摘要：本文探讨了桉木APMP磨浆过程中一些参数变化如磨片间隙、磨浆浓度对浆料白度和保水值的影响以及磨浆过程中纸浆中金属离子含量的变化和控制措施，

关键词：桉木；APMP；磨浆；白度；保水值

前言

随着中国造纸工业的快速发展，国内造纸原料的短缺日益严重，无论是造纸企业抑或是造纸科技工作者都在探讨新的来源更加可靠的造纸用材和新的制浆技术和方法，以取得来源更加丰富、成本更加低廉且能满足一般抄造要求的浆种，桉木化机浆即是其中一个研究方向。

桉木是一种优良的速生材种，它具有生长速度快、经济价值高等特点，已成为一些国家如巴西、印度尼西亚等国家的主要的制浆造纸资源，并进而成为这些国家出口创汇的重要支柱产业。目前在我国华南、西南等地，桉木的栽培也得到了迅速的发展，近二十年来，广东、广西等省已经营造了大面积的人工桉木林，雷州半岛已成了“桉树之岛“，具有丰富的桉木储蓄量，利用桉木作为造纸原料来源已经具有了非常成熟的原料来源。

此外，随着世界高得率制浆技术的发展，国际上对高得率浆漂白技术的研究越来越多，也取得了一系列的成功，由于高得率法制浆原料利用率高、使用化学药品少、生产成本低、生产过程中排放的废液污染负荷轻、产生的BOD、COD小、废液回收处理相对简单等优点，在世界范围内，在环境保护要求越来越严格的今天，发展高得率浆尤其是发展速生材高得率、高白度纸浆具有更加现实和迫切的需要，桉木APMP即是现在研究较多的一种高得率制浆技术。

在桉木APMP制浆过程中，磨浆是重要的一个环节，对于APMP而言，纸浆的性能除了与化学预处理条件有关外，它与纸浆的磨浆也有很大的关系，本研究通过对磨浆过程中磨片间隙、磨浆浓度等参数的变化来研究磨浆过程对桉木APMP纸浆白度、保水值的影响。

1.实验

1．1原料

原料采用五年生的尾叶桉，削片后晒干备用

1．2化学预处理

化学预处理采用回转式四罐电热蒸煮器，每罐容积1升，装罐量为150克绝干木片，液比为1：4，水浴加热，用两段化学预处理，先在聚乙烯袋中对木片进行螯合处理，然后甩干、挤压、进行第一段化学预处理；第一段化学预处理后，马上将罐取出，乘热打开将木片甩干、挤压，不洗涤直接进行第二段预处理。

1．3磨浆

磨浆采用高浓磨浆机，磨浆过程中条件按表1、表2的L9（34）正交实验条件进行。

1．4纸页抄造及白度和保水值测定均采用国家标准进行。

2.磨浆过程参数变化对纸浆白度和保水值的影响

2．1磨浆盘磨间隙、浓度对纸浆性质的影响

在化机浆的磨浆过程中，由于磨片对纸浆纤维进行机械作用，使得纤维细胞壁变形，纤维润胀、切断、细小纤维化等，纤维的物理形态发生了很大的变化，随着桉木APMP磨浆的进行，纸浆打浆度的提高，纤维的比表面积增大，纤维的柔顺性增加，这将导致纸浆强度的提高，但如果磨浆条件过于剧烈则会导致纤维大量切断，特别是磨浆条件过于剧烈时，磨片的剧烈摩擦会在纸浆中导入大量的金属离子，尤其是Fe3+，使得纸浆白度、可漂性和白度稳定性都明显下降，因此，对磨浆条件的控制对取得较好的纸浆白度至为关键。

为了分析磨浆过程中磨片间隙、磨浆浓度对桉木APMP纸浆打浆度、白度的影响以探讨最佳的磨浆参数，本实验设计了表1的L9（34）磨浆的正交实验

表1尾叶桉APMP L9（34）磨浆正交实验因素表

表2 尾叶桉APMP L9（34）磨浆正交实验条件及结果

从表2可知：经过不同的磨浆条件得到的尾叶桉APMP纸浆白度不同，打浆度和保水值也存在差异，纸浆的打浆度主要反映浆料的滤水性能，虽然能在一定的程度上反映纤维的润胀，但其在相当程度上是与细小纤维有关，而浆料的保水值表示纤维在磨浆过程中的润胀程度，对于高得率化机浆而言，由于大部分木素的存在。浆料纤维被细小纤维化的可能性较低，纤维的润胀是磨浆过程中的主要现象，因此，在各种磨浆条件下纸浆打浆度都不是高的情况下，可以用保水值来评价磨浆条件的优劣，将两段磨浆过程中各段磨片间隙、磨浆浓度对纸浆白度、保水值的影响的极差分析列于表3

