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奥库梅和奥齐戈制浆性能的研究

2013-11-12文琼菊邱先琴

湖北工业大学学报 2013年4期
关键词:加蓬纸浆白度

文琼菊, 邱先琴, 李 勇, 付 彪

(湖北工业大学制浆造纸工程学院, 湖北 武汉 430068)

奥库梅和奥齐戈是非洲加蓬国覆盖面积最大的两种树种,也是我国从加蓬进口最多的木材品种.奥库梅是一种阔叶乔木,树干粗壮笔直,成材后可高达50 m左右,枝桠不多,树枝一般生长在离地面30 m处,一棵奥库梅树,一般可得到6 t左右的良好木材,成材率很高[1-2].为了充分利用纤维资源,将加蓬当地木材加工厂的边角余料用于制浆造纸,受某投资公司的委托,笔者对奥库梅和奥齐戈进行蒸煮、漂白、打浆、抄纸等实验,对其制浆性能进行研究,为其合理应用提供依据.

1 实验原料与方法

1.1 实验原料

奥库梅和奥齐戈样品皆来自于加蓬,由某投资公司提供.二种原料均在实验室手工切成木片,切好的木片储存于塑料桶中平衡水分.取部分奥库梅原料经粉碎机碎解作原料成分分析用.

1.2 实验方法

1.2.1化学成分分析将火柴杆大小的奥库梅试样在粉碎机上磨碎, 取通过40 目但不能通过60目的粉末,贮于具有磨口玻塞的广口瓶中平衡水分,按照国家标准测定奥库梅原料的化学组成.

1.2.2纤维形态测定在试管中将火柴杆大小的试样用离析液离析,制作纤维切片后在纤维投影仪上测定纤维长度及宽度.

1.2.3蒸煮实验蒸煮设备为计算机控制升温、保温程序的10 L Greenwood双槽蒸煮器,药液经循环泵由锅外加热器加热.

1.2.4漂白实验在塑料袋中进行漂白实验,采用CEH三段漂白,各段漂白均将纸浆置于塑料袋内在水浴锅内进行.

1.2.5打浆及抄纸实验打浆在PFI磨中进行,打浆度测定在肖氏打浆度测定仪上进行.抄纸在ZQJ1-B手抄型抄纸机上进行.

1.2.6纸张物理性能测定按照《制浆造纸分析与检测》[5]提供的方法测定纸张的抗张强度、撕裂指数、耐折度和紧度等.

2 实验结果

2.1 原料纤维形态和化学组成分析

对样品进行了密度、纤维形态及化学成分分析(表1).由表1可见,奥库梅的密度较小、奥齐戈密度较大.奥库梅密度较小,这有利于制浆过程中蒸煮药液的渗透.

从纤维形态来看,奥库梅纤维的平均长度为1.25 mm,大于桉木(0.68 mm)及山杨(0.86 mm)[3],也大于4种相思树(0.9~0.96 mm)纤维的平均长度[4];一般来说,纤维越长,纸张的撕裂度、抗张强度、耐破度、耐折度等纸张强度指标越高,因此奥库梅材种纤维形态较好.

从化学组成可知,奥库梅原料纤维素含量为48.14%,高于杨木(43.24%)及楹树(46.74%)[3].纤维素含量较高,则意味着纸浆得率较高.

综合分析原料纤维形态和化学组成,可知奥库梅原料是适用于制浆造纸的阔叶材种.

表1 原料纤维形态和化学组成分析结果

原料密度为12%水分的木材质量与体积之比

2.2 蒸煮条件及结果

将奥库梅、奥齐戈原料采用相同工艺条件进行蒸煮,所用方法为硫酸盐法,蒸煮工艺条件为:用碱量26%(Na2O计),硫化度25%,液比1∶5,蒸煮最高温度175℃,升温时间3 h,保温时间1 h.蒸煮结果见表2.

表2 奥库梅、奥齐戈蒸煮结果

由表2可知:在相同的蒸煮工艺条件下,奥库梅比奥齐戈耗碱量略高,但奥库梅比奥齐戈纸浆得率高2.26%,纸浆高锰酸钾值低2.99,奥库梅Y/K值为4.60,奥齐戈Y/K值为3.39,说明奥库梅在蒸煮过程中木素较易脱除.综合比较而言,在相同的硫酸盐法制浆工艺条件下,奥库梅原料的蒸煮性能优于奥齐戈原料.

2.3 漂白条件

采用CEH三段漂白,对奥库梅、奥齐戈进行漂白,总用氯量6.5%,各段工艺条件见表3.

表3 漂白工艺条件

2.4 漂白浆白度及物理强度指标

将奥库梅、奥齐戈漂白浆在PFI磨中进行打浆,打浆浓度为10%,打浆后2种浆料打浆度均为30°SR.打浆后浆料在手抄型抄纸机上抄片,按照国家标准测定手抄片的各项物理性能(表4).

表4 奥库梅、奥齐戈漂白浆手抄片物理性能

由表4可见,将漂白浆抄片后测定白度,在相同漂白条件下,奥库梅、奥齐戈漂白浆白度分别为80.24%ISO、79.40%ISO,两种漂白浆白度相近.对物理强度指标进行分析,可知奥库梅漂白浆比奥齐戈有着较好的强度性能,奥库梅抗张指数、撕裂指数、耐破指数、耐折度均明显高于奥齐戈漂白浆.

3 结论

1) 奥库梅原料纤维的平均长度为1.25,纤维素含量为48.14%,是适用于制浆造纸的较好的阔叶材种.

2) 采用硫酸盐法进行蒸煮,在用碱量26%,硫化度25%,液比1∶5,蒸煮最高温度175℃,升温时间3 h,保温时间1 h的工艺条件下,奥库梅原料纸浆得率为47.4%,高锰酸钾值为10.31,蒸煮性能较好.奥齐戈原料也适宜制取硫酸盐浆,但蒸煮性能比奥库梅较差,得率较低,硬度较高.

3)在相同的CEH漂白条件下,两种纸浆白度接近,但奥库梅比奥齐戈有着较好的强度性能,奥库梅漂白浆的抗张指数、撕裂指数、耐破指数、耐折度均明显高于奥齐戈漂白浆.研究表明,奥库梅原料是适宜制取硫酸盐漂白浆的材种,奥齐戈原料也适宜制取硫酸盐漂白浆,但漂白浆强度性能较差.

[参考文献]

[1] 邓 佳.加蓬,沉醉在绿色里[J]. 环境经济,2012(7):73.

[2] 李百华.加蓬一宝----奥库梅木[J]. 世界农业,1984(6):57.

[3] 邬义明.植物纤维化学[M].北京:中国轻工业出版社,1991.

[4] 邓拥军,房桂干,李 萍,等.四种相思树硫酸盐法制浆性能的比较[J]. 陕西科技大学学报,2006(2):1-7.

[5] 石淑兰,何福望.制浆造纸分析与检测 [M].北京:中国轻工业出版社,2003.

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