全 文 :第 1卷 第 3期 V ol . 1 1N e.
1 99 5年
云 南 工 业 大 学 学 报
J o u
rn al of y
un n an P l o yt e eh n i c Un iv e rs it y 19 95
箭竹原料制浆造纸小试应用研究 ①
曲 按 徐 坚颖 朱正 良 余旭 亚
(化工轻工工程学院 , 云南 工业大学 , 昆明 , 65 0 0 5 1)
摘要 竹 类原 料是制 浆造纸的好原料 。 云 南省 竹 类资 源居 全 国前列 。 为 了使 云菊
的 竹类 资源得到 充分 利 用 , 我们 对迪庆箭竹 的化学成 分进行分析 , 蒸 煮试验 、 票
白试验 , 并抄 出 了符 合 国 家 A 级标 准的 箱板纸 、 瓦楞原 纸及 浆 板 。 漂 白 装 板的
白度达 80 % 以 上 。 研 究结 果说 明箭竹是一种较好的制 装造纸纤 维原料 。
关键词 : 箭竹 , 蒸煮 , 漂 白 , 箱板纸 , 瓦楞原纸 , 桨 板
月lJ 吕
云南是世界竹类起源中心和现代分布中心 , 竹林面积达 3 . 1 k h m Z , 竹种 刀 属 20
余种 。 云南省无论是竹林面积还是竹种资源都居全 国前列 , 且竹林面积以天然竹林为主 ,
占全省竹林 面积的 90 % 。 随着竹子的开发利用 , 云南人工竹林将会不断扩大 , 逐渐形成
规模 。 竹类的分 布以滇南最为丰富 , 其次是 滇西北和滇东南 。 云南竹林 的总蓄积量为
2 7 6 5 kt
, 人工林秆材年 产量约为 7 . 2 x 10 5一 8 . 4 x 10 5 t , 总计全省竹林秆材年产量可达
4
.
92 xl 护一 5
.
5 4 x 1 0“ t 。 这些丰富的竹类资源如何得到合理的开发利用是值得很好研究
的 。
我们 的研究对象 是滇西北盛产的高 山箭竹 。 箭竹属 (aF r ge s ia rF a cn h) , 地下茎合轴
型 , 秆柄稍长而粗壮 , 秆散生或稀丛状 , 秆壁常较厚或近于实心 , 真花序圆锥状或总状 ,
着生于具叶小枝顶端 , 花序下有 一组佛焰苞 , 致使花序初开时 由其开 口一侧露出 , 小穗念
多花 ; 颖果细长 。 本属约 70 余种 , 主要分布在我国西南部山峦地带 , 尤其以横断山脉的
种类最为丰富 , 而云南西北部 、 四川西部和西藏东南部则是现代分布 中心 。 滇西北盛产箭
竹山区的傈傈族群众 , 常用其破蔑编织 , 起房盖屋等 。 研究中的箭竹为小型竹类 , 蓄积量
约为 4 . 8 0 x x o , t o
1 箭竹化学成分分析及纤维长度测定
试验用的箭竹原料来 自迪庆 , 其竹节较长 , 竹杆皮较薄 , 空心及实心的两种混杂在一
起 , 竹杆茎大多为 1 c m 一 1 . 5 c m 粗 。 对其进行了化学成分分析 , 结果见表 1 〔’ 〕 。
从表 1 中我们可以看出箭竹的纤维素含量 , 半纤维素含量较高 , 灰分含量低 。 与国内
常用来造纸的 白夹竹 、 慈竹相比较 , 箭竹的木素含量稍低 , 1% N a 0 H 抽出物也稍低 。
( 19 9 5 一 0 2 一 1 7收稿
第 3 期 曲 按等 :箭竹原料制浆造纸小试应用研究 55
因此 , 就其化学成分来看箭竹也是适合用来造纸的 。
箭竹的纤维长度测定结果见表 2 〔“ 〕 。
表 l 箭竹化学成分 单位 : %
水分 灰分 苯醇抽
出 物
冷 水抽
出 物
热水抽
出 物
l% N
a O H
抽出物
亚氯酸钠
综纤维素
7 2%硫
酸木素
多戊糖
结果 13 . 1 5 1 . 9 5 4 . 1 9 5 . 76 7 . 6 6 2 5 . 7 3 7 4 . 1 9 2 2 . 2 6 2 0 . 0 7
表 2 箭竹纤维长度计算表
月一NN一r少!一?白组 号
组距
/ m m
组 中值
l / m m
各 组纤维根数
l子
N i / 根
频率分布
N 1 1 N 11
x 10 0 / %
0 0 0 0
l 0
2 3
.
