竹子高得率浆发展前景

竹子做为造纸纤维原料应用的前景

2004年中国的纸业生产量和消费量分别约占世界总量的10%和14%，仅次于美国，连续多年列世界第二。而且无论生产量还是消费量，年增长速度均超过两位数^[1]。这些和我国的国民生活水平的提高是分不开的，而且随着经济的持续发展，中国对纸和纸板的需求量还会日益增加。

纤维原料是造纸工业的物质基础，随着纸和纸板需求总量的逐年上涨，进口量的逐年增加，使我们不能不为我国造纸纤维原料的短缺而担忧。

2002年中国环境学学会、中国造纸协会在北京联合召开了“竹浆产业发展与环境保护”研讨会，以清华大学环境工程系井文涌教授为代表的一大批著名的专家学者参与会议。专家们呼吁，调整我国纸业原料结构已迫在眉睫，大力发展竹浆，以取代木浆是解决我国纸业供需矛盾的有效途径，也是比较现实的方法，以弥补我国目前中高档纸浆的巨大缺口，还可保护生态，增加农民收入。

专家们大力看好竹浆的发展前景主要是有以下几个原因：

一、我国是世界上竹类资源最丰富的国家，有500多种，栽培面积、蓄积及年产量居世界之冠。据统计，目前全国竹林面积达420万公顷之多，占世界四分之一，竹林年砍伐量约900万吨。而且近几年在政府发展竹浆造纸的号召下，又有新的品种涌现出来，例如粉单竹，四川的撑绿竹等。

二、竹材成材期短，一次栽种能连续多年使用，这也是竹类资源相对于木材类的明显优势。

三、从成本上看，中竹纸业集团曾经把竹浆与品质相当的松木和桉木比较发现，竹浆单位成本低于木浆。

四、竹浆的性能介于针叶木与阔叶木之间，明显优于草类浆，可以替代阔叶木浆并减少针叶木浆用量，用于制造各种纸张包括多种中高档纸品；

竹子制浆生产工艺成熟可靠，且大部分设备可以采用国产品；

污染治理工艺技术成熟，“三废”可以达到国家有关排放标准。

可见竹浆造纸是切实可行的，我们可以有效利用中西部的丰富资源，与国家退耕还林政策相结合。建设竹子原料基地，既解决了农民退耕之后真正能“退下来，稳得住”，又保护了生态环境，有力地推动了西部大开发。竹浆在我国制浆造纸纤维原料结构中的比例也是呈现年增长趋势，从1990年的1.6%到2002年的3.4％，竹浆造纸、竹浆模塑的前景是十分可喜的。

发展竹子高得率浆的优势以及研究现状

同样由于造纸工业所面临的资源短缺问题越来越突出，高得率制浆逐渐成为国内外造纸工作者研究的热门方向。围绕这一研究方向，自20世纪70年代至今，高得率制浆方法取得了突飞猛进的发展。高得率浆既包括传统的磨石磨木浆(SGWP)、化学磨木浆(CGWP)、压力磨木浆(PGW)、木片磨木浆(RMP)，又包括近年来发展起来的各种化学机械浆(CMP)、热磨机械浆(TMP)、化学热磨机械浆(CTMP)以及碱性过氧化氢机械浆(APMP或APP)和生物机械浆(Bio-MP)等^[2]。

竹子高得率化机浆和竹子化学浆相比较，具有投资低、纸浆得率高、化学药品消耗少、污染负荷低、生产成本低等优点。而且保留了大量木素，具有化学浆所没有的某些特性，如高的松厚度，优良的印刷性能，可以用于生产牛皮纸，高强瓦楞纸、箱纸板、工业包装制品，经漂白后可以配抄新闻纸、胶印书刊纸及纸浆模塑餐具等。综合以上有点，竹子高得率浆的利用将具有广阔的市场前景，可观的经济和社会效益。

然而目前国内对竹子制浆的研究主要是硫酸盐法制浆^[3,4,5]，而且对竹子硫酸盐法制浆技术以及漂白技术的研究已经十分成熟，也已经进行了大规模的生产，但是对于竹子高得率浆的研究还是比较少见，可见竹子高得率浆的研究空间和发展空间较大。

近几年研究者们曾经做过竹子CTMP、SCMP、APMP等化机浆的研究，在竹子化机浆研究方面取得了一些可喜的成果。例如华南理工大学制浆造纸工程实验室陈礼辉、詹怀宇等做的毛竹蒸汽爆破法高得率浆的研究^[6]，研究表明选用合适的工艺条件，可以制得得率80％以上，裂断长大于3300m的毛竹爆破浆，但是采用用量4％H2O2的单段过氧化氢漂白，毛竹爆破浆漂白后白度也只能达到61％（ISO）；

