关键词:柞木;制浆;AS-AQ;NS-AQ 木柞木是辽宁东部山区天然次生林中的主要材种,占木材蓄积量的51%。其中过熟林中的枯朽量,采用采育摘伐的手段,每年可节省木材160万m3[1],而作为商品木材加工的边脚余料,若能削片用于造纸,出材率可提高35%,每年又可提供造纸用材100万m3[2],从而在不影响现有森林资源的条件下,每年总计为造纸提供260万m3木材原料。但柞木质密坚硬,纤维长宽比值小,柔软系数较低,因此被认为是劣质造纸用材,现仅有少量被用来制取碱法半化学浆,作为生产包装纸板的浆料。为了有效地开发利用这部分资源,笔者等人曾研究过用柞木等硬杂木制取SCMP[3]、APMP[4]及硫酸盐法化学浆,结果证明,用柞木完全可以制取上述各种合格的浆种。本文介绍柞木AS-AQ和NS-AQ法制浆的试验结果及纸浆的打浆与成纸特性。 1论制浆与漂白特性柞木实验用柞木料片取自辽宁省新宾造纸厂,去掉树皮和超厚片,置于塑料袋中平衡水分备用。原料的化学组成为:柞木热水抽出物 5.34%柞木1%NaOH抽出物 19.59%柞木苯醇抽出物 2.23%柞木克拉森木素 17.98%柞木综纤维素 84.36%柞木聚戊糖 22.96%柞木灰分 0.38%柞木柞木和杨木统属阔叶木,其主要化学成分的含量相近,只是柞木的材质坚密,蒸煮药液不易浸透。因此可以参照杨木的蒸煮条件[6],并给以适当强化,作为柞木的蒸煮条件。强化的措施是将用药量适当提高,并将升温时间延长,以利于药液浸透。具体的柞木NS-AQ法蒸煮的工艺条件如下:柞木总用药量(NaOH计,对木材)25%;碱比[Na2CO3/(Na2CO3+Na2SO3),NaOH计] 15∶85;升温时间150min;最高温度170°C;保温时间300min;液比4∶1。柞木柞木AS-AQ法蒸煮的药液中,用NaOH代替了Na2CO3,因此蒸煮液得到了强化,总用碱量不再增加,其它条件同上。具体的蒸煮结果如表1所示。柞木由表1的数据可见,两种浆都获得了较好的蒸解度,浆渣表1两两种方法的蒸煮结果浆别粗浆得率 %细浆得率 %浆渣率 %卡伯值未漂浆白度 % d/oAS-AQNS-AQ53.5053.64 50.8152.245.032.6134.2 32.843.749.4率均在5%以下,符合实际生产中所控制的指标。粗浆得率都在53.5%左右,细浆得率也都超过了50%。两者的卡伯值相近,都属可漂浆的范围,说明工艺条件确定得合理,适当提高NS-AQ蒸煮的用碱量,有效地补偿了NS-AQ法蒸煮液反应能力相对较弱的缺点。两种浆比较起来,NS-AQ具有更好的蒸解度,因此卡伯值较低,浆渣率也低,在粗浆得率相近的情况下,细浆得率明显高于AS-AQ浆。把得率和卡伯值统一起来考虑,NS-AQ具有较高的得率,即蒸煮反应的选择性较高。另外,NS-AQ法未漂浆白度高于AS-AQ浆。因此从总体上来说,NS-AQ法的蒸煮效果优于AS-AQ法。图1是两种浆漂白效果的比较。其漂白采用单段次氯酸盐漂白,漂白温度40℃,浆浓6%。柞木由图1可见,两种浆都具有较好的可漂性,在有效氯用量为9%时,都达到了82.3%d/o的高白度。在用氯量较低时,NS-AQ漂后浆的白度明显高于AS-AQ浆,但随着用氯量图1两两种浆漂白特性比较的增加,两种漂后浆的白度差逐渐减小,在用氯量达到9%时,共同达到82.3%。由于两种浆的卡伯值相近,残余木素量即相近,当用氯量增加到一定程度时,达到同样的漂白程度,说明两种浆具有相似的可漂性。而用氯量少时所存在的差别,是由于未漂浆白度的差别造成的。 2论打浆和成纸特性的比较柞木表2是两种浆的打浆度随PFI打浆机转数的变化而变化的情况。由表2中的数据可见,NS-AQ浆比AS-AQ浆更容易打浆。这可能是由于NS-AQ法蒸煮时的反应选择性较好,半纤维素保留量相对较多,因此打浆较容易。另外,表2两两种浆打浆特性的比较PFI转数 0200040006000800010000打浆度 °SR紧度 g/cm3AS-AQNS-AQAS-AQNS-AQ12130.4180.42915.517.20.4800.48417.019.50.5190.53019.024.20.5440.53822.525.50.5390.54624.528.00.5490.562NS-AQ打浆前浆料的打浆度就高于AS-AQ浆,说明打浆前NS-AQ浆的纤维就具有一定的柔软性,其纤维的交织状态优于AS-AQ浆。