造紙材

將木材纖維解離成紙漿再抄造成紙的生產(chǎn)過程。

概況 造紙是中國古代四大發(fā)明之一。據(jù)《后漢書·蔡倫傳》載,東漢時(shí)蔡倫發(fā)明用樹皮、麻頭、破布和舊魚網(wǎng)造紙。三國時(shí)用簾床設(shè)備撈紙，改進(jìn)了工藝技術(shù)。魏晉南北朝時(shí)，紙已代替帛、簡，成為普遍使用的書寫材料。以后造紙?jiān)蟻碓床粩鄶U(kuò)大,除原有的麻、楮外,桑皮、藤皮、檀皮、竹、麥秸和稻稈等也陸續(xù)開發(fā)利用，同時(shí)工藝技術(shù)進(jìn)一步提高，如北魏《齊民要術(shù)》專門記載了用黃柏染紙的技術(shù)等。造紙技術(shù)在唐代逐漸傳至國外?，F(xiàn)代制漿造紙始于19世紀(jì)，以后傳入中國。造紙?jiān)嫌身g皮纖維擴(kuò)大到草類，再發(fā)展為木材。木材制漿造紙發(fā)展很快。世界主要紙漿和紙生產(chǎn)國家有美國、加拿大、日本、蘇聯(lián)、中國、瑞典、芬蘭、聯(lián)邦德國等。紙和紙板總產(chǎn)量已超過 1億噸。方法由原始的發(fā)酵法逐步發(fā)展為機(jī)械制漿、化學(xué)制漿(亞硫酸鹽法和堿法)、半化學(xué)制漿、化學(xué)機(jī)械制漿等，并發(fā)明了長網(wǎng)造紙機(jī)、圓網(wǎng)造紙機(jī)和近代的夾網(wǎng)造紙機(jī)。

造紙?jiān)虾椭茲{方法 除木材外，凡富含纖維素、且其形態(tài)適于造紙的植物皆可用作造紙?jiān)?。常用的木材纖維原料有魚鱗云杉、沙松云杉、臭冷杉、紅松、落葉松、馬尾松、楊樹、樺樹和椴樹等;非木材纖維原料有竹類、草類(稻草、麥草、蘆葦、蔗渣等)，韌皮纖維類(麻皮、桑皮、檀皮等)和棉花纖維類(棉短絨等)。木材纖維在世界造紙?jiān)现姓?0%以上，在中國約占20%。木材制漿的基本過程可簡示如下: 根據(jù)制漿方法的不同，木漿可分3類:

①機(jī)械漿(又稱磨木漿)。主要包括磨石磨木漿、木片磨木漿和熱磨木片磨木漿。磨石磨木漿(GP)分白色和褐色兩種。白色磨木漿是原木直接在磨木機(jī)中磨碎所得色澤較白的紙漿，成紙吸墨性強(qiáng)、不透明度高、成本低，但纖維較短、強(qiáng)度較差、不宜長期保存，主要用于抄造新聞紙、印刷紙和紙板。褐色磨木漿是將原木汽蒸后磨漿所得，色較深,纖維較長,強(qiáng)度較好，主要用于生產(chǎn)紙板和包裝紙。木片磨木漿 (RGP)是木片經(jīng)水洗后在盤磨機(jī)中解離纖維并精磨而成，適用于各種針葉材木片。漿中長纖維組分較磨石磨木漿多，所以強(qiáng)度較大，濾水性好，不透明性和印刷性也好。缺點(diǎn)是電耗較高。熱磨木片磨木漿 (TMP)是木片經(jīng)短時(shí)間蒸氣預(yù)處理后，在一定壓力(溫度)下，用盤磨機(jī)解離纖維所得。漿中含長纖維多，纖維束少,強(qiáng)度比木片磨木漿好,但白度較低。后兩種漿主要用于抄造新聞紙、印刷紙、包裝紙和紙板，生產(chǎn)電耗較高。

②半化學(xué)漿(SCP)和化學(xué)機(jī)械漿(CGP)。木片先經(jīng)化學(xué)處理，再經(jīng)機(jī)械磨碎制成，具有介于化學(xué)漿和機(jī)械漿之間的性質(zhì)和得率。主要適用于闊葉材木片?；瘜W(xué)處理方法有中性亞硫酸鹽法、冷堿法、硫酸鹽法、堿性亞硫酸鹽法等。半化學(xué)漿和化學(xué)機(jī)械漿的區(qū)別僅在于化學(xué)處理程度的不同。后者的化學(xué)處理?xiàng)l件較緩和，機(jī)械作用較強(qiáng)烈，其性質(zhì)比較接近于機(jī)械漿，常用于生產(chǎn)瓦楞紙板、包裝紙、新聞紙，其漂白漿也可制書籍紙和印刷紙。磺化木片磨木漿是近幾年來發(fā)展起來的化學(xué)機(jī)械漿，得率高、強(qiáng)度好、能耗低，可代替部分化學(xué)漿。

