全 文 ：龙竹竹材制浆造纸
工艺及其效益评估①
张伏全
(云南省林业调查规划设计院营林分院 )
摘要 本文通过对龙竹竹材化学组分的分析 , 阐述了竹材制浆造纸的工艺及效益 .
关键词 龙竹 化学组分 制浆造纸 效益
1
.竹材制浆造纸的历史与现状
L l 历史
造纸术是我国古代的四大发明之一 , 至今已
有 1 8 0 0 多年的历史 , 随着科学技术的进步 , 造
纸工业己发展成为世界第五大产业 , 在国 民经济
中占有举足轻重的地位 . 我们的祖先发明造纸术
时所用的原料是破布 、 废麻和树皮 , 自公元 2 56
年的西晋时期已用嫩竹造纸 , 至今已有 17 0 多
年 . 到唐朝 , 造纸工业随着经济 的发展达到盛
期 , 所用的造纸原料已多样化 , 其中竹子是主要
原料之一 , 据史籍记载 , 当时已有常州 、 杭州等
十几个地区出产纸张 , 大部分原料用竹子 . 到宋
朝 , 竹子更是广泛普遍地用于造纸 , 到明朝时 ,
《天工开物》 一书中 , 将造纸专门列为一章 , 并
以竹子为主 , 详细介绍造纸过程 , 并附有插图 .
可见竹子在我国造纸史上的重要作用 .
L Z 现状
根据有关资料 , 全世界现在利用于制浆造纸
工业的竹类资源仅占总资源的 9 . 3% , 而印度造
纸工业中纸浆的 “ % 来 自竹子 , 全国有 35 个工
厂用竹材制造纸浆 , 年产量估计在 2 50 万吨左
右 , 是世界上利用竹类制浆造纸比重最大的国
家 , 其它国家如菲律宾 、 印尼 、 孟加拉 、 泰国等
木材资源不很丰富的国家对利用竹子制浆造纸也
很重视 . 我国在用竹子造纸方面 , 总的产里虽在
增长 , 但所占比重却在明显地下滑 , 如 57 年时
竹浆造纸量为 .4 2 万吨 , 占产纸浆量 的 .4 4% ,
85 年 时竹 浆 为 10 . 84 万 吨 , 所 占比重 降至
1
.
76 %
,
8 年竹浆产量达到 1 .5 25 万吨 , 而所 占
比重仅为 1 . 75 % . 云南省 8 年的竹浆产盆有
.0 93 万吨 , 占当年全省纸浆总产量 8 . 86 万吨的
10
.
5%
. 当前我国利用竹子造纸的南方 10 多个
省区 中 , 竹浆产量最高的是四川 , 8 年时有
7
.
7 8 万 吨 , 占 纸 浆 总 产 最 71 . 5 万 吨 的
10
.
87 %
, 占全国竹浆产量 15 . 25 万 吨的 51 % ,
四川在五十年代初期时竹材制浆占整个原料结构
的 3 5% . 云南省竹林的蓄积量为 40 0 万吨 , 应
该算是竹材资源丰富的省份 , 取其 15 % 用于造
纸 , 即每年供造纸原料 60 万吨 , 则每年可产竹
浆 15 万吨 , 接近全国竹浆产量的水平 . 可见利
用竹材 制浆造纸在云南具有十分广阔的发展前
景 。
2
.龙竹竹材造纸性能分析
2
.
1 竹材化学组成与造纸性能的关系
竹材的化学组成直接影响制浆工艺条件的确
定 , 而且在制浆造纸过程中所出现的问题又往往
要追溯到化学组成的变化 , 因此 , 竹材化学组成
①广东省林业科学研究所高级工程师张光楚提供部分参考资料 ;
复同志审阅并捉出修改意见 ; 谨此致谢 .
云南省林学会副理事长 , 省造纸学会理亨全
t
一 19 一
是评定一种竹材能否作为造纸工业原料的重要依
据 之 一 . 龙 竹 m e n d r o e a 一a m us gi ga n te us
Munr o) 是一种大型丛生的热性竹类 , 普遍栽培
于亚洲热带 、 亚热带国家 , 是云南的主要竹种之
一 , 其秆形高大 、 材质坚韧 , 产量高 , 用途广
泛 , 是良好的材用竹种 . 龙竹与部分造纸原料化
学组分比较详见表 1 。
.2 1
.
