全 文 ：■ 张张岳张姚春丽张吴张宁 （北京林业大学 北京 100083）
大花序桉KP法制浆
摘要要：对我国现有的大花序桉进
行纤维形态、化学组成和材
质密度的分析，并对其硫酸
盐法制浆及抄纸性能进行
了研究。大花序桉硫酸盐法
蒸煮优化条件为:用碱量19
％，硫化度20％，蒽醌用量
0 . 1 %，升温时间1 0 0～
110min，保温时间90～
110min，最高蒸煮温度165
℃，液比1∶5.5。研究结果表
明，大花序桉是较优良的造
纸原料。在打浆度为4 0～
50°SR时纸张的各项物理性
能比较好，分别为抗张指数
39.2～45.2N·m/g,撕裂指
数10.5～12.0mN· 2/g，耐
折度331～429次，紧度0.
428～0.442g/cm3。其撕裂
指数优于其他桉木树种。
关键词：大花序桉;硫酸盐浆;撕裂
指数
中图分类号:TS721+. ;TS743+.11工艺
文献标识码:A工艺
文章编号:1007-9211(2006)06-0076-04
桉木属于桃金娘科(Myrlaeea)，
桉树属(Eucalyptus)，俗称尤加利树，
原产于澳大利亚，是热带、亚热带地
区的速生经济树种，据文献记载约有
700多种。桉木是在世界范围内广泛
种植的造纸原料。
大花序桉密度较大，达到0 .
622g/cm3,较王桉(0.415 g/cm3)、斜
叶桉(0.422g/cm3)、剥桉(0.344g/
cm3)、尾叶桉(0.465g/cm3)、巨尾桉
(0.492g/cm3)都要大[4]。因此，使用硫
酸盐法蒸煮更适合一些。
本实验对大花序桉硫酸盐法制
浆造纸性能进行了分析，为其工业生
产应用提供理论依据。
1实实验原料与方法
1.1实实验原料
大花序桉(E.cloeziana)取自位
于广西西南部的东门林场。
桉木采集方法按照国家标准GB
1930～41-91进行；部分经粉碎机碎
解作原料成分分析用。
1.2实实验方法
1.2.1化化学成分分析
按照国家标准测定桉木的化学
组成。
1.2.2化纤维形态测定
纤维长度采用KAJANNI FS-
100纤维自动分析仪。纤维宽度、壁腔
宽度制作纤维切片采用北京天地宇
科技有限责任公司开发的彩色图像
计算机分析系统在显微镜下测定。
1.2.3化蒸煮实验
探索实验的蒸煮设备为装有四
罐的0.015m3蒸煮锅，每罐容积为0.
0 12m3，装绝干木片100g。放大实验
张岳
为容积0.015m3的电热蒸煮锅。
1.2.4化浆硬度的测定
卡伯值的测定参见GB 1547－
79。
1.2.5化打浆及打浆度测定
打浆在体积为0.023m3的Valley
打浆机中进行，打浆度测定在型号为
YQ－Z－13肖氏打浆度测定仪上进
行。
1.2.6化抄纸实验
抄纸在型号为ZQJ1－B手抄型抄
纸机器上进行。
1.2.7化纸张物理性能测定
根据国家标准测定纸张的紧度、
耐折度、抗张强度和裂断长。
2实结果与讨论
2.1实大花序桉的纤维形态和化学组
成分析
2.1.1化大花序桉纤维形态测定结果
从表1看出,与其他桉木相比，大
花序桉的纤维长度最长，同时长宽比
也较大，仅次于尾巨桉，纤维的交织
能力较强。所以，从纤维的形态来看，
大花序桉的制浆性能较好。相比于其
他阔叶材树种，比如毛白杨，大花序
桉木纤维长度较小，而纤维的宽度也
较小，所以，纤维长宽比较好，而且腔
宽比也比较大，说明纤维的交织能力
和柔韧性较好；与意大利杨相比宽度
较小，纤维间交织的相对面积较大，
这样成纸后纤维的层叠均匀，间隙相
对较小，表面平滑度要高些。与针叶
木树种相比，虽然在纤维长度方面没
有什么优势，但优势体现在腔宽比
上。纤维柔韧性好，成纸的平滑度好。
2.1.2化大花序桉木化学组成的测定
76 第27卷第6期 2006年6月
Technology
技术进步 ●纤维原料●
表1大大花序桉的纤维形态数据及与其他材种的对比
壁腔比纤维长度
m m
3.37
2.58
2.27
3.32
2.69
2.90
4.90
4.02
8.70
树种
大花序桉
尾巨桉1
尾赤桉1
尾叶桉2
巨尾桉2
蓝桉3
毛白杨2
意大利214杨2
马尾松2
9.14
8.72
8.74
8.62
7.57
7.90
12.06
14.91
16.60
0.74
0.59
0.52
0.77
0.71
0.74
0.81
0.53
1.05
0.84
0.81
0.70
0.67
0.72
0.79
0.98
0.85
