桉木結(jié)構(gòu)皮、桉樹皮硫酸鹽法制漿造紙實驗

隨著我國造紙工業(yè)的快速發(fā)展，特別是我國實施天然林保護工程后，造紙原材料的供求矛盾日益突出。曾有專家提出要拓寬進口造紙木材的建議,但拓寬進口木材也面臨三大難題:一是木材大國相繼出臺法律法規(guī),對木材砍伐進行限制,造成木材價格不斷上升;二是國際油價飆升,造成海運費用急劇上漲;三是檢驗檢疫對木片熏蒸的要求,也增大供貨成本。因此,如何充分利用木材加工分出來的邊角料,擴大造紙原料渠道以及在原有原料的基礎(chǔ)上提高漿得率,減少物耗,已經(jīng)日益受到制漿企業(yè)的關(guān)注。“世界桉樹看巴西,中國桉樹看廣西”。目前,廣西桉木商品材逐年增加,“十一五”期末的2010年產(chǎn)量已達800萬m3,依據(jù)《廣西林業(yè)發(fā)展“十二五”總體規(guī)劃》,到“十二五”期末,年生產(chǎn)桉木材將達3000萬m3,廣西已成為我國速豐桉商品材大省區(qū)。桉木板皮也即桉木旋切單板,是把桉木原木用旋切機沿著桉木外圍切線方向按一定的厚度旋切出來的薄板。發(fā)展旋切單板和制漿造紙是消化速豐桉最有效的措施。然而目前市場上用于制漿造紙的桉木基本上是徑級比較小的,徑級較大的桉木用于旋切單板對木材商來說有更大的經(jīng)濟效益,所以速豐桉對造紙企業(yè)來說,依然可以用“望梅止渴”來形容。桉木用于旋切單板后因尺寸、形狀不符合規(guī)格要求等原因會產(chǎn)生不合格單板,據(jù)了解,不合格單板量約占2%。至2009年,全廣西旋切單板廠有四五千家,每年加工桉木600余萬m3。按“十二五”期間翻一番計算,廣西旋切單板廠每年加工桉木將達1200余萬m3,也即將產(chǎn)生約24萬m3的不合格單板。按50%的得率算,可制漿約6萬t。對以桉木為造紙原料的制漿企業(yè)來說,這將是一個很大的補充。同時,也正是因為用于制漿造紙的基本都是徑級較小的桉木,甚至是桉木的枝丫,相對來說,小徑級桉木的剝皮難度會比大徑級的大許多。因此實際生產(chǎn)中難以將桉樹皮徹底清除,造成桉木片里同時混有部分桉樹皮。為考察桉木板皮用于制漿造紙的可行性,以及桉樹皮對制漿的影響,我們開展了本次不同配比桉木板皮、桉樹皮硫酸鹽法制漿實驗。1實驗部分1.1桉樹皮、桉木片實驗用的桉木板皮為桉木板皮廠提供的不合格旋切單板,經(jīng)人工切斷成片,其厚度為1.7mm,平均長度為41.7mm;桉樹皮為桉原木剝下的樹皮,切成約2～4cm規(guī)格;桉木片為廣西南寧鳳凰紙業(yè)有限公司采購的國產(chǎn)桉木片,木片尺寸合格率(木片的厚度≤8mm,長度≤45mm,寬度≥8mm)為86.3%。將以上原料風(fēng)干平衡水分后分別裝入塑料袋密封,測定水分后備用。1.2力學(xué)性能測定ZQS-1-1F-II型電熱回轉(zhuǎn)蒸煮鍋,有4個小群罐蒸煮,每個小群罐容積為1L;ZQS-5-4300篩漿機;毛細管粘度計和501超級恒溫器;GZX-GF-Ⅱ數(shù)顯式鼓風(fēng)干燥箱;SE060L&WTensiletester(抗張強度測定儀);SE009L&WTearingtester(撕裂度測定儀);20.12MCL&WSheetformer(紙頁成形器);SE003L&WPulpdisintegrator(紙漿疏解儀);SE002L&WBurstingstrengthtester(耐破度測定儀);PFIMILL(PFI磨);912L&WFibertester(纖維分析儀)等。1.3稱重法的設(shè)計1.3.1木材皮紙漿為探索桉木板皮制漿的可行性,實驗采用表1的蒸煮工藝條件,按表2的桉木板皮含量進行配比。