二、植物纤维原料

知识类型: 析出资源
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内容出处: 《奇妙的造纸术》 图书
唯一号: 110120020230001346
颗粒名称: 二、植物纤维原料
分类号: TS721
页数: 4
页码: 7-10
摘要: 本章介绍了造纸用植物纤维原料的分类、二次纤维原料和废纸回收利用的意义、植物纤维原料的化学成分、木材纤维原料以及我国造纸植物纤维原料的现状。
关键词: 造纸 植物 纤维

内容

造纸用植物纤维原料的分类
  植物纤维原料种类很多,分类也较复杂。但造纸工业常用的植物纤维原料大体上可分为四大类。
  (1)木材纤维原料类:木材类纤维原料可分为针叶木和阔叶木两大类,针叶木有云杉、冷杉、红松、白松、落叶松、马尾松等;阔叶木有白杨、青杨、桦木、枫木、桉木、榉木等。
  (2)禾本科纤维原料类:这类纤维原料一类以叶为原料,如龙须草、香蕉叶、剑麻、菠萝叶等;另一类以秆为原料,如稻草、麦草、甘蔗渣、芦苇、芦竹、竹子、高粱秆、玉米秆、田菁等。
  (3)韧皮纤维原料类:这类原料主要包括棉秆皮、桑皮、构皮、檀皮等。
  (4)棉麻纤维原料类:这类原料主要包括棉花、棉短绒、大麻、青麻、亚麻、黄麻等。
  植物纤维原料种类很多,具体选择原则应以植物纤维原料的纤维特性、纤维的成纸特性及经济适用性来考虑。我国造纸工业使用的主要原料为木浆、草浆、废纸浆等。近几年来,速生林制浆、废纸制浆发展较快。木浆:废纸浆:草浆大约比例为15∶60∶25。随着我国林纸结合项目的实施和废纸使用比例的加大,草浆所占比例会逐步减少。由于我国森林资源缺乏,以木材为主制浆造纸尚需做出较大努力。使用非木材纤维原料造纸有利于节省木材,使资源充分利用,增加农民收入,而且草类纤维原料资源丰富,不可忽视。
  二次纤维原料和废纸回收利用的意义
  二次纤维字面上是指第二次利用的纤维原料,但实际上,由于废纸的多次反复使用,不仅限于只用第二次,因而二次纤维这个概念只不过是一种习惯叫法,它泛指重复使用的纤维原料,尤其是指废纸的回收利用。
  由于当今世界环境日趋恶化,人们的环保意识也日益增强,为了节约能源,节省资源,减少污染负荷,减少森林砍伐,养息森林,全球各个国家,尤其是发达国家都非常重视废纸的回收利用。
  目前,全球纸和纸板的消费量如按3亿吨/年计算,若60%回收再利用,每年可回收废纸1.8亿吨,按80%的出浆率,可生产废纸浆1.44亿吨浆。我国2011年纸和纸板消费量9752万吨左右,如按回收率60%,得浆率80%计算,可节约纸浆4680万吨,如此计算可节省纸浆2800万吨,接近全年用浆量的一半,这个数字是非常可观的。因此,废纸等二次纤维的回收利用具有非常大的经济效益和环境效益,具有非常重要的意义。
  植物纤维原料的化学成分
  造纸植物纤维原料的化学成分比较复杂,各种原料和同一种原料的不同部位化学成分相差较大,植物纤维原料由主要成分和次要成分组成。其主要成分包括木素、纤维素、半纤维素。其次要成分包括树脂、脂肪、淀粉、果胶、单宁、色素、灰分等;灰分成分主要是钾、钠、钙、镁、磷、硫、硅的无机盐类。
  (1)木素:木素主要存在于植物胞间层和细胞壁中,它像胶水一样把纤维一根根相互粘在一起,支撑植物体,木素是以苯丙烷结构单元连接成的网状大分子结构。木素的性质比较活泼,能与氯、烧碱、亚硫酸盐等化学药品作用而溶解。在化学制浆过程中,就是用化学药品与木素反应而除去木素。木素对纸张强度有不良影响,而且木素的存在易使纸张返黄,所以,除了在蒸煮过程中除去大部分木素以外,还要在漂白过程进一步除去残留木素,以保证成浆质量。
  (2)纤维素:纤维素存在于植物细胞壁内,大多数植物纤维素与木素和半纤维素共存在一起。纤维素是由葡萄糖基通过化学键连接成的直键大分子碳水化合物,其分子式可简写为(C6H10O5)n,其中n代表葡萄糖基个数,称为聚合度,如蔗渣纤维中的纤维素聚合度为3000左右,而木材纤维的聚合度高达10000。
  纤维素是纤维细胞壁的主要组成部分,是纸浆中的主要成分,因此,在制浆过程中应避免强烈条件,以减少纤维素分子链的裂断,尽力保留纤维
  素,以提高浆的质量。
  (3)半纤维素:半纤维素是指植物纤维原料中,除果胶和淀粉以外的所有低分子碳水化合物的总称。它与纤维素不同,分子带有支链,因而更易与化学药品反应。