1 纤维素
纤维素含量愈高 , 制浆得率就愈高 , 造纸原
料的纤维素含量应在 40 % 以上 , 否 则不太 经
济 . 龙竹 的纤维素含量 为 51 . 49 % , 接近于木
材 , 比草类高 10 % , 是纤维素含量较高的竹种
之一 。
2
.
1
.
2 木素
木素含量的多少 , 是估计蒸煮时所需要化学
药品用量的一个参数 。 木素含量愈少 , 制浆愈容
易 , 消耗的化学药品愈少 。 龙竹的木素含量为
24 .4 4 %
, 比木材低 4 % 左右 , 与草类相近 .
2
.
1
.
3 多戊糖
多戊糖的含量影响原料的打浆和成纸的透明
性 . 含量高时 , 打浆较为容易 , 纤维的结合强度
较高 . 龙竹的多戊搪含量为 1 7 . 83 % , 不如草类
多 , 但却比针叶材高 5一9% .
2
.
1
.
4 灰分和二氧化硅
灰分和二氧化硅含量高 , 则碱回收困难 , 化
学药品耗费多 , 加重了排放废液对环境的污染 ,
同时 增加 了 制 浆成 本 . 龙 竹 的灰 分 含 量 为
2
,
16 %
, 二氧化硅含量为 0 % % , 比木材高得
多 , 但却比草类低 。
2 1
.
5 抽出物
抽出物的主要成分是糖 、 脂肪 、 植物碱、 单
宁、 色素 、 腊等有机化合物 , 抽出物含量高 , 则
增加蒸煮用碱量 , 增加制浆成本 . 龙竹的冷水抽
出物含量 为 5 . “ % , 比木材高 , 与草类接近 ,
热水抽出物含量为 7 . 83 % , 比木材高 , 却 比草
类低得多 .
.2 2 竹材纤维形态与造纸性能的关系
纤维形态是评价纤维原料的重要依据 . 竹材
的纤维形态对纸张质量影响很大 , 纸张强度是由
纤维本身的强度以及纤维与纤维之间的结合强度
一 2 0 一
决定的 . 龙竹与部分造纸原料纤维形态比较详见
表 3 .
.2 2
.
1 纤维长度
纤维长度愈长 、 愈柔软 , 纤维就有更多的接
触点 , 纤维的交织能力就愈强 . 龙竹的纤维长度
平均为 2 . 3 毫米 , 虽不如针叶材 , 但比草类纤
维好 . 竹材中有长短不同的纤维 , 了解纤维长的
频率分布 , 确定原料配比 , 有助于纸浆质量的稳
定与提高 ; 纤维组织比量是对原料经济利用的评
价之一 表 2 给出了龙竹纤维长的频率分布及竹
材纤维组织 比量 , 表明龙竹有较高的纤维组织比
量 , 可作为造纸原料中长纤维的来源 .
2
.
.2 2 纤维宽度与壁腔比
纤维宽度大 , 纤维细胞壁厚 , 其 自身的强度
就大 ; 纤维壁腔比小 , 胞腔直径大 , 纤维易于纵
列帚化 , 纤维间的结合力较强 , 纸浆质量较好 .
龙竹 的纤 维宽度 为 17 . 0 微米 , 比针 叶材小得
多 , 与草类相近 ; 龙竹的壁腔比为 1 . 38 , 与木
材相近 , 比草类小 .
.2 3 竹材造纸性能综合评价
龙竹是纤维素含量较高的竹种 , 其纤维长度
界于针叶材与阔叶材之间 , 比草类长 ; 其长宽比
为 13 .7 2 , 比木材的长宽比大 ; 其 2 . 1 毫米的长
级纤 维 占 67 % ; 其纤维组织 比量高 , 壁腔 比
小 , 是难得的长纤维造纸原料 , 具有 良好的造纸
性能 .
