木片品質(zhì)對(duì)造紙漿液性能的影響

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          木片品質(zhì)對(duì)造紙漿液性能的影響

          桉樹(shù)因其速生豐產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)及用途廣泛而成為我國(guó)南方地區(qū)快速發(fā)展的人工速生林材種,桉木紙漿纖維雖短但分布相對(duì)集中,從而賦予成紙勻度好、平滑度高、不透明度高及適應(yīng)性好的特點(diǎn),因而桉木化學(xué)漿的市場(chǎng)需求量呈現(xiàn)不斷增加的態(tài)勢(shì)[1]。目前桉木化學(xué)漿的生產(chǎn)還是以漂白硫酸鹽法(KP)制漿為主。近年來(lái)國(guó)內(nèi)已先后有幾條大型漂白桉木化學(xué)漿生產(chǎn)線建成投產(chǎn),隨著越來(lái)越多類(lèi)似的紙漿生產(chǎn)線上馬、投運(yùn),國(guó)內(nèi)桉樹(shù)木片的市場(chǎng)供應(yīng)勢(shì)必會(huì)受到猛烈沖擊,木片來(lái)源的競(jìng)爭(zhēng)將是相關(guān)紙漿廠無(wú)法回避的現(xiàn)實(shí)[2]。國(guó)內(nèi)桉樹(shù)木片因?yàn)槟静膩?lái)源不穩(wěn)定、木片加工廠規(guī)模較小、木片運(yùn)銷(xiāo)途徑雜亂,從而很大程度上制約了木片質(zhì)量的穩(wěn)定性,各漿廠收購(gòu)的木片質(zhì)量總體上參差不齊。因此,了解不同樹(shù)種、不同地域、不同質(zhì)量特性的國(guó)內(nèi)桉木對(duì)制漿過(guò)程、成漿質(zhì)量和制造成本的影響,無(wú)論對(duì)漿廠生產(chǎn)層面還是對(duì)木片采購(gòu)供應(yīng)層面都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本實(shí)驗(yàn)探討了國(guó)內(nèi)人工林桉樹(shù)木片對(duì)KP法制漿性能影響因素,重點(diǎn)關(guān)注木片規(guī)格、材種、生長(zhǎng)期等因素的影響程度。

          1實(shí)驗(yàn)方法及對(duì)比依據(jù)

          采用具有代表性的人工速生桉樹(shù)木片樣品進(jìn)行篩分分析,將合格木片組分用于實(shí)驗(yàn)室蒸煮,通過(guò)對(duì)成漿分析檢測(cè),得出其細(xì)漿得率、成漿強(qiáng)度及漂白性能的差異。主要實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)設(shè)備木片篩分儀器:ChipClass木片篩(美國(guó));木片蒸煮裝置:MK775雙罐蒸煮器(美國(guó));纖維分析儀器:HiresFQA纖維分析儀(加拿大);白度檢測(cè)儀器:L&WElrepho070分光白度計(jì)(瑞典)。蒸煮實(shí)驗(yàn)條件用堿量20%(有效堿計(jì),以NaOH表示);白液硫化度(30±1)%;液比4∶1;最高溫度156℃;蒸煮周期220min。主要檢測(cè)依據(jù)篩分分析按SCANCM40進(jìn)行;木片長(zhǎng)度及分布按SCANCM48測(cè)試;纖維長(zhǎng)度按TAPPIT271測(cè)試;紙漿白度按ISO2470測(cè)試。

          2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及應(yīng)用探討

          2.1過(guò)厚片比例對(duì)蒸煮的影響

          木片的入廠質(zhì)量驗(yàn)收,通常包括水分、篩分、樹(shù)皮和雜質(zhì)含量的檢測(cè),木片篩分包含過(guò)大片、過(guò)厚片、合格片、過(guò)小片和木屑等項(xiàng)目,其中過(guò)厚片比例是公認(rèn)的對(duì)闊葉木KP法制漿有顯著影響的因素,它主要影響蒸煮堿液在厚度方向的滲透速率,造成蒸煮不勻現(xiàn)象。過(guò)厚片指厚度大于8mm的木片(不包括過(guò)大片在內(nèi))。用木片篩對(duì)木片樣品先行篩分分離,在合格片中以不同的比例摻入過(guò)厚片組分并分別混合均勻,進(jìn)行蒸煮實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2所示。由圖1和圖2可見(jiàn),木片中的過(guò)厚片比例在0~5%時(shí),對(duì)蒸煮沒(méi)有明顯影響。隨著過(guò)厚木片比例提高,粗渣率增加,蒸煮得率有所下降。當(dāng)過(guò)厚片比例超過(guò)12%時(shí),粗渣率顯著提高,得率明顯下降。過(guò)厚片比例增加至15%時(shí),粗渣率高于2%,成漿不完全。由于國(guó)內(nèi)木片受削片設(shè)備和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)所限,過(guò)厚片比例高是一個(gè)普遍現(xiàn)象,且多數(shù)漿廠生產(chǎn)線未配備厚度篩,因此過(guò)厚片應(yīng)成為木片規(guī)格中首先關(guān)注的對(duì)象,盡量控制過(guò)厚片比例不超過(guò)10%,對(duì)保證蒸煮效果尤為重要。

