国产杨木高得率浆配抄性能的研究

第26卷第3期2007年9月大连轻工业学院学报Journal of Dalian Institute of Light IndustryVol.26No.3Sept.2007文章编号:100524014(2007)0320228205国产杨木高得率浆配抄性能的研究韩　颖1,2,　翟华敏2,　吕宏峰1(1.大连工业大学化工与材料学院,辽宁大连　116034;2.南京林业大学化学工程学院,江苏南京　210037)摘要:对两种主要国产杨木高得率浆APMP 和P 2RC A PMP 的配抄性能进行了比较研究.结果表明:两种浆都比较适合生产新闻纸,100%A PMP 或P 2RC A PMP 就能满足一等品新闻纸的要求,而要达到优等品的要求,A PMP 需要加入至少10%的化学木浆,化学苇浆或脱墨浆;P 2RC APMP 需加入至少30%的化学木浆,50%的化学苇浆或90%的脱墨浆.另外,两种浆都可以替代部分化学浆生产胶版印刷纸和胶版印刷涂布原纸.关键词:杨木高得率浆;碱性过氧化氢化学机械浆;化学预处理加盘磨化学处理中图分类号:TS752文献标识码:ACompounding papermaking ratio of domestic aspen high yield pulpH AN Y ing 1,2,　ZH AI Hua 2min 2,　L Β　H ong 2feng 1(1.School of Chemistry Engineering &Material ,Dalian Polytechnic University ,Dalian 116034,China ;2.College of Chemical Engineering ,Nanjing Fore stry University ,Nanjing 210037,China )Abstract :The compounding papermaking ratio of two domestic aspen high yield p ulp was st udied.The first class newspaper could be made by only A PM P or P 2RC A PM P.However ,more t han 10%chemical wood p ulp ,10%chemical reed p ulp or 10%deink p ulp must be added into A PM P ,as well as more t han 30%chemical wood p ulp ,50%chemical reed p ulp or 90%deink p ulp was added into P 2RC A PM P ,to obtain t he best class newspaper.In addition ,bot h p ulp could be used to substit ute partial 2ly chemical p ulp for making off set paper and off set coating base paper.K ey w ords :aspen high yield p ulp ;alkaline peroxide mechanical p ulping (A PM P );preconditioning fol 2loqwed by refiner chemical t reat ment (P 2RC A PM P )收稿日期:2007204212.基金项目:辽宁省教育厅科学研究计划资助项目(20040094).作者简介:韩　颖(19682),女,博士生,副教授.0　引　言近20年来中国造纸工业发展迅速,然而原料短缺成为继续发展的障碍,在国家政策的支持下,许多大的企业都开始在走林纸一体化的道路:“十五”规划种植面积200万公顷,到2010年达到568万公顷,包括56家企业,其中有45家为种植杨木.相应的高得率浆生产线2003年84.66万t/a ,而2004～2007年间正在建设和计划建设的生产能力为286万t/a ,其中大部分也是以可速生的杨木为原料[1].在这些生产线中,主要浆种为A PM P 、P 2RC A PM P [223].无疑高得率浆,尤其是杨木高得率浆很大程度上解决了中国的造纸原料问题[4],成为未来一个重要的发展方向.为了更好地利用这种可速生的木材资源,本文对两种主要国产杨木高得率浆配抄性能进行了研究,企业可以根据各自的产品需要,选择不同的原料配比.1　实　验1.1　实验用浆杨木A PM P ,P 2RC A PM P (以下简称P 2RC )取自岳阳纸业集团公司;废纸脱墨浆取自吉林石岘白麓纸业公司;漂白针叶木化学浆为外购商品浆;漂白化学苇浆取自新疆博湖苇业公司.表1　原浆打浆度和白度Tab.1　The beating degree and brightnessof original pulp浆种APMPP 2RC 化学木浆化学苇浆脱墨浆打浆度/°SR 61501715-白度/%67.163.867.967.160.5配抄前使用PFI 打浆,化学木浆打浆度24～25°SR ,化学苇浆打浆度35～36°SR.1.2　手抄片配抄及物理性能检测将各种高得率浆按不同比例分别与化学木浆、化学苇浆及废纸脱墨浆进行配抄,将手抄片放在装有72%硫酸的干燥器中平衡水分24h ,按相应的国家标准检测其各项物理性能.2　结果与讨论2.1　APMP 浆配抄结果图1～5为以A PMP 不同比例与不同的浆料配抄后得到的检测结果.