全 文 ：第 17卷 增刊2
1 9 95年 10月
北 京 林 业 大 学 学 报
JO U R N A L O F B E IJ IN G F O R E S T R Y U N IV E R S I T Y
V o l
.
17
,
S u P P
.
2
O e t
. ,
1 9 9 5
云南松思茅松磺化化学机械浆的初步研究
姚春丽 李元禄
(北京林业大学森林工业学院 10 0 0 8 3) (云南工业大学 , 昆明 6 5 。。。 0)
摘典 通过对云南松和思茅松的磺化化学机械浆 (s C M P )进行探索 ,结果发现了磺化处理思茅松
木片的最佳工艺条件为 : N a Zso : 用量为 18 % ,最高温度为 15 0℃ ,液比 6 : 1 ,保温时间40m in ,然后应
用 Y G 01 盘磨机进行机械后处理 . 同时发现 S C M P 的得率和光学性能接近 S GW ,强度性质接近
C P
. 并发现 由于云南松与思茅松原料本身的差异造成 S CM P 的强度也有差别 , 以上充分说明了
sC M P 能扩大 M P 的使用范围 .
关扭词 云南松 ,思茅松 ,磺化化学机械浆 ,得率 ,强度
中圈分类号 T S 7 43
磺化化学机械浆 ( S C M )P 不仅得率和光学性能具备与 S GW , RM P 的特点 , 同时还具备与
C P 相同的纤维长及脱水性能好的特点 ,可用来代替新闻纸中的 C P ,也可用来代替涂布印刷纸
中的 K P . 由于 sC M P 的吸收性能好 ,也可用于卫生纸一类的配料及衬垫纸板和折叠纸板一类
的包装纸板中可代替部分 K P[ `〕 ,考虑到 国内对云南松和思茅松 S C M P 的研究较少及云南省
丰富的云南松和思茅松资源 ,笔者对其进行了初步研究 , 以期扩大 M P 的应用范围和探索造纸
新材种 .
1 试验方法
1
.
1 实验原料
研究所用的云南松 S GW 取自丽江纸厂 ,云南松 S CM P 、 思茅松 S C M P 在实验室制备 , 由
于云南松和思茅松性质比较接近 ,所以用思茅松为原料 (树龄 1 5a , 来自思茅纸厂 ) ,木片长 20 ~
3 o m m
,宽 1 0一 1 5m m ,厚度 3一 sm m .
1
.
2 磺化处理
采用回转式八罐油浴锅进行试验 . 利用正交试验 ,以得率和浆中的硫含量为主要指标 ,考
虑 4个因素进行 3个水平试验 ,采用 L g ( 3 ) 魂 ,各因素水平的选择列入表 1 .
1
.
3 磨 浆
采用 Y G 01 齿型盘进行磨浆 , 因为云南松和思茅松纤维较长 ,但细胞壁厚 , 以游离度为主
要指标 ( 3。。m l ) ,来控制磨浆条件 .
DOI : 10. 13332 /j . 1000 -1522. 1995. s2. 007
增刊 2姚春丽等: 云南松思茅松磺化化学机械浆的初步研究
1
.
4 抄片测定强度
采用进口 GSE 型抄片器 ,根据 1 9 8 9年国家
标准测定各项指标 .
表 1 预处理试验的因素和水平
T A B L E 1 aF e t
o r a n d le v e l o f o r t h o g o n a l t e s t
2 结果与讨论
因 素 1 水 2 平 3
20160518150401614030
2
.
1 化学成分
对云南松和思茅松的原料进行分析 (见表
A
:
N甸 5 0 3用 t /%
B
: 最高温度 /℃
C
: 液比
D
: 保温时间 /m in
2 )
,发现思茅松木素含量比云南松高 ,抽出物含量比云南松低 .
农 2 云南松和思茅松两种原料的化学组成分析
T A B L E 2 C h e m i e a l e o m p o s i t io n
浆种 苯
一醉抽 冷水抽 热水抽 1纬N a O H
出物 /% 出物 /% 出物 /写 抽出物 /% 灰分 /%
K L A S O N
木素 / %
酸溶木
素 /%
云南松
思茅松
2
.
4 9
1
。
7 6
2
.
2 5
0
。
3 8
2
.
0 7
2
。
1 8
2 0
.
3 0
1 0
.
5 7
0
。
2 4
0
。
3 8
2 7
.
