纤维素浆粕的制造及影响因素

1.纤维素浆粕的制造

纤维素浆粕的生产过程与造纸工业的制浆过程区别不大，但对浆粕的化学纯度及反应性能要求严格，对机械强度等物理性质无特殊要求，因而生产工艺与造纸工业有所不同。其生产工艺流程可用图2-4表示。

图2-4　浆粕生产流程示意图

（1）备料：制浆原料要进行预处理。甘蔗渣原料要经过开松和除髓，除去其中的蔗髓及其他机械杂质；棉短绒则要进行开松、除尘，除去砂粒和矿物性杂质以及棉籽壳等；木材原料则要经过剥皮、除节、切片等处理。

（2）蒸煮：植物原料经过以上的预处理后与蒸煮药剂混合，在规定的温度与压力下进行蒸煮成为浆料。蒸煮工序是制浆中的重要工序之一。根据蒸煮药剂的不同，黏胶纤维浆粕生产的方法一般可分为三种，即亚硫酸盐法、预水解硫酸盐法及苛性钠法。其中亚硫酸盐法适用于结构紧密的纤维原料，如针叶木等。预水解硫酸盐法适用于树脂和多缩戊糖含量高的植物纤维原料，如落叶松、阔叶树及甘蔗渣等。苛性钠法适用于棉短绒制浆。对于禾本科植物原料也有采用预水解苛性钠法和亚硫酸盐法制浆。

在蒸煮过程中，纤维细胞发生膨润，初生壁被破坏，浆粕反应性能提高，大部分半纤维素及其他非纤维素化合物得以除去，浆粕的聚合度降低。蒸煮条件则视纤维原料的种类、化学组成、密度、水分、成熟程度及浆粕品质要求不同而异。

（3）精选：蒸煮后的浆料要经过洗涤、打浆、筛选、除砂、浓缩等过程，以提高其纯度和反应性能。

（4）漂白：除去浆料中的有色杂质和残存的木素、灰分、铁质，进一步提高纤维素的反应性能，并最终调节纤维素的聚合度。

漂白精选后的浆料送至抄浆机，在此成型、脱水、烘干、整理并成包，即为成品浆粕。

2.浆粕的质量要求(www.xing528.com)

浆粕的主要成分是纤维素，其次是非纤维素多糖，此外还有少量的灰分（含铁、钙、镁、锰、硅的化合物）和木质素、树脂等。由于浆粕生产原料不同，纤维素纤维品种及制造方法、工艺、设备不同，因此对纤维素浆粕的质量要求也不尽相同。但均应具有纯度高，聚合度分布窄等指标。浆粕的理想质量如表2-7所示。

表2-7　浆粕的理想质量

α-纤维素含量高、半纤维素含量低标志着浆粕纯度高，提高浆粕的α-纤维素含量不仅可以提高成品纤维的得率，提高设备生产能力，还能降低化工原料的消耗量。而半纤维素则是包括浆粕中的非纤维素碳水化合物和浆粕中的短链（聚合度小于200）纤维素。半纤维素含量高，影响纺丝原液的溶解质量，也降低成品纤维的品质（力学性能、抗原纤化能力）[17]。所以，制造新型纤维素纤维通常用α-纤维素含量较高的浆粕，一般要求其α-纤维素含量大于92%。

浆粕中的杂质包括SiO2、铜、铁、镁等，它们既影响纤维素的溶解过程，如果灰分中铁、铜等金属离子含量过高，会影响纺丝原液的稳定性，纤维的强度和色泽，甚至为Lyocell纤维的生产带来安全隐患，因此要求浆粕中铁、铜等金属离子的含量比普通浆粕更低。杂质中的木质素具有特殊的结构及反应基团，可降低浆粕的润湿能力，影响溶解性能，影响纺丝性能，木质素含量过高，将最终导致纤维素纤维的柔软性变差。

纤维品种和生产方法的不同，对浆粕聚合度有不同的要求，但都要求聚合度分布均匀。聚合度大于1200及低于200的部分越少越好。较高聚合度的部分过多，其聚合度过高，容易造成溶解困难，且制备的纺丝原液黏度较大，使过滤困难，输送压力高，纺丝部件压力高等；聚合度低于200的部分过多，纤维素纤维的强度低，纤维品质差；新型纤维素纤维生产中的浆粕中纤维素的聚合度通常要求为500～700。

纤维素形态结构，即纤维长度及纤维初生壁破坏程度，以及植物纤维的生长条件等同样影响纤维素浆粕的溶解性能。

浆粕中的树脂含量少，则有利溶解；树脂含量多，则影响溶解的均匀性，影响可纺性和纤维品质。