图1　A PM P 配抄纸页白度Fig.1　Brightness vs.A PMP proportion图2　A PM P 配抄纸页不透明度Fig.2　Opacity vs.A PMP proportion图3　A PM P 配抄纸页紧度Fig.3　Sheet density vs.A PMPproportion图4　A PM P 配抄纸页裂断长Fig.4　Breaking Length vs.APMP proportion图5　A PMP 配抄纸页撕裂指数Fig.5　Tear index vs.A PMP proportion从实验各指标的变化趋势可以看出,A PM P 浆最大的优势是较高的不透明度和松厚度(较低的紧度),因而比较适合印刷类纸张的生产,对比常用印刷类纸种的国家标准(见表2～4),可以得出适宜的生产配比.(1)A PM P 可以配抄生产优等新闻纸,与化学木浆配抄最大配比可达到80%,与化学苇浆及922第3期韩　颖等:国产杨木高得率浆配抄性能的研究脱墨浆配抄均可达到90%.(2)A PM P可以替代部分化学浆生产胶版印刷纸和胶版印刷涂布原纸.如60%A PM P :40%化木浆配抄生产胶版印刷涂布原纸,可满足胶版印刷纸A 等品的物理性能指标.2.2　P 2RC 浆配抄结果图6～10为以P 2RC 不同比例与不同的浆料配抄后得到的检测结果.图6　P 2RC 配抄纸页白度Fig.6　Brightness vs.P 2RCproportion图7　P 2RC 配抄纸页不透明度Fig.7　Opacity vs.P 2RCproportion图8　P 2RC 配抄纸页紧度Fig.8　Sheet density vs.P 2RCproportion图9　P 2RC 配抄纸页裂断长Fig.9　Breaking Length vs.P 2RCproportion图10　P 2RC 配抄纸页撕裂指数Fig.10　Tear index vs.P 2RC proportion随着P 2RC 高得率浆含量的不断增加,各种浆配比后的纸页白度下降,不透明度增加,紧度减小,即松厚度增大,裂断长、撕裂指数等各项物理强度指标均下降.根据实验结果对比常用印刷类纸种的国家标准(详见表2～4),可以得出适宜的生产配比.用P 2RC 配抄可以用来生产各等级的新闻纸.生产优等品推荐配比:V (P 2RC )∶V (化学木浆)=70∶30;V (P 2RC )∶V (化学苇浆)=30∶70.生产新闻纸一等品P 2RC 比例可继续提高,并且可以与脱墨浆配抄,均能满足质量要求.如要满足胶版印刷纸和胶版印刷涂布原纸的要求,就要增加原浆的白度.由于浆料取自工厂用于生产新闻纸的生产线,所以企业出于经济性考虑,没有将白度漂到很高,但从实验的其他物理性能指标可以看出,杨木机械浆还可以满足配抄胶版印刷纸和胶版印刷涂布原纸的要求.32大　连　轻　工　业　学　院　学　报第26卷表2　最佳浆料配比与国家标准对照表Tab.2　Sheet property of optimum proportion vs.that of national standard主要技术指标新闻纸标准G B/T1910-1999APMP∶化学木浆APMP∶化学苇浆APMP∶脱墨浆APMPP2RC∶化学木浆P2RC∶化学苇浆P2RC∶脱墨浆P2RC 优等一等90:1090:1090:1010070:3050:5090:10100白度不小于/%52.050.067.367.266.667.165.365.661.563.8不透明度不小于/%888690.691.891.990.890.491.994.391.5裂断长不小于/km 3.87 3.06 4.04 3.95 3.90 3.48 4.20 3.92 3.91 3.10横向撕裂指数不小于/(mN・m2・g-1)4.5 4.37.55.86.3 4.219.111.819.7 4.7表3　胶版印刷纸主要技术指标(QB/T101221991)Tab.3　Main index of off set paper等级A级B级C级白度不小于/%878277不透明度不小于/%848078裂断长不小于/km 3.2 2.35 2.15表4　胶版印刷涂布原纸主要技术指标(QB/T170521993)Tab.4　Main index of off set coating base paper等级A级B级C级紧度不大于/(g・cm-3)0.80.80.8白度不小于/%908580撕裂指数不小于/(mN・m2・g-1) 5.90 5.40 5.00裂断长不小于/km 5.40 4.18 3.672.3　两种高得率浆性能比较为了进一步说明以上得到的实验结论,对两种高得率浆进行比较.结果如表5.筛分析结果见表6.