作者简介：祝磊a、 杨仁党a、b 、吴永勤a、 韩文佳a 、汪滨a 、刘德桃a（华南理工大学a．制浆造纸工程国家重点实验室；b．亚热带建筑科学国家重点实验室，广州510640），本文发表于《中华纸业》2011年11月第22期。

摘要：通过搓磨分丝和高浓磨浆工艺技术制得稻草、桉木、竹机械浆，再分别和蔗渣化学浆混合制备模塑墙体装饰材料。研究了稻草、桉木、竹机械浆的添加对模塑墙体装饰材料的抗张强度、耐破度、挺度、外观颜色等物理性能的影响。研究表明：桉木、稻草机械浆添加量分别为20%和30%（均为质量分数）时其抗张指数值最大，比未添加机械浆的分别提高了50.35%和54.15%；桉木、稻草机械浆添加量分别为30%和30%时其挺度值最大，比未添加机械浆的分别提高了52.76%和63.41%；竹机械浆添加量为5%时其耐破指数值最大，比未添加竹机械浆的提高了36.56%；机械浆的添加可以较为明显地改善墙体装饰材料的外观颜色，使其更接近自然色。

关键词：机械浆；模塑墙体装饰材料；物理性能

21世纪以来，保护环境以及合理、高效地开发与利用资源已成为世界瞩目的热点。建材工业的能耗占全国工业能耗的约13%，其中墙体材料行业的能耗占建材工业能耗总量的35%左右高浓磨。

纸浆模塑墙体装饰建筑材料是一种新型、环保、质轻、节能的室内装饰用建筑材料，目前其原料主体为可循环利用的植物纤维化学浆高浓磨。机械浆的制备具有得率高、环境污染少、投资小、工艺设备简单等多种优点，机械浆本身由于木素脱除少，有许多优于化学浆的物理性能，例如纤维比较粗大和挺硬，不容易被压扁，松厚度高等。用机械浆取代化学浆来制备纸浆模塑墙体装饰材料是降低成本、节能减排和改善材料性能的有效途径。

稻草原料结构疏松、纤维既细又短；竹浆纤维较长，其机械浆由于脱木素少具有纤维粗硬、松厚度大等优良特性高浓磨。桉木纤维原料具有结构相对较紧密、木素含量高等特点，而且桉木生长周期短高浓磨。

本文主要利用搓丝高浓磨浆后的稻草、桉木、竹机械浆，并部分替代蔗渣化学浆制备模塑墙体装饰材料。研究了稻草、桉木、竹机械浆的添加对模塑墙体装饰材料的抗张强度、耐破度、挺度、外观颜色等物理性能的影响。

1实验

1.1原料

竹片、稻草取自广西省某制浆厂；桉木取自广东省阳春某制浆厂；蔗渣化学浆取自广西南宁蒲庙纸浆厂。

1.2机械浆的制备

主要采用碱预处理、搓磨分丝和高浓磨浆工艺技术制备机械浆。

桉木机械浆的制备：先将桉木切成片，经1%氢氧化钠（相对于绝干原料的质量分数；下同）在常温下浸泡8h，后采用搓磨分丝设备进行分丝处理，再用高浓磨浆设备进行两段磨浆制备得到桉木机械浆。

竹机械浆的制备：先将竹子切成片，经1%氢氧化钠在常温下浸泡8h后采用搓磨分丝设备进行分丝处理，再用高浓磨浆设备进行两段磨浆制备得到竹机械浆。

稻草机械浆的制备：利用裁刀将稻草切成长约6cm的小段，再经2%的氢氧化钠在常温下浸泡8h后采用搓磨分丝设备进行分丝处理，再用高浓磨浆设备进行两段磨浆制备得到稻草机械浆。

1.3纤维筛分

利用Bauer－McNett纤维筛分仪，按照GB／T2678.1－93《纸浆筛分测定方法》对浆料进行筛分分析，所用筛网网目分别为14、28、100和200目。

1.4模塑墙体装饰材料的制备

利用全自动纸浆模塑中试生产设备经注浆、吸滤、冷压（压力为30~50kN）、热压干燥（压力为50~70kN，干燥温度为180~190℃，热压时间2min）、切边等成型工艺得到尺寸为380mm×380mm×1mm的模塑墙体装饰材料，其质量维持160g/个。将制品置于ISO标准纸张恒温恒湿[（23±1）℃，RH=（50±2）%]实验室中24h以平衡水分，然后进行相关的检测和统计分析高浓磨。

