不同品质桉木的制浆造纸性能分析

4 # 广东 (实心)
0. 9774
18. 50
52. 84
5 # 广东 (空心)
0. 8791
12. 10
72. 67
注 :1 # 和 2 # 为同一产地的木材 ,3 # 、4 # 和 5 # 各为不同产地的 木材 ,下同 。
2. 2 原料化学成分的分析 这些桉木原料的化学组份的分析结果见表 2 。
表 6 手抄片物理性能的比较 (打浆度 39°SR)
浆种
抗张指数
/ N·m·g- 1
1 # (空心) 34. 20
2 # (实心) 39. 92
裂断长
/ km
3. 50 4. 07
撕裂指数
/ CN·m2·g- 1
耐折度源自文库
/ 9. 18N/ 次
耐破指数
/ kPa·m2·g- 1
0. 75
11. 4
3. 0
蒸煮 工 艺 参 数 : 第 一 段 升 温 至 125 ℃, 保 温 15min ;第二段升温至 168 ℃,保温 30min 。用碱量 (以 Na2O 计) :16 % ,硫化度 (以 Na2O 计) :22 % ,助 剂 :AQ ,加入量 0. 5 %。 1. 5 桉木浆的漂白
漂白工艺参照企业提供的参数进行 ,漂序为 O - D/ C - Eop - D 。漂后浆粘度测定参见 GB/ T1548 - 1989 。 1. 6 漂后桉木浆的打浆及各种物理参数的测定
1 实验部分
1. 1 实验的原料 来自广西及广东某地的空心和实心桉木
1. 2 原料纤维形态的观察 原料的制备参照《制浆造纸分析与检测》[1 ] ,纤
维形态测定参照 GB/ T10336 - 1989 。 1. 3 原料化学成分的测定
把木料磨粉 ,筛选 40～60 目组分 。灰份测定参 照 GB/ T2677. 3 - 1993 ; 苯醇抽出物测定参照 GB/ T2677. 6 - 1994 ; Klason 木素测定参照 GB/ T2677. 8 - 1994 ;聚戊糖测定参照 GB/ T2677. 9 - 1994 。 1. 4 桉木化学浆的制备
表4
桉木浆漂白效果比较
原料产地
1 # (空心) 2 # (实心) 3 # (实心) 4 # (实心) 5 # (空心)
白度/ %ISO 88. 4 88. 9 87. 9 86. 8 86. 1
粘度/ mL·g - 1 440 462 592 515 520
由表 4 可知 ,1 # (空心) 、2 # (实心) 漂白后纤维 降解比较严重 ,虽然得到较高的白度 ,但粘度低 。原 浆中 3 # (实心) 浆的 K 值最低 ,白度最高 ,但经过四 段漂白后却比其他原浆的粘度高 。从原料分析中可 以看出 ,3 # (实心) 和 4 # (实心) 的纤维素含量比 1 # (空心) 和 2 # (实心) 高 ,这是漂白后粘度还能保 持在 500 mL/ g 以上的主要原因 。如 3 # (实心) 的 纤维素含量最高 ,粘度也最高 ,接近 600mL/ g 。结 合以上数据 ,我们可以知道 : 1 # (空心) 和 5 # (空 心) 的木素含量最高但纤维素含量低 ,而且纤维较 3 # (实心) 和 4 # (实心) 短 ,这一现象可能是因为空 心材已被病虫破坏 ,纤维发生一定的降解 ,才导致木 素含量反而高 ,从而 k 值大 ,粗渣多 ,颜色深 ,漂白后 粘度低 。由于被破坏的程度不一样 ,造成空心材之 间有一定的差异 。 2. 5 漂白桉木浆的打浆性能分析
低 。实心材和空心材的聚戊糖含量并没有显示一定
的规律性 。
2. 3 桉木制浆性能分析
表3
几种桉木制浆性能比较
编号
1 # (空心) 2 # (实心) 3 # (实心) 4 # (实心) 5 # (空心)
残碱 / g·L - 1
6. 10 5. 65 4. 85 5. 23 5. 70
K值
16. 09 14. 91 13. 90 15. 80 15. 34
不同品质桉木的制浆造纸性能分析
苏燕妮1 农尚勇1 唐先陆2 刘善桂2 黄义寿2
(1. 广西大学造纸科学研究所 ,南宁 ,530005 ; 2. 广西贺达纸业有限公司 ,贺州 ,542800)
