桑枝制浆造纸工艺研究

1、 . 2 西北轻工业学院学报 Jun. 1999 JOU R NA L O F N O RT HW EST IN ST IT U T E O F L IG HT IN DU ST RY V ol. 17桑枝制浆造纸工艺研究吴养育孔宝青魏丽芬(西北轻工业学院 轻化工系咸阳 712081摘要 通过实验研究了桑枝碱法制浆造纸的工艺条件 , 探索了最佳的制浆方法 . 实验证明 :桑枝采用烧碱蒽醌法蒸煮 , CEpH 漂白可获得白度高、 强度大、 得率高 的纸浆 , 是生产中高档纸产品的优良造纸原料 .关键词 桑枝 , 碱法制浆 , 工艺条件分类号 TS721. 1; TS743. 11文献标识码 A桑

2、枝主要来源于蚕桑基地桑树修剪之后的剩余枝条 . 随着蚕丝工业的发展 , 养蚕已成为 我国山区、 沟地一项重要的经济产业 , 桑树种植面积逐步扩大 . 据测算每年修剪的桑树枝条 平均每亩可达 400500kg (绝干 , 资源相当丰富 . 桑枝属木本科阔叶材 , 有较强韧的树皮部 纤维 , 因此可作为造纸工业的原料 , 但又因其为一年生的新枝 , 故皮杆分离难度较大 , 且无太 大价值 , 所以适宜采用全杆制浆造纸 .1桑枝原料特征桑枝来源于宁夏吴忠地区 , 在实验室按标准要求进行理论化分析 . 其外观挺直浅黄 , 皮 杆完整 , 无杂质无腐烂 , 均匀优良 . 全杆包括皮质部、 木质部及芯部

3、, 全杆长约 12m , 直径 8 20mm , 其中韧皮部占桑枝的 26. 81%, 木质部占 72. 42%, 髓芯部占 0. 77%.各部分纤维 形态测定结果列于表 1.表 1桑枝全杆纤维形态韧皮部 木质部 全杆平均纤维平均长度 (mm 8. 010. 872. 56纤维平均宽度 ( m 24. 316. 6317. 40长宽比 356. 7952. 3147. 1 原 料 化 学 分 析结 果 , 水 分 10. 50%, 灰 分 2. 20%, 木 素 (Klason 27. 66%, 多 戊 糖 14. 92%, 苯醇抽出物 3. 02%, 热水抽出 物 7. 21%, 果胶 2.

4、 01%, 1%NaOH 抽出物 26. 73%, 综纤维素 83. 95%.对比所测结果发现 , 桑枝全杆与红麻全杆性质接近 , 而综纤维素含 量高于红麻全杆 (79. 21% , 灰分低于红麻全杆 (2. 41% , 桑枝韧皮部及全杆纤维平均长度 均大于红麻全杆 , 是造纸的好原料 .2桑枝全杆制浆:2. 1备料实验室采用人工切短 , 切片长度 20±5mm , 直径较大的枝杆从中间劈开以利于蒸煮液 浸透 . 切好的料片盛于塑料袋中平衡水分备用 . 2. 2蒸煮实验室选用 15L 电热回转式蒸煮锅 , 装锅量为 2000g 绝干 , 采用 Soda-AQ 法蒸煮 , 实 验工艺条

5、件见表 2. 蒸煮结束后测定其得率、 残碱和浆料硬度 (KM nO 4值 . 蒸煮升温曲线见 图1. 图 1蒸煮升温曲线2. 3漂白用次氯酸盐漂白方法 , 总漂率为 6%, 分别以单 段、 两段和 CEH 三段漂及加 H 2O 2的 CEpH 三段漂 , 其工艺条件如表 3, 漂后浆抄成浆饼 , 凉干测定其白度 .表 2桑枝全杆蒸煮工艺编号 用碱量 %(Na 2O 计 A Q 用量 %液 比 最高温度 保温时间h1130. 101 3. 616532140. 051 3. 816533150. 101 41602. 54160. 051 41602. 5表 3漂白工艺条件C 段 氯水E 段 N

6、 aOH H 段 Ca(ClO 2Ep H 2O 2M g SO 4N a 2SiO 3用 量 (% 4. 2%21. 8%0. 50. 051. 5浆 浓 (% 3858温 度 ( 常温 703870时间 (min 309090120初始 pH1. 8-1110注 :单段漂及两段漂时只采用氯漂 , 时间为 150min .2. 4打浆及抄片83 第 2期 吴养育等 :桑枝制浆造纸工艺研究SR 和 45°SR, 湿重为 67g. 本色未漂浆用同样方法打浆 , 然后在抄取器上抄成定量为 60g /m 2的纸页和 300g/m 2的纸板 . 平衡水分后 , 在恒温恒湿标准环境下测其物理强

7、度 . 3结果及讨论蒸煮后的浆料经洗涤、 筛选测定其硬度、 得率 , 并用取出的黑液测定蒸煮后的残碱含量 , 测定结果及漂后白度列于表 4.表 4蒸煮及漂白结果编号 残碱 (N a 2O 计 g /l 硬度 KM nO 4值 粗浆得率 %漂白浆白度 %(SBD CEpH 漂白浆白度%(SBD 13. 9221. 454. 5未漂 23. 0718. 653. 0未漂 38. 5013. 051. 95单段两段 CEH 69. 4 74. 3 79. 184. 848. 3113. 0149. 8670. 1 75. 2 80. 085. 1蒸煮结果表明 , 桑枝采用烧碱蒽醌法蒸煮是适宜的 .