5 4
2 9
.
1 6
0
。
1 5
0
。
2 7
总木
素 /%
2 7
.
6 9
2 9
.
4 3
综纤维
素 /%
7 2
.
0 0
7 1
.
0 1
来戊
籍 / %
0
。
3 0
1 0
.
0 5
2
.
2 破化处理
在 s C M P 中磺化是关键 . 木素磺化程度的表示方法有两种 :一种是以硫含量表示阁 ,另一
种是以磺化度 , 即磺酸基含量表示 s[] . 二者的关系为 : 磺化度一 2 . s x 硫含量 . 本文以硫含量表
示磺化程度 . 对木片 S CM P 的研究表明 : 硫含量高于 0 . 5 %时 ,浆的强度随硫含量而增加闭 .
试验结果及其统计分析列入表 3中 .
农 3 敬化处理的正交试验结果及其统计分析
T A BL E 5 T h e s u l p h o n a t i n g r e s u l t o f 〔L g ( 3 ) ` j a s w e ll a s it s s t a t i s t ie a l a n a l y s is
衰 3 ( a )
列 号 N a : 5 0 5 最高
温度 液比
残液
PH 值
N a zS 0 s
用量 /妙一 1
消耗量 /% 得率 /% 硫含盆 / %
对加入量
0
.
6 0
0
.
6 7
0
.
62
0
。
7 0
0
。
7 0
0
。
8 3
0
.
62
0
.
5 9
0
.
5 4
丹才,上月了11
.…自七巴口月,,且O必甘OJ
4
月rAù3ù吕.…已`1几UI0,lO曰ùJ必口
.勺匀d性11C协勺乙,内`OCù连0二曰4口U内Dl卜90ō七.….a内JC`00“八乙Oó勺O44J皿ó口比d盆七一台.匕J生n乙OùōU月矛门匕O口八6.0勺`ē匕U招b…1工O口巴é尸a价j,目1么,人1.`工n`O甘1厅浮口1人n材d`品七召UJ任功行跪…门了月门rl才1 1
保温时 初 p H
间 /而 n
1 1 0
.
2 2
2 1 0
.
2 9
3 1 0
.
2 8
3 1 0
.
3 6
1 1 0
.
6 4
2 1 0
.
4 4
2 1 0
.
4 1
9 3 3 2 1
1 0
.
0 7
1 0
.
5 1
7
。
4 6
7
。
5 7
1 2
。
6 5
2 0
。
2 2
2 0 1 6
分析表 3中的极差值 ,可以发现 , 磺化温度是影响得率和硫含量的重要参数 ,其次是保温时
间和液 比、 N a Z S 0 3用量 .
由化学反应动力学得知 ,温度是一般化学反应的重要因素 . 思茅松木片在磺化处理时 , 温
度在 1 40 ~ 1 60 ℃范围内 ,得率随温度和保温时间的延长几乎呈直线下降 . 由表 3得知 , 1 50 ℃以
下 ,硫含量随温度从 140 ℃升到 1 50 ℃ ,而从 0 . 63 %增加到 0 . 74 % , 当温度为 150 ℃时硫含量达到
最大值 ;温度高于 1 50 ℃时 ,硫含量随温度的升高而减少 . 同时 ,温度升高将大大增加 N a ZS O a
北 京 林 业 大 学 学 报 17卷
农3 ( b )
因 素
水平 B C A D
N 仰 50 3用 t /% 最商温度 液 比 保温时间 /而 n
9 5
。
5
9 1
。
7
9 3
9Z
吐`虎O,,n`n`O曰O甘得率
( % )
硫含 t
( % )
残 余
N a Z S 0 3
( g / l )
0
.
3
0
。
6 4
0
。
6 5
0
.
6 6
0
。
0 2
1 6
.
7 8
1 8
.
2 9
2 1
。
0 2
4
.
2 4
4 9
.
4 8
4 9
.
3 0
4 8
.
1 7
9 0
。
5
5
,
0
0
。
6 3
0
。
7 4
0
.
5 8
0
。
1 6
2 0
.
2 1
1 8
.
2 1
1 7
.
6 7
2
.
5 4
4 3
.
6 1
5 0
.
9 4
9 2
。
9
9 2
。
7
9 2
.
2
0
.
7
0
。
6 7
0
.
6 4
0
。
6 5
0
。
0 3
2 1
.
