全 文 ：不同树龄马占相思制浆性能的研究
龚木荣 洪启清 沈文瑛 张大 同 `
(南京林业大学化学工程学院 南京 1 3 2 0 07 )
饶庆隆
(镇江大港纸业市场有限责任公司 镇江 1 3 2 2 0 0)
摘要 三个不同树龄的马占相思 ,在各 自的最佳 K P 法蒸煮工艺条件下 ,制取相近硬度的浆料 , 比较其蒸煮性能 、 打浆性能 、 强度性能和漂白性能 ,进
而对三个树龄马占相思的制浆性能进行综合评价 。
主肠词 :马占相思 制浆性能 强度性能 漂白性能 综合评价
S t u d y o n t h e P u lP i n g P r o P e r t i e s o f J u v e n i l e A c a e i a M a n g i u m
G o n g M
u r o n g H
o n g Q i q i n Sh
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e n y in Z h a n g aD
t o n g
( N a n j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y
,
N a n ji n g 2 10 0 3 7 )
R
a o Q i n l o n g
( Z h e nj i a n g
` 5 D a g a n g P a p e r M a r k e t in g C o
.
L t d
,
2 1 2 0 0 5 )
A b s t r a e t T h r e e d i ff e r e n t a g e A e a e i a M a n g i u m k r a f t p u lp w i t h ne a r l y t h e s a m e k a p p a n u m be
r
w e r e m a d e u n d e r t h e i r r e
s p e e t i v e o p t im u m e o o k i n g
e o n d i t i o n s
.
A C o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n h a s be e n d i s e u s s e d w i t h e o m p a r in g t h e i r p r o p e r t i e s o f p u lp in g
、
b e a t in g
、
s t r e n g t h a n d b l e a e h in g
·
K e y w o r d s A e a c ia m a n g i u m ; P u l P in g P r o P e r t y ; s t r e n g t h P r o衅 r ty ; b l e a c h in g P r o讲 r t y ; e o m p r e h e n s i v e e v a lu a t i o n
马占相思原产澳大利亚 ,是干型 良好的速生树种 , 处上下各取几块 2~ c3 m 厚的圆盘 ,劈成规格试样 , 装
生长速度与人工林的石梓 、 南洋楹和黄梁木相近 ,且又 入塑料袋 ,平衡水分 ,备用 。
可在贫痔的土壤中生长 ,具有广泛的引种前景 。 马占相 1 . 2 试验方法
思可用于制造刨花板 、 细木工板和家具 j[] , 据报导 , 马 蒸煮采用 s x 1 L 回转甘油浴蒸煮器 ;筛选采用
占相思也具有良好的制浆性能 ,抗张强度和耐破度都 2 0 5 5 型平板筛浆机 ;打浆采用 Z Q S 7 叩解机 ;漂白为
很高 2j[ 。 我国南方各省都有引种 ,而且都快到适用期 。 C E H 三段漂 , 漂浆白度及返黄白度用 s B D 一 2 型 白度
为进一步了解马占相思的制浆性能 ,现对我国引种的 仪测定 。 纸张返黄的老化条件 : 在温度为 1 05 ℃的烘箱
不同树龄马占相思进行制浆试验 ,为今后进一步的引 中悬空挂烘 h3 。 抄片采用 Z Q J一 B 型纸样抄取器 ,纸样
种与利用积累资料 。 物理强度按轻工部颁发标准测定 。
1 试验原料与试验方法 2 试验结果和讨论
1
.
1 试验原料 2 . 1 纤维形态与化学组成
3 年生和 6年生马占相思取自广东省广州市郊 , 9 2 . 1 . 1 纤维形 态 3 种不 同树龄马占相思纤维形态
年生的试样采自海南岛 ,这些相思树生长良好 ,具有代 的观测结果见表 1。
表性 。将 3 、 6 、 9 年生马占相思各取若干株 ,分别自胸径
表 1 马占相思的纤维形态
树 龄 基本密度
纤维平
均长度
纤维平
均宽度 纤维长宽比
纤维细胞
腔直径
纤维双
壁厚 纤维壁腔比
纤维柔
性系数狱
试 纤维柔性系数~ I Oo X 细胞腔直径 /纤维宽度
参加试验的还有刘学斌 ,纪文兰两同志
收稿日期 : 19 9 8一 0 3 一 0 4
林产工业 1 9 9 8 年第 25 卷第 4 期
由表 1可见 : 基本密度 、 纤维平均长度 、 纤维双壁 度的增强有直接的影响 ;纤维柔性系数在 75 ~5 0范围
厚都是 6 年生最高 、 3年生最低 ,纤维长宽比随树龄的 有较好的结合面积 sj[ , 原料的纤维形态直接影响浆张
上升而增大 , 纤维的柔性系数随树龄的上升而下降 。 一 的强度 。
般认为 : 纤维的壁腔比小有利于打浆及浆张强度 ;纤维 2 . 1 . 2 化学 组成 3 个树龄马占相思的化学组成见
长宽比大对纤维的交织有利 ;纤维长度大对成纸撕裂 表 2 。
表 2 三个树龄马占相思的化学组成
素%糖%树龄年
水分
肠
灰分
%
抽出物 % 木质素 % 戊聚 综纤维
冷水 热水 苯醇
1 5
.
