全 文 ：来自沙巴人工林的马占相思制浆造纸特性
“
M
al a y aF o e s r, e r
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4 5 , N o
.名 p 2 1 7一 2 3 6 ( 英文 )
林汉权译 林 卓校
摘 要
用来自沙 巴人工林的九年生 马 占相 思
( A
c a e i a m a n g i u m ) 制成去木素程 度 各 异
的硫酸盐浆和 N S S C 浆 ( 中性亚硫酸盐半化
学浆 ) 。 用适量碱的硫酸盐法把去皮的和连皮
的木片制成浆 , 其细浆得率超过 50 厂 , 且造
纸性能很好 。 这些浆易漂成用于生产高级纸
和其他各种漂白纸的合格白度 。
N S SC 浆 的得率为 61 ~ 7 5厂 , 得率较低
的浆可代替阔叶材硫酸盐浆用于生产质量较
高的纸和纸板。
马占相思浆与商品按树木片浆以及大叶
相 思 ( A e a i a a u r i e u l i f o r m i s ) 浆进行比较 。
后者是巴布亚新几 内亚 ( 以下简称 巴新 ) 人
工林中最有前途的造纸材种 。 两种相思材的
硫酸盐法和 N S S C 法的制浆性能相当接近 ,
只是大叶相思木片因木材容重和浆得率都较
高致使出口价格较高。 同理 , 马占相思硫酸
盐浆和 N S S C 浆的产品将比另一些众所周知
的热带阔叶材人工林树种例如 : 石梓 ( G m e -
l i m n a r b o r e a )
, 南洋楹 ( A lb i z i a f a l e a t a r i a ) ,
黄梁木 ( A n t h o e e p h a l u s e h i n e n s i s ) , 剥按
( E u e a l y p t u s d e g lo p t a )博得更高的离岸价 。
且对因改种农作物而需恢复地力的其他热带
国家同样重要。
马占相思与大叶相思近缘 , 易于杂交 。 杂
交种倾向于比亲本高 , 但有大叶相思干型不
良的缺点 。 马占相思材能生产出质量 很好的
刨花板 , 并适 用于家俱和细木工艺 。 由于来
自巴新人工林的大叶相思是一种很好的造纸
材 , 马占相思也可适于此一 目的 。 为试验它
的制浆造纸的适应性 , 木样采 自沙巴 , 并在
古晋加工 , 实验室的制浆试验是由在澳大利
亚的联邦科学工业研究组织进行 , 作为科伦
坡计划援助项 目用于沙捞越木材制浆的一部
份 。 本文描述剥皮和带皮的马占相思硫酸盐
法和中性亚硫酸盐半化学浆法 ( N S S C ) 浆的
制浆造纸性能的评价 。 这些结果与来 自巴新
人工林大叶相思及澳大利亚出口的按树木片
进行比较。
试 验 程 序
引 言
马占相思原产于澳大利亚的昆士兰州北
部。 它是在 1 9 6 6年最早引种到沙巴的 , 种于
山打根附近 。 在沙巴 , 马占相思是干型良好
的速生树 , 其生长速度可与公认的人工林树
种例如石梓、 南洋楹和黄梁木相比。 已种植
的马占相思可能是单株或优势树 。 马 占相思
的另一优点是能生长在贫瘩且不适于多数树
种生长的土壤上 。 这不仅对沙巴和沙捞越 ,
木样
木样取 自 9 龄生的马占相思基部 、 中部
及顶部 , 由沙巴林业部从他们的试验林地采
样。 这种树的典型如图 1 所示 ( 略 ) 。 从每
一样本中截出一个 20 m m的园木并 , 并在 切
片之前每个间隔木并都需除皮 。 这些木并在
沙 巴实验室切片机切片 。 木片规格约为25 x
20 义 8
.