3.61
纤维壁厚
μ m
纤维腔径
μ m
15.30
13.20
13.29
15.01
15.56
16.81
22.87
23.50
50.00
纤维宽度
μ m
腔宽比
.60
.66
0.66
0.57
0.49
0.47
0.53
.63
.33
长宽比
54.90
1.36
52.67
44.64
46.27
47.00
42.85
6.17
72.20
注：(1)数据与大花序桉相同条件下同时测定；(2)数据来源于《中国造纸原料纤维特性及显微图
谱》（王菊华主编），纤维长度均取通过投射法测量值；(3)数据来源于中国制浆造纸研究院。
结果(见表2)
在化学组成方面，大花序桉与尾
巨桉、尾赤桉的综纤维素含量比较接
近，为75.20％，而尾叶桉为72.77％。
木质素的含量差异较大，大花序桉的
木素含量较其他三种桉木的高，为
28.11％。也可以看到，大花序桉的木
材颜色较深，木质也较为紧密，制浆
过程中药液的渗透性可能较差；大花
序桉的各种抽出物含量都是最低的，
在制浆过程中去除聚糖类、果胶质以
及单宁、色素等多酚类物质的耗碱量
就相对少些。1%NaOH抽提物中除了
热水可抽提出的物质外，还可溶出部
分木素、聚戊糖、聚己糖、树脂酸及糖
醛酸等，分析桉木等热带速生材时，
1%NaOH抽出物含量在一定程度上
反映了多酚类物质的含量，而桉木中
多酚类化合物主要成分为Kino即鞣
花酸(C14H6O8)及其缩合物，它们分布
于导管、木纤维和薄壁细胞中，对制
浆质量有很大的影响，例如增加耗碱
量，高温下缩合后沉积在纤维表面，
影响白度和可漂性。这几种桉木中，
大花序桉的1%NaOH抽出物最少，受
到的影响也应该较小。
2.2大大花序桉KP正交试验及结果
硫酸盐法蒸煮中，用碱量、硫化
度、升温和保温时间的影响比较大，
所以本实验选用四因素三水平正交
实验设计。根据查阅的文献[2～6]和经
验，实验条件如表3。
蒸煮升温曲线如下：
2.2.1化大花序桉正交试验对卡伯值
的因子水平分析
性能研究
空运转25min 蒸煮升温 保温
常温————→80℃——→165℃——→放料
77China Pulp & Paper Industry Vol.27,No.6 Jun.,2006
技术进步
Technology●纤维原料●
表4大大花序桉KP制浆正交试验对卡伯值的因子水平分析
A用碱量
%
20
23
26
20
23
26
20
23
26
17.3
18.9
17.6
3.8
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K 1
K 2
K 3
R
90
100
110
100
110
90
110
90
100
19.3
19.3
21.1
0.4
14
14
14
17
17
17
19
19
19
20.7
19.1
17.6
3.2
B硫化度
%
C升温时间
min
90
110
130
130
90
110
110
130
90
19.4
18.4
18.8
1.1
D保温时间
min
卡伯值
19.4
20
22.8
17.8
18.9
20.5
14.8
17.9
20
总和
T=172.1
表2大大花序桉化学成分测量结果（以绝干材为准）
热水
抽出物 %
1%NaOH
抽出物 %
苯醇
抽出物 %
综纤维素
%
10.89
16.19
15.25
18.10
树种
大花序桉
尾巨桉
尾赤桉
尾叶桉
0.80
1.65
2.07
1.80
28.11
25.26
23.99
24.68
3.61
4.15
4.04
7.97
75.20
75.75
75.36
72.77
木质素
%
α-纤维素
%
48.56
45.31
45.18
44.39
半纤维素
%
26.64
30.44
30.18
28.38
表3大大花序桉KP制浆四因素三水平试验条件
用碱量
%
硫化度
%
升温时间
min
20
23
26
20
23
26
20
23
26
因素
1
2
3
4
5
6
7
8
9
90
100
110
100
110
90
110
90
100
90
110
130
130
90
110
110
130
90
14
14
14
17
17
17
19
19
19
保温时间
min
注：液比为1∶5.5。
由表4的极差值R知，在实验范围
内，硫化度对大花序桉的卡伯值的影
响最大，其次是用碱量。实验结果显
示，硫化度越高，卡伯值越高，这可能