③化學(xué)漿(CP)。主要包括酸性亞硫酸鹽漿(SP)和硫酸鹽漿(KP)。前者是用亞硫酸氫鹽(鹽基為鈣、鎂、鈉、銨)與游離二氧化硫在130~150℃下蒸煮所得的紙漿，色淺，易漂白，適于制造各種質(zhì)量的紙張，特別是高級(jí)紙和人造絲。由于此法對原料要求高，強(qiáng)度較低，已逐漸被硫酸鹽漿取代。硫酸鹽漿又稱牛皮紙漿，是木片用燒堿和硫化鈉在160~170℃下蒸煮所得。強(qiáng)度比酸性亞硫酸鹽漿高，對原料的適應(yīng)性強(qiáng)，堿回收技術(shù)成熟，但色深，漂白性差，漿得率較低。主要用于紙袋紙、牛皮紙、紙板、電容器紙及其他工業(yè)用紙，漂白后也可用于各種文化用紙。預(yù)水解硫酸鹽漿是木片在硫酸鹽蒸煮前先經(jīng)預(yù)水解，以降低原料中的半纖維素含量，提高成品漿的化學(xué)反應(yīng)能力，從而制得α-纖維素含量高,易于化學(xué)加工的精制漿(又稱溶解漿)，用于制造粘膠纖維、玻璃紙和其他纖維素衍生物。

紙和紙板的抄造 由木材原料制成的紙品可分為紙和紙板兩大類。紙和紙板按米秤量 (克/米2)或厚度區(qū)分，一般米秤量在 225克/米2以上或厚度在0.1毫米以上的為紙板，小于上述標(biāo)準(zhǔn)的為紙，但也有例外，紙和紙板的種類已多達(dá)5000種以上。紙大體可分為文化用紙(如新聞紙、印刷紙等)，工、農(nóng)業(yè)技術(shù)用紙(如電絕緣紙、卷煙紙等)，包裝用紙(如紙袋紙、牛皮紙等)和生活用紙(如衛(wèi)生紙等);紙板可分為包裝用紙板(如箱板紙、瓦楞紙板等)，工業(yè)技術(shù)用紙板(如電絕緣紙板)，建筑用紙板，裝飾和印刷(如字型紙板)用紙板等。

紙和紙板的抄造有濕法和干法兩種。濕法以水為纖維懸浮的介質(zhì)，干法以空氣為介質(zhì)。干法造紙只適用于抄造某些特殊紙(如煙嘴紙等)。濕法應(yīng)用較廣，其過程是紙漿經(jīng)打漿、加填、施膠、凈化、成型、脫水、壓榨、干燥、壓光、卷取等工序加工成紙或紙板。打漿可使纖維潤脹、分絲、細(xì)纖維化，增加纖維表面積，從而增加纖維之間的結(jié)合與交織，增加紙頁強(qiáng)度和勻度。有時(shí)還加入某些高分子有機(jī)助劑，如高分子聚合物、變性淀粉或羧甲基纖維素等，以提高紙張強(qiáng)度。紙料中加入填料可提高紙張的不透明度和平滑度。施膠可提高紙頁的抗水性，多用松香或松香衍生物的皂化物作施膠劑。抄紙是將上述紙料用水稀釋后在抄紙機(jī)上形成組織均勻的紙頁的過程。

手工抄紙是中國古老的造紙技術(shù)，現(xiàn)只在制傳統(tǒng)紙(如宣紙等)時(shí)繼續(xù)沿用。原料(檀皮、桑皮、稻草等)經(jīng)石灰漚制和日曬，再經(jīng)舂料或碾料而成漿，用水稀釋并使?jié){料懸浮，在紙槽中用竹簾撈造而成紙。

發(fā)展趨勢 20世紀(jì)70年代以來，世界紙漿產(chǎn)量中化學(xué)漿約占70%，硫酸鹽漿又占化學(xué)漿的85%左右。這種漿的優(yōu)點(diǎn)是可使用各種材種(包括枝椏材,各種廢材等)作原料，漿的強(qiáng)度高，又能回收藥品和熱量。中國造紙廠也多采用硫酸鹽法。但此法得率低，投資費(fèi)用高，且污染環(huán)境,因此正研究用堿-蒽醌法,多硫化鈉法，氧-堿法等加以改進(jìn)。亞硫酸鹽法也在不斷改進(jìn)中。為改善高得率漿的質(zhì)量,降低能耗,這些年發(fā)展了化學(xué)熱磨機(jī)械漿(CTMP),并正在研究和發(fā)展壓力磨石磨木漿(PGP)。中國為逐步增加木材原料比重，正大力發(fā)展速生樹種(如楊樹、桉樹、濕地松、馬尾松等)，重視采伐剩余物及加工廢材的利用,發(fā)展林區(qū)木片生產(chǎn)。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上,則著重于提高強(qiáng)韌紙板、加工紙(如涂布紙)等的比重。

參考書目

R. D.Macdonald, J. N.Frankli,Pulp and Paper Manufacture,2nd ed.,McGraw-Hill,New York,1970.

James P.Casy,Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology,3rd ed.,John Wiley and Sons,New York,1980.