化學(xué)機(jī)械法制漿

采用化學(xué)預(yù)處理和機(jī)械磨解后處理的制漿方法。先用藥劑進(jìn)行輕度預(yù)處理(浸漬或蒸煮)，除去木片中部分半纖維素，木素較少溶出或基本未溶出，但軟化了胞間層。再經(jīng)盤磨機(jī)進(jìn)行后處理，磨解軟化后的木片(或草片),使纖維分離成紙漿，簡(jiǎn)稱化機(jī)漿(CMP)。化學(xué)機(jī)械法制漿與機(jī)械法制漿不同之處為有化學(xué)軟化預(yù)處理階段,與化學(xué)法制漿不同之處為化學(xué)處理過程比較溫和,如浸漬或蒸煮時(shí)間短，溫度較低，藥品用量少等，但需經(jīng)磨解方能成漿。

化學(xué)機(jī)械法制漿可以較好地利用闊葉木等作原料，且其制漿得率比化學(xué)法制漿高。為了節(jié)約與開拓原料資源，并適應(yīng)紙板生產(chǎn)高速發(fā)展的需要，這種制漿方法在近30年來(lái)，發(fā)展較快。以木材為原料的化機(jī)漿對(duì)原料的得率為65~94%。其中得率在65~84%之間的，也常稱為半化學(xué)漿。

沿革1874年，德國(guó)化學(xué)家A.密切利希建議先將木片用亞硫酸或亞硫酸氫鹽處理后磨解成漿。1921年美國(guó)林產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室工作人員發(fā)現(xiàn)在制漿用的亞硫酸鈉溶液中加入少量的燒堿或碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值有利于防止設(shè)備腐蝕，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，只要紙漿的得率在60~70%時(shí)，用機(jī)械法分離纖維，即可制成紙漿。基于此，美國(guó)于1925年建立了第一個(gè)以中性亞硫酸鈉藥液(Na2SO3+Na2CO3)進(jìn)行蒸煮化學(xué)預(yù)處理，再磨解成漿的化學(xué)機(jī)械法紙漿廠。高爾達(dá)造紙公司則于1955年用燒堿(NaOH)溶液在常壓下預(yù)浸木片的化學(xué)預(yù)處理后，磨解成漿，稱為冷堿法制漿。其后又出現(xiàn)了許多不同類型的化學(xué)預(yù)處理和磨解方式組合而成的化學(xué)機(jī)械制漿方法。

制漿工藝化學(xué)預(yù)處理及機(jī)械磨漿是化學(xué)機(jī)械法制漿的兩個(gè)最基本的工藝過程?；瘜W(xué)預(yù)處理有常壓預(yù)浸、加壓預(yù)浸、加溫加壓預(yù)蒸煮等多種方式，并可采用燒堿、亞硫酸鈉、碳酸鈉、亞硫酸銨和綠液等各種不同的化學(xué)藥劑。磨漿也可采用常壓或加壓磨，以及單段磨或雙段磨等不同方式。使用不同的化學(xué)預(yù)處理方法以及不同的磨漿方式，可以組成多種不同的工藝流程，其中比較重要的有:化學(xué)熱磨機(jī)械法流程(圖1),所制得的紙漿稱為化學(xué)熱磨機(jī)械漿(CTMP);中性亞硫酸鹽半化學(xué)法流程，所制得的紙漿稱為中性亞硫酸鹽半化學(xué)漿(NSSC);冷堿法流程，所制紙漿稱為冷堿法化機(jī)漿?；瘜W(xué)機(jī)械法制漿最主要的設(shè)備是盤磨機(jī)(圖2)。纖維原料由喂料器輸入盤磨機(jī)的進(jìn)料口，通過高速旋轉(zhuǎn)的齒盤，磨解成漿后，經(jīng)離心力作用由漿料出口輸出。根據(jù)需要也可采用過氧化氫、連二亞硫酸鈉和次氯酸鹽等漂白劑對(duì)化機(jī)漿進(jìn)行漂白。