由于桉木中多酚类化合物主要成分
为Kino即鞣花酸(C14H6O8)及其缩合
物，高温下缩合后沉积在纤维表面，
影响纸浆的性能。用碱量越大，卡伯
值越低，脱除的效果越好，这与硫酸
盐法的制浆机理是一致的。另外，保
温时间的延长，导致了卡伯值的升
高，可能是由于木素缩合的关系。由K
(i)值知，在用碱量19%，硫化度20%，
升温时间100min，保温时间110min
的条件下，可获得较低的卡伯值。
本实验中正交试验数据的统计
分析，采用国产NOSA统计软件。该软
件是由第四军医大学卫生统计学专
业教授、博士生导师夏结来教授编
写。其运算结果已通过了SAS、 PSS
的验证。
对卡伯值和四因素间的回归方
程及方差分析(见表5)。
对于卡伯值作为因变量，蒸煮用
碱量、硫化度、升温时间和保温时间
四个变量作为自变量的二项式，根据
回归系数的最小二乘估计结果和显
图1大大花序桉纸浆的强度与打浆度的关系
表6大大花序桉正交试验对得率的因子水平分析
A
%
B
%
C
%
20
23
26
20
23
26
20
23
26
44.4
44.5
43.9
0.6
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K 1
K 2
K 3
R
90
100
110
100
110
90
110
90
100
44.9
45.5
40.4
5.1
90
110
130
130
90
110
110
130
90
46.0
45.0
39.9
6.1
14
14
14
17
17
17
19
19
19
42.2
46.3
42.3
4.1
D
%
46.6
46.3
33.6
45.2
46.4
47.3
41.3
40.8
45.0
总和
T=392.42
得率Y
%
各蒸煮条件因素对纸浆卡伯值
的回归方程是：
卡伯值K=17.12－0.63A＋0.
63B－0.02C＋0.002D
著性检验及方差分析可知：检验自变
量和因变量回归效果是否显著的f检
验值为14.62，显著性水平p为0.0118
＜0.05，这说明回归方程是显著的。
表7大大花序桉蒸煮实验结果
硫化度
%
升温时间
min
110
用碱量
%
19 20 48.4
粗浆得率
%
保温时间
min
110
卡伯值
19.1 47.3
细浆得率
%
表8大大花序桉不同打浆度下纸张各项物理性能
35.0 40.0 45.0
28.0
39.2
2.56
331
12.0
0.442
打浆度 °SR
白度 %ISO
抗张指数 N·m/g
伸长率 %
耐折度 次
撕裂指数 mN·m2/g
紧度 g/cm3
27.9
40.5
3.28
397
10.9
0.446
27.5
45.2
3.41
429
10.5
0.428
27.9
37.2
2.90
289
8.62
0.426
50.0
27.0
48.0
4.31
382
8.8
0.411
60.0
表5大大花序桉硫酸盐浆卡伯值方差分析
回归系数 标准误差 t-值
4.9299
0.1282
0.1075
0.0323
0.0161
变量名
常数项
A
B
C
D
σ
3.47
-4.89
5.84
-0.67
0.1
-0.6190
0.7386
-0.0850
0.0131
17.11990
-0.627133
0.6277775
-0.02166664
0.001666644
0.7901667
标准化系数p-值
0.0255
0.0081
0.0043
0.5386
0.9227
方差分析
自由度 离差平方和 均方变异来源 p-值f-值
39.0156
36.5181
2.49745
总变异
回归
剩余
9.12953
0.624363
0.0118
8
4
4
14.62
注：因变量为卡伯值，决定系数R2=0.9360，复
相关系数R=0.9675，AIC:1.6376，调整复相关
系数R=0.9252。
78 第27卷第6期 2006年6月
Technology
技术进步 ●纤维原料●
2.2 .2大大花序桉正交试验对得率的
因子水平分析
由表6的极差值R知，保温时间对
大花序桉得率的影响最大，其次是升
温时间、用碱量及硫化度。由K(i)值
知，在用碱量17%，硫化度23%，升温
时间100min，保温时间90min的条件
下，可获得较高的得率。
仍采用与卡伯值分析同样的方
法，其回归方程为:得率Y(％)＝89.
