半化學法製漿

半化學法製漿與化學機械法相似，是先對料片進行化學處理，然後再磨成紙漿。但化學處理程度比化學機械漿劇烈，除去原料中25%~50%的木素和30%~40%的半纖維素，胞間層物質部分溶出。半化學法製漿得率在65%~85%。

基本介紹

• 中文名：半化學法製漿
• 外文名：Semi-chemical slurry
• 方法：中性亞硫酸鹽法半化學漿
• 表明：該方法效果好
• 優點：工藝簡單、易於操作管理
• 特點：較化學漿溫和

簡介

半化學法製漿（SCP），其化學處理程度較化學機械漿激烈，但較化學漿溫和，原料受化學處理後，尚未達到纖維分離點，仍需靠機械方法進一步離解，但其粗渣較軟，離解成纖維所需動力較少。可見，半化學漿和化學機械漿同屬化學、機械兩段製漿，二者的區分往往以得率為標準，即對於木材原料得率65%～85%稱半化學漿，得率85%以上稱化學機械漿。

生產半化學漿的方法很多，在通常的化學製漿基礎上蒸煮條件緩和些，或者在化學機械漿的基礎上加強預處理，均可製得半化學漿。最早的方法是中性亞硫酸鹽法半化學漿（NSSC）製漿技術，其他方法還有亞硫酸氫鹽半化學漿、鹼性亞硫酸鹽半化學漿、亞銨法半化學漿和綠液法半化學漿等。

化學處理

理論上講，凡是化學法的蒸煮藥液都可用於生產半化學漿，常用的有如下幾種。

中性亞硫酸鹽半化學漿：Na₂SO₃+Na₂CO₃（pH=6~9）

鹼性亞硫酸鹽半化學漿：Na₂CO₃+NaOH（pH>9）

鹼法半化學漿：NaOH或NaOH+Na₂S

綠液半化學漿：綠液（NaOH+Na₂S）

無硫半化學漿：NaOH+Na₂CO₃

化學處理所用設備通常為蒸球或斜管連蒸器。

磨漿

蒸煮過的纖維原料只是除去部分的木素和半纖維素，基本上保持原來的樣子，必須經過機械的處理才能將纖維分散成漿。半化學漿及化學機械漿的機械磨碎對紙漿的性質影響較大。磨碎的程度隨紙漿的用途不同而異。磨碎的設備主要是盤磨機。

NSSC製漿原理

NSSC製漿的特徵是高溫下的低脫木素速率，以木素的酚型結構單元的磺化為主要反應，非酚型的木素結構單元穩定，其反應和化學法製漿的中性亞硫酸鈉法製漿相同，但反應程度較輕。

據認為，NSSC製漿脫木素可大致按以下幾個步驟進行：

①蒸煮液擴散到木片結構中；

②藥品吸附在木素表面上；

③木素髮生磺化和水解；

④反應產物自反應表面上解吸；

⑤反應產物擴散到液相中。

脫木素過程有兩個明顯的階段，開始階段脫木素迅速，後階段比較緩慢。例如，楊木NSSC製漿，在150℃下開始30min脫木素速率比較快，30min後速率就明顯減慢。

在中性或微鹼性條件下，半纖維素不太容易水解，但在NSSC製漿條件下，半纖維素仍有少量被移出。例如，當楊木NSSC法蒸煮到75%得率時，發現有1/3半纖維素溶解。研究還發現，NSSC漿的木聚糖和天然木聚糖比較，多少有些降解，但與傳統亞硫酸鹽法相比，則降解很少。這表明，NSSC漿容易打漿，能製造緊度大、強度高的防油紙一類的紙張。

NSSC生產流程

下圖為用M-D斜管連續蒸煮器，生產闊葉木NSSC漿的生產流程。M—D斜管連續蒸煮器是將木片的蒸汽預熱、藥液浸漬、汽相蒸煮及液相蒸煮綜合起來的設備。

NSSC生產流程

蒸煮工藝條件為：

蒸煮溫度：175~180℃

蒸煮壓力：0.95~1.05MPa

蒸煮總時間：18~20min

藥品用量：12%~14%（Na₂SO₃計，對絕乾木片）

經過漂白，紙漿得率為55%~65%的這種NSSC漿易於打漿，適於生產透明紙、防油紙、食品包裝紙板等。也有用卡米爾連續蒸煮器生產NSSC漿的。例如，澳大利亞的兩個廠利用輻射松生產NSSC—AQ漿。在正常條件下，能夠生產出得率65%，卡伯值80，在游離度600mL下撕裂指數11.5mN·m²/g，耐破指數6.4kPa·m²/g，裂斷長7.9km的NSSC—AQ漿，強度介於硫酸鹽漿和NSSC漿之間。該漿成功地用來代替部分長纖維硫酸鹽化學漿抄造瓦楞原紙和掛麵紙板。

NSSC製漿的主要影響因素

1、材種的影響

生產NSSC漿，最適宜的原料為闊葉材。與針葉材相比，闊葉材NSSC漿，在同樣得率下藥品消耗少。密度小的材種易於浸透，而密度大的材種很難生產半化學漿。樺木與楊木是闊葉材中較好的原料，山毛櫸次之，櫟木最差。淺色楊木NSSC漿，不經漂白即可抄造新聞紙。蔗渣的木素含量較低，易浸透，也易於製造半化學漿。

2、蒸煮藥液組成的影響

蒸煮藥液的組成隨亞硫酸鹽的種類、使用的緩衝劑及它們的濃度而變化。冷藥液的pH在8.0~9.0，pH值隨蒸煮溫度的升高而下降。亞硫酸鹽的種類以Na₂SO₃使用最多，也有使用(NH₄)₂SO₃的。

緩衝劑的作用，是中和蒸煮初期形成的有機酸，控制蒸煮終點pH在7.2~7.5，防止碳水化合物水解。緩衝劑的用量，主要決定於原料中產生的有機酸，一般為1.5%~3.0%（Na₂O計，對木材幹重）。緩衝劑的種類會影響漿的白度。使用NaHCO₃時，可獲得較高白度的漿，Na₂SO₃與NaHCO₃之比以4∶1最好，也有使用Na₂CO₃、NaOH甚至Na₂S的。AQ的加入，也同鹼法製漿一樣，可加快脫木素速率，提高漿的得率，減少化學藥品消耗及降低蒸煮能耗。

NSSC漿的性質及用途

與化學漿相比，NSSC漿保留了較多的木素。與其他半化學漿比，又保留了較多的半纖維素。因此，它的挺度高、耐折度差，容易打漿，透明度高，適用於生產透明紙、防油紙、食品包裝紙及紙板等。