化機(jī)漿的性質(zhì)和用途化學(xué)機(jī)械法制漿的化學(xué)預(yù)處理比化學(xué)法制漿的蒸煮過程溫和得多，對(duì)原料的脫木素作用較小，對(duì)纖維素的破壞也少，僅分子量較低的半纖維素溶出較多,因此,所制得的化機(jī)漿一般含有較高的木質(zhì)素和纖維素組分，較低的半纖維素組分。這種紙漿的物理強(qiáng)度介于化學(xué)漿與機(jī)械漿之間，能使成紙具有十分良好的挺度，其漂白、水化和濾水性能比較接近于機(jī)械漿。但不同品種的化機(jī)漿的得率差別較大，低的為65%，高的可達(dá)94%，因而其化學(xué)組分仍存在不小差異。一般得率較低的本色化機(jī)漿的物理強(qiáng)度較高，多用于生產(chǎn)包裝紙板及瓦楞原紙等;其漂白漿多用于生產(chǎn)中檔印刷紙類。得率較高而色澤較淺或經(jīng)過適當(dāng)漂白的化機(jī)漿則多用于生產(chǎn)新聞紙、中低檔印刷紙或配用于涂布加工原紙。在各種化機(jī)漿中，以闊葉木中性亞硫酸鈉法半化學(xué)漿的產(chǎn)量最大，主要用于紙板生產(chǎn)。

參考書目

天津輕工業(yè)學(xué)院等合編:《制漿造紙工藝學(xué)》，第一版，輕工業(yè)出版社，北京，1980。

單純利用機(jī)械磨解作用，將纖維原料(主要是木材)制成紙漿的方法。其產(chǎn) 品統(tǒng)稱為機(jī)械漿。

機(jī)械法制漿主要利用機(jī)械的旋轉(zhuǎn)摩擦工作面對(duì)纖維原料的摩擦撕裂作用，以及由于摩擦所產(chǎn)生的熱量對(duì)原料胞間層木素的加熱軟化塑化作用，將原料磨解撕裂分離為單根纖維。機(jī)械法制漿幾乎不溶出原料中的木素,故制漿得率很高,一般在95%左右，加以不消耗化學(xué)藥劑，因而是生產(chǎn)成本最低廉的一種制漿方法。但由于生產(chǎn)過程中纖維受到的摩擦撕裂作用的損傷較大，機(jī)械漿的物理強(qiáng)度低于其他漿種，漿中保留了大量木素，因而比較難于漂白并易在光、熱作用下變黃及發(fā)脆。

1840年德國(guó)人F.G.凱勒獲得了一項(xiàng)磨木機(jī)的專利。1843年開始發(fā)展磨石磨木機(jī)工藝，這是最早的機(jī)械法制漿，所用摩擦工作面為粗糙的磨石，原料主要為木段。1932年開始利用盤磨機(jī)制造機(jī)械漿，稱為盤磨機(jī)械漿 (RMP)。盤磨機(jī)的摩擦工作面由磨石改為金屬磨盤，原料也可以不限于木段;而可以用木片或其他料片。在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們逐步認(rèn)識(shí)到機(jī)械漿的質(zhì)量在很大程度上決定于磨解工具的表面性狀和研磨區(qū)間的溫度，除了不斷改進(jìn)磨石或磨盤的材質(zhì)及其表面處理加工方法外，為了提高研磨區(qū)間的溫度，對(duì)盤磨機(jī)械漿的木片采取汽蒸預(yù)熱，從而于1958年在瑞典開發(fā)了第一套熱磨機(jī)械漿(TMP)裝置，其漿物理強(qiáng)度比RMP有較大提高。芬蘭研究了將普通磨石磨木機(jī)封閉加壓以提高研磨區(qū)間的溫度，于1979年建立第一套壓力磨石磨木漿(PSG)生產(chǎn)裝置,使磨石磨木漿的物理強(qiáng)度也得到較大改善。這些方法各具優(yōu)缺點(diǎn)，不同企業(yè)多根據(jù)其具體條件分別選用，其中發(fā)展較快的為熱磨機(jī)械漿裝置。1987年世界機(jī)械漿的產(chǎn)量約占總漿產(chǎn)量的21%。