s m m
, 是制备典型的混合物以及带皮
材木片样品的规格 。 必须注意连皮材混合物
应包括木片上原的全部树皮 , 而从不带皮材
中筛出的商品木片 , 通常仅含有 部 份 的 树
皮 。 木片混合物的容重按 A p p iat 方法 , lP 卜
7 9进行测定 。
制浆和漂 白
木片在 2 立升的不锈钢容器 内 进 行 制
浆 。 用气浴加热调节温度 。 细浆 卡 伯 值 按
A P i协 方法 P 2 0 1 m一 7进行测定 。 浆 料 经
CE H D段漂白 , 如同 p h i l l i P s 等 ( 1 9 7 5 ) 报
道那样。 浆的白度用 E l er p ho 白度 仪 ( M g O
二 1 0 0 ) , 在制备的试验纸页上按 S C A N方法
C l l
: 6 2进行测定。
浆的评价
用2 4 9 ( 绝干 ) 浆料在 P FI 磨上打浆 , 打
浆浓度 1 0解 , 打浆负荷为1 . 7 7N / m m , 相对
速度为 6 . 0米 /秒 ( A p p i t a方法T Z o g t s一 7 5 ) 。
手抄纸的制备和试验分别按 A p p于at 法 P 2 0 8m
一 7 5和 P Z o s 。 一 7 5 。 N S S C浆的平压 强 度按
A p p i t a方法 P 4 8 4 t s一 7 5对 1 2 0 9 / m Z手抄 纸进
行测定 。
纸的白度和 漂 白 浆 的 不 透 明 度 , 用
E lr e p h
。 白度仪测定。 拉毛试验用 IG T适 印性
试验仪 ( 方法 A C : ) 按 C o l l e y ( 1 0 7 5 )所述方
法进行测定 。 作拉毛试验的参照物是具有较
好适印性的单面光平版纸 。 表面 粗 糙 度 用
P a r k e : P r i n t s u r f仪 , 在夹压 g s o K P a 下进行
测定 。
结果与讨论
木材和树皮的性质
马占相思木片容重为4 2 o k g / m ” , 连皮的
马占相思为4 1 o k g /。 ” ( 表 1 ) 。 此值属澳大
利亚商品木片的中至低范围 , 但比其他公认
的同龄阔叶材人工林树种稍高 , 例如 : 石梓
( 8 4 6 k g / m B )
、 南洋楹 ( 2 8 8 k g /m s ) 、 剥按
( 8 4 4 k g /m ” ) 和黄梁木 ( 8 7 o k g /m s ) 。 每公
斤连皮木片 ( 绝干计 ) 含树皮 84 9 。 马 占相思
的纤维长度 ( 来自硫酸盐浆的整根纤维 ) 与
列于表 1 的其他树种相似 。
未漂硫酸盐浆
马占相思木片混合物制浆 , 其卡伯值约
为 2 0和40 一 50 , 用作对漂白浆和包装纸适应
性的材种评价。 在表 1 的制浆结果所示 , 规
定卡伯值时 , 树皮的存在 , 每吨绝干木片增
加消耗蒸煮药品 2 5 k g , 且细浆得 率 约 降 低
2 多。 尽管混合物一定 , 卡伯值的提高 , 能
改善细浆得率 。 作为总的结果 , 可漂的硫酸
盐浆得率 超 过 50 男是 非 常 好 了 。 例 如 由
L叱an 等 ( 1 9 78 ) 表列6 4种巴新原生树种 制
得的浆中 , 8 6种的卡伯值为15 ~ 20 , 这 3 6种
仅有 3 种浆的得率超过 50 多 。
四个马占相思浆的造纸性能列于表 2 ,
一些结果则于 图2阐明 。 浆的卡伯值约为4弓,
游离度 8 50 ( c对 ) 以上时 , 除 了 裂断长和耐
破指数可能较高之外 , 与游离度一定的浆的
强度性能没有明显的差异 (图 2 ) 。 马 占相思
浆的撕裂强度在阔叶材中为较好 , 而且用打
浆改善结合强度 ( 耐破指数、 裂断长和耐折
度 ) 为最佳 。
马占相思木片混合物的硫酸盐法制浆造
纸性能比商品混合按木浆好 (表 1 和表 2 ) ,
因此 , 这种人工林马占相思 ( 连皮或脱皮 )
将适于作各种未漂纸和纸板生产的原料 , 例
如 : 挂面纸板 、 纸袋 、 包装纸和多层纸袋纸 。
漂白硫酸盐浆
马 占相思木浆和连皮木浆均采用 C E H D
段漂 , 白度分别为8 6 . 8和8 8 . 1 。 结果如表 3
所示 。 连皮木浆的白度 , 虽然可满足多数的
漂白纸 , 但若采用更多段的C E D E D段漂 或
C E H D E D段漂 , 白度将可得到改善。 连皮木
浆的漂浆得率比木片浆几乎低 4 终 ( 以绝干
木片计 ) 。 然而 , 它 的漂 白硫酸盐浆得率仍
然令人满意 。
漂白浆的造纸性能列于表 4 。 应注意 :
马占相思的漂白浆不是来 自评价未漂浆时的
