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制浆造纸技术探析

                                         制浆造纸技术探析
                                                   李金定
                    (维达纸业(中国)有限公司,广东 江门 529100)
    【摘 要】造纸术的发明,让人类文明的传播和传承进入了一个全
    新的时代,让文字的载体从沉重的竹简变为轻巧且便于携带的纸张。可以这么说,纸的出现,改变了文化的传播途径,让几千年前的文化和史料得以保存至今。不过由于技术水平的限制,造纸术在刚刚发明时,纸的质量很差。随着人类科技的不断发展,造纸技术也在不断进行着变革,纸的质量越来越高,功能也越来越多。目前,中国已经成为全世界纸制品的制造和消耗排名第一的国家,因此研究提高进一步提升制浆技艺以控制生产成本、改善纸张质量以及生产过程中带来的环境污染问题成为当下亟待研究和解决的问题。身为造纸行业从业人员,一定要努力创新,吸取国内和国际先进的造纸技艺,进一步革新现有的造纸技术,提高造纸的质量和效率。
    【关键词】制浆造纸技术 化学工艺 应用现状
    1·前言
    作为造纸技术的第一步,制浆对纸张成型的质量有很大的影响,所以若想获得高质量的纸张,必须要提高制浆的工艺质量。通常来说,制浆包括机械制浆、化学制浆和半化学制浆等三种方法。制浆一般是指将木材制成造纸所需的纸浆,利用特殊方法(一般指用机械方式、化学方式或者两种方式混合使用)将从树木等植物中提取的纤维原料制成本色纸浆或进行进一步的漂白。在造纸术产生后的近千年里,由于技术水平有限,多采用机械制浆,而近些年随着科技的发展,化学制浆的应用越来越广泛,大大提高了制浆的效率和纸浆的质量。本文主要将介绍目前应用越来越广的化学制浆技术,并对目前比较先进的化学漂白方法进行介绍,分析化学制浆技术的优势及发展前景。
    2 ·化学制浆技术的种类与用途
    化学制浆技术常见的方法有碱法和亚硫酸盐法,其中碱法主要包括烧碱法和硫酸盐法,而亚硫酸亚法通常包括酸性亚硫酸氢盐法、亚硫酸氢盐法、微酸性亚硫酸盐法、中性亚硫酸盐法和碱性亚硫酸盐法。化学制浆技术是近些年来发展迅速的先进技术,其主要用于制作高级文化用纸、纸袋纸、国防用纸和纤维复合材料等。为了提高造纸质量,节约生产成本和解决造纸所带来的环境污染问题,世界各国都在努力革新制浆技术,在2014 年十月底,第九届中国国际造纸化学品技术及制浆设备展览会在上海世博展览中心举行。在这次展览会上,展出了目前各国比较先进的化学制浆原料和设备,介绍了造纸化学品在造纸工业中的应用,以及对控制生产成本、改善环境污染问题、提高造纸质量的重大影响,让人们深刻体会到化学制浆工艺对造纸技术的重要作用。
    3· 化学制浆技术的发展现状
    众所周知,制浆是一系列工序的简称,主要包括原料选择、蒸煮分离纤维、浓缩、磨浆、储存原木、锯木、去皮、除节、削片、蒸煮、洗涤、筛选、净化、漂白、浸渍和磨浆最终得到本色浆板。随着化工科技的发展,越来越多的化工技艺被应用到这些生产流程中,对造纸工业的发展做出了重大贡献。下面就从几个生产流程中介绍化学工艺在其中的应用。在进行木材的蒸煮时,一般会采用塔式连续蒸煮系统和低能耗置换间歇蒸煮等装备,在蒸煮的过程中加入适量烧碱以增加脱木的速率,将大部分木素脱离出来并且不断扩散成为制浆,同时也减慢碳水化合物的溶解。但是需要指出的是,利用这种方式的获得率较低,一般在五成左右。
