全 文 ：简 报
·桐木制浆·
作者简介:袁金霞女士，
在读硕士研究生;主要研
究方向:造纸化学品。
两种桐木原料及制浆性能研究
袁金霞1，2 卫 威1，2，* 黄显南1，2 王汉成1，2
(1. 广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁，530004;
2. 广西清洁化制浆造纸与污染控制重点实验室，广西南宁，530004)
摘 要:对两种桐木的干材和枝材纤维形态、化学组分进行分析，并对这两种桐木原料的硫酸盐法
制浆性能进行初步探究。结果显示，两种桐木原料纤维平均长度 0. 7 ～ 0. 85 mm，纤维平均宽度
16. 4 ～ 19. 2 μm，长宽比 38 ～ 51，属于短纤维原料;两种桐木原料的纤维素 (硝酸-乙醇纤维素
43% ～47%)含量较高，酸不溶木素 (17% ～23%)含量相对较低，聚戊糖含量 (22% ～ 26%)与
阔叶木材相当。这些特点使其易于蒸煮，制浆得率高，易打浆，而两种桐木原料的干材和枝材抽出
物含量都稍高，这会增加蒸煮过程中化学药品的消耗;桐木的硫酸盐法制浆造纸性能良好，两种桐
木原料的干材和枝材在成纸性能上无明显差异。
关键词:桐木;纤维形态;制浆性能
中图分类号:TS721 + . 1 文献标识码:A DOI:10. 11980 / j. issn. 0254-508X. 2016. 07. 016
收稿日期:2015-12-25(修改稿)
基金项目:广西自然科学基金创新研究团队项目—清洁化制浆造
纸与污染控制新技术及新理论，任务书编号:2013GXNSFFA-
019005，立项通知文号:桂财教 ［2013］ 19 号。
* 通信作者:卫 威先生，E-mail:weiwei_ 313@ 163. com。
Fiber Morphology and KP Pulping of Two Paulownia Woods
YUAN Jin-xia1，2 WEI Wei1，2* HUANG Xian-nan1，2 WANG Han-cheng1，2
(College of Light Industrial and Food Engineering，Guangxi University，Nanning，Guangxi Zhuang Autonomous Region，530004)
(* E-mail:weiwei_313@ 163． com)
Abstract:The fiber morphology，chemical composition and KP pulping performance of two kinds of Paulownia wood were studied． The results
showed that the average fiber length of two kinds of Paulownia wood material was in 0. 7 ～ 0. 85 mm，fiber width was in 16. 4 ～ 19. 2 μm，fiber
length-width ratio value was in 38 ～51 which belonged to short fiber raw material． These two Paulownia wood material contain higher cellulose(ni-
tro-ethanol celluloses 43% ～47%)and lower acid insoluble lignin(17% ～23%)． Like most hardwood material，the content of pentosan was in
22% ～26% ． These features made them easy to cooking，beating and receiving high pulping yield，while the slightly higher content of extractives
would increase the consumption of chemicals in cooking process． The KP pulp strength properties of Paulownia wood were good，and the stem wood
and branch wood of Paulownia had no significant difference in pulping performance，Paulownia wood was suitable material for pulp and papermaking．
