中国草类纤维制浆的理论与技术研究

    

 

我国森林资源贫乏，目前人均占有森林面积和人均 蓄积量分别仅为 0.28 hm2 和 9.048 

m3，分别相当于世界人均占有量的 21.3%和 1/8.我国是世界非木材纤维造纸产量最多、经
验最丰富的国家.据统计,2006 年生产非木材纤维浆 1290 万 t

 

，占原生浆产量的 71%。

    草类纤维制浆存在很多问题:① 草类制浆(特别是规模较小的企业)碱回收系统效率低下，

 

适合于中小型草浆厂制浆废液回收治理的技术和装备还不成熟 可靠。禾草类纤维制浆黑

 

液的资源化技术也没完全过 关，市场开发尚需一个过程;②

 

原料收集方式落后。受收集经

 

济半径和运输的限制，草浆厂的规模一般都 比较小，其技术设备落后，原材料、能源消

 

耗高，劳 动生产率低，产品质量差，市场竞争能力低;③

 

适合 于草浆生产的各种专用设

 

备尚未完善。 自 20 世纪 70 年代以来，我国用 30

 

多年的时间 对非术材纤维制浆造纸进行

 

 

了一系列深入的理论研究 和生产实践，基本认清了非木材纤维制浆造纸的规律， 并提出
了解决草类纤维制浆难题应采取的措施，使近年我国非木材纤维制浆造纸技术水平有了
很大提高. 
    1 草类纤维制浆过程中备料的重要性

禾草类秸轩梢、叶、穗部的灰分、1 % NaOH

 

抽出 物和戊聚糖含量都高于茎杆部，特别

 

是灰分比茎杆部 高 1 倍(不包括夹带的泥沙);叶中的 1% NaOH

 

抽出 物比茎杆部多 47%;而

 

综纤维素含量却远低于茎杆。麦草秸杆的梢、叶、穗部的纸浆得率比茎杆低 12 个百分点，

 

其大部分组分都溶于黑液而不能成浆，但 却比茎杆多消耗 40%的用碱量。可见梢、叶、穗

 

 

部分 的纸浆得率低，碱耗大，对制浆不利。 文献表明麦草秸杆茎杆部的纤维最长，而且

 

茎基部比茎中部和梢部要长。梢、叶、穗、节的纤维 细胞比茎杆部短且粗。
    草类纤维的非纤维细胞(包括薄壁细胞)

 

含量远 大于木材，是造成草浆滤水性差、纸页表

 

 

面强度低的 根本原因。且薄壁细胞在制浆过程中脱木素速率低， 成浆困难。相同漂白条件

 

 

下，禾草类纤维中杂细胞难 漂白，白度低，漂剂耗量大，所以在漂白前除去杂细 胞对提

 

高草浆漂白性能和纸张强度有重要作用。 总之，禾草类秸杆并非所有部位都适合于造纸 ，
 

 

应该在原料进入制浆前尽可能将有害无益的组分除 去。强化禾草类秸杆的备料过程，除

 

去灰尘、草叶、梢、穗，是获得浆料滤水性能好、黑液黏度度低的关键，但遗憾的是，目前

 

许多草浆生产企业对备料工序的重 要性缺乏足够认识，给后续生产造成许多麻烦。研究  
开发更有效的草类纤维原料的备料除尘设备是做好草浆生产的重要课题。
2 禾草类纤维与木材制浆的差异

 

    

 

文献研究结果显示，禾草类纤维的脱木素 阶段性和速度与木材有很大差别，如麦草在

 

碱法制浆时， 100℃保温 1h 则有 70%

 

的木素溶出，为主要 脱木素阶段;当升温至 160℃时，

或在 140℃

 

时保温 1h，脱木素率则达到 90%; 160℃后的保温阶段只能再脱除 2% ~3%的木

 

素，为残余脱木素阶段。而针叶 材(140℃以前)仅有 20%~25%

 

的木素溶出，其主要 脱木素

阶段，在升温至 165℃

 

及其保温前期，可溶出 60% ~70%木素; 165℃保温后期为残余脱木

 

素阶段， 可溶出 10% ~15%

 

的木素。所以可将草类原料制浆脱 木素分为主要脱木素阶段、

 

补充脱木素阶段和残余脱 木素阶段，以示与木材制浆阶段性(

 

初始脱木素阶段、主要脱木

素和残余脱木素阶段)

 

的差异。禾草类纤维 与木材制浆的显著差别，主要由以下原因造成

 (1)草类纤维中含有大量碱易溶木素(

 

即常温下 1 % NaOH 可抽提出的部分)。文献的研

究结果表明，麦草在常温下碱抽提 48 h 即有 63%

 

木素溶出， 其中有近 60%的木素以 LCC

 

的形式存在，游离木素 仅占 35% ~ 40%

 

。最早脱除的木素是相对分子质量 最低的组分，

而残余在纸浆中的木素是难以溶出的高分子组分;测定木素结构官能团表明，碱易溶木素
中酚羟基、羧基、醇羟基等亲水基团含量高;

 

而且碱易 溶木素中含有较多的 α-酯键、α- 醚键