1
7560
尸飞nU1.1了h
0
.
1一 0 . 2 5
0 2 5一 0夕 5
0
.
0 4
0
.
2 5 3 0
0
.
7 5一 1 . 2 5
1 2 5一 1 . 7 5 2 . 2 5
6 0
10 6 1 59 2 3 8
.
5 4 0
.
8
“58”01 . 7 5一 2 . 2 5
2
.
2 5一 2 . 7 5
1 6 0
6
.
2 5 37
.
5 9 3
.
7 5
2
.
7 5一 3 . 2 5
3
.
2 5 ~ 3
.
7 5
9
12
.
2 5
2 7 8 l
401590
,``自U气八目哎nn只0八UI]2伪一, ,气、44
】0
3 2 5一 4 2 5
4 2 5 ~ 4 7 5
l 6
2 0
.
2 5
总 计 2 6 0 37 8 . 5 6 4 0 . 7 5
根据测定结果箭竹的纤维长度 、 均一性如 一 F :
数量平均纤维长度 : L 、 二 艺N I : / 艺N i 二 1 . 4 6 m m
质量平均纤维长度 : L 〔。 = 艺N IL 矛/ 艺N i 二 2 . 46 m m
离散系数 : c F 一牛 x
L
田 艺N i 一 l
X 匡、 ,云 鱼彗龚上 1乙刀 i = 0 . 4 0 3
其 中耐破 因子与 L 、 成正 比 ; 撕裂 因子与 L w3 / 2成正比 ; 裂断长与 L w , / 2成正 比 ;
挺度因子与 L w ’ / ’ 成正比 ; 离散系数 c F 愈小表示纤维均一性愈好 。
将箭竹纤维长度与其它竹类和一些阔叶材进行比较见表 3 〔’ 〕 。
表 3 箭竹与其它竹类及阔叶材纤维长度比较表 单位: m m
原料种类
平均长度
慈竹
1
.
7 3
斑竹
1
.
6 6
黄竹
1
.
64
冷竹
1 4 9
箭竹
1 4 6
水竹
1
.
3 5
平竹
1
.
2 5
方竹
1
.
0 1
按木
O
一
8 8
北京场
0
.
7 5
从表 中数据可以看出箭竹的平均纤维长度虽不如慈竹但 占冷竹比较接近 , 比水竹 、 平
竹 、 按木 、 杨木的平均纤维长度长 , 且箭竹纤维的均一性也较好 。 因此从纤维长度来看箭
竹也是一种较好的制浆造纸原料 。
云 南 工 业 大 学 学 报 第 n卷
2箭竹的蒸煮试验
我们试验的 1 [的是抄出箭竹本色硫酸盐浆板 、 3 609 / m Z本 色纸板 、 409 / m Z瓦楞
原纸 、 白度 80% 的漂 白浆板 。 因此 , 针对箭竹的原料特征 , 我们制定 了试验基本路线 :
用 于生产本色纸板的浆 , 由于纸板价格偏低 , 故必须尽可能地采用较高得率的浆生产 。 而
漂 白浆板则采用低高锰酸钾值的浆生产 。 本色浆板 由于用途不 同 , 故锰值不能高也不能
低 。 根据不 同浆种的要求 , 我们对箭竹进行 了硫酸盐蒸煮试验及氢 氧化钠 一蕙醒蒸煮试
验 。 试验设备采用电热蒸煮锅 , 型号 ZQ S . , 规格 15 L 带四个小罐 。 蒸煮试料先经锤敲扁
后 , 切成长 2 一 2 . 5 c m , 宽 1一 1 . 5 c m 的料片 , 平衡水分后用于蒸煮 。
我们对箭竹进行正交蒸煮试验 , 考虑到用碱量 、 硫化度 、 液 比 、 蒸煮曲线是主要影响
因素 , 因此把它们做为变量进行正交 , 最高温度定为 165 ℃ , 试验完成后测定残碱 、 高锰