3
.竹材制浆造纸工艺及纸种
3
.
1 切竹工艺流程
竹材切竹工艺流程为 :
竹材一 1# 运输机一 2# 运输机一切竹机 -
~ 过筛一 3# 运输机一~ 料仓一~ 蒸煮器 .
由于不同竹材组织结构的特性 , 以及老嫩 、
径级不一 , 加之规格不 同等 因素 , 切削工艺各
异 . 将切削后的竹片经过筛选除去粗大块和细碎
部分 , 保留 3一 5 厘米长的竹片 , 输送到制浆设
备蒸煮制浆 .
1 2 制浆工艺条件
竹材采用硫酸盐法制浆 , 其特点是能保持半
纤维素而得率高 , 漂白也较易 . 其主要工艺条件
是 : 活性碱 16 % 士 l , 硫化度 25 % 左右 , 温度
150 一 16 0℃ , 时间 1一 1 . 5 小时 (制浆总过程 4一 5
小时 ) . 低温渗透 , 缓慢升温至最高温度 , 在升
温初期多排几次空气 , 使竹片导管中的空气排出
而药液易于渗透 . 近年四川省长江纸厂采用硫酸
盐 法添 加 恩 醒蒸 煮 竹 浆 , 其 恩 醒 加 用量 为
.0 0 5一 0 . 07 %
, 这样 , 可以减少硫污染而获得得
率高 、 强度好的竹浆 .
.3 3 配比及纸种
竹材是良好的造纸原料 , 可以生产的纸种的
范围比较广 。 据四川重庆造纸研究所的调查 , 在
我国南方八省 , 到 19 8 3 年为止 , 在 93 家造纸厂
中 , 使用竹子单独或掺配木浆 、 草浆生产各种文
化用纸 、 包装纸 、 纸板 和工业用纸等 43 个 品
种 , 它们是 : 打字纸 、 考贝纸 、 凸板纸 、 胶板
沪
纸 、 书写纸 、 邮封纸 、 有光纸 、 扑克牌纸 、 宣
纸 、 印刷机纸 、 铜板原纸 、 晒图纸 、 地图纸 、 贴
面纸 、 招贴纸 、 仿土纸 、 卫生纸 、 妇女卫生 巾
纸 、 糖果包装纸 、 条纹牛皮纸 、 牛皮纸 、 仿牛皮
纸 、 化包纸 、 本色土包装纸 、 瓦楞原纸 、 防潮
纸 、 中性包装纸 、 伸性纸袋纸 、 水泥袋纸、 仿水
泥袋纸 、 给纹电缆纸 、 火柴纸 、 火柴梗原纸 、 炸
药卷纸、 牛皮卡纸 、 牛皮箱板纸 、 火柴纸板 、 革
面纸板 、 中性纸板 、 爆竹纸 、 以及迷信用纸的玉
叩纸 、 节包纸 、 表仄纸 . 近几年 , 云南省用竹浆
生产的纸种又开发了爆竹引线纸 、 导火绳纸 、 纤
维筒原纸 、 炸药包装纸等几个品种 . 以此估计 ,
全国在利用竹浆造纸 的品种上将有 50 多个 品
种 .
4
.龙竹竹材制浆造纸的效益评估
.4 1 龙竹为速生型植物纤维资源 , 生长快 、 单
产高 , 造林后 4一 7 年 即可 采伐利 用 . 再生力
强、 砍老留新 , 年年伐竹 , 永续利用 。 我们调查
的结果表明 , 龙竹每公 顷每 年可产竹材 2 5 , 9
吨 , 为针叶材的 3一 8 倍 , 且针叶林需要 20 年以
上 , 阔叶林也要 7 年以上才能采伐供材 , 龙竹造
纸具有成竹早 、 产量高 、 周期短的特点 , 原料容
易得到保证 .
