刘一山

（四川工商职业技术学院 轻工工程实验室，四川 都江堰 611837）

我国是世界上竹子资源最丰富的国家，竹子的品种有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hm2，占世界四分之一，竹材年砍伐量约900万t[1]。随着人们对竹子制浆造纸性能的深入认识和大量的生产实践，竹子已经成为我国制浆造纸的一种重要纤维原料，竹浆的产量越来越大[2-3]。目前，竹子主要用于生产化学浆，通常采用硫酸盐法进行蒸煮。随着竹浆企业规模的扩大，新型、高产能的竹浆蒸煮设备不断投入生产，如大型立式蒸锅、塔式连续蒸煮系统等，但在生产上却出现了一些问题，如浆料很难一次喷放干净、卡伯值波动性大、浆渣率高等[4-5]。这是因为这些新设备最初的设计更多地参考了木片蒸煮参数，而竹材的结构、性质与木材相比有很大的差异。

本文在对竹子结构和性质分析的基础上，提出“加强竹片渗透、提高蒸煮效果”的设想，并将一种蒸煮渗透剂在生产上进行了中试，希能给竹子的蒸煮生产提供参考。

1 竹子的蒸煮特性

1.1 竹子的结构及性质

在植物分类学上竹子属禾本目（Graminales）禾本科（Gramineae ）竹亚科（Bambusoideae）[6]。因而，不同于针叶木和阔叶木的化学组成，竹子中木素的含量相对较少[7-8]；另外，竹子木素的结构中含有较多的紫丁香基单元，其中5%～10%的香豆酸和少量阿魏酸以酯的形式与其他木素单元链接[9]。这样结构的木素在化学蒸煮中容易被降解而溶出，所以，竹子蒸煮时较针叶木容易成浆。但是，竹子的组织结构非常紧密，且表面覆盖着富含硅和蜡质的坚硬薄层，纤维细胞腔内有胶状物质的沉积及侵填体的聚积[10]。这样的结构，使蒸煮液进入竹材内部的难度加大，渗透困难，延长了渗透时间。从上面的分析来看，竹子的蒸煮特性表现出两面性：一方面木素的脱除容易，另一方面蒸煮液的渗透困难。

1.2 竹子的蒸煮特点

在实际生产上，竹片蒸煮工艺的特点表现为“长升温、短保温”，即竹片蒸煮过程中的升温缓慢、时间长，而到达最高温度后保温的时间较短。这是因为蒸煮药液往竹片内部的渗透比较困难，需要较长的时间才能使药液充分有效地进入竹片内部，有些企业采用二次升温或低温（120 ℃）保温的蒸煮技术，都是为了促进药液的渗透；而竹材中的木素较少且易降解，一旦药液充分渗透与木素接触，就可很快地完成脱木素的反应，不需要很长的时间就可将木素脱除使竹片蒸解成纸浆。

1.3 竹浆蒸煮出现的问题

经过调查，很多竹浆企业蒸煮上普遍存在着诸如这样的问题：

（1）喷放困难。保温结束后浆料很难一次喷放干净，需要多次喷放才能将锅内浆料喷放完。这样会浪费时间，降低蒸煮设备的产能，还会增加蒸汽的消耗。

（2）浆渣率高。蒸煮后的粗浆料经过筛选，筛出较多的浆渣、细浆的收获率低，还会堵塞筛浆机、甚至损坏筛鼓，使纸浆的生产成本增加，还会影响生产正常进行。

（3）硬度波动大。主要出现在连续蒸煮系统浆料的卡伯值常常波动，严重的时候相差甚至超过10个单位。纸浆硬度的波动给漂白工段产生很大的影响，并降低了产品质量。

（4）结垢严重。结垢不仅出现在碱回收系统，在蒸煮器的药液加热循环系统、洗选漂设备和浆料管道等处也产生垢层，对生产造成不利影响。

竹浆生产出现这些问题的主要原因是竹片的均匀性差。现在竹浆厂普遍收购的原料为混合竹片，及由不同竹种、不同竹龄、长短厚度不一的竹片组成。不同竹种和竹龄的竹片，木素的含量、组成都有差异，在蒸煮过程中与蒸煮液反应的情况不同，再加上竹片的长度、厚度差异，蒸煮的化学反应不能均匀进行，蒸煮效果随着竹片的变化而变化。易煮的竹片被过煮，使纤维受到严重的损伤；而难煮的竹片未成浆，粗渣量大而细浆的收获率低。因而在生产上常常出现喷放困难、浆渣率高及硬度波动大的问题。