酸钾值 、 粗浆得率和细浆得率 , 从 中选择最佳条件进行大锅蒸煮 , 打浆抄片 、 送检 。 蒸煮
试验结呆如表 4o
由于箭竹结构紧密 , 加 匕导管内部存留的空气极不易排除 , 因此 , 需要有较长的药液
渗透时 间 , 一般低 温渗 透压在 4 k g / c m Z较好 , 故 我们选择 14 0℃做小保温 , 时 间 1一
Z h
。
根据试验结果 , 我们确定了生产本色浆和纸板的最佳工艺条件为 (以 N a 2 0 计 ) : 用碱
谈 1 6% , 硫化度 25 % , 液 比 1 : 2 . 5 ; 蒸煮 曲线如 下:
升温 10 5℃ 3 0 m l n
小放汽 5 m in
I O S C 14 0℃ 1 5 m i n
14 O C 1 4 0亡小保温 1 2 0 m i n
14 0℃ 16 5℃ 3 0 m i n
16 5 C 1 6 5℃保温 3 0 I n i n
个过 程时 间 抖 0 t in n 。 蒸煮结果 , 残碱 1 . 4 9 / (L 以 N a ZO 计 ) , 粗浆得率 4 . 5% ,
细浆得率 4 0 . 5% , 高锰酸钾值 17 . 2。
对 犷生产高强度瓦楞原纸的浆 , 经过试验对比 , 我们确定以表 4 中 1 6# 蒸煮条件做为
生产瓦楞原纸的蒸煮工艺条件 。 以 N a ZO 计 , 用碱量 12 % , 硫化度 25 % , 液比 1 : 3 , 蒸
煮曲线 :
升彩蔽 10 5 U 3 5 m i n
小放汽 5 zn i n
10 5 七 14 0℃ 2 0 m i n
14 0七 14 0℃小保温 3 0 m l n
14 O C 16 5亡 3 0 m l n
16 5 七 1 6 5 oC 大保温 1 2 0 m l n
全过程时几{] 18 0 m i n , 粗浆得率 5 6% 。
第 3期 曲 按等 : 箭竹原料制浆造纸小试应用研究 5 7
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85 云 南 工 业 大 学 学 报 第 1卷
生产漂 白浆板应采用低硬度的浆 , 低硬度的浆有利漂 白 , 减少返黄 。 从表 4 中 13# 、
14 # 条件来看 , 14 # 虽然锰值 占 1 3# 接近 , 但得率稍高 , 从经济角度出发 , 我们选 用 14 #
生产 漂白浆板的最佳蒸煮工艺条件 。 以 N a ZO 计 , 用碱量 1 .7 35 % , 硫化度 20 % , 液比 1
: 4 , 蒸煮曲线 :
升温 10 5℃ 3 5 m i n
小放汽 5 m i n
10 5℃ 14 0℃ 2 0 m i n
14 0 oC 14 0 ℃小保温 1 2 0 m i n
14 0℃ 16 5℃ 30 m i n
1 6 5 oC 16 5℃大保温 1 5 0 m i n
全过程时 间 h5 , 蒸煮结果残碱 .8 9 9 / L , 粗浆得率 4 3 . 3% , 高锰酸钾值 10 。
我们还进行了 N a o H 一 A Q 法蒸煮试验 , 该法是一种无硫制浆方法 , 较之 K P 法可减
少空气和水域污染 , 为此我们进行了一系列箭竹 N a O H 一 A Q 法蒸煮试验 , 结果见表 5。
表 5 N a o H一 A O 法试验一览表
畜用碱量( N a Zo 液比计 ) / %
残碱
(N a 2 0
计 )
/ 9
.
