桉樹新品種的篩選與分析

桉樹是世界著名的三大速生樹種之一。具有適應性強、生長周期長、木材產量高、用途廣泛等優點。可視為道路兩側的綠化，速生效果快、材料美觀、優良的人行道樹木。它具有良好的木材工業特點，可廣泛應用于人造板、細木工板、紙漿造紙、蘑菇、家具等領域。桉樹原生地是澳大利亞,約有600多種,已有90多個國家如:巴西、西班牙、葡萄牙、印度、摩洛哥等都在大規模營造桉樹林。我國始于1890年自意大利引種桉樹,自1980年以后,國際交流與合作的步伐進一步加快,引進桉樹110多種。并篩選出柳桉、巨桉、檸檬桉、尾葉桉、巨尾桉、大花序桉、小果灰桉、細葉桉、赤桉等優良速生樹種。現在,廣東、廣西、海南、云南、四川、福建、江西等省都有人工培育桉樹林,國內也相繼建成了許多以桉木為主要原料的紙漿廠,廣東湛江國營雷州林業局是我國最早進行桉樹人工林培育的單位之一,具有我國最大的桉樹人工林基地,以下是對雷州林業局三種桉木原料(U6、DH201-2、LH1)纖維形態和制漿造紙性能分析的結果及其評價。1實驗1.1原料的提取與處理三種新桉木原料(U6、DH201-2、LH1),已切成木片30×20×5mm,水份52%;U6(1999年9月種),胸徑:95mm;LH1(1999年10月種),胸徑:115mm;DH201-2(1999年5月種),胸徑:91mm。原料的處理:將三種不同的原料在太陽下曬干,用8目篩子篩除塵土和碎片,并分檢出粗節和粗大木片,合格原料風干后貯存在密封的塑料袋中平衡水份,待用。另取有代表性的木片各200克(絕干),切成火柴棒粗細,在植物纖維粉碎機中磨成能通過40目的木粉,再用60目的篩子篩上述木粉,收集未能通過60目篩子的木粉,置于具有磨砂玻塞的廣口瓶中,供分析用。1.2纖維控制系統日本OLYMPUS-SZX(c)研究型體視顯微鏡;美國M/Ksystemsinc.帶電腦控制的蒸煮器;荷蘭MessmerSomerville篩,篩縫0.15mm;芬蘭KajjaniFS-200纖維分析儀;挪威PFI磨;美國標準紙頁成形器;ISO恒溫恒濕工作室;美國TechnidyneCorporation白度計;瑞典L&W公司抗張強度測定儀;美國TMI公司撕裂度儀。1.3木片的漂漂工藝桉木纖維形態結構和化學成分分析參照屈維均主編的《制漿造紙實驗》第一章。蒸煮工藝條件為:蒸煮曲線,40℃→120℃→小放汽→165℃→165℃;升溫斜率,10℃/10min;保溫溫度,165℃;保溫時間,90min;用堿量,16%(Na2O計);硫化度,20%;液比,1∶4.5;裝鍋量,1kg絕干木片。漂白單段次氯酸鹽漂白,漂白工藝條件為:濃度9%,用氯量8%,溫度65℃,時間90min,氨基磺酸用量0.2%(對絕干漿),NaOH用量1.26%(對絕干漿)。打漿和抄紙分別將未漂漿和漂白漿按標準QB/T1463-1992在PFI磨上打漿到一定的叩解度,再用美國標準紙頁成形器進行抄紙,所抄紙頁在ISO恒溫恒濕工作室中風干,測定其物理性能,物理性能的測試均按國家標準方法進行。2結果與討論2.1桉木纖維、馬尾松纖維用于制漿的桉木相對密度平均值不宜超過0.7。桉樹在10年間生長最快,10年后達到高峰,10年后生長下降,年平均生長量1~2cm(胸徑),木材密度均隨樹齡而逐漸增大,密度增大可能是纖維細胞壁加厚,木材抽出物含量增多,適于造紙的桉木其密度以0.4~0.6g/cm3為佳。一般來講,5~10年樹齡的桉木用于造紙為最適宜,砍伐期一般胸徑10~20cm左右。從上表可以看出,桉木纖維的平均長度都在1mm左右,比馬尾松的纖維長度要小得多;同時,它的纖維寬度也比馬尾松纖維寬度小得多,從長寬比上看,桉木纖維雖然也比馬尾松纖維小,但已經比較接近,并且都保持在50以上。這就是說桉木纖維雖然短,但形態仍好,絕不是造紙上忌諱的粗短,甚至被看作是縮小3至4倍后的馬尾松纖維。其壁厚、腔徑情況也相似,大部分桉木的壁腔比在0.5~0.9。