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1 植 物 纤 维 化 学

2 第 一 章 植 物 纤 维 原 料 的 化 学 成 分 及 生 物 结 构 植 物 界 的 基 本 类 群 及 其 与 制 浆 造 纸 的 关 系 造 纸 植 物 纤 维 原 料 的 分 类 及 其 代 表 性 植 物 植 物 纤 维 原 料 中 的 化 学 成 分 及 对 制 浆 造 纸 生 产 的 影 响

3 第 一 节 植 物 界 的 基 本 类 群 1 植 物 的 分 类 原 则 2 植 物 的 拉 丁 学 名 组 成 及 含 义 3 现 代 植 物 的 基 本 类 群 及 其 与 制 浆 造 纸 的 关 系 4 造 纸 植 物 纤 维 原 料 的 分 类 及 其 代 表 性 植 物

4 一 造 纸 用 植 物 纤 维 原 料 分 类 种 子 植 物 裸 子 植 物 松 柏 纲 松 科 杉 科 被 子 植 物 单 子 叶 植 物 双 子 叶 植 物 禾 本 科 木 本 植 物 ( 阔 叶 材 ) 造 纸 用 植 物 纤 维 原 料 分 类 图

5 二 造 纸 植 物 纤 维 原 料 的 分 类 及 其 代 表 性 植 物 ( 一 ) 木 材 纤 维 原 料 ( 二 ) 非 木 材 纤 维 原 料 ( 三 ) 半 木 材 纤 维 原 料

6 ( 一 ) 木 材 纤 维 原 料 1 针 叶 材 (needle leaved wood/soft wood) 云 杉 冷 杉 马 尾 松 落 叶 松 湿 地 松 火 炬 松 等 2 阔 叶 材 (leaf wood/hard wood) 杨 木 桦 木 桉 木 榉 木 楹 木 相 思 木 等

7 针 叶 木 (needle leaved wood)( 软 木 soft wood): 云 杉 冷 杉 铁 杉 落 叶 松 红 松 马 尾 松

8 白 杨 阔 叶 木 ( 硬 木 ): 白 杨 桦 木 桉 木 榉 木 楹 木 相 思 木 等 桉 树 桦 树

9 ( 二 ) 非 木 材 原 料 1 禾 本 科 纤 维 原 料 稻 麦 草 荻 苇 芒 秆 蔗 渣 高 粱 杆 麻 秆 玉 米 秆 芦 竹 毛 竹 慈 竹 白 夹 竹 楠 竹 斑 竹 等 注 意 竹 子 是 禾 本 科 纤 维 原 料

10 2 韧 皮 纤 维 原 料 树 皮 类 : 桑 皮 构 皮 棉 杆 皮 檀 皮 雁 皮 棉 杆 皮 麻 类 : 红 麻 大 麻 黄 麻 青 麻 亚 麻 苎 麻 等 桑 树 构 树 亚 麻 棉 秆 皮

11 3 籽 毛 类 纤 维 原 料 棉 花 棉 短 绒 及 棉 质 破 布 等 4 叶 部 纤 维 原 料 龙 须 草 甘 蔗 叶 香 蕉 叶 龙 舌 兰 麻 等 半 木 材 纤 维 原 料 棉 花 甘 蔗 叶 香 蕉 叶 棉 杆

12 第 二 节 植 物 纤 维 原 料 的 化 学 成 分 利 用 原 料 制 定 生 产 工 艺 条 件 的 基 本 依 据 与 产 品 的 产 量 和 质 量 有 密 切 关 系 影 响 生 产 过 程 及 综 合 利 用 等 方 面

13 造 纸 植 物 纤 维 原 料 的 化 学 组 成 造 纸 植 物 纤 维 原 料 少 量 组 分 细 胞 壁 的 主 要 组 分 有 机 物 无 机 物 木 素 碳 水 化 合 物 有 机 溶 剂 抽 出 物 纤 维 素 半 纤 维 素

14 造 纸 植 物 纤 维 原 料 少 量 组 分 ( 低 分 子 量 物 质 ) 细 胞 壁 的 主 要 组 分 ( 高 分 子 量 物 质 ) 有 机 物 无 机 物 ( 灰 分 ) 木 素 碳 水 化 合 物 有 机 溶 剂 抽 出 物 芳 香 族 化 合 物 ( 酚 类 ) 萜 烯 类 脂 肪 酸 醇 类 蜡 树 脂 酸 纤 维 素 水 解 产 物 D- 葡 萄 糖 半 纤 维 素 水 解 获 得 各 种 单 体 己 糖 (D- 葡 萄 糖 ) (D- 甘 露 糖 ) (D- 半 乳 糖 ) 造 纸 植 物 纤 维 原 料 的 化 学 组 成 组 成 戊 糖 (D- 木 糖 ) (D- 阿 拉 伯 糖 ) 糖 醛 酸 乙 酰 基

15 ( 一 ) 主 要 的 化 学 成 分 纤 维 素 半 纤 维 素 木 素 微 细 纤 维 纤 维 细 胞 壁 的 网 状 骨 架 填 充 在 纤 维 之 间 和 微 细 纤 维 之 间 的 " 粘 合 剂 " 和 " 填 充 剂 " 原 料 总 质 量 的 80%~95%