          2.2木片長(zhǎng)度對(duì)蒸煮的影響

          如果削片在原木規(guī)格一致、操作穩(wěn)定的運(yùn)行條件下,切出的木片長(zhǎng)度基本符合正態(tài)分布規(guī)律。據(jù)國(guó)外資料介紹,木片中的纖維長(zhǎng)度(L)與木材中的纖維長(zhǎng)度(L0)和木片平均長(zhǎng)度(L1)相關(guān),其關(guān)系可以表示為式(1):L=1/(1/L0+1/L1)(1)式(1)表明,木材中的纖維長(zhǎng)度是木片中的纖維長(zhǎng)度的主要影響因素,木片平均長(zhǎng)度是次要因素。由于國(guó)內(nèi)桉木的纖維長(zhǎng)度大致在0.75~1.0mm,而常見(jiàn)的合格木片長(zhǎng)度(MACL)大致在18~25mm,因此當(dāng)木片平均長(zhǎng)度從20mm提高到25mm時(shí),木片中的纖維長(zhǎng)度改善并不明顯,只能增加0.01mm。這就是說(shuō),通過(guò)提高木片長(zhǎng)度來(lái)改善桉木木片的成漿強(qiáng)度將收效甚微。

          2.3桉木樹(shù)種對(duì)蒸煮的影響

          取華南地區(qū)分布較廣的6種人工速生桉樹(shù)木片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室蒸煮,其中DH32-29、DH201為尾葉桉與巨桉的雜交樹(shù)種,U6為尾葉桉樹(shù)種,W5為剛果桉樹(shù)種,GL1、GL9為藍(lán)桉樹(shù)種。所選桉木均為5~6年生,在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,進(jìn)行蒸煮實(shí)驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)圖3~6所示。由圖3~圖6可知,不同種類(lèi)桉樹(shù)具有明顯不同的制漿表現(xiàn),DH32-29、DH201蒸煮得率明顯高于U6和W5;DH32-29、GL1和DH201的纖維長(zhǎng)度較長(zhǎng),成漿強(qiáng)度要好一些;GL9的成漿白度最高,其他幾種白度也都大于30%,說(shuō)明其可漂性良好;而各種桉木的蒸煮耗堿量相差無(wú)幾。綜合來(lái)看,尾葉桉與巨桉的雜交品系DH32-29和DH201比其他幾個(gè)樹(shù)種具有更佳的綜合制漿性能。

          2.4木材生長(zhǎng)年限對(duì)蒸煮的影響

          桉木生長(zhǎng)年限不同,其基本密度、化學(xué)成分和纖維形態(tài)都會(huì)發(fā)生變化,不同年限桉木的制漿性能有所不同。分別取同一地區(qū)、同一品種的3~4年生和5~6年生人工林桉木進(jìn)行蒸煮實(shí)驗(yàn)和檢驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知,5~6年生桉木比3~4年生桉木制漿得率高、成漿纖維長(zhǎng),而兩者的堿耗和白度相差不大,說(shuō)明5~6年生的桉木比年幼一些的桉木具有更好的制漿效果。鑒于我國(guó)南方部分地區(qū)人工桉樹(shù)的生長(zhǎng)期只有3~4年,因此這類(lèi)木材會(huì)產(chǎn)生制漿得率低、成漿強(qiáng)度差的問(wèn)題,其性價(jià)比要略低一些。

          2.5木芯片對(duì)蒸煮的影響

          用于制漿生產(chǎn)的桉木片通常是一些胸徑小于7cm的速生桉木,有時(shí)摻加板材加工的廢料,其中旋切板加工產(chǎn)生的木芯是常見(jiàn)的一類(lèi)廢料。木芯是桉樹(shù)的芯材所在,與邊材有很大的不同。對(duì)100%木芯片和普通木片分別進(jìn)行蒸煮實(shí)驗(yàn)和檢驗(yàn),對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表2所示。由表2可知,與沒(méi)有混用木芯片的普通木片相比,純木芯片蒸煮堿耗相近,未漂漿得率略低,但是纖維長(zhǎng)度和未漂漿白度卻有明顯差距。因此木片加工過(guò)程中應(yīng)對(duì)木芯摻加比例進(jìn)行適當(dāng)控制,木片中混入過(guò)多的木芯片勢(shì)必影響成漿強(qiáng)度,也會(huì)加大未漂漿的漂白難度,增加漂白化學(xué)品的消耗。

          3小結(jié)

          國(guó)內(nèi)速生桉木的化學(xué)法制漿蒸煮受到多種因素的影響,漿廠需要對(duì)各種因素進(jìn)行綜合權(quán)衡,以趨利避害,揚(yáng)長(zhǎng)避短。

          3.1桉木硫酸鹽法制漿對(duì)木片規(guī)格方面的首要要求是要對(duì)過(guò)厚片比例加以控制,否則影響蒸煮均勻性和成漿得率,過(guò)厚片比例應(yīng)控制在10%以下。

          3.2單純?cè)黾幽酒L(zhǎng)度不能明顯改善成漿強(qiáng)度。

          3.3木片中摻用過(guò)多木芯片會(huì)影響成漿強(qiáng)度和白度,木芯片摻加量應(yīng)予以控制。

          3.4桉木生長(zhǎng)期不同制漿性能不同,5~6年生速生桉木的制漿性能好于3~4年生速生桉木。

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