1.3.2樹皮含量的控制為了解桉樹皮對桉木制漿的影響,實驗采用表3的蒸煮工藝條件,按表4中桉樹皮含量進行蒸煮實驗。按表2、表3中桉木木片、桉木板皮或桉樹皮配比和工藝,取相當于絕干質(zhì)量為160g的試樣裝入小群罐中按蒸煮曲線進行硫酸鹽法蒸煮,蒸煮后的漿料用水洗滌干凈,用篩漿機經(jīng)0.5mm篩縫進行篩選。1.4物理性能檢測細漿得率、粗渣率、細漿卡伯值、黑液殘堿、蒸煮漿粘度、實驗室PFI磨打漿、實驗室抄片、紙頁各物理性能等項目的檢測均按照國標進行,在標準大氣條件(相對濕度50±2%,溫度23±1℃)中處理和檢測物理性能指標。2結(jié)果與討論2.1蒸餾水試驗的結(jié)果2.1.1全桉板皮纖維特性對不同桉木板皮含量蒸煮實驗的蒸煮得漿和黑液進行分析,實驗結(jié)果如表5。從表5和圖1可知,在同一蒸煮條件下,隨著桉木板皮含量的增加,細漿卡伯值在17.7和20.0間波動,黑液殘堿呈逐漸升高的趨勢,細漿得率在桉木板皮含量在15.0%以內(nèi)時基本穩(wěn)定在50.0%,全桉木板皮漿得率高達52.5%。從纖維分析和粘度看,全桉木板皮得漿纖維較長和較粗,其粘度也較低。由此可見不同桉木板皮含量的桉木原料蒸煮工藝可沿用桉木蒸煮工藝,如桉木板皮含量大,用堿量還可稍為降低。2.1.2.卡伯值和粗渣率從表6和圖2可知,在同一蒸煮條件下,隨著桉樹皮含量的增加,細漿卡伯值和粗渣率逐漸升高,細漿得率和黑液殘堿卻逐漸下降。由此可見樹皮的存在不但影響了蒸煮過程中木素的脫除,加大了蒸煮難度,也降低了細漿得率和增加了耗堿量。2.1.2.桉樹皮漿的篩洗前后試樣的顏色變化在對漿料進行清洗、篩選過程中發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)上有黑色細小黏性物質(zhì),用顯微鏡對該物質(zhì)進行觀察,初步認為該物質(zhì)為樹脂,如圖3所示。這種物質(zhì)從1號試樣到4號試樣逐漸增加,1號試樣的漿樣黑色物質(zhì)極少,而4號100%桉樹皮漿有大量黑色粘性物質(zhì)。篩洗過程中,該物質(zhì)在篩漿機和濾網(wǎng)上聚集造成濾水、篩洗困難。將篩洗后的漿樣疏解抄成漿片進行比較,1號試樣的漿樣顏色較其他漿樣白,而4號試樣的漿樣顏色最深,如圖4所示。4號試樣的漿樣較硬,吸水潤漲較難,經(jīng)8h浸泡后仍較難疏解,如圖5所示。2.2不同打漿情況下桉板式皮的理化性質(zhì)各指標含量測定結(jié)果對桉木板皮蒸煮實驗的細漿進行實驗室打漿抄片,將紙片在標準大氣條件下進行處理,再檢測其物理性能指標,以此來了解不同桉木板皮含量下蒸煮得漿的內(nèi)在質(zhì)量。抄片紙頁檢測結(jié)果詳見表7和表8。從表7可看出,未打漿情況下,全桉木板皮蒸煮得漿濾水性能最佳,濕重最高,但其抗張指數(shù)和耐破指數(shù)稍差。從表8看,打漿至約45OSR,全桉木板皮蒸煮得漿較難打漿。從強度看,其抗張指數(shù)和耐破指數(shù)也稍差。如果桉木板皮含量控制在15.0%以內(nèi),打漿后對物理性能指標影響不大。從實際運用看,不管桉木板皮含量多少,其蒸煮得漿的物理指標均能滿足生產(chǎn)需求。3桉木片的利用(1)桉木板皮用于制漿造紙是可行的,可作為制漿造紙原料的有效補充,一定程度上緩解制漿造紙原料緊缺的局面。(2)桉木板皮用于制漿時,可按不同配比和桉木片一起混合蒸煮,蒸煮工藝可完全采用桉木片的蒸煮工藝。桉木板皮含量大時,可適當降低用堿量,以降低成本,減少污染。(3)使用不合格桉木板皮用于制漿造紙,可以大幅度降低原料采購成本,可為企業(yè)增加效益。同時,使用不合格桉木板皮用于制漿造紙,也是綜合、環(huán)保利用木材資源的一個渠道,值得提倡開發(fā)。(4)桉樹