備料、磨漿和凈化是此法的重要工藝過程。機(jī)械漿在磨解成漿后，一般均含有未完全離解的纖維束、少量木材碎片以及砂塵等雜質(zhì)，一般需經(jīng)過篩選、沉淀和水力旋流器等加以凈化。分離出的粗纖維或碎片可以進(jìn)入磨解設(shè)備進(jìn)行再磨解。機(jī)械漿的白度一般均低于60%，為了配抄白度要求較高的紙張，也可以進(jìn)行漂白。由于機(jī)械漿含木素很高，漂白劑一般使用價(jià)格較貴的過氧化氫(雙氧水)和連二亞硫酸鈉(保險(xiǎn)粉)。經(jīng)過兩段漂白可以獲得白度達(dá)80%左右的漂白機(jī)械漿。

機(jī)械漿按其磨解設(shè)備及成漿質(zhì)量的不同主要分為:

磨解設(shè)備為各種形式的磨石磨木機(jī)，主要有袋式(包括大北式、卡未爾式等)、鏈?zhǔn)?見圖)和環(huán)式三大類，前兩種較常用。木段可連續(xù)加入料箱，木段受向下轉(zhuǎn)動(dòng)鏈條的壓力，與旋轉(zhuǎn)的磨石表面緊密接觸摩擦，在摩擦區(qū)間，木材纖維胞間層受摩擦加熱而被軟化并被撕裂而成單根纖維，并被水從磨石表面沖刷到下面的漿坑，磨石表面的性狀對(duì)漿的質(zhì)量影響很大，可利用刻石裝置加以整飾。這種漿一般用云杉、冷杉、楊木等木材為原料，白度在60%左右，并有較好的不透明度及吸油墨性能，一般供生產(chǎn)新聞紙及中低檔印刷紙配用。

使用的磨解設(shè)備與磨石磨木漿相類似,但木段在磨解前先經(jīng)過蒸汽的預(yù)蒸加熱至120℃以上，這種漿為褐色，物理強(qiáng)度比磨石磨木漿高，一般用于制造特種紙板。

磨解設(shè)備為盤磨機(jī)(見化學(xué)機(jī)械法制漿)。原料為木片或其他纖維料片，盤磨機(jī)械漿一般采用兩段磨漿方式，第一段磨漿機(jī)將料片磨解成纖維料，再進(jìn)入第二段磨漿機(jī)進(jìn)行精磨以分離纖維束及分裂出細(xì)纖維以提高纖維間的結(jié)合力。盤磨機(jī)械漿的最大優(yōu)點(diǎn)在于原料不需要完整的木段，適應(yīng)原料范圍較廣。

磨解的主體設(shè)備與盤磨機(jī)械漿相同，但料片在進(jìn)入盤磨機(jī)之前先經(jīng)過蒸汽預(yù)蒸加熱，加熱溫度應(yīng)保持低于原料中木素的縮合溫度。這種漿料白度略低于磨石磨木漿，而物理強(qiáng)度則較高，使用范圍基本相同。熱磨機(jī)械漿由于質(zhì)量好而發(fā)展較快，但其耗能高于磨石磨木漿50%以上，是正在研究改進(jìn)的主要問題。

主要磨解設(shè)備與磨石磨木漿相同，但其磨解區(qū)與磨料槽能處于封閉狀態(tài)使磨解區(qū)帶壓，因而具有比磨石磨木漿較高的磨解溫度。這種漿料具有接近熱磨機(jī)械漿的較高物理強(qiáng)度，而能耗則與磨石磨木漿接近。但由于磨木機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需投資高。