表
2
红麻原料的化学成分
%
灰分
抽提物
热水 苯
-
醇
1 %NaOH
Klason
木素 酸溶木素 总木素 综纤维素 聚戊糖
全杆
2. 74 12. 07
4. 36
34. 34
16. 27
2. 07
18. 34
78. 41
17. 99
杆芯
2. 51 15. 01
4. 45
36. 39
19. 00
1. 73
20. 73
77. 93
19. 67
皮
3. 82 9. 83
4. 19
30. 37
8. 65
2. 16
10. 81
79. 65
14. 07
2 . 2
蒸煮
蒸煮在
ZQ S - 1
型
15L
电热回转蒸煮锅中进行 。
制浆方法采用亚硫酸氢镁法
,
固定装锅量为绝干原料
450g ,
倒入电热蒸煮锅中
,
加入蒸煮药液和水
,
密封后
进行蒸煮 。
蒸煮结束后
,
浆料与残液一并装入布袋
,
洗净
,
用
ZQ S
—
1
型振动式平板筛浆机
(
筛缝
0 . 35mm)
筛选
,
分
离粗渣与细浆 。
2 . 3
浆料性能测试蒸煮后浆料得率 、
硬度 、
黏度 、
裂断
长 、
撕裂指数 、
耐破指数等
,
均按《制浆造纸实验》
一书
规定标准检测
[ 5 ]
。
3
结果与讨论
3 . 1
条件实验
参照亚硫酸氢镁法苇浆制浆工艺条件
,
改变总酸 、
酸比和保温时间
,
进行条件实验
,
实验结果见表
3
。由
此看出
,1
号和
2
号实验粗浆得率很高
,
但细浆得率均
未超过
30 % ,
卡伯值亦较高
,
不能满足抄制文化用纸
的要求 。而
3
号实验在没有提高蒸煮温度前提下
,
进
一步提高总酸并降低酸比
,
同时延长保温时间 。结果
表明
,
此时浆料粗渣较少
,
原料成浆 。
表
3
亚硫酸氢镁法红麻蒸煮条件实验结果
实验号
总酸
/ %
酸比
温度
/
℃
保温时间
/ min
粗浆得率
/ %
细浆得率
/ %
卡伯值
黏度
/ mL
・
g
- 1
1
3 . 9
2. 6
164
90
59. 4
26. 1
51. 1
939 . 5
2
4 . 5
2. 3
165
120
51. 5
29. 9
46. 3
896 . 7
3
5 . 5
2. 0
165
150
46. 1
45. 8
35. 3
889 . 6
3 . 2
正交实验及极差分析
根据条件实验结果
,
对蒸煮过程中影响成浆质量
的关键因素总酸 、
酸比 、
最高温度和保温时间
[ 3 ]
进行了
四因素三水平的正交实验
,
如表
4 ,
以蒸煮后浆料得
率 、
卡伯值 、
白度和黏度为主要考核指标来确定蒸煮最
佳工艺 。其它蒸煮条件
:
液比
1
∶
5 ,
升温时间
2 . 5h ,40
℃
空转
20min
。对结果的极差分析见图
1
。
表
4
正交实验因素水平表
水平
因 素
A
总酸
/ %
B
温度
/
℃
C
保温时间
/ min
D
酸比
1
5 . 0
155
90
1 . 5
2
5 . 3
160
120
2 . 0
3
5 . 6
165
150
2 . 5
亚硫酸氢镁法蒸煮过程中
,
药液与木素起着两个
主要反应
[ 4 ]
:
蒸煮初期
,
起决定作用的是药液对纤维原
料的充分渗透
,
在此发生的主要是木素的磺化反应
,
亚
硫酸盐药液的浓度 、
压力和温度的作用
,
首先就是要为
木素的充分磺化创造尽可能好的条件
;
在蒸煮后期
,
起
决定作用的是磺化木素的溶出
,
这时起控制作用的将
是水解或溶解速度
,
适当增强蒸煮后期的酸度有助于
加快脱木素的速率 。
由图
1
可知
,
随着总酸的增加
,
细浆得率 、
白度上
升很快
,
而粗浆得率 、
卡伯值降低
,
黏度变化不大 。当
总酸达到
5 . 6 %
时
,
细浆得率及白度值较高
,
卡伯值达
到较小值 。随着酸比增加
,
细浆得率 、
白度和黏度都是
先下降后上升
,
但细浆得率和白度都在酸比为
1 . 5
时
达到最高值
,
黏度在酸比为
1 . 5
和
2 . 5
时相差不大 。
图
1
L
9
(3
4
)
正交实验极差分析趋势图
蒸煮温度和压力是影响亚硫酸盐法蒸煮的一个重
要因素
,
提高蒸煮温度和压力能有效加速蒸煮反应 。
如图
1
所示
,
温度对各个指标都是最显著的影响因素 。
随着温度的升高
,
粗浆得率下降
;
细浆得率先上升后下
降
,
在
160
℃时达到最高值 。这主要是由于磺化过程
在较低温度下
,
主要进行木素的磺化
,
此时浆料磺化度
升高
;
而在高温度下
,
木素的溶出占主要地位
,
得率有
所下降 。从
155
℃到
160
℃
,
白度急剧上升
,
之后基本
保持不变
;
黏度先上升后下降
,
在
160
℃时达到最高
值
;
卡伯值一直下降
,
但
160
℃与
165
℃时的值相差不
大 。
亚硫酸氢镁法制浆可以快速通气升温
,
但必须保
证药液与原料的均匀接触
[ 3 ]
。从图
1
中可以看出
,
当
保温时间从
90min
延长到
120min ,
得率 、
白度 、
黏度都
上升很快
,
卡伯值下降
;
继续延长保温时间到
150min ,
细浆得率 、
白度和卡伯值的变化都不大
,
但黏度下降却
较大
,
在此我们定保温时间为
120min
。
3 . 3
再现性实验
根据以上综合分析
,
选定蒸煮最佳组合方案为
A3B2C2D1
。为了检验所选方案的正确性
,
对所选方
案进行了再现性实验
,
并将检测结果同金纸酸法苇浆
进行对比
,
结果见表
5
。从表中结果可知
,
浆料的黏
度 、
白度等指标优于金纸的苇浆
,
可满足生产文化用纸
的需要 。
表
5
再现性实验结果及与金城浆的比较
浆料种类
粗浆得率
/ %
细浆得率
/ %
卡伯值
黏度
/ mL
・
g
- 1
白度
/ %ISO
红麻浆
50 . 7
48 . 3
42 . 1
946 . 8
51 . 4
苇浆
-
-
28 . 6
566 . 1
47 . 6
5
红麻亚硫酸氢镁法制浆工艺
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