表5　两种杨木高得率浆性能比较Tab.5　Comparison of property of APMP and P2RC浆种打浆度/°SR白度/%不透明度/%紧度/(g・cm-3)裂断长/km撕裂指数/(mN・m2・g-1) APMP6167.190.80.44 3.48 4.2P2RC5063.891.50.42 3.10 4.7表6　两种杨木高得率浆筛分析结果Tab.6　Fractionating Results of A PMP and P2RC网目号R30R50R100R200P200 APMP/% 5.523.817.9 6.946.9P2RC/%17.226.116.17.133.52.3.1　白度、不透明度从表5可以看出实验所用高得率原浆均有很高的不透明度和很好的松厚度,这也正是高得率浆的最大优点之一[5],也是厂家纷纷用来配抄新闻纸的一大理由.文献中对各种高得率浆的性能比较研究较多,一般是在相同的打浆度下或在相同的用药量下比较物理性能,以及动力的消耗,或不同原料之间的比较,而且多数是在实验室条件下模拟生产过程得到的浆料.而本实验主要是对国内高得率浆大生产中用于配抄新闻纸的杨木高得率浆进行测试比较评价,因而不透明度差异不大,白度都不是很高,这样既可以提高浆的得率,也可以节约化学药品的消耗,减轻对环境的污染.一般来说,因为P2RC有个高浓停留段而且进二段磨浆前不经洗涤,可以使残余化学药品得以更有效地利用,从而提高漂白效率,减少在磨浆过程中的白度下降,同等用药量下浆料的白度会高于传统的A PM P.实验中所用的浆料白度低于传统的A PM P,这主要是化学药品用量不同造成的.这也说明了P2RC最主要的特点,即灵活性.132第3期韩　颖等:国产杨木高得率浆配抄性能的研究也就是说使用较少的化学药品,可以制得如同SGW白度的浆料;使用较多化学药品可以得到如BCTM P高白度浆料[629].因此,生产中在满足需要的前提下,可以适当减少药品的用量.2.3.2　强度撕裂指数主要受纤维长度的影响,P2RC长纤维的组分含量较高,因而撕裂指数较高;而裂断长的主要影响因素是纤维结合力和纤维平均长度.A PMP纤维相对较短,但其打浆度较高,纤维之间结合力大,因而具有更高的裂断长.一段磨浆后,两种浆应该是相同的,都含有较多的纤维素,纤维又粗又长,表面光滑挺硬,而二段磨浆时两者就有一定的差别,因为P2RC经过了一个高浓停留段,使化学品与浆料的作用时间增加,进而增加了纤维的软化程度,在之后的磨浆过程中纤维被切断的减少.适当增加化学品的用量或提高磨浆浓度、温度等,也会有利于纤维长度的保留.打浆度受细小纤维数量和纤维表面分丝帚化程度的影响.随着打浆的进行,帚化程度和细小纤维数量都会增加,进而使浆的滤水阻力增加,打浆度提高.A PM P的打浆度高,因此其帚化程度和细小纤维数量高,导致抗张强度裂断长较高.有实验证明,R200和P200是形成盘磨机械浆抗张强度的主要因素[10].3　结　论(1)分别用杨木A PM P、P2RC A PM P高得率浆与化学木浆、化学苇浆和废纸脱墨浆进行配抄,结果表明:随着高得率浆含量的不断增加,纸页不透明度增加,紧度减小,裂断长、撕裂指数等各项物理强度指标呈现出下降趋势.(2)A PM P比较适合生产新闻纸,100%A PM P就能满足一等品新闻纸的国家标准,配入10%化木浆、化苇浆或脱墨浆均能满足优等品新闻纸的国家标准.另外,A PM P也可以替代部分化学浆生产胶版印刷纸和胶版印刷涂布原纸.(3)P2RC A PM P也适宜用来配抄生产新闻纸,要达到优等品国家标准,可配用30%化学木浆,50%化学苇浆或90%脱墨浆.如要满足胶版印刷纸和胶版印刷涂布原纸的要求,就要进一步提高用药量,增加原浆的白度和强度.但会增加机浆成本,企业可以根据自己的原料结构和生产成本选择合适的配比.参考文献:[1]ZHAN G Dongji.Forest and paper integration in Chi2na help boost H YP development[C]//Proceeding The 2nd International Symposium on technologies of Pul2 ping,Papermaking and Biotechnology on Fiber plants.Nanjing:Nanjing Forestry University,2004: 26231.[2]周亚军,张东基,李甘霖.漂白高得率化学机械浆综述[J].中国造纸,2005,24(5):51260.[3]唐艳军,刘秉钺.A PMP的研究及应用现状[J].中国造纸,2004,23(2):50254.[4]袁传武.杨树造纸的开发利用与可持续发展的途径[J].湖北林业科技,1998(4):37239.[5]谢来苏,詹怀宇.制浆原理与工程[M].北京:中国轻工业出版社,2001:1012103.[6]XU E C.P2RC alkaline peroxide mechanical pulpingof hardwoods.Part12Aspen,Beech,Birch,Cotton2 wood and Maple[C]//Proc.86th PA PTAC Annual Meeting.Montreal:Pulp and Paper Technical Asso2 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