.4 2 根据用竹造纸企业的生产经验 , 通 常 2 . 3
吨气干竹片生产 1 吨本色浆 , 2 . 5 吨气干竹片可
生产 1吨漂白浆 . 竹材制浆碱耗量每吨 4 0 一 50
公斤 , 比木材低 , 氯耗量也较木材少 , 与草浆相
近 . 若有碱回收系统的纸厂 , 则竹材制浆碱耗是
比草浆 、 木浆都低 , 同时减少环境污染 .
.4 3 1万吨竹浆可代替 4一5 . 5 万立方米木材 , 一
个 4 0 0 0 公顷的龙竹纸浆竹林基地 , 20 年内可收
获 2 0 万吨竹材 , 能生产 80 万吨竹浆 , 相当于
为国家节约木材 3 2 0一4 0 万立方米 . 这在森林
资源 日趋紧张的今天尤其重要 。
.4 4 据有关资料 , 1 9 8 9 年云南省纸产量为 15 .2
万吨 , 工业总产值 1 . 8 亿元 , 实现税利 67 40 万
元 , 上缴地方财政税利 32 5 2 万元 , 按纳税产量
6
.
2 万吨计算 , 平均每吨纸为地方提供财政收人
52 4
.
19 元 , 在全省 16 个主要财源项 目中 , 纸提
供 的单 位 财政 收 人 居第 四 位 , 仅 次 于 卷烟
( 6 9 5
.
4 9 元 / 箱 ) 、 天然橡胶 ( 6 2 7一 2 元 / 吨 )
食糖 ( 5 39 . “ 元 / 吨 ) . 云南省造纸业及纸制品
业在独立核算的 37 个工业行业中 , 百元资金实
现税利 、 百元固定资产原值实现税利和百元工业
产值实现税利分别居第 3 位 、 第 10 位和第 13
位 , 投人产出效益处于中上游水平 . 一般一个万
吨纸厂建成后 , 每年可使地方增加 4 0 0 0 多万元
的工业产值和 10 0 0 多万元的财政收人 . 因此 ,
发展竹材造纸是增加地方财政收人潜力较大的后
继财源之一 , 也是促进贫困山 区脱贫致富的一条
重要途径 , 特别是在滇西南盛产龙竹的贫困山区
尤其重要 .
.4 5 发展竹材制浆造纸 , 既可缓解市场供求矛
盾 , 又可减少国家进 口纸浆数量 , 为国家节约外
汇 ; 利用竹材制浆造纸 , 以纸促林 , 使林业走上
工业化 , 进入现代大工业的行列 ; 同时龙竹根系
发达 , 技叶茂盛 , 四季常青 , 体态多姿 , 给山川
添秀 , 为大地增色 , 是水土保持 、 四旁绿化的理
想树种 , 竹材制浆造纸基地林的建设 , 绿化了荒
山 , 美化了环境 .
一 2 1一
表 1 龙竹与部分造纸原料化学组分比较
原料品种 纤维素 木质素 多戊搪 灰分 二氧化硅 冷水抽 热水抽 乙醚抽 苯一醇抽
(% ) (% ) (% ) (% ) (% )出物`% )出物 (% )出物 (% )出物 (% )
龙 竹 (D. g zg ant e s u ) 51 . 4 9 24 . 4 4 1 7. 8 3 2 . 1 0 6. 9 6 56 57. 8 3 0 . 2 2 3 . 6 6
黄 竹 (D. m e m b r an ace us )4 7. 1 62 6. 9 51 6. 60 1 . 8 3 0. 8 7 6. 54 4 . 8 1 4 . 99
慈 竹 s (. af in is )4 . 3 52 5. 12 19 . 0 61 . 7 52 4 2 4 . 52 · 0 . 71
毛 竹 (h Py . p ub o sc e n)4 5. 9 4 2 7. 83 18 . 8 1 0 . 8 1 0 . 1 7 4 . 1 7 4 . 2 1
马尾松 (p ins um s s o a i an a) 51 . 8 62 8 . 4 2 8 . 54 0 . 3 3 2 . 2 1 6. 7 7 4 . 4 3
云 杉 (P ice s a ap e r at a)4 6. 9 2 2 8 . 43 1 1 . 62 0 . 78 2 . 8 0 6. 3 7
