红麻全杆化机浆的制备

周 晓 强，牛 梅 红，李 娜，孙 衍 宁

(大连工业大学 轻工与化学工程学院，辽宁 大连 116034)

0 引 言

原料短缺是世界造纸工业面临的三大问题之一，该问题在我国造纸工业显得尤为突出。麦草作为我国重要的造纸原料生产化学浆能够有效利用农业副产品，成本较低，但存在许多问题，如成浆得率低，废液处理费用高等[1]。开发非木材纤维原料制浆造纸，尤其是开发非木材纤维化机浆抄造高级包装纸是我国造纸工业解决原料短缺和减少环境污染的有效途径之一[2]。红麻由于具有良好的韧皮纤维，多被用于特殊纸制造上。多年来人们用于生产化学浆作为新型的造纸原料，全秆红麻用于制浆造纸的研究逐渐引起人们的注意。全秆红麻由韧皮部和芯部组成，韧皮部纤维强度大，品质好，芯部纤维则较为细小，这决定了全秆红麻制浆的特殊性[3]。

目前化机浆的生产技术已相当成熟。化机浆具有与漂白硫酸盐阔叶木浆相似的强度和白度，也有一些独特的性质，如松厚度好。今后，化机浆研发的主要方向是利用那些被认为材性较差或未完全利用的木材原料。尽管化机浆在以化学浆为主的不含机械浆纸中的应用有了相当大的发展，但由于这一应用领域相对较新，化机浆尚未得到充分利用。为了满足市场对高质量低成本纸产品的需求，未来化机浆势必向着改善成浆质量、降低纤维束含量、提高质量稳定性的方向发展[4]。

多年来，我国对红麻全秆制浆造纸已进行了广泛研究。在技术和经济指标上充分肯定了红麻原料的使用价值[5]。为了拓宽红麻原料的应用领域，作者对红麻全杆化机浆进行了研究。

1 试 验

1.1 原 料

红麻，产地为大连旅顺地区。将红麻全秆用铡刀轧成3～5cm的小段，置于大塑料袋中平衡水分。

1.2 工艺流程

先对红麻进行洗涤，洗涤完成后在热水中进行浸渍，将浸渍过的红麻进行挤压疏解，然后进行化学预处理和磨浆筛选，最后抄造纸张，检测纸张的各项性能[6]。

1.2.1 热水浸渍

将红麻放入ZQS－1型15L电热回转蒸煮锅中进行热水浸渍，浸渍温度设置在70℃，浸渍时间设置在4h。热水浸渍后，将红麻放于大塑料袋中，在室温下平衡水分。

1.2.2 挤压疏解

将处理后的红麻用大连工业大学机械厂制造的SG－1型实验室用挤压疏解机进行挤压疏解。

1.2.3 化学处理方法

将挤压疏解后的原料进行化学处理。化学处理是在ZQS－1型15L电热回转蒸煮锅中进行，化学处理所用试剂为NaOH。

1.2.4 浆料处理

将化学处理后的浆料与残液一并装入布袋，挤干废液，将浆料搓洗干净，拧干，称总质量，装入塑料袋中平衡水分，以备测化学处理得率，测得率后所剩浆料用NM－300型磨浆机进行磨浆，拧干，将磨后的浆撕成碎片平衡水分。

2 结果与讨论

2.1 红麻全秆化学机械浆(AMP)最佳工艺条件的确定

表1为红麻全秆化机浆正交试验结果。从中可以看出，红麻全秆化机浆测试的最高得率为92.5%，最大撕裂指数为13.60mN·m2／g，最大环压指数为0.142N·m／g，最高耐折度为241.6次。

表1 红麻全秆化机浆正交试验结果Tab.1 The result of kenaf chemical－mechanical pulp orthogonal experiment

由表2各因素结果产生的极差可知，撕裂度影响的主次因素是A＞C＞B，较优水平组合为A3B3C3；对耐折度影响的主次因素是A＞B＞C，较优水平组合为A3B1C2；对环压影响的主次因素为A＞B＞C，较优水平组合为A2B2C2；对得率影响的主次因素是A＞B＞C，较优水平组合为A1B1C1。

综合以上分析，结合生产实践，选定适宜条件为：化学预处理时间40min，化学预处理温度80℃，NaOH用量8%。

2.2 再现性试验

为了得到更为理想的试验结果，在再现性条件试验中增加几组试验，将化学预处理时间定为40min，化学预处理温度定为80℃，进行再现性条件试验，NaOH用量分别为0、6%、8%、10%、12%，试验步骤、所用试剂和原料等都与以上试验相同。

表2 撕裂指数、耐折度、环压指数、得率极差分析结果Tab.2 The result of tearing strength，folding strength，ring pressure，yield range analysis

通过正交试验可以得出初步结论，即在蒸煮时间40min、温度80℃、NaOH用量8%的情况下成浆性能最为理想。成纸性能随着NaOH用量的增加而增强，结果见表3。由表3可知，随着NaOH用量的增加，紧度和抗张力增大，撕裂指数先增大后减小，当NaOH用量为8%时，撕裂指数和耐折度都达到了最大值，环压处于中等水平，但是打浆度较低，得率接近平均值，符合GB 13024[7]。

综上所述，在NaOH的用量为8%时，各项指标均较优，所以当化学预处理时间为40min、温度为80℃、NaOH用量为8%时得到的浆张性能最为理想，此工艺条件为最佳工艺。

表3 补充验证试验结果Tab.3 The result of repeatability experiment

3 结 论

试验结果表明，红麻全秆NaOH化学机械浆制浆，在温度80℃、处理时间40min、NaOH用量8%时可以制出抄造瓦楞纸要求的纸浆。经过机械处理后成浆的紧度为0.609g／cm3，撕裂指数13.84mN·m2／g，环压指数为0.13N·m／g，满足瓦楞纸抄造的要求，拓宽了红麻全秆NaOH化学机械浆制浆的应用领域。

[1]王强，陈嘉川，杨桂花，等.麦草化机浆制浆及漂白的研究[J].中国造纸，2009，28(4)：34－36.

[2]谭石林.我国红麻制浆造纸原料生产现状及其对策[J].中国麻业，2002，24(3)：34－37.

[3]关亮，张文超，李许生，等.美国红麻的制浆性能分析[J].广西轻工业，2008，24(1)：25－26.

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[6]石淑兰，何福望.制浆造纸分析与检测[M].北京：中国轻工业出版社，2009：171－229.

[7]黄跃荣.《瓦楞纸板》标准解读[J].印刷技术，2010(4)：34－35.