竹浆造纸研究开发与实践(2)

表1 竹纤维原料与常规针叶木、阔叶木纤维原料纤维形态及化学成分竹子 针叶木 阔叶木丛生竹 毛竹 百夹竹 云杉 马尾松落叶松 桉木 杨木 桦木平均长度 2.80 2.23 1.94 3.57 3.84 3.44 0.99 1.88 1.43宽度 16.21 16.11 51.10 50.06 44.23 16.53 22.07 18.44长度 145.48 123.64 57.19 71.80 78.73 52.00 48.08 63.71壁腔比 1.61 3.68 0.70 0.85 0.54 0.87 0.67化学成分/%纤维形态纤维素含量 48.25 45.16 46.51 46.90 51.07 52.01 32.20 43.94木素含量 25.69 30.60 33.96 28.61 28.81 27.82 27.25 17.68 22.51

对上述数据可以看出：

（1）竹纤维的长度高于阔叶木材，低于针叶树木材。在阔叶木中加入适当比例的竹子纤维有助于提高造纸质量。在生产实践中，以阔叶木纸浆为主的厕纸在原料中加入30%的竹浆，生产的卫生纸质量相当可以和添加针叶木木浆的纸张相比[8]。

表2 各浆料的物理性能分析?

表3 各浆料的化学组成分析?

（2）竹纤维较硬而薄。生产过程中纸张纤维的组合对家庭用纸的厚度和均匀性有一定的负面影响；同时，由于竹浆纤维的长宽比和壁腔比较高，因此造出的纸张柔软性能差，这对生产高档超软家居用纸产品非常不利。

（3）白夹竹是一种造纸性能较差的竹子。然而，由于其丰富的原材料储备和较低的价格，白夹竹作为一种原材料仍然有一定的市场。此外，由于竹子生长周期的影响和竹子采购商的采购习惯，竹子原料的采购存在明显的淡旺季。如果不注意竹材原料的储存和竹浆标准比的控制，产品质量会随着季节的变化而波动。

2.2 竹浆的化学组成分析

根据刘福娟在竹纤维结构表征一文中讨论竹纤维的理化性质可知，白度是由浆料中所含非纤维物质成分引起的，白度的高低与浆料中α-纤维素的含量有关，一般的来说，α-纤维素含量越高，则代表白度值越大。而纸浆的黏度主要反映了测定的纤维素分子的平均长度，黏度越高，纤维素的平均分子量越大。根据表2，溶解浆的白度比造纸浆高，特性黏度以及聚合度都小于造纸浆。灰分的含量随原料的种类和部位等的不同而有很大的差别。灰分的大小对一般的制浆造纸生产影响不大，但是在生产绝缘纸浆和精制浆时，要求控制在一定的范围以下。两种溶解浆的灰分含量均小于造纸浆的含量。

抗碱度R10 被认为是纤维素的长链部分，相当于通常所谓的α-纤维素；而碱溶解度S10 则包含半纤维素和降解的短纤维素；S18 主要是被称为γ-纤维素的典型半纤维素。表3 中，两种溶解浆的α-纤维素比造纸浆的纤维素含量要高，并且都达到了95%以上；对于4 种浆料来说，S10的值比S18 要大，主要是因为纤维素在碱浓为10%时，溶解度最大。有机溶剂的抽提物是造纸植物原料的少量成分，这些化合物含量较少，但是对纤维原料的制浆造纸性能会产生一定的影响。抽提物的存在会使蒸煮过程药品的消耗量增加，会延缓蒸煮过程，影响纸张的颜色。溶解浆中的二氯甲烷抽提物明显小于造纸浆的含量。

2.3 竹原料制浆性能

2.3.1 竹浆的漂白性能

由于竹浆结构和木质素残余物的影响，竹浆是一种难以漂白的纸浆。纸张生产家必须特别重视控制蒸煮时间以确保Kappa 值，以防止漂白的质量波动，从而影响纸张的颜色变化。竹浆造纸生产成本低、漂白成本高，也是竹材企业开发天然纤维原料的特点[9]。表4 列出了一个使用氧气脱木质素+DOEOPD1 漂白过程的工厂的制浆情况。

表4 不同纤维原料漂白后的成浆情况和主要消耗成本丛生竹 百夹竹 桉木板皮 桉木片二氧化氯/kg 18.91 18.26 17.49 17.34双氧水/kg 27.86 42.49 25.15 24.05蒸汽/t 0.43 0.54 0.50 0.53白浆得率/% 42.24 35.76 41.08 44.93成浆情况 白度/%ISO 87.84 87.70 88.25 88.61白度合格率/% 92.32 87.35 98.47 98.12吨浆主要消耗

2.3.2 竹材的制浆性能

竹材的木质素结构不同于木材。与木材原料相比，木浆更容易蒸煮，降低了蒸煮成本。表5 列出了使用工厂不同原料的蒸煮工艺的制浆条件和主要消耗成本。从表5 的比较数据可以看出，竹子所消耗的碱量和蒸煮过程中所消耗的能量要比木材蒸煮高得多。因此，为了保证竹浆的蒸煮效率和质量，控制原料是很重要的。生竹子的煮熟时间比桉树木屑的煮熟时间短，生竹子的Kappa 值比桉树木屑的煮熟时间短1.5。

表5 不同原料RDH 蒸煮工艺的成浆情况和主要消耗成本原料种类丛生竹 百夹竹 桉木板皮 桉木片用碱量/% 15.69 20.93 17.64 18.14蒸煮最高温度/℃ 158 158 158 158蒸煮时间/min 215 215 215 215卡伯值 17～21 19～23 19～24 19～25主要消耗蒸煮工艺得率/% 46.06 37.34 44.63 47.97汽耗/（t/t） 0.64 0.72 0.55 0.57制浆成本/元 544 714 791 677漂白成本 666 657 600 583

文章来源：《造纸科学与技术》 网址: http://www.zzkxyjs.cn/qikandaodu/2021/0207/340.html