1.5性能检测

L&WTH—1抗张强度测定仪测定抗张强度；DC—NPY1200型电脑测控耐破度仪测定耐破强度；TMI挺度测试仪测定挺度，弯曲角度为15°；利用残余油墨测试仪，采用CIEL*a*b*值来表征试样外观颜色变化。

2结果与讨论

2.1浆料的筛分分析

分别对稻草、桉木、竹机械浆以及蔗渣化学浆进行筛分分析，结果如表1。

由表1可知，蔗渣化学浆中直径大于0.6mm的纤维组分占17.9%（质量分数，下同），说明所用蔗渣化学浆是以短纤维为主。经抽丝二段磨后的桉木、竹机械浆直径大于0.6mm的纤维组分分别占72.3%和33%，说明磨后的桉木浆以长纤维为主，细小纤维量相对较少；竹机械浆纤维分布较均匀，纤维直径大多分布在0.6~0.075mm的范围内。稻草经过搓磨分丝后直径大于0.3mm的纤维组分占74.4%，再经一段和二段磨后，该纤维组分分别降低了3.1%、12.4%，表面经过二段磨后长纤维被切断较多。在直径为0.3~0.15 mm的范围内，稻草经一段和二段磨后的纤维组分较搓磨分丝后的分别提高了12.3%、49.1%。由此可见经搓磨分丝后再经两段磨对纤维切断作用明显，细纤维化程度提高。为了使墙体装饰材料表面具有很好的均匀性和强度，实验主要选取二段磨后的稻草机械浆以及桉木、竹机械浆分别与蔗渣化学浆进行配比实验。

2.2稻草、桉木、竹机械浆的添加对抗张性能的影响

桉木、竹、稻草机械浆分别和蔗渣化学浆进行配比用于制备模塑墙体装饰材料，研究了其对纸浆模塑墙体装饰材料抗张性能的影响，如图1所示。

抗张强度是材料受到拉力时抵抗破坏的能力，它是材料的一个重要技术指标。由图1可知：竹、桉木、稻草机械浆添加量分别为10%、20%、30%时其可抗张指数达到最大值，比未添加机械浆的模塑墙体装饰材料分别提高了18.45%、50.35%和54.15%。由表1可知，蔗渣化学浆以短纤维为主，与长纤维较多的竹、稻草、桉木机械浆混合使用时产生“搭桥”效益，从而纤维间结合更紧密，提高了抗张强度，而且机械浆纤维粗硬的性质对抗张强度的增强作用。

2.3稻草、桉木、竹机械浆的添加对耐破性能的影响

耐破度是考核材料单位面积所能承受均匀增大的最大压力值，它决定于纸张强度总和和均匀性。由图2可知，桉木和稻草机械浆的添加对模塑墙体装饰材料的耐破性能提高作用不大，但竹机械浆的添加对耐破性能提高作用明显，添加量为5%时，其耐破指数便达到最大值，比未添加机械浆的模塑墙体装饰材料提高了36.56%。但随着添加量的继续增加，其耐破指数下降较快。这是因为模塑墙体装饰材料的耐破度可能与纤维分布均匀性有关，由表1可知，竹纤维长度整体分布较均匀，少量添加可与蔗渣纤维较为明显地提高耐破度。但机械浆添加量过

大时，较多的木素会影响纤维素分子间的氢键结合，纤维间的氢键结合是影响耐破强度的主要因素，从而使耐破强度降低高浓磨。因此，要选择合适的机械浆添加量才能获得较好的耐破性能。

2.4稻草、桉木、竹机械浆的添加对挺度性能的影响

挺度是模塑墙体装饰材料一项重要性能指标，代表试样承受自身重量抗弯曲的强度性质，它主要取决于纤维本身挺度及纤维间的结合强度。由图3可知，桉木、竹、稻草机械浆的添加量分别为30%、20%、30%时挺度达到最大值，比未添加机械浆的模塑墙体装饰材料的分别提高了52.76%、29.65%、63.41%。这是因为机械浆中保留了大部分纤维束间相互连接的木素，纤维本身具有较好的挺度，当添加量适当时，起到骨架作用，可形成较稳定的材料结构高浓磨，从而对挺度的提高有利。