    在之前的磨浆工艺中,无论是盘磨磨浆还是磨石磨浆,都是单纯地将原木或者是木片放入磨盘或者磨石机中,通过施加物理压力来促使纤维分离。这样的加工方法效率较低,且施工投入很大,目前比较常用的方法是先进行化学预处理,使用化学药剂使原木的组织更加松弛,同时也使得纤维软化。经过化学预处理之后,磨浆工艺就变得简单很多,同时也大大提高了加工的效率和质量,提高了获得率。
    漂白也是造纸工业中一种常见的工艺,在古代漂白技术还未诞生时,纸张的质量较差。我们都知道,木素以及抽出物是纸浆有其它颜色的原因,而漂白的目的就是加入化学药剂来提高纸浆的白度。常见的漂白方法有两类,一种是只让发色基团脱色而保留木素,进行此类漂白常用二亚硫酸盐和硼氢化钠。而另一类则是不保留木素,使用漂白剂将木素氧化并溶出。这两类漂白的方法在于,前者的获得率较高,但是得到的纸浆白度不高;而后者的损失较大,获得率低,但是能得到高白度的纸浆。在实际生产过程中,可以根据对纸张获得率和白度的不同来合理选择漂白方法。
    除了上述两大类传统的漂白方法,近些年来过氧化氢漂白法的应用也越来越广泛。在传统的漂白方法中,多是利用氯离子的还原性进行漂白,而过氧化氢作为一种无氯漂白剂,具有其独特的优点。以过氧化氢作漂白剂是利用他的HOO- 官能团,钝化乃至消除发色基团,但是可以保持木素原本的结构。因其独特的化学性能,有时候也用作多段漂白的最终工序来最终改变发色基团结构,并且起到维持纸浆白度的作用。但是其不足之处在于,过氧化氢对于纸浆白度的提升性能很有限,一般在8% -10%左右。
    4 ·化学制浆技术的应用前景
    化工科技对制浆技术的提升作用是不言而喻的,随着科技的不断发展,还会不断有新科技被应用到制浆技术中来。客观来说,虽然我国是纸制品的制造和消费大国,但由于我国的装备制造业与西方发达国家仍存在一定程度的差距,而且造纸行业对环境造成的污染问题依然严峻。单纯的利用机械制浆,效率相对较低,生产成本投入较大,且会不可避免的造成比较严重的环境污染,因此可以预见的是化学制浆技术势必将会得到越来越多的应用。科学发展观要求我们发展环境友好型产业,作为对环境污染较大的行业,造纸工业需要从业不断创新,针对造纸工艺中出现的各类问题进行分析,并利用化学方法加以解决。总的来说,化学制浆技术在将来势必得到越来越广阔的发展和应用前景。
    5· 结语
    制浆技术是否成熟决定着纸张质量的优劣,因此完善制浆技术非常重要。相对于传统的机械制浆,化学制浆技术有其独特的优势,但是我们在生产过程中也要注意吸取机械制浆技术的优势,将化学制浆技术与机械制浆技术的优点进行整合,不断完善制浆技术,追赶国际先进水平,不断提高制浆水平,改善造纸质量,解决造纸过程中对环境造成的污染问题,发展环境友好型产业。坚持进行蒸煮、漂白等工艺过程中的化学制剂研究,提高获得率,研究进一步提高制浆白度的方法。造纸工业从业者要不断提升自身的职业素养,提高专业素质,不断了解和学习国外先进的制浆技术并应用到生产中来,争取以较小的代价实现我国造纸工业的较大发展,不断改进我国现有的制浆技术。
参考文献:
[1]孙来鸿, 等.APMP 制浆工艺及在中国制浆造纸行业中的发展潜力分析[J]. 国际造纸,2011(1):29.
[2]中国造纸协会, 中国造纸学会, 中国制浆造纸研究院等. 中国造纸工业60 年(1949-2009)- 造纸工艺技术与装备[G]. 北京:中国轻工业出版社,2009,37-55.
[3]胡楠. 制浆造纸装备制造业的现状与未来[J]. 中华纸业,2012,27(23):8-12.


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