L
粗浆
得串
/ %
细浆
得率
/ %
高锰
酸钾值
煮线蒸曲
ù、ù,``qz
38402
l : 3
.
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一 16 0℃ 」四
~
保温 * 放汽
~ 16 0℃ 业9保温 , 放汽
16
.
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保温 、 放汽
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保温 * 放汽
一 16 5℃ 2叼保温 一 放汽
弓 16 5℃ 2卫保温 ~ 放汽
一 16 5℃ 2目保温 一 放汽 2 6 5 4 2
注 : l一 4# 用 N a o H一 A Q 衍生物 , A Q 衍生物用量为 。力 5 0, ; 5一 s# 用 N a o H一 A Q ; A Q 用量为 0 . 0 5 0, ; 绝干原
料量 15 0 9; “ 蒸煮 曲线 ” 栏箭头 “ , ’ ,上方数字表示时间 , 单位 m jno
3 箭竹浆的漂白试验
我们采用高锰酸钾值为 10 左右的浆料进行漂 白 , 主要进行常规的 C E H 三段漂 , 另
第 3期 曲 按等 : 箭竹原料制浆造纸小试应用研究 59
外对单段次氯酸盐漂白也进行了试验 , 从单段漂来看 , 箭竹浆很难漂 , 漂率较高 , 漂出白
度不理想 , 返黄严重 , 因此我们把重点放在 C E H 三段漂上 , 漂白试验结果见表 o6
从表 6 可以看出箭竹浆高锰酸钾值在 10 左右可漂性较好 , 硬度较高的浆漂 白很难达
到要求 , 且漂率高 , 返黄严重 。 从表中数据我们可以看出箭竹浆很难漂 , 普通 C E H 三级
漂白度很难超过 80 % 。 根据试验我们选择 了表 6 中的 1 2# 条件作为生产漂白浆板的最佳
工艺条件 。 高锰酸钾值 10 左右 ; 氯化段 : 用氯量 3 . 5% , 浆浓 .2 .5% , 时间 60 m i n ; 碱处
理段 : 用碱量 .2 5% , 浆浓 5% , 温度 50 一 60 ℃ , 时间 90 m in ; 次氯酸盐漂 白段 : 用氯量
2
.
5%
, 浆浓 5% , 温 度 3 5一 3 8℃ , 起 始 p H 值 1 1一 1 2 , 终 点 p H 值 8一 9 , 反 应时间
2 10 m in
。 漂白后经检测白度达到 81 . 6% 。
漂白中的关键因素是用氯量 、 温度 、 时间 、 p H 值控制和浆浓 。 在氯化段 , 用氯量我
们从高到低摸索最终确定为 3 . 5% , 如果低于这个数后 一级漂 白会增加 困难 。 选用 2 . 5%
浆浓是为 了使浆氯充分混合均匀 , 低浓有利于混合 , 有利于 lC : 溶解 , 从表 6 中可以看出
氯化段 p H 值都控制在 2 以下 。 温度是室温 , 时 间控制在 60 m in 以内 , 过长的反应时间
会导致纤维素的降解 , 漂白得率降低 。
碱 处理段 浆浓 一般应 采 用 12 % 左右 高浓 较好 , 但 由于试 验设 备限 制 , 浆浓定 为
5%
, 用 碱量定为 2 . 5% , 为氯化木素的溶 出及后一段的漂白创造条件 。 温 度较 高有利于
加快氯化木素 的溶解 。 时间越长成 浆质量越好 , 但考虑到实用性 , 选定碱处理 时间为
9 0 m i n
。
次氯酸盐漂 白用氯量经摸索后定为 2 . 5% , 这样既能达到 白度又最大限度地降低了成
本 。 温 度定 为 35 一 38 ℃ 。 p H 值控制 在终 点 不低于 8 。 在 漂 白开 始时加 入 0 . 05 % 的
N a O H (对 绝 干 浆 ) , 以 维 持 整 个 漂 白过 程处于碱 性 条 件 下 , 减 少 返 黄 , 时 间 定 为
21 0 m in
, 因为时间过短残氯过高 , 白度难于上去 , 增加时间白度变化不大 , 但 p H 值下