8 3
1 1
.
3 1
1 3
.
6 4
0
.
6 0
0
.
3 1
0
.
3 4
2
.
3 6
2
.
0 3
3
.
6 3
4
。
0 7
3
.
3 5
3
。
6 6
4
.
2 0
4
.
1 1
1%
N a 0 H
1 4
.
8 3
1 5
.
4 4
1 4
.
3 0
酸不溶 酸溶 总木素
2 2
.
5 9
2 3
.
1 5
2 3
.
6 6
2
.
8 3
2
.
0 3
1
.
8 8
2 5
.
4 2
2 5
.
1 8
2 5
.
5 4
2 1
.
8 8
20
.
3 5
2 0
.
0 4
8 0
.
4 5
7 9
.
3 7
7 8
。
1 9
由表 2 可知 : 在试验树龄内 , 6 年生的苯醇 、 热水 、
1% N a O H 抽出物的含量最高 。抽出物含量高则蒸煮碱
耗也会增加 。 综纤维素和戊聚糖含量随树龄的增加而
下降 , 而酸不溶木质素含量随树龄增加而上升 。 由此可
见 ,在相 同脱木质素程度下 ,制浆得率会随树龄的增加
而下降 。
2
.
2 蒸煮性能
将树龄为 3 年 、 6 年和 9 年生的马占相思 ,分别在
用碱量 ( N a ZO 计 )为 1 2% 、 14 % 、 1 6% , 硫化度为 2 0 % 、
2 5%
、
3 0 %
, 液 比为 1 : 4 ,起始温度 40 ℃ ,装锅后空转
l o m i n
,在 最高温度 1 7 0 ℃下保温 1 、 2 、 3 h 的蒸煮条件
下 ,按正交表 L 。 ( 3 4 )进行蒸煮 ,将每个树龄的试样 9 次
试验所得的纸浆得率 ( Y ) 、 卡伯值 ( K )与蒸煮条件中的
用 碱量 ( X : ) 、 硫化度 ( X Z ) 、 保温时间 ( X 3 ) 之间的关系
建立回归方程 。 结果如下 :
3 年生马占相思 :
`
Y I = 9 8
.
3 3 9 一 2 . 7 1 7X z 一 0 . 7 2 9 X 2 一 0 . 1 4 7 X 3 + 0 . 0 3 3X IX 2 +
0
.
0 0 2X 2 X s+ 0
.
00 5X z X 3
R Y I = 0
.
9 9 2 8
K I = 14 1
.
8 7 6 一 1 . 6 50 X I + 2 . 69 1X 2 一 1 . 9 1 3 X 3 一 0 . 4 2 3 X IX 2 +
0
.
0 2 9 X 2X 3 + 0
.
0 7 5 X IX 3
R K I一 0 . 9 9 2 3
6年生马占相思 :
Y Z 一 5 2 . 6 5 8 + 0 . 7 8 6 X z + 1 . 0 9 5X 2 一 0 . 2 1 5 X 3 一 0 . 1 0 2X IX 2 +
0
.
0 0 4X : X 3+ 0
.
0 0 7 X zX s
R Y 。 = 0
.
9 9 5 5
K Z = 1 9 4
.
9 1 1 一 7 . 6 79 X I 一 0 . 2 0 3X 2 一 1 . 25 1X s 一 0 . 1 2 l X zX Z +
0
.
0 1 6X 2 X 3 + 0
.
0 5 3 X IX 3
R K Z = 0
.
9 7 6 3
9 年生马占相思 :
Y 3 = 4 4
.
2 9 0 + 0
.
8 6 9 X I + 0
.
0 6 8X 2 + 0
.
0 4 9 X 3 一 0 . 0 5 3X I X 2 +
0
.
0 0 4 X 2 X s一 0 . 0 0 6X I X s
R 丫 3 = 0
.