一般認為:長寬比大于50,壁腔比小于1的纖維都是適合造紙的,顯然,桉木纖維是屬適合造紙之列的。雷州林業局所提供的三種桉樹(U6、DH201-2、LH1),根據上面的分析,從原木的密度、纖維的長寬比和纖維的壁腔比都是適合于造紙的優質原料。2.2綜纖維素含量的測定理論上綜纖維素加木素等于無抽提物試樣重量的100%,但由于在木素的測量中,不能保證所有的聚糖都能水解成單糖溶出,同時綜纖維素的測量中,也不能保證所有的木素都能被除去,所以通常情況下,綜纖維素和木素的含量之和大于100%。通過綜纖維素含量的測定,不僅可以反映出造紙原料中纖維素的含量,同時還可以間接反應原料中木質素的含量。三種桉木原料都含有較高的綜纖維素含量,特別是DH201-2和LH1,其綜纖維素含量在80%左右,U6的綜纖維素含量相對來說要低一些,木素含量也高一些,1%NaOH抽出物比其它兩種桉木也高,最終反應出來的蒸煮得率也低一些。2.3傳統細漿實驗世界范圍內桉木化學漿主要以硫酸鹽化學漿占主導地位,我國以桉木為原料的漿廠也以硫酸鹽化學漿為主,但近幾年,隨著造紙技術的發展,漂白化學機械漿(BCTMP)的發展也越來越快,國內有不少工廠和高校正在進行此類制漿方法的研究。本實驗還是采用傳統的硫酸鹽化學漿進行對比實驗,蒸煮結果如下:以上細漿得率采用荷蘭MessmerSomerville篩篩選,篩縫為0.15mm,纖維的算術平均長度采用芬蘭KajjaniFS-200纖維分析儀進行測量。從實驗結果可以看出,除U6原料得率稍低一點(粗漿47.14%,細漿46.00%)以外,DH201-2、LH1的細漿得率都超過50%,并且粗渣率很低,1%左右,漿料已經完全成漿,漿料的高錳酸鉀值也比較低,殘堿都超過10g/L,說明蒸煮的用堿量還可以降低,此三種原料都比較容易蒸煮,在上述條件下蒸煮出來的漿料的質量也比較好,漿的粘度都超過1100mL/g,這對于充分保證紙漿的強度具有很好的作用。U6的蒸煮得率比其它兩種桉木低,這可能和它的木素含量高以及1%NaOH抽出物高有關系。2.4中濃高溫次氯酸鹽活化法為了比較三種桉木化學漿的可漂性,對三種桉木化學漿進行了單段次氯酸鹽漂白,漂白結果見表4。國內以前長期采用低濃、低溫的單段次氯酸鹽漂白工藝,其優點是操作容易控制,可以避免高溫下纖維素在中性范圍內的降解,但漂白時間長,漂白效率低,能耗、水耗大,所以此處采用中濃高溫次氯酸鹽漂白,通過添加氨基磺酸來控制纖維的降解,通過添加NaOH來控制終了的pH,盡量控制漂白終了的pH值在8以上。通過漂白實驗可以看出,這三種桉木漿的可漂性還是很好的,單段次氯酸鹽漂白的白度都在71%以上,如果結合其他漂白工藝,這種漿料完全可以漂到85%以上的高白度,從而滿足生產高檔文化用紙的要求。2.5測結果為了了解該三種桉木化學漿手抄紙的物理性能,特地對未漂漿及漂白漿進行了打漿、抄紙和物理性能檢測,其結果見表5,表6。結果表明,新桉木U6,DH201-2,LH1化學漿,無論是未漂漿還是漂白漿都具有較好的物理強度性質,未漂漿和漂白漿的各項指標都比老的雷林1號桉化學漿的指標要好,這說明新培育的桉木U6,DH201-2,LH1的制漿造紙性能要比老的雷林1號桉好。3化學漿的制備3.1雷州林業局所提供的三種桉樹(U6、DH201-2、LH1),原木密度在0.5~0.6g/cm3之間,纖維的長寬比都大于60,壁腔比小于1,纖維的均一性好,是適合造紙的優質原料。3.2雷州林業局所提供的三種桉樹(U6、DH201-2、LH1),具有較高的綜纖維素含量,非常有利于獲得高的紙漿得率。3.3雷州林業局所提供的三種桉樹(U6、DH201-2、LH1),采用硫酸鹽法蒸煮,在保溫溫度:165℃;保溫時間:90分鐘;用堿量:16%(Na2O計);硫化度:20%時,U6的細漿得率為46%,其他兩種桉木的細漿得率都超過50%,漿料的高錳酸鉀值為14左右,漿的粘度都超過1100mL/g。3.4雷州林業局所提供的三種桉樹(U6、DH201-2、LH1)化學漿的