摘 要 :本文对几种不同产地的实心和空心桉木的制浆造纸性能进行分析 。就纤维形态而言 ,总体上实心材的纤 维长度和宽度均大于空心材 ,而长宽比小于空心材 。化学成分分析表明 ,实心材的木素含量较少 ,碳水化合物含量 较高 。实心材的高锰酸钾值较低 ,得率稍低 。经过漂白和打浆后 ,不同产地原料间的差别更加明显 。 关键词 :桉木 ;制浆造纸性能 ;纤维形态 ;化学成分
0. 88
13. 0
3. 2
由表 6 可知 ,同一产地的 1 # (空心) 和 2 # (实 心) 的差异 。2 # (实心) 材的抗张指数 、裂断长 、撕裂 指数 、耐折度和耐破指数均高于 1 # (空心) 。其中 抗张指数高出 16. 7 % ,裂断长高出 16. 3 % ,撕裂指 数高出 17. 3 % , 耐折度高出 14 % , 耐破指数高出 6. 7 %。就是说 2 # (实心) 优于同一产地的 1 # (空 心) 。
3 结 论
图 2 桉木浆吸水性能的比较
图 2 是未打浆的桉木浆吸收性的差异 。3 # (实 心) 、4 # (实心) 较 1 # (空心) 高 。2 # (实心) 的吸收 性最差 。5 # (空心) 的吸收性较好但应该把其打浆 度高考虑进去 。因为纸张的吸水性主要取决于纤维 本身的性质 、浆料的处理程度 、添加剂的种类和加量 以及最终成纸的多孔结构 ,所以结合表 2 原料化学 成分可知 ,实心材的纤维本身的性质优于空心材 。 2. 6. 2 同一打浆度下桉木浆物理性能分析
7 年生雷林 1 号桉灰份为 0. 3 %[3 ] ,与这个数据
相比较 ,从表 2 - 2 可以看出 ,这五种原料的灰份均
处正常水平 ,所以不会对纸浆质量构成重大影响 。
资料 表 明 , 7 年 生 雷 林 1 号 桉 苯 - 醇 抽 出 物 为
1. 88 %[3 ] ,所以上述桉木原料的苯 - 醇抽出物也属
小于其他几种实心材 ,但是由于它的宽度很小 ,所以
导致其长宽比最大 。
表1
几种桉木原料的纤维形态特征
编号
长/ mm
宽/μm
长宽比
1 # 广东 (空心)
0. 9154
14. 69
62. 31
2 # 广东 (实心)
0. 8859
10. 64
83. 25
3 # 广西 (实心)
0. 9713
14. 99
64. 80
由此可知 ,相同的打浆时间 1 # (空心) 、2 # (实 心) 和 4 # (实心) 的上升较快 ,即在生产上比 3 # (实 心) 和 5 # (空心) 节省动力 。 2. 6 漂白后桉木浆抄纸性能分析 2. 6. 1 桉木浆吸水性能分析
5 % ,耐折度高出 20. 7 % ,但耐破指数 5 # (空心) 比 2 # (实心) 高 6. 3 %。从以上数据可知 ,3 # (实心) 的纤维长度长 ,粘度高 ,但影响抗张指数最重要的因 素是纤维之间的结合力及纤维自身的强度 ,影响纸 张的裂断长的因素与影响抗张指数的相同 ,所以这 些有可能是 3 # (实心) 的抗张指数与裂断长比 5 # (空心) 小的原因 。
图 1 不同桉木浆打浆趋势的比较
Pap e r Scie nce & Tec h nol ogy 2004 V ol . 23 N o . 5
15
由图 1 可知 ,漂后浆经 PF I 磨打浆后 ,打浆度上 升的趋势大体相同 。其中 1 # (空心) 、2 # (实心) 和 4 # (实心) 的上升趋势比较相似 ,其打浆度上升比较 明显 ,如 1 # (空心) 经过 15min 打浆后 ,打浆度从 10°SR 提高到 24°SR ,再经过 20min 打浆后 ,上升到 39°SR 。最后 20min 的打浆度上升就比较缓慢 。而 另外的 3 # (实心) 和 5 # (空心) 上升趋势比较接近 , 前 15min 的打浆与其他几种浆样的打浆趋势相同 , 后面的 40min 打浆度上升缓慢 。
近年来 ,随着我国造纸工业的飞速发展 ,浆纸产 量的不断提高 ,造纸用原材料尤其是木材原料越来 越紧缺 。为缓解这种局面 ,一些较低档次和质量的 木材原料也被用于造纸 。这些原料的树龄不同 ,质 量各异 ,有的甚至出现了空心材 ,它们的差异可能导 致企业产品的质量出现波动 ,如成纸后伸缩率大 ,吸 水性下降等 。我们通过对以上几种原料的制浆造纸 性能进行了分析和比较 ,以期为企业在纤维原料的 采购及生产工艺的制定方面提供参考 。