这一点由表2中未打浆的紧度值NS-AQ浆明显大于AS-AQ浆也可以看出。柞木柞木由于在相同打浆作用强度下,NS-AQ浆的打浆度高于AS-AQ浆,因此前者的紧度值也高于后者。表3是不同打浆程度下的两种浆手抄片的物理强度比较。在相同打浆作用强度下,NS-AQ浆的打浆度较高,紧度也高,因此纤维结合力较高,使其裂断长和耐表3两两种浆的静态强度特性PFI转数裂断长 km耐破指数 kPa·m2/g撕裂指数 mN·m2/g耐折度 次AS-AQNS-AQAS-AQNS-AQAS-AQNS-AQAS-AQNS-AQ0200040006000800010000 2.5504.4864.6985.7745.6876.509 2.7024.7535.0175.3006.2707.015 0.9252.2462.6163.4153.4143.647 0.9392.4023.1123.1423.7084.009 2.799.419.6410.9511.7612.33 4.038.549.449.0611.6810.13 1610222433 2718204270 破强度都高于AS-AQ浆。但纸张强度的比较基础是同等打浆度,图2是用裂断长对打浆度作图所得到的结果。柞木由图2可见,在同等打浆下,NS-AQ浆的强度并不比AS-AQ浆高,相反却低于AS-AQ浆。图3所示的两种浆耐破强度与打浆度的关系,也反映出图2两两种浆裂断长与打浆度的关系图3两两种浆耐破强度与打浆度的关系 同样的问题,即在同样的打浆度下,AS-AQ浆的耐破强度比NS-AQ浆高。柞木表3中撕裂强度的特点是,未打浆的撕裂强度是NS-AQ大于AS-AQ,而一经打浆,AS-AQ的撕裂强度就大于NS-AQ浆。这是因为,未打NS-AQ浆的打浆度就高于AS-AQ浆,表现出较高的纤维结合力,所以未打浆的撕裂强度明显高于AS-AQ浆。但经过打浆以后,由于两种浆的结合力都提高了,此时AS-AQ浆表现出更高的撕裂强度。这可以从亚硫酸盐浆自身的特点来找答案,即亚硫酸盐蒸煮过程中,细胞壁中也大量地脱出木素,使细胞壁多孔化,从而纤维组织受到损伤。NS-AQ浆未打浆时就表现出一定的柔软性,打浆过程中打浆度上升较快,这些都说明NS-AQ浆的纤维有可能受损伤的程度高于AS-AQ浆,造成纤维自身强度较低,这又成为打浆过程中纤维易于切断的原因,从而导致撕裂强度较低。在打浆度为28°SR时,撕裂度就过早地开始下降。纤维自身强度的低下,也是在相同打浆度下,NS-AQ浆抗张和耐破强度低于AS-AQ浆的原因。柞木由表3的数据来看,耐折强度高是NS-AQ浆的特点,这说明NS-AQ浆具有较好的柔韧性,这一点也可以说与其纤维细胞壁的多孔化有关。 3论结论论3.1 用AS-AQ法和NS-AQ法蒸煮柞木,都可以制得蒸解度较好的高得率(>50%)化学浆。适当提高总用药量(由24%提高到25%,NaOH计)而其它蒸煮条件不变,可使柞木NS-AQ法蒸煮的蒸解度好于AS-AQ法。且细浆得率高,未漂浆白度高。3.2 柞木NS-AQ浆和AS-AQ浆都具有较好的可漂性。在用氯量较低时,前者漂后浆的白度高于后者,随着用氯量增加,两者白度逐渐接近。3.3 柞木NS-AQ浆比AS-AQ浆更容易打浆。3.4 与AS-AQ浆比较,柞木NS-AQ浆具有较高的耐折强度,但抗张强度和耐破强度都不如前者,尤其是撕裂强度明显低于前者。但两者的强度都远超过商品BK浆。 参考文献[1]宋月春等.天然次生成、过熟林采[1]育摘伐试验.辽宁林业科技,1999,[1](3):14[2]杜欣.我国木材制材业发展探讨.辽[1]宁林业科技,1999,(4):50[3]鲁杰等.利用柞木制备磺化化机浆[1](I).大连轻工业学院学报, 2000,[1](4):243[4]王旭等. 利用硬杂木制备碱性过[1]氧化氢机械浆.大连轻工业学院学[1]报,2000,(4):247[5]屈维均.制浆造纸实验.北京:中国[1]轻工业出版社,1990.5[6]王居锁. 杨木中性亚硫酸盐-蒽醌[1]法漂白化学浆的研究.大连轻工业[1]学院学报,1992,(1,2):7
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