紅麻全桿化機漿的制備

周 曉 強，牛 梅 紅，李 娜，孫 衍 寧

(大連工業(yè)大學 輕工與化學工程學院，遼寧 大連 116034)

0 引 言

原料短缺是世界造紙工業(yè)面臨的三大問題之一，該問題在我國造紙工業(yè)顯得尤為突出。麥草作為我國重要的造紙原料生產化學漿能夠有效利用農業(yè)副產品，成本較低，但存在許多問題，如成漿得率低，廢液處理費用高等[1]。開發(fā)非木材纖維原料制漿造紙，尤其是開發(fā)非木材纖維化機漿抄造高級包裝紙是我國造紙工業(yè)解決原料短缺和減少環(huán)境污染的有效途徑之一[2]。紅麻由于具有良好的韌皮纖維，多被用于特殊紙制造上。多年來人們用于生產化學漿作為新型的造紙原料，全稈紅麻用于制漿造紙的研究逐漸引起人們的注意。全稈紅麻由韌皮部和芯部組成，韌皮部纖維強度大，品質好，芯部纖維則較為細小，這決定了全稈紅麻制漿的特殊性[3]。

目前化機漿的生產技術已相當成熟?；瘷C漿具有與漂白硫酸鹽闊葉木漿相似的強度和白度，也有一些獨特的性質，如松厚度好。今后，化機漿研發(fā)的主要方向是利用那些被認為材性較差或未完全利用的木材原料。盡管化機漿在以化學漿為主的不含機械漿紙中的應用有了相當大的發(fā)展，但由于這一應用領域相對較新，化機漿尚未得到充分利用。為了滿足市場對高質量低成本紙產品的需求，未來化機漿勢必向著改善成漿質量、降低纖維束含量、提高質量穩(wěn)定性的方向發(fā)展[4]。

多年來，我國對紅麻全稈制漿造紙已進行了廣泛研究。在技術和經濟指標上充分肯定了紅麻原料的使用價值[5]。為了拓寬紅麻原料的應用領域，作者對紅麻全桿化機漿進行了研究。

1 試 驗

1.1 原 料

紅麻，產地為大連旅順地區(qū)。將紅麻全稈用鍘刀軋成3～5cm的小段，置于大塑料袋中平衡水分。

1.2 工藝流程

先對紅麻進行洗滌，洗滌完成后在熱水中進行浸漬，將浸漬過的紅麻進行擠壓疏解，然后進行化學預處理和磨漿篩選，最后抄造紙張，檢測紙張的各項性能[6]。

1.2.1 熱水浸漬

將紅麻放入ZQS－1型15L電熱回轉蒸煮鍋中進行熱水浸漬，浸漬溫度設置在70℃，浸漬時間設置在4h。熱水浸漬后，將紅麻放于大塑料袋中，在室溫下平衡水分。

1.2.2 擠壓疏解

將處理后的紅麻用大連工業(yè)大學機械廠制造的SG－1型實驗室用擠壓疏解機進行擠壓疏解。

1.2.3 化學處理方法

將擠壓疏解后的原料進行化學處理?；瘜W處理是在ZQS－1型15L電熱回轉蒸煮鍋中進行，化學處理所用試劑為NaOH。

1.2.4 漿料處理

將化學處理后的漿料與殘液一并裝入布袋，擠干廢液，將漿料搓洗干凈，擰干，稱總質量，裝入塑料袋中平衡水分，以備測化學處理得率，測得率后所剩漿料用NM－300型磨漿機進行磨漿，擰干，將磨后的漿撕成碎片平衡水分。

2 結果與討論

2.1 紅麻全稈化學機械漿(AMP)最佳工藝條件的確定

表1為紅麻全稈化機漿正交試驗結果。從中可以看出，紅麻全稈化機漿測試的最高得率為92.5%，最大撕裂指數為13.60mN·m2／g，最大環(huán)壓指數為0.142N·m／g，最高耐折度為241.6次。

表1 紅麻全稈化機漿正交試驗結果Tab.1 The result of kenaf chemical－mechanical pulp orthogonal experiment

由表2各因素結果產生的極差可知，撕裂度影響的主次因素是A＞C＞B，較優(yōu)水平組合為A3B3C3；對耐折度影響的主次因素是A＞B＞C，較優(yōu)水平組合為A3B1C2；對環(huán)壓影響的主次因素為A＞B＞C，較優(yōu)水平組合為A2B2C2；對得率影響的主次因素是A＞B＞C，較優(yōu)水平組合為A1B1C1。

綜合以上分析，結合生產實踐，選定適宜條件為：化學預處理時間40min，化學預處理溫度80℃，NaOH用量8%。

2.2 再現性試驗

為了得到更為理想的試驗結果，在再現性條件試驗中增加幾組試驗，將化學預處理時間定為40min，化學預處理溫度定為80℃，進行再現性條件試驗，NaOH用量分別為0、6%、8%、10%、12%，試驗步驟、所用試劑和原料等都與以上試驗相同。

表2 撕裂指數、耐折度、環(huán)壓指數、得率極差分析結果Tab.2 The result of tearing strength，folding strength，ring pressure，yield range analysis

通過正交試驗可以得出初步結論，即在蒸煮時間40min、溫度80℃、NaOH用量8%的情況下成漿性能最為理想。成紙性能隨著NaOH用量的增加而增強，結果見表3。由表3可知，隨著NaOH用量的增加，緊度和抗張力增大，撕裂指數先增大后減小，當NaOH用量為8%時，撕裂指數和耐折度都達到了最大值，環(huán)壓處于中等水平，但是打漿度較低，得率接近平均值，符合GB 13024[7]。

綜上所述，在NaOH的用量為8%時，各項指標均較優(yōu)，所以當化學預處理時間為40min、溫度為80℃、NaOH用量為8%時得到的漿張性能最為理想，此工藝條件為最佳工藝。

表3 補充驗證試驗結果Tab.3 The result of repeatability experiment

3 結 論

試驗結果表明，紅麻全稈NaOH化學機械漿制漿，在溫度80℃、處理時間40min、NaOH用量8%時可以制出抄造瓦楞紙要求的紙漿。經過機械處理后成漿的緊度為0.609g／cm3，撕裂指數13.84mN·m2／g，環(huán)壓指數為0.13N·m／g，滿足瓦楞紙抄造的要求，拓寬了紅麻全稈NaOH化學機械漿制漿的應用領域。

[1]王強，陳嘉川，楊桂花，等.麥草化機漿制漿及漂白的研究[J].中國造紙，2009，28(4)：34－36.

[2]譚石林.我國紅麻制漿造紙原料生產現狀及其對策[J].中國麻業(yè)，2002，24(3)：34－37.

[3]關亮，張文超，李許生，等.美國紅麻的制漿性能分析[J].廣西輕工業(yè)，2008，24(1)：25－26.

[4]劉彥成.化機漿的應用和發(fā)展趨勢[J].中國造紙學報，2011，26(1)：60－62.

[5]阮奇城，祁建民，胡開輝，等.紅麻秸稈高效預處理方法的選擇[J].中國農學通報，2011，27(15)：112－113.

[6]石淑蘭，何福望.制漿造紙分析與檢測[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2009：171－229.

[7]黃躍榮.《瓦楞紙板》標準解讀[J].印刷技術，2010(4)：34－35.