打浆参照 QB/ T1463 - 1992 标准 ,在实验室用 PFI 磨 打 浆 。纸 张 吸 水 性 用 毛 细 吸 液 高 度 测 定 法[2 ] ,采用克列姆试验器 。其它物理指标的测定参 见国标 。
2 结果和讨论
2. 1 原料纤维形态的分析
为了比较不同产地空心和实心桉木原料的制浆
造纸性能 ,首先对有代表性的桉木原料的纤维形态
作者简介 : 苏燕妮 ,女 ,硕士研究生 ,主要从事制浆造纸方向的研究 。
14
《造纸科学与技术》 2004 年 第 23 卷 第 5 期
表2
几种桉木原料化学成分分析
编号
灰份 /%
苯醇 抽出物
/%
Klason 硝酸乙醇 聚戊糖 木素 纤维素
/% /% /%
1 # 广东 (空心) 0. 208 1. 27 30. 20 40. 95 18. 42
2 # 广东 (实心) 0. 213 1. 42 28. 54 40. 72 17. 12
3 # 广西 (实心) 0. 213 1. 47 25. 05 47. 40 19. 22
4 # 广东 (实心) 0. 178 1. 29 26. 49 44. 78 18. 51
5 # 广东 (空心) 0. 163 1. 35 29. 43 41. 78 16. 17
粗浆得率 /% 50. 0 48. 5 47. 3 48. 3 49. 3
由表 3 可知 ,3 # (实心) 粗浆残碱最低 ,1 # (空 心) 的最高 。而 K 值 3 # (实心) 最低和 1 # (空心) 的最高 。实心材的残碱和 K 值均比空心材的稍低 。 从原浆外观来看 ,3 # 的原浆白度最高 。虽然空心材 的粗浆得率比实心材稍高 ,但空心材的筛后浆渣多 , 颜色深 ,这说明空心材比较难蒸煮 ,生产实践中可以 考虑调整相应的工艺参数 。与表 2 化学成分的分析 结果相比较 ,空心材比较难蒸煮与其木素含量高的
品 。同一产地桉木的硝酸乙醇纤维素含量比较接
近 ,如 1 # (空心) 和 2 # (实心) 。3 # (实心) 和 4 #
(实心) 的硝酸乙醇纤维素含量较高 。7 年生雷林 1
号桉聚戊糖含量为 16. 24 %[3 ] , 相对而言 , 3 # ( 实
心) 和 4 # (实心) 的聚戊糖含量较高 。5 # (空心) 最
溶成分含量 、综纤维素含量 、木素含量以及中性糖组
成方面的差别 。由此得知 ,空心材的形成与树龄有
很大的关系 ,但检测的 K 值与蓝桉的卡伯值顺序相
反 ,这很可能是因为病虫害的原因 ,如白蚁的破坏 ,
轻则影响桉树的正常成长 ,重则可造成空心 。
2. 4 桉木浆的漂白性能分析
对蒸煮段的原浆进行漂白 ,其结果见表 4 。
进行了分析 ,结果见表 1 。
从不同产地的桉木原料来看 ,就纤维长度而言 ,
同是实心材 ,3 # 和 4 # 最长 ,比空心材的 1 # 和 5 #
好 。就同一产地材料来说 ,也许是树龄的关系 ,1 #
空心材纤维长度大于实心材 。另外由于空心材纤维
绝对宽度小 ,纤维形态较狭窄 ,所以导致相对长宽比
较大 。如 :2 # (实心) 的纤维长度 、宽度绝对值上都
结果一致 。谢益民等在对蓝桉的树龄与化学组成对
硫酸盐法制浆的影响的研究中指出[4 ] ,在用碱量相
同的条件下 ,卡伯值的顺序为 6 年生 > 10 年生 > 18
年生 。而在相同卡伯值下 ,纸浆得率的顺序为 18 年
生 > 10 年生 > 6 年生 。他们认为造成不同树龄蓝桉
之间制浆特性上的差异的主要原因是 1 %NaOH 可
正常水平 ,相对而言 ,2 # (实心) 和 3 # (实心) 的苯
- 醇抽出物较高 。也许是和地域有关 ,产自广西 3
# 桉木较之产自广东各地的木素含量要低一些 。1
# (空心) 和 5 # (空心) 的木素含量最高 ,接近 30 %。
另实心材的木素含量均低于空心材 。产于广西的 3
# (实心) 的硝酸乙醇纤维素的含量远远高于其他样