1
研究表明 , 丛生竹材纤维长度为 1. 88 ～3. 04 mm ,平均 2. 37mm; 纤维宽度为 12. 4 ～20. 8mm ,平 均 16. 6μm;长宽比在 101 - 210 之间 ,平均为 145; 纤维素含量 42. 33% ～52. 08% ,平均 48. 05% ;由于 丛生竹类比散生竹类具有生长更快 、产量更高 ,并且 从纤维形态和纤维素含量来看 ,丛生竹作为造纸原 料优于散生竹 。纸浆用竹林的竹种应以丛生竹类的 竹种为主 ,其竹材纤维较长 ,如青皮竹 、慈竹 、料慈 竹 、粉单竹 、撑篙竹 、刺楠竹 、麻竹 、绿竹 、孝顺竹 、龙 竹 、刺竹 、黄竹 、云香竹 、撑绿杂交竹等 。
现自动化等优点 。采用冷喷放 ,既能回收喷放余热 , 加上导管内留存的空气极难排除 ,竹材蒸煮需要较
又能使蒸煮过程中基本上无废汽外泄 ,消除喷放产 长的渗透时间 ,升温渗透时间一般 1. 5 - 2h,保温时
生的废气对环境的污染 ,也能防止蒸汽随浆带走 ,减 间也都需要 2 - 2. 5h。
少蒸汽消耗 ,而且浆料不发生高温裂解反应 ,对纤维 3. 2. 1 竹子硫酸盐法蒸煮的主要工艺条件示例
竹子原料与制浆造纸
徐萃声
(广西柳江造纸厂 ,柳州 , 545011)
摘 要 :本文主要论述了竹子原料的纤维特性及化学成分 、竹林基地建设 、竹子制浆造纸工艺技术以及发展竹子制 浆造纸的意义 。 关键词 :竹子原料 ;纤维特性 ;化学成分 中图分类号 : TS 721 + . 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 - 4571 (2006) 0420001207
各种竹材中纤维素含量平均为 40% ～50% ,其 中粉 单 竹 属 50. 74%、慈 竹 属 49. 91%、梨 竹 属
49. 46%、藤竹属 48. 03%、刺竹属 47. 60%、牡竹属
为 47. 27%、酸竹属为 43. 83%、箬竹属 44. 68%、肿
节 竹 属 43. 06%、思 劳 竹 属 46. 42%、泡 竹 属
图 1 大中型竹浆厂竹子备料工艺流程示例
3. 2 蒸煮 竹类蒸煮 ,一般采用硫酸盐法 ,其特点是蒸煮得
率高 ,纸浆强度高 ,环境污染少 ,纤维柔软性好 ,碱回 收工艺成熟 。竹材的硫酸盐法蒸煮较木材 (特别是 针叶材 )硫酸盐法容易 ,因竹材含木素少 ,当然脱木 素要容易些 ,但更重要的似乎是木素的化学结构 ,竹 子原料中较针叶材中含有较多的紫丁香基木素结构
2
《造纸科学与技术 》 2006年 第 25卷 第 4期
单元 。此外 ,竹子中还含有 5% - 10%的香豆酸和 损伤少 ,从而提高了纤维强度 ,因此 ,带冷喷放的连
少量阿魏酸乙酯的型式与其他结构单元联接 。酯联 续蒸煮器 ,对改善纸浆质量 ,降低用汽量 、消除废气
接是蒸煮初期就能进行碱化断裂的联接键 。所以竹 对环境的污染都起着重要作用 。
重量平均 纤维长度
/mm
1. 83 2. 24 2. 36 1. 92 2. 21 2. 31 2. 22
表 2
竹子原料化学成分表
原料 产 名称 地
黄竹 广西 丹竹 广西 苦竹 湖南 篙竹 广西 金竹 广西 毛竹 福建 云香竹 广西 甜竹 广西 白夹竹 四川 水竹 湖南 绿竹 广东 慈竹 四川
灰分 /%
子较木材易蒸煮 。
研究发现 ,竹料硫酸盐法蒸煮时大量脱木素阶
蒸煮用的设备一般大多小厂采用蒸球 ,中型纸 段是在升温到 140℃以前 ,升温 1h左右时脱木素已
厂采用立式蒸煮锅或横管式连续蒸煮器 。现代化大 达 64% ,升温时间近 2h时 ,脱木素可达 74%。对于
型竹浆厂可采用卡米尔连续蒸煮 ( ITC或 CC)器带 最适宜的蒸煮最高温度 ,在硫酸盐法蒸煮竹子时 ,升
的纸制品 。 3. 1 竹子的贮存与备料
由于竹子砍伐的季节性 ,要保证工厂机制造纸 的长年连续生产 ,工厂必须存放一定数量的竹料 ,一 般为 3～6个月的用量 ,而且刚收来的生竹子也需要 存一段时间使其风干 、脱青 。竹捆的堆垛可采用移 动式皮带机 ,人工辅助 ,拆垛可采用装载机 。
竹捆进入厂内堆场后 ,竹捆送到切竹机切成竹 片和外来竹片一起送竹片堆堆存 。竹片规格 :竹片 长 10～25mm。竹子切片设备有刀辊式切竹机 、刀 盘式切竹机和鼓式削片机 ,鼓式削片机削片质量要 比刀辊式切竹机和刀盘式切竹机好 , 中型竹浆厂 (10万 t/ a以内 )可选用国产鼓式削片机 ,大型竹浆 厂 (10 万 t/ a 以上 ) 可采用德国 Pallman公司生产 的鼓式削片机 。竹片露天贮存堆场在整个生产工艺 流程中的位置 ,应按照“先筛选后堆存 ”的原则布 置 ,这样能够使得切片后竹片或外来竹片先经筛选 将竹屑除去 ,避免竹片在堆存过程中发酵 、霉变 。竹 片筛选除去长条竹片和竹屑 ,合格竹片送去堆存 ,长 条竹片送回切竹机重切 ,竹屑送废渣锅炉燃烧 。竹 片堆存后建议按“先进先出 ”的原则排料 ,其堆顶上 的堆料设备可选用可逆配仓带式输送机或带卸料小 车的带式输送机 ;其堆底部的出料设备可选用移动 式螺旋出料器 (变频调速 ) ,这样可以保证先堆的竹 片先用 ,避免一些竹片因存放时间太长而变质 ,使竹 片质量保持均匀 。备料工段竹片洗涤也是有必要 的 ,用洗涤法去除夹杂在竹片中的泥砂 ,可减少生产 中的设备磨损 、结垢以及硅干扰 。备料工段的工艺 流程如下 ,可供参考 :