同一锅浆 。 然而这些差异将不能轻易否定有
关漂白浆性能的主要结论 。 在漂浆中 , 树皮
纤维的存在似乎改善了撕裂强度 , 但对结合
强度则无效。 与未漂浆比较时 , 漂白浆的撕
裂指数 , 当游离度相同时接近一致 , 而结合
强度稍低于漂浆。 马 占相思漂白浆的全部强
度性能 , 在阔叶材中为最佳 , 它优于商品棍
合按木浆 ( 表 4 ) 以及含树皮和木材不 同的
按树间伐材 。
一ǎ日299
卡伯值一1.7.390
一
244
曰12
表 1
材 种
马占相 思和其他材种的木材性能 、 制 浆条件和 未漂硫酸盐浆的性能
来
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粗浆 细浆 筛渣
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.12的08,占,古寸ù,上8CU200,占心1.…,一,工,土上9910/马占相思材 沙巴林场连皮马占相 思材 沙巴林场
大叶相思材
按木混合材
巴新林场 、
澳大利亚东南部 !
容 重
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升蒸煮器 内蒸煮 , 装2 0 0 0 9绝干木片 。 木片混合物 成分从三林树的基部 ; 混合
②绝干 浆均按连皮或去皮材绝干的百分 按树 @ 来自澳大利亚 东南部的商品混合
比计 木片。 制装条件为: 绝干木片2 5叱 , 2 5拓
③缺实际数值 , 所列数值按 正常筛浆损 硫化度 , 液比 1 , 8 . 5 , 蒸煮温 度 17 0 ℃
失计算。 升温 1 . 2 5小 时 , 保温 2 小时。
木材样品 : 马占相 思 来自三株树的连 皮
表 8 经 C E H D 段漂 白的马占相思和连皮马占相思及混合按木硫酸盆浆的性 能
卡 伯 值 需氯量① 总耗 C几量① 得 率② ( 多 ) 浆白度 ( 拓 )
( 未漂细浆 ) ( 多 ) (在 C 、 H段 ) E l r e P h o2 3
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注 : ①按绝干 未漂装计②U B一未漂装 , O W B一连 皮或去皮材 , 均按绝千桨的 百分比计 。
表面强度和平滑度是印刷纸 的 重 要 特 思浆的结果 阐明于图 3 。 一般说来 , 树皮纤
性 。 从表 5 中有限的结果可知 : 马占相思漂 维的存在不影响强度性能 。 用剧烈 的制浆条
白纸的掉毛比率与用作生产平版印刷纸的商 件所制得的浆卡伯值 较 低 ( 2 5形N a : 5 0 。 在
品按木浆为同一等级 , 而表面粗糙度则较低 。 1 80 ℃下 3 小时 ) , 而结合强度较好 , 撕裂指
总之 , 可 以断定: 用马占相思材或连皮 数和平压强度则比用较温和的制浆条件所得
马占相思材制得的漂 白浆 , 都可适于制各种 的浆稍高 。 卡伯值较低的浆 , 其强度性能比
漂白纸 , 例如书写印刷纸以及白板纸 。 得上硫酸盐浆 , 可用来代替硫酸盐浆以生产
· 中性亚硫酸盐半化学浆 ( N s SC ) 各种纸 , 而得率高 10 拓 。
为了在不同的浆得率和卡伯值 上 评 价 在同一制浆条件下进 行 比较 时 ( 15 拓
N SS C的制浆造纸性能 , 两种马占相思 木 片 N a 多0 3在 1 70 ℃下 2 小时 ) , 马占相思 的浆
样品以两组不同制浆条件下制浆 。 从表 6 的 得率比过熟的商品按木 ( 表 6 ) 高 。 在获得
结果可知 , 在规定的条件下 , 从马 占相思材 同一游离度时 , 马 占相思浆 打 浆 较 难 ( 表
和连皮马占相思材的木片中获得相同卡伯值 7 ) , 但游离度一致时 , 浆的强度性能相等
的浆 , 然而 , 连皮材样品的细浆得率比不连 ( 撕裂指数和平 压 强 度 ) 或 ( 结合强度 )
皮材样品约低 2一 3厂 。 比工业上用作生产瓦楞芯纸的按木浆好。 从
N S S C浆的脸纸性能列于表 7 和马 占相 广义 七说 , 马占相思材和连皮马占相思材显
表 2 人工林马占相 思材 (连皮或去皮 ) 及其他树种制得 的未漂硫酸盐装的造纸性能
材 卡伯值种
又细浆 )
游离度
(e s f )
手抄纸性能 (绝千定量 0 6 9 / mZ )
度!撕裂
/g } 指数
裂断长…下申长率
(“ ) m… (, ) 耐破指数 耐折度
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曰上马占相思材 2 1。 0 10 !
