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造纸/纸浆纤维

来自维基教科书,开放的书本,开放的世界

不同的纤维类型可以用于生产纸张。最著名的就是木纤维。在造纸的初期,主要使用棉花和丝绸纤维。曾经有一种臭名昭著的纤维被用于生产一种特定纸张,那就是石棉。直到20世纪60年代后期,这种致癌纤维一直被用来生产石棉纸。这导致了造纸工人中癌症死亡率的上升,尤其是那些生产这种纸张的工人。

不同的植物种类可以而且正在被用来生产纸张,比如来自中国的竹子。芦苇也可以作为造纸的原料,在20世纪90年代,荷兰就研究过用芦苇造纸。


木浆是造纸最重要的原料。纤维素是另一种不太准确的名称,用于指代木浆。

木浆作为原料,是在经过以下处理后形成的

  • 收集木材作为原料,通常从生产林中采伐,木材来自间伐和锯木厂的木材残余。
  • 锯切、剥皮和木材削片。树皮中只有少量有用的纤维,因此主要用于生产能源和蒸汽。木材削片是将木材转化为木片的工艺。
  • 木材纤维分离
  • 漂白
  • 干燥和形成木浆包。

只有在造纸与木浆生产不一体化的情况下,才需要进行这最后一步。如果纸厂的地理位置与原料来源不同,则需要进行最后一步。

硬木和软木都可以用于造纸。通常,桉树木浆被视为一个独立的群体,尽管它实际上是硬木,因为它具有特殊的尺寸(相对短,但厚实),这赋予了它独特的特性。

在一些国家,造纸业存在,但该国没有造纸厂,比如荷兰。所有用于生产优质纸的木浆都是进口的。

造纸行业中常用的硬木来自

  • 杨树/白杨
  • 桦树
  • 山毛榉
  • 桉树

典型的软木

  • 云杉
  • 松树
  • 冷杉
  • 落叶松

热带硬木树的纤维不适合生产纸张。这与人们的普遍看法相反。


Pulp seen with a microscope
显微镜下的木浆
The structure of lignin
木质素的结构
bulbol na light green
木质素的化学结构

木浆的纤维分离

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本章需要一些化学方面的知识。

纤维分离主要有两种方法:机械分离或化学分离。但也存在中间方法。机械分离的木浆被称为“含木浆”,而化学分离的木浆被称为“无木浆”。“含木浆”这个词有点误导,因为它只说明木质素是否大量存在。
除了纤维之外,木材还包含木质素。木质素在树木中作为个别纤维之间的粘合剂,需要将其去除或进行处理才能将其转化为木浆。

木浆通常只用于化学分离的纤维,但这里也提到了机械分离。


机械制浆工艺

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我们首先考虑的是石磨木浆。

树干被压在旋转的磨石上。这个过程会产生大量的热量,因此需要对木材进行冷却。高温会使木质素(纤维之间的粘合成分)减弱,从而使纤维分离。一部分纤维不仅被分离,而且也被缩短了。

right|250px|Houtslijper met drukverhoging
Houtslijper met drukverhoging

第二种纤维分离方法是压力磨木浆。
与石磨木浆类似,区别在于该工艺是在更高的压力下进行的。由于压力较高,温度也会更高,这会导致木质素结构更彻底地减弱。

第三种纤维分离方法是热磨木浆。
该工艺在大气压下进行。温度升高并保持在高温状态。使用热木材而不是冷木材。

第四种纤维分离方法是RMP,即精磨木浆
首先将木材削成木片,然后送入磨浆机。磨浆机由安装有刀片的平板组成。平板高速旋转并压在固定平板上,使纤维在与平板或刀片接触时从木材中分离出来。Hier wordt gebruik gemaakt van gechipt hout. Het hout wordt in een refiner geleid. Een refiner bestaat uit een of meer platen met messen erop. De platen draaien en drukken hierbij tegen een stilstaande plaat, waarbij de vezel bij contact met de platen en messen uit het hout wordt getrokken.

第五种纤维分离方法是CRMP,即化学精磨木浆
实际上,这是一种介于机械分离和化学分离之间的工艺。在木片送入磨浆机之前,先用亚硫酸盐或亚硫酸氢盐对其进行处理。这使得纤维强度比其他机械方法更高。然而,该工艺的效率较低,因此只有较少比例的木材被转化为木浆。

第六种纤维分离方法是TMP,即热机械浆
木片在送入磨浆机之前要进行预热。

第七种纤维分离方法是CTMP,即化学热机械浆
除了进行热预处理外,木片还会进行化学预处理,例如用亚硫酸盐处理。这种木浆被认为是含木浆机械浆中最好的。

这种最后一种方法也被称为“半化学法”,是从机械浆向化学浆的过渡。



化学制浆工艺

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摘要


引用

“来自论战者的纸张很快就会泛黄。”
西蒙·卡米吉特 - 荷兰作家和专栏作家(1913-1987)


浓度测量 - 造纸工业的木浆浓度测量和控制。

华夏公益教科书