9 9 1 2
K 3 = 9 7
.
7 1 2 一 1 . 9 7 2X I + 1 . 5 4 4 X 2 一 1 . 0 5 5 X 3 一 0 . 2 0 0X I X 2 +
0
.
0 1 4X 2 X 3+ 0
.
0 42 X I X 3
R K 3一 0 . 9 9 1 2
不同树龄马占相思制浆性能的研究一 一龚木荣 洪启清 沈文瑛
根据上述正交表 L , ( 34 ) 的蒸煮结果和由此得出的
回归方程 , 经分析 、 比较 ,确定其最适宜的用碱量与硫
化度 。 本次试验拟制备卡伯值为 20 的浆料 。 首先 , 通
过各 自的回归方程计算出在蒸煮温度 1 70 ℃下的保温
时间 ,获得相应的最佳蒸煮条件 ,再分别按这些条件蒸
出卡伯值等于 20 左右的浆料 。 在此基础上比较其蒸煮
性能 ,结果见表 3 。
表 3 三个树龄的马占相思在最佳
工艺条件下的蒸煮结果
树龄
年
用碱量
( N a 2 0 /计 ) 硫化度%
最高
温度
保温
时间
纸浆
卡伯
蒸煮
得率 木耗
m 3 / ADt
碱耗
k. /A Dt为 U m 名n 诅 为
:: ::
17 0 50 1 9
-
17 0 5 0 2 0
-
17 0 5 5 2 1
.
4 9
.
5 0
.
4
。
7 5
3
。
7 9
4
。
2 5
3 4 8
.
9
3 4 5
。
5
3 3 6
.
8
由表 3 可见 , 在相同 ( K 一 20 )卡伯值下 ,其制浆得率为
3 年生 < 6 年生 < 9 年生 ,但差值不大 。 蒸煮中木耗的
差异主要取决于木材的比重 , 由于 6年生的比重最大 ,
所以单位产浆量的木耗最小 , 3 年生的比重最小 ,木耗
最大 ;碱耗的大小同木材原料中耗碱抽出物的含量有
关 ,热水抽出物与 1% N a 0 H 抽出物的含量是 9 年生
的最低 ,所以蒸煮时的碱耗量也是 9年生的最低 。
2
.
3 未漂浆的打浆性能
将卡伯价为 20 士 2 的三种未漂浆 , 分别在 ZQ S ?
叩解机中打浆 , 浆浓 10 % , 打浆辊与打浆室间隙为
0
.
Zm m
, 打浆压力 3 . 3 4 N /m m 。 打浆结果见图 1 。
在相同打浆转数下 ,打浆度上升快的浆料打浆性
能好 。 由图 1 可见 , 3 年生浆料易打浆 , 6年生的次之 ,
9 年生的难打浆 , 尤其在打浆后期这种趋势更明显 。 影
响打浆性能的重要因素是纤维壁腔比 , 壁腔比小的易
打浆 , 由表 1 可知 , 马占相思的壁腔比是 3 年生 < 6 年
生 < 9 年生 ,所以 3 年生的最好打浆 。
2
.
4 未漂浆的强度性能
张大同 , 2 3 ·
三个树龄的马占相思未漂浆( 卡伯价为 20 士 2 )经
打浆后抄取相近定量 、 相近紧度的浆张 ,在规定的操作
条件下测定强度 ,发现在打浆度 37 oS R 左右时强度值
普遍较高 ,为此选择在此打浆度下比较三者的强度性
能 ,见表 4 。
的漂白性能 , 漂浆白度在 75 . 2% ~ 76 . 3%范围 , 浆张
返黄值也都在 3 左右 。 其中以 3年生马占相思浆的漂
白性能最好 : 因为其漂浆白度 ( 76 . 3% )最高 ,浆张返黄
值 ( 2 . 7) 最小 , 漂白的选择性 ( 6 . 0 0) 最低 。
表 5 三个树龄马占相思浆料 C E H 漂白结果
树龄
年
漂浆得 浆张白度 浆张返 浆料粘度 选择性
率 % 黄值 m l/ g △粘度
%— P C 价— △ 白度漂前 漂后 老化后 漂前 漂后9 7 6 . 3 7 3 1 . 41 0 3 . 8 8 1 5 . 69 3 8 . 9 6 6 5 . 0 6 . 0 06 . 80一了.0ùl…9臼O乙d一
-川卜一 3年生
~ 闷. ~ 6年生
气 . - 9年生
5403215
(汉们。à赵缎-一扮
0 1
.