降快 , 会造成返黄 。
4 箭竹浆的打浆抄片及检测结果
用于抄制本色纸板和瓦楞原纸的浆料用 中 3 0 0 m m 高浓盘磨进行打浆 , 打浆度分别为
3 0
“
S R
,
2 8
“
S R
, 经打浆后的纸料用抄 片器按 G B 7 9 8 1一 8 7 , 15 0 5 2 6 9 / I 规定抄片后送
检 , 结果见表 o7
本 色浆板的 打浆采 用瓦利打桨 机 , 先疏 解 巧 m in , 然后 加锐 3 . 5 k g 打浆 至 38 “
S R
,
6 0
“
S R 取样抄片送检 , 结果见表 7 。 表 中 A 打浆度为 38 O S R , B 打浆度为 60 。
S R
。 因为没有竹浆 的国家标准 , 根据测定情况来 看 , 箭竹浆板的物理强度 比苇浆标准
高 , 略低于木浆 , 可满足中档文化用纸的需要 。
箱板纸手抄 片中的 2# 为 K P 法浆 , 得率 4 . 5% , K M n o 4 值 一 17 . 2 , 3# 也为 K P 法
浆 , 得率 4 6 . 5% , K M n O 4值 = 2 1。
从表 7 的测定数据来看 , 箱板纸的主要标准已超过国标 A 级箱板纸标淮 。 瓦楞原纸
的指标超过国标 A 级瓦楞原纸的标准 。
6 0云 南 工 业 大 学 学 报 第 1卷
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澎侧 侧蟹
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犷 刁 r闷 r闷 r勺 r勺 r闷 r j r勺 r闷 r闷 r勺 r 刀写工d毅习
三 三 日 三
二胃
因一叫一凶叫一 叫一 一O一叫州一 叫卜一逻歇越振饭
囚 巴 寸 叭 。 卜 二 办 三 二 之少ù漱
第 3 期 曲 按等 :箭竹原料制浆造纸小试应 用研究 6 l
5 试验结论
l )无论从箭竹原料的化学成分 、 纤维长度 , 还是从 试验结果看 , 箭竹原料都属 于较
好的造纸原料 , 可以用来生产本色浆板以供生产箱板纸 、 瓦楞原纸及文化用纸之用 。
2) 从箭竹浆板的测试结果来 看 , 其指 标高 于苇浆的标淮 , 略低 于木浆的标准 , 因
此 , 箭竹浆板可以部分取代木浆抄纸 。
3) 箭竹 由于结构紧密 , 蒸煮时为 了有利于蒸煮液的浸透 , 在蒸煮温度 14 0 亡时进行 ]
一 Z h 的小保温是十分必要的 。
4) 箭竹浆漂 白较一般草类浆 困难 , 漂 白时要求箭竹浆的锰值较低 , 用氯量较高 。 使
用常规 C E H 三段漂可以将箭竹浆漂到 80 % 以上 , 满足生产普通文化用纸的要求 。
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致谢 : 本 文 中有 关竹 类 资源 方 面 的 资料得到 西南林学院杨 益明 同 志的 大 力帮助
特 向他表示谢意 。
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参 考 文 献
屈维均主编 . 制浆造纸实验 . 北京 : 轻工业出版社 , ] 9 91 25 一 1 14
全国造纸标谁化中心
制浆造纸手册编写组
造纸工业测试方法标准汇编 . 北京 : 轻工业标准化编辑 出版委员会 , 19 9 0 6 31 一 6 62
制浆造纸手册 : 第一册 . 北京 : 轻 工业 出版社 , 19 87 . 173 一 175
F a r g e s i a a s a R a w M a t e r i a l of r
P u lP i n g a n d P a P e r m a k i n g
Q u A n X u J i a n y i n g Z h u Z h e n g li a n g Y u X u y a
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