甘蔗渣制浆造纸特性

甘蔗渣纤维特性及其在生活用纸上的使用

纤维原料的资源是造纸行业生产和发展的基础，也是我国造纸工业可持续发展如何走向现代化的一个重要问题。50年来,我国造纸工业在“草木并举”,实质以草为主的原料结构中发展取得成绩，纸和纸板产量仅次于美国、日本,居第3位。但是近年来，国民经济快速发展，印刷、包装等相关产业技术进步，每年要进口大量纸和纸板、商品浆、纸制品以及作为原料的废纸，而且逐年增加，已经超过年产量三分之一。因“洋纸”大量进入国内市场，同时国家对纸厂环境污染治理要求日益紧迫与严格，造纸工业受到严峻的挑战。我国幅员辽阔，但森林资源相对缺乏，森林覆盖率仅约为18%，国家在实施天然林保护工程同时，决定25°以上坡地退耕还林，为较快发展人工林提供条件。据预测,到2010年我国纸和纸板消费量将达8500万吨左右，将比目前翻一番，要实现以木为主原料结构还需要较长时间。我国现有丰富的非木材原料资源，如甘蔗渣、麦草、芦苇、竹子、红麻等，仍应考虑国情，按企业条件因地制宜，经济合理地用于制浆造纸，为我国造纸工业可持续发展作出应有的贡献。在诸种非木材原料中甘蔗渣是一种廉价且用之不竭的造纸原料。

二、甘蔗渣是资源丰富永续利用的优质原料

1、甘蔗渣纤维特性

甘蔗渣是糖厂的副产品，是具有广西特色的造纸纤维原料。甘蔗是一年生长的茎状植物纤维原料，国内外的数据表明，各种甘蔗的纤维形态有所不同、种植地域、气候条件及生长期不同，也可能造成纤维形态的差异。一般来说，甘蔗纤维的长度为 1.0～2.0mm，宽度为14～28um、宽度比为60～80，壁腔比远小于1，具有长度中等、宽度较大、壁腔比很小的特点。

与木材纤维相比，甘蔗渣纤维的长度仅为针叶木的一半，和阔叶木基本相当甚至略优，宽度小于针叶木，而与阔叶木纤维相近，长度比与多数木材纤维相似，而壁腔比则远小于木材原料。

在禾本科类原料中，甘蔗渣纤维原料的长度比较长，宽度远大于

其他品种，壁腔比则是禾本科原料中的最小者。

通常认为，纤维长度小于45的纤维就失去了造纸价值，因其缺乏交织能力，成纸强度太低。当纤维壁腔比大于1时，纤维就比较僵硬。

2、甘蔗渣的综合利用

甘蔗渣的化学元素组成中，最主要的元素是碳，其次是氢和氧两种元素，也含有少量的灰分。含水量为49%的蔗渣的化学元素组成如表1-3。

从甘蔗渣的化学成分可知，甘蔗渣与木材原料（针叶材）的主要差别在于其较低的木素含量和甚高的半纤维素含量。这种差别不仅在制浆造纸中表现出来，而其也在综合利用、甚至在作为燃料等方面反映出来。由甘蔗渣与常用燃料的热值比较可知，3.39吨新榨蔗渣（含水量为49%）的发热量才等于1吨烟煤的发热量（如表1-4）。

表1-4的数据显示了一个有趣的、颇有启发性的事实。在煤、石油资源紧缺的国家，蔗渣一般用做糖厂的燃料，节余部分才用于制浆造纸；在缺乏木材资源而煤、石油供应较好的国家，蔗渣大量用于制浆造纸和制造人造板以代替木材（1m3蔗渣碎粒板可以代替3m3原木，两吨含水量为50%的蔗渣则可以生产出1m3蔗渣碎粒板），解决制浆造纸、建筑及家具等的用材问题。造纸植物纤维原料构成与我国颇为相似的印度，在其发展制浆造纸工业的规划中，也有原料的发展规划，而蔗渣被作为一项重要的资源列入了发展规划之中。印度的做法是值得我国借鉴的。

我国是一个具有较丰富的石油、煤炭资源而造纸植物纤维原料、特别是木材资源非常紧缺的国家，是世界上第二个木材进口大国（仅次于日本），每年花费了大量的外汇来进口木材和浆板。然而，多年来我国能用于制浆造纸和人造板的蔗渣仅占蔗渣总量的20%左右，其余的均被作为燃料烧掉。因此，搞好统筹兼顾，合理使用蔗渣，对缓和我国的造纸和建筑用材的矛盾、保护林业资源、发展我国的制浆造纸工业等方面都将是非常有意义的。

3、甘蔗渣的使用难点及解决措施

长期以来，甘蔗渣由于受到除髓技术的原因使得除髓率比较低，蔗渣纤维中含髓过高，因此蔗渣浆中杂细胞过多影响纸页的滤水性能，导致蔗渣浆不能在高速纸机上抄造。经过多年的探讨和实践，广西目前的甘蔗渣造纸厂都采用了高性能的除髓机，送到料场堆存的甘蔗渣含髓率都已经低于10％，而甘蔗渣存放采用了湿法堆存方式，防止了蔗渣存放中腐渣的产生，同时蔗渣在湿法堆存中大部分杂细胞都随喷淋水进入污水厌氧处理站，从而大大降低了杂细胞的含量。近年来，甘蔗渣连续蒸煮技术的应用，其湿法除髓的上料方式，则进一步将杂细胞降低到最少，因此甘蔗渣浆在高速纸机上抄造已经不是问题。

三、甘蔗渣是最适合抄造生活用纸的原料

生活用纸作为一种广泛使用的生活用品，其品质如外观、强度、手感尤其是柔软度更受到人们重视。生产实践表明，要抄造出档次高、质地柔软的卫生纸，除了要有性能良好的机械设备、合理的生产流程作保证外，更重要的是要采用正确的纤维原料及对原料制备的控制。

优质生活用纸产品的定义，优质生活用纸必须具备以下条件：卫生、安全、柔软、吸水。所有的要求首先来自原料的保证。

2008年，为加强对一次性生活用纸生产、加工企业的监督管理，规范企业的生产、加工行为，提高产品质量，保护消费者的合法权益和安全健康，依据国家有关法律法规，国家制定了《一次性生活用纸生产企业整治规定》审定稿，规定了一次性生活用纸不能使用二次纤维作为原料，因此废纸浆、脱墨浆不能用于生产生活用纸，原生材料就成为了生活用纸的生产唯一原料。这样，生产生活用纸的原料一般就有木浆、棉浆、竹浆、甘蔗渣浆、其他草类浆等。

适当的长短纤维配比是抄送柔软卫生纸的前提，长纤维浆可赋予卫生纸足够的强度，而短纤维浆则对手感尤其是柔软度影响较大。

甘蔗渣浆纤维长度适中，纤维宽度大，宽度比比较大这样的特点使得抄造出来的生活用纸柔软适中，而甘蔗渣纤维壁腔比是所有纤维中最小的，这样的纤维抄造出来的生活用纸吸水强度大，非常适合用

于中高档生活用纸的原料。

当然，与木浆和棉浆相比，甘蔗渣浆还是存在湿强度稍低的缺点，因此，往往生产中，为了适当增强湿强度，一般可以配以5~30%的木浆。

总的来说，由于甘蔗渣纤维原料具有纤维长度适中，长宽比较大，壁腔比小的特点，用甘蔗渣浆抄造的生活用纸，完全能满足卫生、安全、柔软、吸水的要求，是生活用纸最好的原料之一。