  半纤维素存在于植物细胞壁中,它的主要成分为多戊糖和多己糖等,半纤维素易在水中润胀,有利于打浆,从造纸的角度来看,在制浆过程中应尽量保留半纤维素,以提高浆的某些性能和浆的收获率。
  (4)其他成分:其他成分主要指树脂、脂肪、蜡类、淀粉、果胶、单宁、色素、灰分。树脂、脂肪、蜡类在制浆过程中应尽量除去,免得在抄纸过程中产生糊网、粘辊子、纸面有树脂点等障碍。单宁和色素主要存在于韧皮纤维类原料,因其溶于水,制浆过程中易被除去。单宁和色素的存在,使浆料颜色变深,影响浆的白度,一般在热碱液中易被除去。植物纤维原料的灰分主要是钾、钠、钙、镁、磷、硫、硅的无机盐类。灰分一般对造纸影响不大,但由于稻麦草的硅含量较高,对其黑液回收有不利影响,特别是在蒸发设备中易结垢,堵塞管道,严重时可带来较大危险,故草浆的黑液碱回收应进行除硅处理。
  木材纤维原料
  木材纤维原料类分为针叶木和阔叶木两大类。
  (1)针叶木:针叶木又称软木,如云杉、冷杉、臭杉、马尾松、落叶松、红松等等。其木质部由95%左右的管胞构成,其余5%左右为髓线细胞及树脂道。针叶木纤维长度一般为1.1~5.6毫米,宽度为0.03~0.075毫米。
  针叶木的杂细胞较少,且一般都能在洗涤、抄纸过程中流失。针叶木浆比较纯净,纤维长,能制造强度高的高级纸张。
  (2)阔叶木:阔叶木又称硬木,如白杨、青杨、桦木、枫木、榉木、桉木等等。阔叶木与针叶木不同,木质部有较多的导管。阔叶木的纤维长度为0.7~1.7毫米,宽度为0.02~0.04毫米。
  阔叶木纤维较针叶木纤维短,且含有较多的杂细胞,因而,成纸强度稍低,成纸比较疏松,吸收性强,不透明度高,特别适于做印刷、书写纸类纸张。
  我国造纸植物纤维原料的现状
  我国是多种造纸原料并用的国家。我国造纸原料选用的方针是:草木并举,因地制宜,逐步增加木材比重。
  近几年来,由于纸和纸板产量的快速增长,生产和技术水平的不断提高,随着高档纸种比重的增大,以及环境治理力度的加大,关停了大批小型草浆造纸厂。草浆的产量基本维持较稳定的水平,木浆比例不断加大,废纸制浆造纸应用范围不断扩大,致使木浆和废纸浆比例大大增加。目前,草浆:废纸浆:木浆大约为14∶62∶24。木浆增加的原因是进口木浆数量增加,并且造纸企业利用速生丰产林和林业边角材制浆的数量增加,废纸浆增加的原因主要是利用废旧报纸生产新闻纸的比例增加,新上板纸生产线多使用进口和国产废纸和废纸箱。从发展的角度来看,随着我国林纸结合,大批速生丰产林进入砍伐期和废纸进口、回收比例的加大,整体上木浆和废纸的比例仍然还会有较大幅度的增加,而草浆的生产将保持在一个稳定的水平上。
  我国使用禾本科造纸纤维原料,北方和西北主要是以芦苇、麦草、稻草等为主,南方主要以竹子、蔗渣等为主。速生丰产林造纸,北方主要以杨木为主,包括白杨、青杨、三倍体毛白杨等;南方主要以桉木和相思树等为主。
  据有关专家预测,到2020年,我国纸和纸板产量将达到1亿吨,按每吨纸需浆量为900千克计算,届时我国需纸浆9000万吨。如此大的原料需求量,势必造成原料供不应求。因此,除大力发展速生丰产林造纸,加大废纸回收利用的力度外,还应因地制宜,开发多种造纸纤维原料,特别是保持目前适度的草浆规模是非常必要的。草类纤维原料的应用,不但能解决造纸用纤维原料的短缺问题,还可大大增加农民的收入,避免燃烧秸秆造成环境污染和火灾发生。但应避免小型制浆厂遍地开花,应集中制浆,扶持大型制浆造纸厂,以利解决草类纤维原料蒸煮废液处理问题,更有利于造纸行业健康和可持续发展。因此,造纸纤维原料的正确选择,意义重大。
  造纸行业是传统的“朝阳行业”,造纸工业的发展,可带动农业、林业、机械制造、电子、电力、钢铁、化工、自动化、仪表等相关行业发展。我国是纸和纸板消费大国,应将造纸行业作为国民经济发展的支柱产业。

知识出处

奇妙的造纸术

《奇妙的造纸术》

出版者:山东科学技术出版社

本书讲述了造纸工业快速、健康和可持续发展,带动了相关产业的发展。我国的现代造纸工业在国民经济建设中占有重要地位。以便人们特别是广大青少年更好地了解造纸工业,普及造纸技术基础知识。

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