5 3 4
.
5 6 7
.
5 9 10
.
5
打浆转数 ( x l o , )
图 1 三个树龄马占相思 K P 桨的打桨曲线
表 4 三个树龄马占相思的浆张强度
树龄 打浆度 定量 紧度 裂断长 耐破指数 撕裂指数
年 。 S R g / e m Z g / e m 3 m k P二 m Z / 9 m N · m Z / g
0
.
6 6
0
.
6 7
0
.
64
7 2 10
6 7 8 0
7 1 5 0
6
.
8 0
6
。
4 5
6
.
0 3
8
.
1 1
1 0
.
6 7
8
.
8 2
3 三个树龄马 占相思制浆性能的评价
根据以上试验结果中的主要质量指标 ,采用座标
综合评定法川 , 进行制浆性能的综合评价 (见表 6 ) 。
由 n 个试验 , p 个因素构成数据矩阵 a( i J ) n 、 , ,用试
验 点与标准点之 间的距离表示对所研 究 n 个试验 、 p
个因素的综合评定 。 P i Z值越小性能越好 。
( l) 将试验值列成原始数据矩阵 ia( J ) 3 、 1。 , 其中 iaj
为第 i 个试验 , j个性状的座标值 ( i = l , 2 , 3 j = l , 2 ,
… 1 0 ) ;
( 2) 每列中与数值最大者作比较 , 即除以最大值 ,
得相应位置上的相对值 ;
a i j
i = 1
, 2
, … 1 0
,l月bCJ…,19óno行矛7
.ō了0口乃…幽btl弓r八j汽JOJ月bQé
由表 4 可知 ,浆张撕裂指数是 6 年生最大 , 9年生
其次 , 3 年生最小 。 因为影响浆张撕裂度的主要因素是
纤维平均长度 , 其次是纤维结合力 。 6 年生的纤维长度
为 0 . 钾m m ,是三个树龄中最长的 ,在打浆度相近的条
件下 ,撕裂指数主要取决于纤维长度 ,所以 6 年生的最
高 。 本试验所取样本中 9 年生的纤维长度较短 ,这可能
与取样地点不同有关 。
三个浆张的裂断长与耐破指数的关系是 : 3 年生
的裂断长与耐破指数最高 ,这与它的壁腔比小有关 , 壁
腔比小 ,在打浆过程中纤维容易分丝帚化 ,纤维的结合
力大 。 浆张的裂断长与耐破指数主要取决于纤维结合
力 ,其次取决于纤维平均长度和纤维本身强度 ,所以 3
年生的最大 。
.2 5 漂白性能
三种不 同树龄 的马 占相思 K P 浆 (卡伯价 20 士
1 )
, 分别在总用氯量 6% 、 8% 、 10 % 、 12 %的条件下进
行 C EH 三段漂 ,发现马占相思 K P 浆的漂白性能 比较
好 , 漂浆白度都在 70 % (S B D 一 2) 以上 。 今选用在较低用
氯量 (8 % )下进行漂白性能的比较 ,结果见表 5 。
由表 5 可见 ,三种树龄马占相思 K P 浆都有较好
·
2 4
.
a `J = 而石又百
(3 ) 因碱耗 、 木耗 、 选择性三项指标均为数值越
小 ,制浆性能越好 , 故对矩阵 .a( J ’ ) 的第二列 、 第三列 、
第十列做数据转换 ,得数据矩阵 ia( J ’ ` ) 。
( 4) 计算第 i 个试验与标准点的距离平方值 P : 2 i(
= 1
,
2
,
3 )
:
P
: 2一 习 K J ( z一 a :」二 ) 2
K 一权重系数 : 根据各指标重要性不同而评定的系数 。
在这次试验范围内 ,评定结果如下 : 从表 6各栏的
iP Z 值看出 , 在蒸煮性能和强度性能方面 , 都是 6 年生
的好于 9 年生 的 , 9 年生 的又好于 3 年生的 ;在漂白性
能方面 , 3 年生的好于 9 年生的 , 9 年生的又好于 6 年
生的 。 从总的 p i Z 值来综合衡量三者的制浆性能 , 由表
6 可知 , 6 年生的 可 值最小 , 制浆性能最好 , 3 年生的
p i , 值最大 ,制浆性能最差 , 9 年生的居中 。
试验结果表明 : 6~ 9 年生马占相思的纤维平均长
度 0 . 9 1一 0 . 9 2m m ;纤维壁腔比 0 . 5 1 ~ 0 . 5 3 ; 总木质素
含 量 25 . 18 % ~ 25 . 54 % ; 总 纤维 素含 量 78 . 2 %一
7 9
.
