柠檬桉、尾叶桉、柳桉制浆造纸性能研究

2008/2/22 11:19:04

近20年来,我国的人工林发展很快,特别是南方10省市发展迅速。其中桉木是一种重要的速生阔叶材种,在我国的广东、广西、福建、云南、四川、湖南、江西等省都有大面积种植。采用桉木制浆造纸具有松厚度好、纸张柔软、柔韧性好、纸页成形好、不透明度高等优点,特别适合生产印刷纸、书写纸以及薄页纸。同其他阔叶材相比,桉木浆细小纤维含量少,纸浆的滤水性能和干燥性能好。但桉木品种繁多(约500种),不同的树种,其制浆造纸性能之间存在很大的差异。因此,发展桉木造纸,在引种和培育时必须对其进行严格优选。桉木的制浆方法多样,可以用来生产各种化学浆、化学机械浆和机械浆等,但其中主要用来生产硫酸盐浆,产量约占全部桉树制浆总产量的80%以上,本文研究了柠檬桉、尾叶桉、柳桉3种速生桉木原料的硫酸盐法制浆和漂白性能,希望能为桉木的种植和推广应用提供一些借鉴。


1  实验


1.1原料实验
用柠檬桉(E.citriodora)、尾叶桉(E.urophylla)和柳桉(E.saligna)等原料由广西柳州造纸厂提供,产地均为广西省,在育林基地采集桉木原木(直径10~13cm),贮存期为1年。实验前在中国林业科学研究院小型削片机上切削成符合实验要求的木片。


1.2蒸煮和筛选
蒸煮在实验室15L电热回转式蒸煮锅中进行,采用小罐,每罐装120g绝干料。蒸煮结束后,用自来水洗涤浆料,然后用英国标准疏解器疏解3min,在实验室平板筛浆机上对浆料进行筛选,筛缝为0.30mm。


1.3漂白
在聚乙烯塑料袋中进行,用恒温水浴控制漂白温度,采用NaOH溶液和H2S04溶液调节pH值,各漂段之间均采用自来水洗涤浆料。


1.4打浆和抄片
打浆在实验室PFI磨上进行,控制浆料打浆度在(45±1)OSR范围内。抄片在西德产FrankRapid-kothen抄片器上进行。


1.5分析方法
(1)原料化学成分分析:均按GB2677-93所规定的方法进行,其中酸溶木素的测定采用紫外分光光度法,仪器为731型紫外-可见分光光度计;戊聚糖的测定采用比色法。


(2)卡伯值、白度及其他物理性能的测定:均按国家有关标准进行测定。


2 结果与讨论


2.13种桉木原料的化学组成
尾叶桉较柠檬桉和柳桉具有较高的热水抽出物含量,尾叶桉和柠檬桉的1%NaOH抽出物和苯-醇抽出物的含量相近,而柳桉的这两种抽出物含量却较低。较高的抽出物含量将可能导致蒸煮时的碱耗增加,纸浆难以漂白。相比而言,尾叶桉和柳桉的木素含量较高,并且二者的木素和糖类含量相近,而柠檬桉则含有较少的木素和较多的戊聚糖与综纤维素。


2.2制浆性能研究
由于桉木的抽出物含量较多,且含有较多的酚类物质,故宜采用慢速升温,本研究选取的升温时间为120min。在蒸煮时采用1:5的液比和25%的硫化度。其他因素对3种桉木原料制浆结果的影响分别讨论如下。


2.2.1用碱量的影响
在实验范围内,用碱量的变化对3种桉木原料的制浆结果有较大的影响。随着蒸煮用碱量的增加,3种桉木浆的粗浆得率和卡伯值均逐渐降低,蒸煮结束时黑液的pH值及残碱含量逐渐升高。相比而言,在用碱量相同的情况下,柠檬桉硫酸盐浆的粗浆得率和卡伯值最高,说明柠檬桉较其他2种桉木原料难蒸煮,而柳桉与尾叶桉相比,相同用碱量时,柳桉的纸浆得率较高而卡伯值较低,说明柳桉比尾叶桉具有更好的制浆特性。一般而言,对于蒸煮结果的控制,主要是控制蒸煮后纸浆的卡伯值及筛渣率,其中主要控制卡伯值在一定的范围内。对于漂白用阔叶木硫酸盐浆,一般认为纸浆的卡伯值在18~22之间。综合分析各种用碱量条件下的制浆结果,最终选取的适宜用碱量为:柠檬桉为14%~16%;尾叶桉为14%;柳桉为12%。在此条件下,蒸煮后纸浆的卡伯值分别为:柠檬桉18.1~19.8;尾叶桉18.5;柳桉19.0。


此外,在纸浆卡伯值相近的情况下,初步比较了3种桉木原料未漂硫酸盐浆的物理性能指标。


3种桉木原料未漂硫酸盐浆的抗张指数、耐破指数和耐折度等各项物理性能指标存在较大差异。总的来说,在纸浆硬度相近的情况下,柳桉和尾叶桉硫酸盐浆的强度性能指标优于柠檬桉硫酸盐浆,其中以柳桉浆的物理性能最佳。


2.2.2最高蒸煮温度的影响
在其他条件一定时,提高蒸煮最高温度,3种不同桉木硫酸盐浆的粗浆得率、卡伯值、筛碴率、残碱量及黑液pH值等均有下降。当最高蒸煮温度在160~165℃范围内时,随温度的升高,纸浆得率和卡伯值下降幅度较大,超过165℃时,变化程度有所减缓。说明在一定范围内,提高蒸煮温度有利于制得硬度较低的纸浆。但如果蒸煮温度过高,对纸浆的得率和强度将会有所影响。因此,蒸煮最高温度宜选则在165~170℃之间。


2.2.3保温时间的影响
实验结果显示,延长保温时间,纸浆的得率、卡伯值和黑液残碱均随之下降。从对漂白阔叶木硫酸盐浆卡伯值的要求范围考虑,最佳保温时间在90-120min之间时为宜。


2.3漂白性能研究
选取DEpP漂白程序,对上述3种桉木原料的硫酸盐浆的漂白性能进行了初步分析。为了更好地比较它们之间的差异,选取卡伯值相近的纸浆进行漂白实验。


实验结果表明,3种桉木原料的硫酸盐浆均具有良好的漂白性能,经DEpP三段无元素氯漂白,可制得白度在85%ISO以上的漂白浆,且漂白浆的强度性能指标均较高,说明这3种桉木原料具有优良的制浆造纸性能。


3 结论
柠檬桉、尾叶桉、柳桉3种桉木原料具有优良的制浆造纸性能。但相对而言,柠檬桉的制浆性能稍差。3种原料硫酸盐法蒸煮较佳的工艺条件为:用碱量(Na2O):柠檬桉14%~16%,尾叶桉14%,柳桉12%,硫化度25%,最高蒸煮温度165~170℃,液比1:5,保温时间90~120min。采用DEpP短程序漂白,3种原料纸浆的白度可达到85%ISO以上,且漂白浆的物理性能较好。因此,可积极进行推广培育。


 


[作者:不详来源:布慧聪网纸业行业频道 2003-12-10 发布:2006-5-23]


 

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