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制浆造纸培训教材

1 主要内容

●植物纤维原料的分类

●植物纤维原料的化学成份

●植物纤维原料的生物结构和细胞形态

●纤维细胞的构造

●纤维形态与纸浆、纸张性质的关系

1.1 植物纤维原料的分类

●木材纤维原料针叶材（软木，needle leaved wood）、阔叶材（硬木，leaf wood）

●非木材纤维原料禾本科、韧皮纤维、籽毛纤维、叶部纤维

●半木材纤维原料棉杆

1.2 植物纤维的原料的化学成份

1.2.1 化学成份分布图

纤维素、半纤维素、木素是植物纤维原料的三大主要组分。

1.2.2 纤维素

纤维素是植物纤维原料的最主要化学成份，也是纸浆、纸张的最主要、最基本的化学成份。纤维素是由β、D-葡萄糖基通过1,4-苷键联结而成的高分子化合物。纤维素分子中的β、D-葡萄糖基含量即为纤维素分子的聚合度（DP）。

聚合度与纤维强度的关系：聚合度高，强度高。

表1.1 常用三类原料的主要化学成分比较

1.2.3 半纤维素

半纤维素是由多种糖基、糖醛酸基所组成的，并且分子中往往带有支链的复合聚糖的总称。常见的糖基有木糖基、葡萄糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉怕糖基、鼠李糖基等。

半纤维素是无定形物质，是填充在纤维之间和微细纤维之间的“粘结剂”和“填充剂”，其聚合度低，易吸水润涨。

1.2.4 木素

木素是由苯基丙烷结垢单元（即C6－C3单元）通过醚键、碳－碳键联结而成的芳香族高分子化合物。

木素是填充在胞间层及微细纤维之间的“粘结剂”和“填充剂”，是原料及纸浆颜的主要来源，其含量是制定蒸煮及漂白工艺的重要条件。

蒸煮难易程度：针叶木难，阔叶木中等，禾本科易。

1.2.5 有机溶剂抽出物

不同种类的原料以及同一原料的不同部位中，其抽出物的含量及组成一般是不同的。

针叶材中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是比较高的（尤其是心材中，且其主要成份是松香酸、萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物等。

阔叶材的抽出物主要存在与木射线细胞及木薄壁细胞中，主要含游离的已酯化的脂肪酸、中性物，不含或只含少量松香酸。

禾本科原料的有机溶剂抽出物的含量明显比木材原料的低，且主要成份是蜡质，伴以少量的高级脂肪酸、高级醇等。

树木中有机溶剂抽出物的含量虽然不高，但由于不同材种，甚至同一材种的不同部位，抽出物的组成及含量不同，对制浆、漂白、漂浆白度及白度稳定性等方面都带来不同程度的影响。

1.2.6 灰份

造纸植物纤维原料种，除碳、氢、氧等基本元素外，还有许多种其他元素。这些元素是植物细胞生命活动中不可缺少的物质，如氮、硫、磷、钙、镁、铁、钾、钠、铜、锌、锰、氯等。

一般来说，木材原料的灰份含量较低，含量一般低于1％，多数为0.3％～0.5％；禾本科和树皮中灰份含量高，多为2％～5％（稻草的含灰量为10％～15％），并且，禾本科原料的

灰份中，60％以上为SiO2。

1.3 植物纤维原料的生物结构和细胞形态

1.3.1 木材的生物结构及细胞形态

1.3.1.1木材解剖的常用术语

●树心位于木材横切面的中心，是由树木的髓和第一年的初生木质部组成的。

●树皮

●形成层位于木材和树皮之间的薄层，是树木的分生组织。

●木质部位于形成层和树心之间的部分，即树木的木材部分。木质部是树木中用于制浆造纸的部分。

●年轮、生长轮不是所有的树木都有年轮，不是所有的同心圆环都叫年轮。

●春材、秋材树木的每个年轮是由两部分组成的，靠树心部分的颜较浅，是每年生长季

节的前期生长出来的，故称春材，也成早材；年轮中靠外圈，颜较深部分，是每年生长季节的后期，即秋、冬天生长出来的，故称秋材，又称晚材。

●春材纤维腔大而壁较薄，长度较短，树脂含量较低，颜较浅，材质较疏松，强度较差；但纤维较柔软，抄纸时纤维间的结合力较大。秋材纤维的腔小而壁厚，树脂含量高，材质紧密，颜较深，强度较高，单根纤维较硬，未经打浆时成纸的紧度低、强度差。

●边材、心材树木生长到一定的树龄之后，木质部中靠树心部分的组织中，逐步被树脂、单宁、素等物质所填充而失去生理活性，变成死细胞，称为心材；木质部中靠边缘的，颜较浅的部分，称边材。

●心材在树木生长中只起支撑左右。由于树脂含量高、抗腐蚀能力强、浸透性差、耐久性好，用于制浆时，药液浸透较困难，将会影响蒸煮的均匀性，降低浆的质量；酸法制浆时极易产生树脂障碍及由于浸透不运而产生“黑片”问题。边材的材质较软，孔道通畅，抗腐蚀能力差，用于制浆时易于浸透、易成浆，泡沫也较少；而且由于树木中纤维形态的分布规律，边材中的纤维长度较大，时制浆造纸的好原料。

●环孔材、半孔材、散孔材、无孔材

1.3.1.2 针叶材的生物结构、细胞类型

图1.2 针叶材的三个切面及各种细胞的形态示意图

针叶木中的细胞最主要是管胞，并有少量的木射线，一般不含导管。

1.3.1.3阔叶材的生物结构、细胞类型

阔叶材中细胞的种类较多，包括木纤维、管胞、导管、木射线和薄壁细胞。

图 1.3 阔叶材的三个切面及细胞形态图

1.3.2 针叶材与阔叶材的比较

表 1.4 针叶材、阔叶材组织结构比较

薄页纸

项目	针叶材	阔叶材
年轮	除热带外，多数地区年轮界线明显	除环孔材和部分半环孔材外，不明显
细胞类型	细胞种类少，管胞占90％～95％，此外仅有少量木射线，结构简单	细胞种类多，木纤维含量低，又有导管、木射线及纵向薄壁细胞，还有少量的管胞，结构复杂
木射线特点	一般为单列，且为同型木射线	部分为单列，多数为双列甚至多列，有同型射线，又有异型射线
纤维形态及纹孔	较粗且长，纹孔明显	又短又细，多数纤维的纹孔不明显
树脂道	部分针叶材中有树脂道	没有树脂道
纤维排列规则性	横切面中纤维排列规则性强，木材结构较均匀	受导管影响，纤维排列规则性不如针叶材，且不同材种的规则性差别大