9 1
1 8
。
5 4
1 5
-
6
。
9 0
。
8
2
.
8
0
.
6 2
0
.
7 1
0
.
64
0
.
0 9
1 9
.
0 1
1 8
.
6 5
1 8
.
4 3
0
.
58
6241797一弱625408419.751478.3N a : S o a
消耗 t
(% )
5 2
.
4 1
8
.
3 0
的 消耗 量 , 温度 由 1 4 0℃升 到
16 0 ℃时 , N a : so , 的 消 耗 量 由
4 3
.
6 1%增加到 52 . 4 4写 . 液 比和
N a舟 0 3用量 ,都直接影响到磺化
药液的浓度 ,提高药液的浓度 ,则
促进了化学反应的推动力 ,从而
使磺化度升高 . 当 N a声0 3用量增
加 ,液比变小时 ,磺化度有升高趋
势 ;液比不仅影响到药液的浓度 ,
而且还影响到药液渗透的均匀
度 ,进而影响到原料中各部位磺
化反应的整体性 . 由于 S CM P 预
处理时间短 ,得率高 ,所以选择液
比较大有利于浸没原料 ,还可发
现 ,保温是很有必要的 .
由此可以确定磺化处理思茅
松 木 片 的 最 佳 工 艺 条 件是 :
N a
Z
s O : 用 量 1 5% , 最 高 温 度
15 0℃ , 液 比 6 : 1 , 保 温 时 间
4 0m i n
.
.…月了曰厅了乎n甘
6328一049235能“07
`…, .月月了roO甘,`曰0.舀`口4.`1.…7印口, .0
31一49562
.…7月I凡了0终 点PH 值
I 一 3
I 一 3
I 一 3
极差
I 一 3
I 一 3
. 一 3
极差
I 一 3
I
一
3
t 一 3
极差
I 一 3
I 一 3
I 一 3
极差
I 一 3
I 一 3
I 一 3
极差
3 磨浆与抄片
对于 sC M P , 游离度是一个
重要的指标 ,试验中以 30 o m l 的游离度为主要指标来控制磨浆条件 (见表 4 , 5) .
表 4 云南松 . 桨亲件汇农 . 农 5 思茅松磨浆系件汇农
T A B L E 4 T h e r e f i n i n g e o n d i t i o n s o f P i刀 “ s 少“ n a ” e肛15 T A B L E 5 T h e r e f i n i gn e o n d i t io n s o f P i月 u , k se iy a
编 号 间隙 /~ 浓度 /写
通过 t 电 耗
/ k g h一 1 / kw h心 D P一 , 编 号 间晾 /~ 浓度 /%
通过 t 电 耗
/ k g h 一 1 / kw h心D P一 1
1 0
1 0
7
.
5 2
7
一
38
5
。
1 9
5
。
4 3
1 6 0 8
.
9
1 7 0 5
.
0
1 8 91
.
6
1 2 7 5
.
4
第一段
第二段
第三段
第四段
第五段
7
.
0 8
6
.
2 8
6
.
5 7
4
.
4 8
4
.
44
1 2 4 2
,
3
1 1 50
。
0
1 5 9 4
.
8
9 3 1
.
3
1 1 60
.
3
10.954524092.00241092.00
抄片后测定其物理强度 , 同时在 B A U E R 一M C N E T T 筛分仪进行筛分析 ,其结果见表 .6
4 结 论
( 1) 从两种原料的化学组分看 ,思茅松的木素含量比云南松大 ,而抽出物含量比云南松小 .
增刊 2姚春丽等 : 云南松思茅松磺化化学机械浆的初步研究
农 6云南松 G sw、 云南松 C SMP、 思茅松 C SMP三种桨的分析结果
农 6 (a )
名称
浆种
TB A L6 E Re s ul to sfe hem i a e la na ly si sa n dP hy si ea lP r oP r e ti e s
de tr em i na ti n o fthe she e to fY UG N S W
a n dC SMP
a n d5 S 1C MP
化 学 分 析
苯一醉 丙一用 酸溶 K LA o sN
抽出物 / %抽出物 / %木素 / %木素 / %
云 G S W
云 . SC MP
思 SC MP
1
.
8 8
0
.
4 1
0
。
38
0
。
7 9
0
.
9 5
0
.
7 9
0
.
4 4
1
.
16
2
.