8、在用碱量为 13%(Na 2O 计 时 , 可作本色浆以抄制纸板用 , 用碱量为 16%(Na 2O 计 时 , 可作高白度漂白浆 , 且漂白浆的得 率为 45%50%, 得率较高 . 而其白度单段漂接近 70%, 两段漂一般在 75%左右 , 采用三段 漂的白度可达 80%, 如果用 CEpH 漂 , 白度可望达到 85%以上 , 说明该浆较易漂白 . 桑枝全 杆制浆时的用碱量与阔叶木相近 , 蒸煮条件又与红麻制浆方法相似 , 在相同硬度时 , 其得率 与红麻浆得率相同 , 所得纸浆的漂白性能也与红麻全杆浆相似 .在上述制浆条件下 , 桑枝制浆具有较高的得率 , 由于皮杆蒸煮一次完成 , 长

9、纤维的皮部 纤维长度大 , 强度好 , 因而在洗浆之后先用打浆机疏解并用重刀使长纤维适当切短 , 然后再 进行漂白处理 . 由于桑枝表面无黑色粗皮杂质 , 故筛后几乎无渣 , 这也是桑枝全杆优于红麻 全杆的特点之一 .为了进一步研究桑枝浆的物理特性 , 本文又用标准方法对本色浆和漂白浆进行了打浆 抄片试验 , 结果列于表 5. 其中本色浆在打浆度为 35°SR 时用于抄造纸板 , 并与硫酸盐木浆 进行了强度比较 , 结果见表 6.表 5桑枝浆物理性能检测结果 *本色亚硫酸盐木浆桑枝全 杆浆 漂白木浆 *漂白桑枝浆 抗张指数 (N m /g 不小于 65. 072. 35 94. 51

10、不小于 4. 570. 1耐破指数 (kP a m 2/g 不小于 3. 504. 05 4. 38不小于 3. 72. 94撕裂 指数 (mN m 2/g 不小于 5. 005. 86 5. 51不小于 5. 84. 81耐折度 (次 200 120180裂断长 (m 8378 96408150 *测定浆张强度时 , 打浆度为 45°SR , 定量为 60g /m 2*漂白 K P 法阔叶木浆84 西北轻工业学院学报 第 17卷表 6纸板强度结果箱纸板GB 13024-91(A 等 桑枝浆纸板 定量 (g /m 2 300±15. 0289. 2紧度 (g /cm 2不小

11、于 0. 720. 761耐破指数 (kP a m 2/g 不小于 2. 654. 65环压指数 (N m /g 不小于 8. 4021. 96耐 折度 (次 不小于 8085实验结果表明 , Sode -AQ 桑枝未漂浆的强度高于未漂亚硫酸盐木浆 (B 等 , 这主要是 由于桑枝皮质部纤维长 , 强度大的原因 . 漂后浆白度高 , 强度与亚硫酸盐木浆相当 , 适于制造 中、 高档印刷用纸 . 未漂浆抄成的纸板的强度高于箱纸板 (A 等 的强度 , 说明其抄制中、 高档 纸板及牛皮纸也是可行的 . 所不同的是 , 桑杆全杆浆因其组成中具有长韧皮纤维 , 又有阔叶 木纤维以及杆芯的杂细胞 , 所

12、以生产中滤水速度比木浆慢一些 , 如果与木浆配抄或加入助留 助滤剂 , 将不会影响其抄造速度 . 若与草浆配抄 , 可提高产品的档次 , 改善质量 . 4结论(1 桑枝 So da-A Q 蒸煮较适宜的条件为 :用碱量 15%16%(N a 2O , AQ0. 05%0. 1%, 温度 160 , 液比 1 4, 保温 3小时 , 蒸煮后浆得率为 50. 9%, 硬度 (KM nO 4值 为 13时可用于生产漂白浆 , 或作本色浆以生产牛皮纸等 . 当用碱量降低到 13%14%(Na 2O , 其 他条件不变时 , 可作为生产中、 高档箱纸板用浆 .(2 桑枝 Soda -AQ 浆可漂性能良好

13、 , 经 CEpH 漂白后白度可达 85%(SBD , 同时具有 较高的成纸强度 , 可满足中、 高档纸用浆的白度要求 .(3 桑枝作为一种新开发的原料资源丰富 , 又因其制浆性能与红麻全杆浆相似 , 合理利 用该原料是节约木材纤维 , 改善造纸纤维原料结构的有效途径之一 , 很有推广价值 .参 考 文 献1张志诚 . 制浆造纸手册 (第三分册 . 北京 :轻工业出版社 , 1988:1111362章文林 . 制浆造纸手册 (第七分册 . 北京 :轻工业出版社 , 1988:2653463邝士均 . 红麻纤维及其造纸基本特性 . 中国造纸 , 1997; (1 :7, 1997; (2 :54张美云 . 红麻皮低温烧碱 -AQ 浆 H 2O 2漂白工艺的研究 . 西北轻工业学院学报 ,1995; 13(1 :121127A STUDY ON THE TECHNOLOGY OF PULPING AND PAPERMAKING OF MULBERRY STALKW u Yangy u K ong Baoqing W ei Lif enABSTRACTThe technolog y o f pulping and papermaking o f mulberry stalk was studied by ex p