Key words:Paulownia wood;fiber morphology;pulp properties
桐树，为玄参科 (Scrophulariaceae)落叶乔木，
分布范围广，生长适应性强，耐寒、耐旱、耐盐碱、
耐污染，具有生长迅速、抗性强、繁殖容易等优点，
是城乡绿化、水土保持的重要树种。随着造纸工业的
发展，造纸原料愈来愈紧张，而纸与纸板的需要量却
连年增加。为缓解这一问题，开发新的适用于制浆造
纸用的速生材尤为重要［1］。
本课题对两种桐木 (人工培育桐木和普通泡桐)
原料的纤维形态、化学组分，以及硫酸盐浆的制浆造
纸性能进行了研究，为桐木的综合利用提供依据。
1 实验原料与方法
1. 1 原料
带皮桐木木块，取自广西某林业公司，选取部分
有代表性的原料试样，去皮，备用。将备用原料沿纵
向切成规格为 1 mm × 2 mm × 30 mm 的小木条试样，
用于纤维质量性能分析。另取部分备用原料用 Willey
磨粉，取粒径 245 ～ 350 μm 的木粉，平衡水分，用
于化学组分分析。将备用原料手工削片成 25 mm ×
15 mm ×3 mm的木片，平衡水分，用于蒸煮。
·38·《中国造纸》2016 年第 35 卷第 7 期
简 报
表 1 两种桐木干材和枝材的化学组分分析 %
原料 硝酸-乙醇纤维素 聚戊糖 Klason木素 酸溶木素 灰分 苯-醇抽出物 1%NaOH抽出物 热水抽出物
RGG 44. 75 22. 01 19. 21 2. 71 1. 28 9. 55 31. 78 15. 96
RGZ 43. 51 23. 31 23. 50 2. 33 1. 48 6. 48 24. 38 12. 04
PTG 47. 51 24. 38 17. 18 2. 35 2. 02 6. 77 24. 12 12. 55
PTZ 47. 05 26. 27 18. 44 2. 05 2. 21 5. 03 23. 34 11. 78
注 RGG为人工培育桐木干材，RGZ为人工培育桐木枝材，PTG为普通泡桐干材，PTZ为普通泡桐枝材;以下同。
1. 2 方法
1. 2. 1 纤维形态分析测定［2］
在 60℃下，试样经冰醋酸和过氧化氢 (体积比
1∶1)浸泡约 30 ～ 48 h，使试样变白、纤维分散。采
用 Kajani FS-300 测定试样纤维的长度、宽度及细小
纤维含量。
1. 2. 2 化学组分分析［2-4］
分别按照国家标准 GB /T 2677. 5、GB /T 2677. 6、
GB /T 2677. 6、GB /T 2677. 9、GB /T 2677. 8、GB /T
2677. 3 测定 1%NaOH抽出物、热水抽出物、苯-醇抽
出物、聚戊糖、酸不溶木素、灰分，纤维素的测定采
用硝酸-乙醇纤维素的方法。
1. 2. 3 制浆及检测［2］
原料→间歇蒸煮→洗涤、筛选、净化→ PFI打
浆→抄纸→检测纸张物理性能。
与工业生产实际相结合，采用硫酸盐法制浆。蒸
煮工艺条件:装锅量 100 g 原料，用碱量 18% (以
NaOH计)，硫化度 22%，液比 1 ∶ 5，蒸煮最高温度
170℃，升温时间 90 min，保温时间 120 min。
纸张的抗张指数、撕裂指数、耐破指数分别按国
家标准 GB /T 453、GB /T 455. 1、GB /T 454 测定。
2 结果与讨论
2. 1 两种桐木原料化学组成的比较与分析
木材原料的化学组成是评价其作为制浆原料质量
好坏的重要依据。纤维素是造纸纤维原料的主要组分
之一，也是纸浆的主要成分，根据其含量的高低可以
推测纸浆的得率。表 1 所列为两种桐木干材和枝材化
学组分分析结果。
由表 1可知，两种桐木的干材和枝材的纤维素含
量和桉木相当，其中普通泡桐的干材和枝材的纤维素
含量最高，分别为 47. 51%和 47. 05%。两种桐木的聚
戊糖含量相差不大，但是枝材的聚戊糖含量要稍高于
干材的。植物原料中的另一个重要组分是木素，原料
中木素含量越少，制浆消耗的化学品越少，纸浆也更
容易漂白。由表 1 可知，桐木的木素含量要比竹子和
桉木的低［4-8］，两种桐木中干材的木素含量要比枝材的
低。造纸原料中灰分的大小对一般制浆造纸生产影响
不大，不过灰分含量越高，碱回收难度越大，化学药
品消耗越大。1%NaOH抽出物含量的大小，在一定程
度上可以说明原料受到光、热、氧化或细菌等作用而
变质或腐朽的程度，也可以在一定程度上预见该原料
在碱法制浆中制浆得率的情况［2］。由表 1 可知，人工