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表 4 人工林马占相思材 ( 连 皮或去皮 ) 及商品混合按木制 的硫 酸盐漂 白装的造纸性能
率)长多伸(浆 样
}能耗
! M ` /
} k g
加拿
大游
离度
滤水
时间
(秒 )
手抄纸性能 绝干克 ( 6 0 9 / m Z )
松厚度
e m 3 / g
撕裂
指数裂断
长
( K M )
耐破
指数
耐折度
( 次 )
白度 (解)
E l r e P h o
不透明度 (书)
浆数班打转到磨值漂)伯浆未卡`
户08峨147920愧67锡82铃牡8647081376弱4
…,人0,山曰上月工1占
67种`曰土.…890曰工,几321乳跳阳6妈,上,山咭,一`.6闷l.哺二n口6,占7.1马占相思材 } : .3连皮马占相思材 } 2 3 .
.…241口4 6690一48一按木混合材 } : .0
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4 1
表5 人工林马占相 思材 ( 连 皮或去皮 ) 及商品按木硫酸盐漂 白浆手抄纸的表面性能
样 加拿大游离度 掉 毛 数 ① } 掉 毛 比 率 ② 1 表 面 粗 糙度
马占相思材
连皮马占相思材
商品按木浆
7 3 3
1 6 0
2 8 9
1 4 3
1 9 4
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注 : ① 以每 2 0o 0m m 2表示
②比较的参照样品 (单面尤平版纸 )
G IT 试验仪条件 : 速度 0. 2 米/ 秒 , 荷载 49 o N 。
表面 印别仪条件: 夫具压 力98 0K P ao
表 6 人工林马占相思材 ( 连皮或去皮 ) 及其他树种制的 N S S C 未漂浆制浆条件和 结果
蒸煮
温度
蒸煮
时间
{一查
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( 多 ) 开始 }终点
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一.1弓5工ala12 551`曰,ù,占1
1;,1,…1一233。马占相思材
连皮马占相思材
大叶相思材
过熟按木
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1 8 0
1 70
1 80
1 7 0
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10 5
119
78
1 2 1
注 : ①按绝干木材计
②绝干桨均以绝干木材 的百分比计 。
@ 在2 0立升蒸煮器内蒸煮 , 装 1 8 0 0 9 绝
干木片
样品 : 马占相思和 大叶相思如表 1 ; 过
熟按木@ 是生产 N S SC 的商品木片混合物 。
制浆条件 为 : 2 立升的反应容器 , 马占相思
装料量为 2 0 0 9 , 大叶相 思 为 2 5 0 9 ; 液 比 ,
1 : 8
.