2 改进竹浆蒸煮的措施

资料介绍[11]，渗透剂能够提高蒸煮的均匀性，增加纸浆得率、白度和成纸强度，降低纸浆硬度、用碱量和粗渣率，缩短蒸煮时间、提高设备产量，并使制浆系统的结垢大大减弱。为此，进行了添加渗透剂的蒸煮试验。

PPT 401渗透剂的性质如表1所示。

表1 PPT401蒸煮渗透剂的性质

PPT 401渗透剂是一种表面活性剂，具有增强物质传递动力学的能力。在蒸煮初期，能够提高纤维原料的渗透性、加快蒸煮液渗透；在蒸煮中期，可防止降解木素的缩合和沉积；在蒸煮的后期，能够减少纤维细胞壁有机物沉积淤塞通道，改善溶解木素从纤维内部传递出来的条件，有利于木素的脱除。PPT 401是一种新型的蒸煮助剂，可以增加蒸煮液渗透效率和防止过蒸煮以提高产品得率和均匀性。在蒸煮最初的15 min内，PPT 401渗透剂能够使料片吸收蒸煮液的量增加30%，并可很快地使蒸煮液与料片内部的木素接触进而发生化学反应。从PPT 401渗透剂的性质介绍及应用的效果，并结合竹浆蒸煮的特性，这种蒸煮助剂也能够提高竹片的蒸煮效果，解决竹浆生产出现的问题。出于这样的目的，在锅内某造纸企业的蒸煮车间进行了应用PPT 401渗透剂试验。

某厂以收购的混合竹片为原料，以110 m3立式蒸煮锅为设备，采用硫酸盐法进行蒸煮，蒸煮的主要工艺条件如表2所示。为了不影响企业的正常生产，在蒸煮条件保持不变的情况下，将渗透剂添加到蒸煮液中送入锅内，进行了添加渗透剂的蒸煮试验，蒸煮结果如表3所示。

表2 蒸煮的工艺条件

从表2的蒸煮结果可以看出PPT 401渗透剂能够明显地改善竹片的蒸煮。在其他蒸煮条件不变的情况下添加渗透剂，能够提高纸浆得率和白度、降低纸浆硬度，并提高了残碱含量。另外，在纸浆的洗涤、筛选、漂白系统中，泡沫减少、滤水加快，漂白浆的白度也有明显提高；在抄纸车间，从试验班次所制纸浆的成纸性能来看，产品的挺度、抗张强度等指标也有一定的增加。

表3 蒸煮渗透剂的性质

3 结束语

竹子是一种非木材纤维原料，木素含量相对较低、易脱出；但是，竹子结构致密、表面覆盖着富含硅和蜡质的坚硬薄层，蒸煮液的渗透困难，从而给生产带来较多的问题。生产试验发现，蒸煮渗透剂的使用，可加快蒸煮液进入竹片内部的速度，提高蒸 煮的均匀性，改善蒸煮效果，提高纸浆得率和质量。

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[3]崔敏,殷亚方,姜笑梅,等.竹材制浆造纸技术研究与应用现状[J].竹子研究汇刊，2010，29(1)：1-6.

[4]陈龙.四种新竹材制浆造纸研究报告[J].天津造纸,2010(3)：12-15.

[5]佚名.提高竹浆的得率[J].造纸技术通讯,1971(1)：61-62.

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[8]陈云,刘一山,王修朋.混合竹材制备溶解浆的工艺试验[J].纸和造纸,2011,30(12)：8-16.

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