培育桐木干材的 1% NaOH 抽出物含量和热水抽出含
物量最高，分别 31. 78%和 15. 96%，说明其碱溶性纤
维素和半纤维素含量较高，从而会导致制浆得率偏低。
有机溶剂抽出物是造纸原料中的少量组分，它的存在
使蒸煮时药品消耗增加，会延缓蒸煮过程，影响纸浆
颜色，在酸性亚硫酸盐法制浆中可能造成 “树脂障
碍”不利于生产等。由表 1 中可知，桐木中的抽出物
含量偏高，会对其化学制浆性能产生一定影响。
2. 2 纤维形态分析
纤维形态主要指纤维长度、宽度、长度和宽度的
均一性、长宽比、壁厚、壁腔比等，是决定浆料质量
的主要因素。纤维形态直接影响造纸工艺与浆纸性能，
一般认为，纤维长度越长、纤维长宽比越大，纤维的
交织能力越强、纤维更柔软，成纸强度就更高。表 2
所列为原料纤维的长度、宽度、长宽比测试结果。
表 2 两种桐木干材和枝材纤维的长度、宽度、长宽比
原料
Lw
/mm
Ln
/mm
Ww
/μm
Wn
/μm
长宽比
细小纤维
含量 /%
RGG 0. 85 0. 55 16. 44 16. 11 51. 7 19. 4
RGZ 0. 81 0. 51 19. 22 17. 03 42. 1 24. 5
PTG 0. 70 0. 45 16. 10 15. 32 43. 5 20. 51
PTZ 0. 68 0. 42 17. 85 15. 21 38. 1 23. 49
从表 2 可以看出，两种桐木纤维平均长度较小，
比三倍体毛白杨的纤维长度要短［9］。无论干材还是
枝材纤维的宽度都非常小，比一些草类原料的纤维宽
度还要小［10］。两种桐木纤维的长宽比较高都在 40 左
右，人工培育桐木干材纤维的长宽比更是达到了
51. 7。纤维长宽比越大越利于纤维之间结合，有利于
·48· China Pulp ＆ Paper Vol. 35，No. 7，2016
简 报
提高成纸的强度。从这方面来说两种桐木原料具备制
浆造纸的先决条件。
2. 3 制浆性能分析
在实验室蒸煮工艺条件下，两种桐木干材和枝材
制浆的得率及卡伯值见表 3。由表 3 可见，人工培育
桐木的干材和枝材在得率和卡伯值上没有太大区别，
普通泡桐干材的得率稍高达到 48. 87%。两种桐木干
材和枝材制浆的浆张强度见表 4。
表 3 两种桐木干材和枝材制浆得率和卡伯值
原料 细浆得率 /% 粗渣率 /% 卡伯值
RGG 42. 34 1. 05 14. 63
RGZ 41. 22 1. 03 14. 63
PTG 48. 87 2. 56 13. 69
PTZ 43. 97 2. 56 12. 63
表 4 两种桐木干材和枝材成浆的浆张强度
原料
原浆打浆
度 / °SR
打浆度
/ °SR
抗张指数
/N·m·g － 1
耐破指数
/kPa·m2·g － 1
撕裂指数
/mN·m2·g － 1
RGG 14. 6 44. 8 37. 5 1. 86 4. 12
RGZ 14. 2 43. 3 21. 9 1. 83 3. 95
PTG 15. 5 44. 9 22. 4 1. 95 4. 55
PTZ 14. 2 45. 1 32. 1 1. 93 4. 62
注 PFI打浆转数 6000 r。
由表 4 中可以看出，两种桐木原料比较容易打
浆，且其硫酸盐浆物理性能指标良好。尽管人工培育
桐木纤维长度优于普通泡桐，但其浆张强度与普通泡
桐的相差不大。这可能是因为浆张强度的大小除了受
纤维长度影响以外，还与纤维间结合力、柔软度以及
纤维在纸张中的分布有关。普通泡桐的细小纤维含量
略高于人工培植桐木，也可能对浆张强度有所影响。
然而两种桐木原料纤维的平均长度较小，无论干材和
枝材其撕裂强度都不够大。
3 结 论
3. 1 从原料组分看，人工培育桐木和普通泡桐的纤维
素 (硝酸-乙醇纤维素43% ～47%)含量较高，酸不溶
木素 (17% ～ 23%)含量相对较低，聚戊糖含量
(22% ～26%)和多数阔叶木材相当。这些特点使其易
于蒸煮，制浆得率高，易打浆，而两种桐木原料抽出
物含量较高，在蒸煮过程中会增加化学药品的消耗。
3. 2 两种桐木的纤维平均长度在 0. 70 ～ 0. 85 mm，
宽度在 16. 4 ～ 19. 2 μm，尽管长宽比在 40 左右，但
是纤维较短仍会对成纸的强度造成一定影响。
3. 3 两种桐木采用硫酸盐法制浆结果表明，两种桐
木的干材和枝材在成浆性能上没有明显差异。
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( 责任编辑:马 忻)
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