7 2
7 2
.
12
6 2
。
3 1
8 2
。
6 2
总木素
/ %
27
.
5 6
7 2
.
7 9
30
.
9 8
e
.
,
.
f
/m e
裂断长
/ k m
1
.
36 9
2
.
32 9
2
。
5 10
不透明度
/%
1 1 9
3 0 5
3 0 0
撕裂度
/M N
37 2
。
6 7
66 6
.
8 8
73 5
。
5 3
磺化得率
/%
9 7
.
5
9 5
.
2
9 5
.
4
9 0
.
7
9 0
.
5
农 6 ( b ) 析
碎片含 t /%
0
。
8 3
0
。
2 7
0
.
2 2
偏 分
+ 3 0 3 0~ 5 0
1 8
.
4 1 2 0
.
1 8
2 8
。
3 5 2 2
.
1 1
3 3
.
6 5 2 1
.
1 5
50 ~ 10 0 10 0 ~ 2 0 0
20
.
38
20
。
35
1 7
.
17
1 4
.
4 2
1 2
。
6 5
1 2
.
0 6
+ 2 0 0
2 6
.
8 4
1 6
.
5 5
1 6
.
9 7
( 2) 探索磺化预处理的最佳条件是 :
N a : 5 0
3用量为 18 % ,最高温度为 150 ℃ ,液 比
6
,
1
,保温时间4 0m i n .
(3 )用 Y G 01 齿形盘处理木片 , 浆中碎片
含量少 ,浆的纤维形态好 .
( 4 ) S C M P 的得率 为 9 0 % , 是 化学浆
( K )P 得率的一倍 ,对木材资源短缺的造纸工业来说 ,无疑是节约木材的有利途径 .
( 5) sC M P 的光学性能与 S GW 相近 ,强度近 S G W 的 1倍 ,对扩大 M P 使用范围提供条件 .
( 6) 思茅松 SC M P 的强度比云南松 S C M P 的大 ,这可从二者的纤维级分来说明这一点 , 即
思茅松 S C M P 长纤维含量比云南松 cS M P 的大 .
挤 l作者简历 姚春丽 , 女 , 陕西省人 , 1 96 5年3月生 . 1 9 8 年毕业于西北轻工业学院 , 1 9 9 1年获硕士学位 , 现任北京林业大学
森林工业学院讲师 .
今 考 文 献
李元禄 . 高得率制浆的墓础和应用 . 北京 : 国防工业出版社 , 1 9 9。
D B M u t t o n
,
G t o m b le n
,
P E
.
C ar dne
r a n d M J F o dr
.
P u l P a n d P a P e
,
1 9 8 2
,
8 3 ( 6 )
:
1 2 0 ~ 1 2 8
D A t a e k
,
C H e l t ne
r a n d A K a r in s
.
D u 1P
.
P a Pe r
,
1 9 8 1
,
8 2 (
e )
:
6 5~ 7 8
S t u d i e s o n S u IP h o n a t e d C h e m i M
e c h a n i c a l P u l P ( S C M P )
o f iP
n u s
yu
n a n e n s i s F r a n c h a n d iP
n u s k e s iay R
o y l e e x G o r d
Y a o C h u n l i L i Y u a n l u
( C o lle g e o f F o r e s t P r do cu t
s a n d E明 in e e ir叩 , B F U 1 0 0 0 8 3 ) ( Y u an n In d u s t r y U垃 v e r s i t y 6 5 0 0 0 0 )
A B S T R A C T T h e r e s u l t s i n d i e a t e d t h a t t h e o p t im
u m s u lp h o n a t i n g e o n d i t i o n f o r P i n “ 5 k e s妙Q
R o y l e e x G o r d 15
, e o n t e n t o f N a : 5 0 。 1 8 %
, t h e h i g h e s t t e m p
e r a t u r e 1 5 0℃ , l iq u o r r a t i o 6 : 1 ,
h e a t P r e s e r v a t i o n t im e 4 0 m i n
.
T h e y i e ld a n d p h y s i e a l a n d e h e m i
e a l p r o p e r t i e s o f S C M P w e r e
s t u d ie d a s w e l l
.
K E Y W O R D S P i
n u s 洲 n a n e n s i s , P i n u s k e s iy a , s u lp h o n a t e d e h e m i一m e e h a n i e a l p u lp
(责任编料 胡 涌 )