4 % ; K P 法制浆得率 50 % ~ 52 % ; 浆 张 裂断长
7 0 om 左右 ,撕裂指数 gm N · m , / g 左右 。 从以上主
林产工业 1 9 9 8 年第 25 卷第 4 期
表 6
项 目 硫酸盐燕煮性能
三个树龄马占相思制浆性能的评价
浆张强度性能 纸浆漂白性能
树龄
( 年 )
燕煮得 碱耗
k g /AD t
木耗
m 3 / AD t
得率
卡伯价
裂断长
km
耐破指
数
kP a
·
mZ / g
撕裂指
数
mN
·
mZ / g
漂白浆
得率
%
漂白浆
白度
写
选择性
△粘度
么 白度
率 %
3
6
9
权重
4 9
.
9
5 0
.
4
5 1
.
7
34 8
.
5
4 3 5
.
9
6 3 3
。
7
4
.
6 7
3
.
7 9
4
.
2 1
2
。
5 9
2
。
3 5
2
。
4 1
7
.
6 1
6
.
78
7
.
2 9
7
。
1 7
6
。
4 5
6
.
6 3
8
。
4
1 0
。
6
9
。
2
9 1
。
0
9 0
。
5
2 9
。
5
6 7
。
3
7 5
。
2
7 5
。
5
6
.
03
7
。
03
6
.
7 1
0
.
6 2 9 5
0
.
4 9 7 9
l
0
.
72 9 5 0
。
8 8 5 7
0
.
92 9 5
0
.
96 6 1
0
.
7 96 2
0
.
8 8 4 5
0
.
9 7 03
0
。
9 3 05
0
。
8 9 09
0
.
98 5 0
0
.
8 9 96
0
.
92 4 7 0
。
8 6 7 9
O
。
8 8 9 3
0
。
9 78 4
1
0
。
98 56
0
.
98 9 5 0
.
4 9 5 5
3
6
9
3年生
6 年生
9年生
3年生
6 年生
9年生
P Z i
0
。
6 6 9 1
0
。
6 9 7 3
0
.
6 7 92
0
.
8 9 1 1
1
0
。
8 5 78
0
。
9 03 3
0
.
2 1 1 0
0
.
0 06 3
0
0
.
0 05 7
0
。
0 03 5
0
0
.
4 1 5 3 0
.
64 8 5
产
P Z i
0
.
4 3 3
0
.
9 5 0
0
.
2 6 1
0
.
07夕 8
矿
1
7
l
0
0
.
08 5 9
0
.
4 08 3
0
0
.
1 78 5
0
.
02 6 5
0
0
.
1 0 08
0
。
056 7 0
.
26 18
0
.
0 02 6
0
.
4 0 07
0
0
0
.
0 02 1
0
。
0 01 1
0
0
.
1 01 1
0
.
04 6 8
0
。
6 4 8 5
0
。
2 7 9 3
0
。
34 5 0
0
.
0 02 6
0
。
1 7 9 0
0
。
4 7 9 0
总计 3年生 :1. 08 6 1 5年生 :0. 48 2 9 9年生 :0. 5 1 9 0
注 :丸 2 各单项指标试验点与标准点的距离平方值
p;, 一名 , 、 2
P ; 2一 名 p` 2
要数据来看 ,有些指标已达到或超过了 6年生尾叶按 ,
n 年生刚果 12 号按的制浆性能 5[] 。 尽管这些测定数
据与按树试验的数据不能完全直接相 比 ,但从马占相
思的这些测定结果来看 , 马占相思不失为一种有引种
前途的制浆造纸材种 。
4 鑫著文献
1 9 8 6 ( 3 )
:
3 8~ 4 7
詹怀宇 . 速生阔叶木的制浆造纸性能 . 广东造纸 , 19 9 2 ( 4) : 5 ~ n
王桂淑 . 樟子松 . 纸和造纸 , l9 8 4( 4) : 29
南京林业大学 ,江苏省第一届应用数学会议交流论文 , 19 87 ·
张大同 ,王忠等 . 尾叶按和刚果 12 号按制浆性能的研究 . 浙江造
纸 , 19 9 7 ( 2 ) : 1 1~ 1 5
(责任编辑 张德衍 )
林汉权译 . 来自沙巴人工林的马占相思制浆造纸特性 . 福建造纸 ,
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不同树龄马占相思制浆性能的研究— 龚木荣 洪启清 沈文瑛 张大同