还有广西大学造纸科研组完成的2003年度国家科技部下达的国家科技攻关项目——“高配比竹子化机浆生产低定量胶印新闻纸纸的研究与开发”（编号：2003BA325C），研究开发清洁化生产高品质竹子化学机械浆的新技术，并利用高配比竹子化学机械浆配抄低定量胶印新闻纸。经过2年多的攻关，项目已取得重大成功，完全实现课题任务书的要求，采用CTMP和PRC-APMP的方法生产竹子化机浆：得率≥80％；

漂白竹子化学机械浆白度为55-62％（ISO），采用40％的竹子化机浆配抄生产的低定量胶印新闻纸完全达到GB/T1910-1999优等品的指标（新闻纸的白度≥55％）。然而，研发过程中发现无论如何改变漂白药品和工艺，高得率竹子化机浆难以漂至65％（ISO）以上的高白度，且白度很不稳定，易返黄，制约了高得率竹子化机浆的应用范围。

遇到的问题以及解决措施

可见难漂白、易返黄是发展竹子高得率浆的最大技术难题，今后制浆造纸工作者应该抓住重点，攻关突破，争取早日解决竹子高得率浆难漂白、易返黄的技术瓶颈问题。笔者认为要解决竹子高得率浆的难漂白易返黄问题要从以下几个大的方面着手：

1．制浆方法。高得率制浆方法繁多，不同制浆方法制得的纸浆白度稳定性存在差异。例如，采用亚硫酸钠预处理的化学热磨机械浆CTMP比TMP具有较高的返色值，纸浆磺化度越高，返色值越大^[7]。Gellerstedt^[8]等也发现，在给定的光吸收系数下，化学机械浆(得率80％～95％)比纯粹机械法制浆返色程度更大。可能是因为化学机械浆木质素中的酚羟基含量高于机械浆所致，酚羟基在外界环境作用下容易被氧化生成邻醌等发色结构。所以选择适当的制浆工艺是提高竹子高得率浆白度及2.漂白方法。目前用于高得率浆漂白的主要漂剂是过氧化氢和连二亚硫酸钠。国内外有些研究人员正在开发和寻求新型的高得率浆漂白剂和漂白助剂，希望在保持高得率的特性下，获得高白度纸浆，并且具有较低的返色值。BarbaraJ.Wr^[9]等人在过氧化氢漂白棉秆CTMP过程中添加含硫化合物作为助剂，研究了多种含硫化合物作为漂白助剂和浆料白度稳定剂的效果。研究结果证实，许多含硫化合物能够抑制纸浆返黄，提高和稳定高得率纸浆的白度。所以寻找合适的漂剂和漂白工艺也是提高竹子高得率浆白度和减小返黄值的出路。

3.竹子本身的生物结构和化学组分。国内夏新兴等人曾对白夹竹及其磺化化机浆MWL的结构与发色基团的特性进行了研究，发现竹料木素是GSH型木素，经化学机械处理后木素的分子量大大降低，对香豆酸酯的含量下降，醌式结构是木素中最主要的发色基团，成浆后醌式结构有很大的增加^[10]。印度中央制浆造纸研究所Roy，T.K.的研究表明：竹子化机浆拥有比其他纤维资源更好的纤维特性，其缺点是可漂性差；

进一步研究发现：氧化性漂白产生过剩的二次羰基能加深其颜色，而还原性漂白几乎不能减少醌型和羰基结构^[11]。竹子高得率浆难漂白易返黄的根本原因是与竹子的生物结构和化学组分分不开的，但是针对竹子原料木素结构和非木素成分探讨其难漂性和白度不稳定性的研究在国内外还很少。既然木素是影响浆的白度和返黄的主要因素，那么竹子木素的结构及其属性，以及竹子木素中羰基和醌基等发色基团的含量；

竹子表皮致密的蜡质层对化学药品渗入阻碍作用以及表皮色素的影响；

竹子含有较多的少量组分，这些少量组分是否会对白度及其稳定性有所影响。以上都是竹子本身可能给竹子高得率浆白度及其稳定性带来影响的因素，除了制浆漂白方法之外，我们也应该关注一下这些竹子本身原因。

只要解决了竹子高得率浆难漂白易返黄的技术难题，寻找合适的生产工艺生产竹子高得率浆，还是十分符合我国的现实情况，也积极相应了国家提出的合理开发利用非木材纤维资源的口号，所以竹子高得率制浆在中国的发展前景是良好的。

结束语

我国竹子纤维资源丰富，发展竹子高得率制浆非常符合我国纤维资源严重短缺的国情。竹子高得率浆拥有一些竹子化学浆所不具有的优点，但是竹子高得率浆难漂白易返黄的技术难题还有待解决，希望造纸工作者积极寻找合适的制浆工艺和技术，积极研究竹子的生物结构和化学组分，解决好竹子高得率浆难漂白易返黄的技术难题，为竹子纤维的利用创造更好的前提条件。

本文来源：包装部落2018