原标题:高的率浆及其适合原料
高得率化学机械浆(以下简称“化机浆”)是通过化学(或生物)的、热的和机械的方法或三者之间相互结合的方法使纤维原料分离,得率一般在80%~90%之间的浆种。
它包括近年发展起来的各种化学机械浆(CMP)即化学热磨机械浆(CTMP)、碱性过氧化氢机械浆(APMP、APP或PRC-APMP)、生物机械浆(Bio-MP)以及磺化化学机械浆(SCMP)等。
化机浆最早出现在欧洲和加拿大。
自20世纪70年代化学机械浆技术第一条生产线投产以来发展迅速。它和传统的机械浆(包括磨石磨木浆(SGWP)、压力磨木浆(PGW)、木片磨木浆(RMP)、热磨机械浆(TMP))有很多相同点,如都是主要通过机械作用而成浆的,都有较高的木素含量和光散射系数。
但它们之间的差别也很显著。化学机械浆由于化学物质处理对木素的软化作用,其纤维分离点主要发生在胞间层。这样在制浆过程中对纤维的损伤较少,长纤维多而细纤维含量低。
化学机械浆的纤维分离比较完全,其成浆游离度可以比传统的机械浆高得多,而纤维束含量仍维持在较低的水平。
与此同时,化学预处理还可抑制高温磨浆过程中的一些发色反应,从而提高磨后浆的白度及其可漂性。
化机浆在80~90年代一直保持较高的增长速度。近些年,随着技术的不断发展,高得率浆的生产也产生了重大转变,由原来的针叶木原料改为以阔叶木原料为主。
如今,它不但应用于各种机械浆纸,同时也广泛用于纸板、高档印刷纸、卫生纸、离型纸以及其他很多纸种。
化机浆成浆过程并不复杂,除机械法制浆主要是磨浆设备外,其他高得率制浆主要增加一个化学处理工序,设备和建厂的投资并不高,再由于得率高,原材料和化学药品消耗少,因而高得率制浆成本较低。
化机浆使用化学药品少,生产过程排放的废液污染负荷轻,产生的BOD5,CODcr, AOX比化学浆小得多,在充分利用自然资源、减少化学药品使用、简化生产过程以及环境保护日趋严格的今天,发展化机浆,更有其现实意义。
高得率化学机械浆的原料
许多树种被用于或正在研究制造化机浆,然而各个纸种对浆料性能的要求各不相同,因此了解木材纤维的基本特性对充分发挥纤维内在性能非常重要。
木材纤维形态和化学组分主要决定下列性能:
① 纤维粗糙度和柔韧性(纸张表面性能,如表面平滑度);
② 浆料的碱性过氧化氢可漂性(最高漂白白度);
③ 木片/纤维对机械磨浆的响应(磨浆中浆料性能的发展、达到给定游离度所需的单位能耗)。
近20年来,高得率浆的生产原料由原先的针叶木改为以阔叶木为主。
针叶材纤维长且直径较大,为得到较好的纸张平滑度,只能制成低游离度(通常低于150ml CSF)浆料,而高游离度的针叶木高得率浆只能用于抄造低质量的纸板和卫生纸类产品。
此外,针叶木高得率浆的可漂性也是影响其最终用途的一个重要因素。
与针叶木相比,阔叶木纤维短且纤维直径小,对提高纸张匀度和表面性能有利。虽然阔叶木化机浆的强度较低,尤其是撕裂强度差,但经化学预处理后的热磨机械浆大大改善了成浆强度,使得用阔叶木化学机械浆抄造许多纸种成为可能。
由于其纤维较短,阔叶木化机浆的游离度(CSF)可以保持在较高的范围(250~350 mL)而不显著影响成纸的匀度和表面粗糙度。
同时阔叶木化机浆和针叶木化机浆相比,更具可漂性。常用的阔叶木有杨木、
桦木、枫木。
化机浆原料的研究和开发为增加其在许多纸种中的应用发挥了关键作用。
化机浆具有与漂白硫酸盐阔叶木浆相似的强度和白度,并且具有一些独特的性质,比如松厚度好、表面积大和细小纤维含量高。通过采用如杨木、桦木、枫木、黑云杉等不同的单一材种或混合材种和(或)调整工艺条件,可以获得合适的化机浆。
每一材种都有其特有的纤维性能,可选择性地用来生产新型或性能改进的化机浆。例如,杨木与桦木混合制浆,用来生产优质的涂布纸和未涂布纸。
这种混合浆不仅具有与杨木浆一样好的匀度,一样高的平滑度和其他表面性能,而且挺度和松厚度比杨木浆高。
与此同时,研究者们也在不断寻找其他的化机浆原料。
例如中国学者研究使用竹子作为原料。
竹浆的性能介于针叶木与阔叶木之间, 明显优于草类浆,可以替代阔叶木浆并减少针叶木浆用量,用于制造各种纸张包括多种中高档纸品;竹子制浆生产工艺成熟可靠,且大部分设备可以采用国产品;污染治理工艺技术成熟,“三废”可以达到国家有关排放标准。
竹子化机浆与竹子化学浆相比较,具有投资低、纸浆得率高、化学药品消耗少、污染负荷低、生产成本低等优点。
而且保留了大量木素, 具有化学浆所没有的某些特性,如高的松厚度,优良的印刷性能,可以用于生产牛皮纸,高强瓦楞纸、箱纸板、工业包装制品, 经漂白后可以配抄新闻纸、胶印书刊纸及纸浆模塑餐具等。
但研究过程中发现漂白对于竹子高得率浆是一道难题,这也制约了它在高得率浆中的发展。
只有找到合适的制浆工艺和技术,解决好竹子高得率浆难漂的技术难题,才能为竹子纤维的利用创造更好的前提条件。
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