58＋0.15A－0.40B－0.22C－0.
15D
2.3实大花序桉制浆造纸性能分析
放大实验的蒸煮条件实验结果
见表7，纸张性能指标见表8。
由图1可见，大花序桉在打浆度
40～50°SR纸张的各项物理性能比较
好，分别为抗张指数39.2～45.2N·
m/g,撕裂指数10.5～12.0mN· 2/
g，耐折度331～429次，紧度0.428～
0.442g/cm3。大花序桉的撕裂指数具
有明显的优势，与商业纸浆材的桉木
材种如王桉(E.regnans)、斜叶桉(E.
obliqua)、剥桉(E.deglupta)相比[4]，
后者分别为6.1mN·m2/g、6.9mN·
m2/g和10.6mN· 2/g，而大花序桉
的撕裂指数最高达到了12.0mN·
m2/g，蓝桉在打浆度46°SR时的撕裂
指数为8.9mN· 2/g[5]。这是由于大
花序桉的纤维长度较长。而抗张指数
大花序桉却不如其他的树种，如尾赤
桉、尾巨桉和尾叶桉等[4]。众所周知，
纤维中半纤维素含量低，不利于纤维
的结合，从而使成纸强度降低。相反，
半纤维素含量高，对纤维间的结合有
利。因为半纤维素的分子链比纤维素
短，有很多支链排列不整齐，没有结
晶结构，其亲水性甚强，打浆时容易
吸水润胀和细纤维化，增加了纤维的
表面积，游离出更多的羟基，有利于
提高纸张的强度[10]。由此可见，大花
序桉抗张强度较其他桉木的低可能
与它半纤维素含量低有一定的关系。
3实结论
3.1实与其他桉木相比，大花序桉的纤
维长度较长，长宽比也较大，从纤维
形态来看，大花序桉制浆性能较好。
3.2实大花序桉的综纤维素含量较高，
半纤维素和各种抽出物含量少。
3 .3实大花序桉KP法蒸煮的工艺条
件:用碱量为19％，硫化度为20％。蒽
醌用量0 . 1 %，升温时间1 0 0～
110min，保温时间90～110min，最高
蒸煮温度165℃，液比1∶5.5。在打浆
度40～50°SR时纸张的各项物理性能
比较好，分别为抗张指数39.2～45.
2N·m/g,撕裂指数10.5～12.0mN·
m2/g，耐折度331～429次，紧度0.
428～0.442g/cm3。其撕裂指数优于
其他桉木树种，这是它的一个特点。
大花序桉比较适合生产硫酸盐浆。□
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A research on the property of E. cloeziana in KP pulping and papermaking
ZHANG Yue, YAO Chun-li, WU Ning (Bejing University of Forestry, Beijing 100083,China)
Abstract:This paper provides an analysis of the fiber morphology, chemical component and wood density of the E. cloeziana in China and a
research on its property in kraft process pulping and papermaking was carried out. The optimized condition for E. cloeziana sulfate cooking is:
alkali charge 19%, sulphidity 20%, anthraquinone dosage 0.1%, cooking time 100～110min, time at maximum temperature 90～110min,
maximum cooking temperature 165℃ and liquor ratio 1∶5.5. The findings show that E. cloeziana is one of excellent paper making raw materials.
At the beating degree of 40～50°SR, the physical properties of the paper are more favorable: tensile index 39.2～45.2N·m/g, tearing index 10.
5～12.0mN·m2/g, folding endurance 331～429 times, density 0.428～0.442g/cm3. Its tearing index is superior to the other eucalyptus species.
Key words:E. cloeziana; kraft pulp; tearing index
79China Pulp & Paper Industry Vol.27,No.6 Jun.,2006
技术进步
Technology●纤维原料●