表3磨浆各因素对纸浆白度、保水值的影响的极差分析

从表3分析可知：在磨浆过程中，随着各段盘磨间隙的减少和纸浆浓度的下降，尾叶桉APMP的纸浆白度也随之下降，其中，对纸浆白度影响最大的是第三段盘磨间隙，其次是磨浆浓度。而对于纸浆的保水值，影响最大的也是第三段盘磨间隙，其次是磨浆浓度，第一段和第二段盘磨间隙对纸浆白度和保水值的影响相对较小，但就两者来看，前者的影响要大于后者。分析造成上面结果的原因，大概是因为采用盘磨进行三段磨浆的过程中，前两段磨浆主要起着将浆料中的纤维分散和初步分裂、切断作用，尤其是在第一段，其间隙小了则对进入磨区之间的木片切断、磨溃过多，使得纸浆白度下降，而保水值提高也不大，但第一段磨片间隙过大的话则对木片破碎、分散和压溃作用又相对较弱，虽然这种情况有利于保持纸浆白度，但纸浆纤维被分散的程度以及润胀不够，从而导致纸浆保水值较小，因此，第一段盘磨间隙应该有一适当的范围。

第二段磨浆的作用主要是进一步将纤维揉压和适当的切断，第三段盘磨间隙比前两段要减少许多，随着磨片间隙的减少，纤维受到磨片的机械作用加强，一方面会导致纤维得到进一步的润胀，从而增大了纤维的比表面积，游离出大量的羟基而有利于纤维间的氢键结合，使得纸浆强度提高；另一方面对纤维的切断作用增大，使纸浆中保持一定的细小纤维组分。但如果第三段盘磨间隙太小的话，则会导致磨片之间的摩擦加剧，浆中的金属离子如Fe3+、Cu2+等离子含量增多，而Fe3+易和桉木抽出物成分中的多酚物质反应，变成深绿色铁盐而使得纸浆颜色变深；另外，Fe3+还易于木素结构中的邻酚结构发生螯合反应而显色，使纸浆白度下降。出于第三段磨片间隙对纸浆白度、保水值的重要作用，其磨片间隙应稍大为宜。

由于化机浆的强度不仅仅依靠纸浆的长纤维组分，更主要还是依靠润胀了的细小纤维组分，因此，笔者认为：桉木APMP化机浆纤维先经过充分润胀后，再被切断以保持一定比例的细小组分，这不仅对纸浆强度有利，更对纸浆的白度有好处，从这点来看，桉木APMP磨浆可能需要更多的磨浆段数，如4段或5段，其前三段比较适宜的盘磨间隙分别为：0.9mm,0.6mm,0.35mm，磨浆浓度为15%。

2．2磨浆过程金属离子含量变化和控制

木材原料本身往往含有一定数量的微量金属元素，不同的树种以及同一树种的不同部位，重金属元素的含量也不相同。本实验对挤压预处理后的桉木木片、APMP预处理后的料片以及0.9mm,0.6mm,0.35mm，0.25mm磨出后的未漂浆中的Fe、Cu、Mn金属元素的分析见表4

表4 磨浆过程中纸浆金属离子含量的变化

由表4 可知：经过挤压处理后的桉木料片的Fe、Mn两种元素含量比较高，这可能是夹带了部分机械上的金属成分。桉木料片经鏊合处理及两段碱性过氧化氢处理之后，上述两种元素含量大大降低，而Cu2+含量稍有增加，这种现象与已知的磺化过程浆料金属离子含量变化不相同，一般的纸浆经磺化过程处理后，由于水质和碱、亚钠本身含有微量金属元素，会增加磺化后的浆料金属离子成分，但碱性过氧化氢处理之前，由于采用了鏊合剂预处理以及在第二段预处理之中用了硅酸钠和硫酸镁，因而APMP的料片金属离子含量反而有所下降。故表4表明：桉木APMP料片经过四段磨浆处理之后，金属离子的含量都明显上升，但也许由于磨浆条件选择的合适，上述三种金属离子的含量变化幅度不象有些文献所报道的那样高。

为了控制磨浆过程中金属离子含量增加对纸浆引起的“变黑”现象，有必要采取一些措施来控制，首先，笔者想到了在磨浆过程中添加鏊合剂来控制纸浆变黑，笔者以总过氧化氢用量为3.8%、2.8%进行两段预处理，制得两种桉木APMP浆，然后采用0.9mm,0.6mm,0.25mm三段磨浆条件进行磨浆处理，并取过氧化氢总量为2.8%的APMP浆，作最后一段磨浆时，纸浆加螯合剂与不加螯合剂的磨浆进行对比，结果如表5

表5磨浆过程中加螯合剂对纸浆白度的影响

注:EDTA加入量为0.5%

显然从上表不难看出：再对纸浆白度影响最大的磨浆的最后一段中，在纸浆中添加螯合剂能十分有效地维持较高的纸浆白度。在本实验中，过氧化氢总用量为2.8%的桉木APMP在磨浆最后一段加入0.5%EDTA，所制出的纸浆比不加EDTA的纸浆要高出几乎7%SBD白度，甚至比过氧化氢总用量为3.8%的制出的纸浆白度还要高2%SBD，可见，如果想得到较高白度的桉木未漂APMP浆，在磨浆时加入尤其是在磨浆的最后一段加入适量的螯合剂不失为一种好的办法。

3.结论

3.1桉木APMP在进行三段磨浆时，随着各段磨片间隙的减小和纸浆浓度的降低，纸浆的白度、保水值会受到影响，其中最后一段磨浆的磨片的间隙是引起纸浆白度下降和保水值下降的主要因素。

3.2在磨浆的最后一段，在纸浆中添加适量的螯合剂是获得较高白度纸浆的一种有效的方法。