5 , 升温时间 1 . 5 小时 , 在实验室 2 0 8m m
直径的 B a ue r 磨浆机内进行纤维分离处理 。
通过粗磨盘间距 为 l . s m m , 随后 通过精磨盘
J’q 距分别 为 1 . 8 、 0 . 2 5和 0 . 1 8 m m 。
8 表 马占相思 、 大叶相 思及混合按木 , 其卡伯值约为 2 0的未漂硫酸盐浆的造纸性能
} 造 纸 性 。。
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马占相思材
连皮马占相思材
大叶相思材
混合按木
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表 7 人工林马占相 思 ( 连 皮或去皮 ) 及其他树种 的未漂 N s S C装的
造纸性能 ( 制装条件 见表 6 )井6 0 9 / mZ ) 平压强度①指数{ 耐 {一’ }誓…` CM T , ` N ,味耸氏④
注 : ①对手抄纸绝干定量 为 1 2 0 9 /m “ 进行测定
示出它的N S SC浆生产潜力很大 。
马占相思 、 大叶相思以及商品按木的造
纸材质量的比较
已知巴新人工林 10 年生大叶相思是很好
的造纸材 。 在马来西亚亦有种植 , 但干型比
巴新种源差 。 后一种源似乎具有较满意的造
林特性 , 这些经过筛选的种源 , 很有可能用
于热带造纸材林场 。 在人工林树 种 的选 择
时 , 生长量 、 干型 、 木材质量以及造纸材的
潜力是建立生产性林场前需要考虑的一些因
4 8
与占相琢材 .
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圈2 . 马占相思材未漂硫酸盐双 的造纸性能
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图4 . N S S C浆得率与卡伯值的变化
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素 。 为了有助于将来人工林树种的选择 , 就
两种相思树造纸材的质量 , 对用作生产硫酸
盐浆和生产N S S C浆的出 口木片作出评价 。
了. 硫酸盐浆
造纸性能
由表 2 的试验结果可知 , 某些最重要的
造纸性能介于加拿大游离度 2豁和4 0 之间 。
其评价列于表 8 。
打浆 , 要求达到所规定的游离度 , 马占
相思木浆和连皮马 占相思木浆都相同 。 这些
浆 比混合按木浆更易打浆 。
大叶相思浆的撕裂指数比马占相思高 ,
而在全部浆中 , 混合按木浆的撕 裂 指 数 为
最低 。
结合强度 ( 裂断长和耐破指数 ) 以马占
相思为最佳 , 其次是大叶相思 , 最后是混合
按木 。
从上面这些未漂硫酸盐浆的造纸性能结
果看 , 两种相思树之间都差 不 多 , 在 这 方
面 , 它们都胜于出口按木片。
2
·
N S SC浆
浆得率
使用两个制浆条件制备N S S C 浆 , 为方
便起见 , 可归纳为温和条件 ( 15 形N a : 5 0 。 ,
在 1 7 0 ℃下保温 2 小时 ) 和剧烈 条 件 ( 2 3厂
N a
Z
SO
3 , 在 1 8 0 0C 下保温 3 小时 ) 。 表 6 的
制浆结果阐明于图 4 。 在同一制浆条件 , 大
叶相思和马占相思样品获得近似一致的细浆
得率 , 但浆的卡伯值不 同 。 这是重要的差异
因素 , N S S C浆的造纸性能极大地取决 于 浆
的卡伯值 。 在这些实验的制浆条件范围内 ,
若所规定的木片样品的浆得率与卡伯值之间
的相互关系为 线性 ( 或同一曲率 ) , 那末 ,
在规定的卡伯值下 , 大叶相思的浆得率将比
马 占相思木片的浆得率高 5男 。 连皮的 马 占
相思浆得率约降低 2一 3形 , 但不影响浆的卡
伯值 。
造纸性能
两种相思树的 N S S C 浆的造纸性能受表
示细浆卡伯值的去木质素程度影响很大 。 当
在规定游离度时 , 纸页性能与卡伯值对应的
结果描成连续曲线表示 。 例如 , 平 压 强 度 ,
即在 2劝和 4 50 加拿大游离度的浆强度对应于
卡伯值 , 如图 5 中所示的两条平行曲线 。 获