冷 衫 (A l ie s f axo n in a a)4 5. 9 3 3 1 . 6 510 , 7 9 0 . 9 9 4 . 5 6 0 . 2 4
按 木 (E u e a ly p ut s . s p . ) 7 7 . 80 2 7 . 4 5 10 . 2 7 0 . 2 9 2 . 46 3 . 30 1 . 14
(综纤 )
麦 草 ( S tar w ) 4 0 . 4 0 2 2 . 3 4 2 5 . 56 6 . 0 4 5 36 23 .’ l 5 4 . 37
庶 渣 ( B a g s se ) 4 2 . 16 19 3 0 、 2 3 5 1 3 . 6 6 15 . 88
思茅松 (p in u s k e s i y a ) 7 5 . 77 2 8 . 0 7 12 . 50 .0 2 3 1 . 4 7 2 . 6 5 2 . 30
(综纤 )
表 2 龙竹 、 慈竹纤维长的频率分布及竹材组织比最( % )
竹 种 0 . 16m m 0 . 16 ~ 0 , 2 1 .0 2 t ~ 0 . 2 6 0 2 6~ 0 . 3 1 .0 31 以上 纤维组织 导管和原 筛管及薄
以下 生木质部 壁 组 织
龙竹 6 . 3 26 . 7 33 . 3 2 .4 3 9 . 4 39 . 7 6 . 6 53 . 7
慈竹 9 3 26 . 7 4 1 . 7 17 . 3 5 . 0 53 . 1 6 . 0 4 0 . 9
表 3 龙竹与部分造纸原料纤维形态比较
原料品种 纤维长度 纤维宽度 长宽比 壁腔比 原料品种 纤维长度 纤维宽度 长宽比 壁腔比
(m m ) ( u m ) (ZW / L ) (m m ) (
u m ) (ZW / L )
龙 竹 2 . 33 17 . 0 1 37 . 2 1 3 8 云 杉 3 0 6 5 1 . 9 58 . 96 0 . 4 6
黄 竹 2 . 79 2 0 . 2 138 . 1 4 . 70 按 木 0 . 6 8 15 . 8 4 3 . 0 4 1 . 8 0
慈 竹 2 . 2 1 14 . 2 155 . 6 1 . 5 9 厂 麦 草 1 3 2 12 . 9 10 2 3 3 1 . 6 1
毛 竹 2 . 03 2 3 . 22 8 7 . 4 2 6 , 9 8 庶 渣 1 . 7 3 22 . 5 7 6 . 89 1 . 2 2
马毛松 3 . 6 1 50 . 0 7 2 . 2 1 . 2 8 思茅松 3 . 7 8 43 . 3 8 7 . 8 1 . 3 1
表 4 龙竹与部分原料单位面积年产量比较 (吨 / 年 · 公顷 )
项目 ` 竹 材 木 材 草 类
材种 龙竹 黄竹 慈竹 毛竹 杨木 按木 马尾松 思茅松 芦苇 麦草
产 t 2 5 . 9 22 . 5 12 . 5 1 1 . 0 10 . 1 11. 9 3 . 0 7 . 5 9 . 0 3 . 8
参考文献
L同冀像 纸浆竹林的丰产结构及主要竹种的造纸性 竹子研究汇刊 , 19 9 1 , N .o .4
能探讨 竹类研究 , 19 86 . N .o 4 . .5 李 民栋 竹材化学组成和半纤维素结构的特性 , 中
.2 陈富枢 丛生竹纤维形态分析与造纸用竹选择 , 广 国造纸 , 1990 , N .o .3
东林业科技 19 86 , N .o 2 . .6 王菊华等 思茅松一一一种可开发的造纸原料 中国
.3 戴明 关于我国制浆造纸工业利用竹类纤维原料的 造纸 , 19 90 , N .o .3
问题 , 贵州林业科技 , 19 89 , N .o 3 。 .7 孙国棋 关于发展云南省林纸加工业的几点思考 ,
.4 何天健 慈竹 、 黄竹纸浆竹林的培育及造纸研究 云南省 “林纸结合 ” 研讨会论文集 。 19 92 年 。
一 2 2 一