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近年来,随着国民经济的迅速发展,国内纸张消费市场需求日趋旺盛,国内浆纸的产量远跟不上中国造纸工业的发展。此外,由于我国木材资源极其短缺,故目前我国造纸原料以非木材资源和二次纤维为主。随着人们对环境保护认识的加深,加强非木材原料低污染制浆技术开发,充分利用我国丰富的非木材原料就显得尤为重要。
本文以棉秆全秆为原料,进行化学机械法制浆研究,并将成浆应用于抄造瓦楞原纸,以期能提高目前棉秆生产瓦楞原纸的质量档次。
棉秆原料先经过NaOH-Ca(OH)<,2>预处理,后经过两段机械盘磨后成浆。研究表明,最佳实验条件化学预处理为:NaOH用量4%,Ca(OH)<,2>用量7%,液比1:4,最高温度135℃;机械磨浆条件:一段磨浆浓度25%~30%,二段磨浆浓度20%~25%,一段磨浆间隙1mm,二段磨浆间隙0.35mm,喂料速度600r/min,在此条件下制得的化机浆得率55.1%,打浆度38°SR,所抄造的定量127.4g/m<2>的瓦楞原纸裂断长3.40km,满足A级瓦楞原纸国标;环压指数11.62 N·m/g,不能满足A级瓦楞原纸国标,相差在10%以内,这是很容易用其它手段(如使用增强剂)弥补的。棉秆制A级瓦楞原纸完全可以实现。
多媒体纤维镜和扫描电镜观察结果表明,良好的化学预处理可以减少粗大纤维含量,使化机浆纤维产生更多的细纤维化和分丝帚化,成纸时纤维之间产生更好的结合,从而提高了强度。
筛分结果表明,随着NaOH用量的增加,浆料中R28纤维级分含量不断减少,P100/R200纤维级分含量增长明显,说明了强度得到提高的原因。
得率损失的计算表明,实验过程中有近20%质量分数(对绝干原料)的细小纤维流失。细小纤维作用的研究结果表明,从浆料中除去细小纤维和添加大量的细小纤维都会对纸张强度产生不利影响,在往原浆中添加15%细小纤维后,强度基本保持不变,如能收集到细小纤维,棉杆化机浆得率将会显著提高。
X-射线衍射光谱分析结果表明,化学机械处理后,纤维素的结晶度得到较大的提升,说明在此过程中有部分半纤维素和无定形纤维素降解溶出。
傅立叶红外光谱分析结果表明,化学机械法处理前后试样的主体结构基本没有发生变化,半纤维得到了一定的降解,木素受到的破坏则较少。