小A课堂:纸张生产之制浆篇

小A课堂:纸张生产之制浆篇(一)

科普

化学浆

化学浆,就是通过化学法制得的纸浆,是通过向木片(或者木屑)中添加化学药剂,然后对加药后的木片(或者木屑)进行高温高压的蒸煮,将木材中的木质素溶出,从而将木材解离成单根纤维所获得的纤维物料。


化学方法制浆


化学法制浆方法中有碱法、亚硫酸盐法和溶剂法。


碱法制浆又分为石灰法、烧碱法、硫酸盐法和多硫化钠法。碱法制浆中的硫酸盐法制浆,是目前制浆行业的绝对主流工艺,特别是针对木材原料。


硫酸盐法制得的浆料,占了浆料市场的80%以上。


现在市场上忽涨忽跌的浆价,主要是指硫酸盐浆的浆价。


关键词:浆价忽涨忽跌,基本上是指硫酸盐浆的价格。


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为什么要制浆?


制浆的目的,是为了将木片、木屑这样的块状物,转化为单根的纤维。


木材的主要成分是纤维素和木质素。


其中,纤维素是构成纤维的主成分,是我们需要的物质。而木片之所以能形成紧密的块状、片状结构,是因为木材中含有木质素。木质素将纤维结合在一起并提供结合强度。


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但木质素无法形成纤维的线性结构,且颜色很深,没有柔韧性,无法用于造纸。因此,在生产造纸用的纤维原料(即纸浆)的时候,应该将它与纤维素分开并除去。但木质素在天然状态下,是与纤维结合在一起,且不溶解的,因此必须要添加液体药剂,通过高温高压,将木质素溶解掉。这些液体药剂,称为“蒸煮液”。


关于蒸煮液,下面还会谈到。同时,这个溶解木质素的过程,还需要尽量保留纤维素成分,不能将纤维素成分溶解掉 - 纤维素构成纤维,纤维素溶解掉了,纤维也就被破坏了。这个溶解木质素的过程,就称之为“制浆”。


由于制浆过程,主要就是溶解木质素,留下木材纤维的过程,因此,对于木质素的结构研究,就成为为至关重要的一个环节。


木质素的研究,在近200年前就开始了。法国植物学家和化学家Anselmen Peyen 于1830年最早提出,木材是由纤维素和另外一种物质组成的。



后经历代科学家一百多年的研究,基本搞清楚了木质素的结构。木质素的基本单有三种:




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这三种结构,分别聚合成相应的木质素。现已确定:


裸子植物(针叶木)的木质素主要为愈创木基木质素。


双子叶植物(阔叶木)的木质素主要为愈疮木基-紫丁香基木质素。


单子叶植物(草本植物,如稻草、麦草、苇、荻、竹等)则为愈创木基-紫丁香基-对-羟基苯基木质素。


下图就是草本植物木质素分子结构的一个小片段。图片


长期以来,国外科学家的研究重点在木本植物木质素上,对草本植物木质素的研究,较少涉及。而中国木材紧缺,草类植物资源充沛。因此,如何利用草本植物进行制浆,成为一个迫切需要解决的问题。


新中国成立以后,一代代的科技工作者,克服重重困难,最终在20世纪80年代中期,彻底搞清楚了与草本植物制浆相关的草本植物木质素结构以及制浆过程中的化学反应和溶出机理。这些研究,奠定了中国学术界在草本植物制浆领域的领先地位,为植物纤维化学和制浆造纸工艺,补上了重要的环节,写下了浓墨重彩的一笔。必须为我们的科技工作者点赞!


关键词:制浆就是去除木质素,留下纤维的过程。

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