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造紙/紙漿纖維

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不同的纖維型別可以用於生產紙張。最著名的就是木纖維。在造紙的初期,主要使用棉花和絲綢纖維。曾經有一種臭名昭著的纖維被用於生產一種特定紙張,那就是石棉。直到20世紀60年代後期,這種致癌纖維一直被用來生產石棉紙。這導致了造紙工人中癌症死亡率的上升,尤其是那些生產這種紙張的工人。

不同的植物種類可以而且正在被用來生產紙張,比如來自中國的竹子。蘆葦也可以作為造紙的原料,在20世紀90年代,荷蘭就研究過用蘆葦造紙。


木漿是造紙最重要的原料。纖維素是另一種不太準確的名稱,用於指代木漿。

木漿作為原料,是在經過以下處理後形成的

  • 收集木材作為原料,通常從生產林中採伐,木材來自間伐和鋸木廠的木材殘餘。
  • 鋸切、剝皮和木材削片。樹皮中只有少量有用的纖維,因此主要用於生產能源和蒸汽。木材削片是將木材轉化為木片的工藝。
  • 木材纖維分離
  • 漂白
  • 乾燥和形成木漿包。

只有在造紙與木漿生產不一體化的情況下,才需要進行這最後一步。如果紙廠的地理位置與原料來源不同,則需要進行最後一步。

硬木和軟木都可以用於造紙。通常,桉樹木漿被視為一個獨立的群體,儘管它實際上是硬木,因為它具有特殊的尺寸(相對短,但厚實),這賦予了它獨特的特性。

在一些國家,造紙業存在,但該國沒有造紙廠,比如荷蘭。所有用於生產優質紙的木漿都是進口的。

造紙行業中常用的硬木來自

  • 楊樹/白楊
  • 樺樹
  • 山毛櫸
  • 桉樹

典型的軟木

  • 雲杉
  • 松樹
  • 冷杉
  • 落葉松

熱帶硬木樹的纖維不適合生產紙張。這與人們的普遍看法相反。


Pulp seen with a microscope
顯微鏡下的木漿
The structure of lignin
木質素的結構
bulbol na light green
木質素的化學結構

木漿的纖維分離

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本章需要一些化學方面的知識。

纖維分離主要有兩種方法:機械分離或化學分離。但也存在中間方法。機械分離的木漿被稱為“含木漿”,而化學分離的木漿被稱為“無木漿”。“含木漿”這個詞有點誤導,因為它只說明木質素是否大量存在。
除了纖維之外,木材還包含木質素。木質素在樹木中作為個別纖維之間的粘合劑,需要將其去除或進行處理才能將其轉化為木漿。

木漿通常只用於化學分離的纖維,但這裡也提到了機械分離。


機械製漿工藝

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我們首先考慮的是石磨木漿。

樹幹被壓在旋轉的磨石上。這個過程會產生大量的熱量,因此需要對木材進行冷卻。高溫會使木質素(纖維之間的粘合成分)減弱,從而使纖維分離。一部分纖維不僅被分離,而且也被縮短了。

right|250px|Houtslijper met drukverhoging
Houtslijper met drukverhoging

第二種纖維分離方法是壓力磨木漿。
與石磨木漿類似,區別在於該工藝是在更高的壓力下進行的。由於壓力較高,溫度也會更高,這會導致木質素結構更徹底地減弱。

第三種纖維分離方法是熱磨木漿。
該工藝在大氣壓下進行。溫度升高並保持在高溫狀態。使用熱木材而不是冷木材。

第四種纖維分離方法是RMP,即精磨木漿
首先將木材削成木片,然後送入磨漿機。磨漿機由安裝有刀片的平板組成。平板高速旋轉並壓在固定平板上,使纖維在與平板或刀片接觸時從木材中分離出來。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.

第五種纖維分離方法是CRMP,即化學精磨木漿
實際上,這是一種介於機械分離和化學分離之間的工藝。在木片送入磨漿機之前,先用亞硫酸鹽或亞硫酸氫鹽對其進行處理。這使得纖維強度比其他機械方法更高。然而,該工藝的效率較低,因此只有較少比例的木材被轉化為木漿。

第六種纖維分離方法是TMP,即熱機械漿
木片在送入磨漿機之前要進行預熱。

第七種纖維分離方法是CTMP,即化學熱機械漿
除了進行熱預處理外,木片還會進行化學預處理,例如用亞硫酸鹽處理。這種木漿被認為是含木漿機械漿中最好的。

這種最後一種方法也被稱為“半化學法”,是從機械漿向化學漿的過渡。



化學制漿工藝

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摘要


引用

“來自論戰者的紙張很快就會泛黃。”
西蒙·卡米吉特 - 荷蘭作家和專欄作家(1913-1987)


濃度測量 - 造紙工業的木漿濃度測量和控制。

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