得类似的特性曲线有耐破指数 、 裂断长以及
打浆转数达到规定的游离度’ 。 撕 裂 指 数 例
外 , 因为2勃和4 50 加拿大游离度两者的数据
点都落在同一 曲线上 ( 见图 6 ) 。 ( 在图 5
和图 6 的“ 数据”点 , 由表 7 的试 验 结 果 插
入 , 使用二次方程式 以游离度作为自变量 ,
趋势直线是用卡伯值作为自变量 的 二 次 方
程式 。 )
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图 5 . 马 占相思和大叶相思
与卡伯值的变化
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N S SC浆的平压强度
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图 6 .大叶相思和马 占相思 N S SC浆的撕裂指
数与卡伯值的变化
在同一制浆条件下比较时 , 大叶相思浆
有较好的强度性能 , 而在同一卡伯值 , 两种
树的浆呈现相似的造纸性能 , 大叶相思浆较
易打浆 , 并且撕裂指数稍高 , 而马占相思浆
具有较好的结合强度 。
3
. 概要
马占相思造纸材与大叶相思造纸材质量
的比较表明 : 硫酸盐浆产品 ( 1 ) 马占相思
将取得木片出 口的F OB价 ( 离岸价 ) 较低 ,
其容重低因和浆得率低 , 和 ( 2 ) 优点少并
存在其他性能的缺点 , 例如 : 碱的需求量 、
打浆性能 、 浆的撕裂强度及结合强度 , 但总
的来说 , 马占相思胜于大叶相思 。
对于 N S S C流程 ( 制浆方法 ) , 所 制 得
的马占相思浆得率与大叶相思相似 , 但在同
一制浆条件时 , 其强度性能稍比 大 叶 相 思
差 。 然而 , 当在同一卡伯值下 比较时 , 两个
树种的纸浆强度非常接近 。
结 论
9 龄的马占相思比其他已公认的同龄热
带人工林树种具有较高的容 重 ( 4 2 0 k g /m “ ) ,
因此 , 这种树在每单位面积所获得的木材相
对地多 , 而且 , 作为出售的出口木片 , 其运
输成本较低 。
马占相思和连皮马占相思木片 , 用硫酸
盐法与适量的碱可容易地制成浆 , 所得浆的
卡伯值约为 2 0 ~ 4 5 , 细浆得率约为 6 0多 。 树
皮的存在 ( 以绝干计为8 . 4多 ) 稍增加 碱 耗
量 ( 2 . 5厂 ) 和降低浆 得 率 ( 约 2 书 ) , 这
均以每单位木片量计。
浆的加拿大游离度在 8 50 以上 , 卡 伯 值
约为4 5 , 除裂断长和耐破指数较高外 , 在强
度性能上 , 木浆和连皮木浆之间没有明显的
差异 。 一般的强度性能水平对于阔叶材已属
很好。 这些浆将适应多种纸的生产 , 例如 :
挂面纸板、 纸袋纸和包袋纸以及多层纸袋纸 。
马占相思木浆和连皮马占相思木浆的卡
伯值约为 20 , 用C E H D多段漂白 , 可满意地
漂至合格的白度水平 。 连皮材的浆白度和浆
得率约降低 3 ~ 4 男 。 手抄纸的不透明度 、
物理性能和表面性能表明 : 这些浆适 用于生
产各种漂白等级的纸 , 尤其是书 写 纸 和 印
刷纸 。
马占相思和连皮马占相思木片可容易地
用 N S SC法制浆 , 而且这些浆显示出很 好 的
造纸性能。 在卡伯值约为 14 0的浆 , 具 有 适
应于生产瓦楞芯纸产品的性能 。 较低卡伯值
( 约 1 0 5 ) 的浆 , 可适用于生产质量高 的 纸
和纸板 。 这类纸的浆料通常要求阔叶木硫酸
盐浆满足强度规范 。
将马占相思与巴新最有前途的人工林造
纸材种10 龄大叶相思的硫酸盐法和 N S S C 法
的制浆性能进行比较 , 结果表明 :
马占相思材的硫酸盐浆可取得出口木片
的 F O B价较低 , 原因在于容重和浆得率都比
大叶相思低 。 两种树之间 , 其造纸性能的差
异通常是很小的 。 在N S S C法 , 马占相 思 比
大叶相思需要更为剧烈的制浆条件 , 以获得
规定的卡伯值 , 但这类浆的造纸性能是很相
似的。 当在同一制浆条件下 比较时 , 大叶相
思的N S S C浆 , 其强度性能稍比马占相 思 浆
为好。