16 表 1-1 常 用 三 类 原 料 的 主 要 化 学 成 分 比 较 项 目 单 位 软 木 硬 木 禾 本 科 纤 维 素 % 半 纤 维 素 % 其 中 : 葡 萄 糖 - 甘 露 糖 % 木 糖 % 木 素 %

17 1 纤 维 素 纤 维 素 结 构 : 是 由 β D 葡 萄 糖 基 通 过 1,4- 苷 键 连 接 而 成 的 线 状 高 分 子 化 合 物 纤 维 素 是 不 溶 于 水 的 均 一 聚 糖

18 聚 合 度 : 纤 维 素 分 子 中 的 β D- 葡 萄 糖 基 含 量 ( 数 目 ) 即 为 纤 维 素 分 子 的 聚 合 度 (DP) 化 学 制 浆 时, 经 过 蒸 煮 漂 白, 纤 维 素 的 聚 合 度 受 到 化 学 药 剂 的 作 用 而 下 降 所 以, 制 浆 造 纸 过 程 中, 我 们 必 须 尽 量 保 护 纤 维 素, 以 免 造 成 纸 浆 得 率 强 度 下 降, 生 产 成 本 提 高 原 料 的 纤 维 素 含 量 高 低, 是 评 价 原 料 的 制 浆 造 纸 价 值 的 基 本 依 据

19 2 半 纤 维 素 结 构 : 半 纤 维 素 是 由 多 种 糖 基 糖 醛 酸 基 所 组 成, 分 子 中 常 带 有 支 链, 是 一 群 复 合 聚 糖 的 总 称 常 见 的 糖 基 有 木 糖 基 葡 萄 糖 基 甘 露 糖 基 半 乳 糖 基 阿 拉 伯 糖 基 鼠 李 糖 基 等 糖 醛 酸 基 ( 半 乳 糖 醛 酸 基 葡 萄 糖 醛 酸 基 等 ) 乙 酰 基

20 注 意 判 断 题 (1) 半 纤 维 素 不 是 均 一 聚 糖 ; (2) 分 子 中 带 有 支 链, 不 是 线 状 分 子 ; (3) 不 是 一 种 物 质, 是 一 类 物 质

21 半 纤 维 素 的 特 点 : 1 是 无 定 形 物 质, 填 充 在 纤 维 之 间 和 微 细 纤 维 之 间 ; 2 聚 合 度 较 低 ; 3 容 易 吸 水 润 胀

22 半 纤 维 素 与 制 浆 造 纸 的 关 系 由 于 半 纤 维 素 容 易 吸 水 润 胀, 所 以 对 于 一 般 造 纸 用 浆 来 说, 保 留 一 定 量 的 半 纤 维 素, 有 利 于 打 浆, 节 省 打 浆 动 力 消 耗, 提 高 纸 页 的 结 合 强 度, 故 在 符 合 纸 张 质 量 的 条 件 下, 应 尽 量 多 保 留 半 纤 维 素, 以 提 高 得 率, 降 低 成 本 P7

23 3 木 素 填 空 或 简 答 题 定 义 : 木 素 是 由 苯 基 丙 烷 结 构 单 元 ( 即 C 6 -C 3 单 元 ) 通 过 醚 键 碳 碳 键 联 接 而 成 的 具 有 三 维 空 间 结 构 的 芳 香 族 高 分 子 化 合 物 是 具 有 共 同 性 质 的 一 类 物 质 的 总 称 木 素 含 量 : 针 叶 材 > 阔 叶 材 > 禾 本 科 > 棉 花

24 苯 基 丙 烷 结 构 单 元 C C C C C C C C C OCH 3 H 3 CO OCH 3 O O OH 模 型 化 合 物 Ⅰ 模 型 化 合 物 Ⅱ 模 型 化 合 物 Ⅲ 木 素 填 充 在 胞 间 层 及 微 细 纤 维 之 间 的 填 充 剂 和 粘 合 剂

25 木 素 与 制 浆 造 纸 的 关 系 1 木 素 原 料 及 纸 浆 的 颜 色 的 主 要 来 源 2 木 素 含 量 是 制 定 蒸 煮 及 漂 白 工 艺 条 件 的 重 要 依 据, 决 定 着 化 学 制 浆 的 难 易 及 化 学 药 品 的 用 量 例 如 : 禾 本 科 原 料 木 素 含 量 低, 容 易 蒸 煮, 而 木 材 原 料 较 难 蒸 煮 3 木 素 对 纸 张 的 不 透 明 度 有 利

26 与 纤 维 素 有 关 的 几 个 概 念 1 综 纤 维 素 ( 总 纤 维 素 ) 氯 化 法 亚 氯 酸 钠 法 二 氧 化 氯 法 过 醋 酸 法 2 克 - 贝 纤 维 素 3 硝 酸 - 乙 醇 纤 维 素 4 α- 纤 维 素 β- 纤 维 素 γ- 纤 维 素 工 业 半 纤 维 素

27 1 综 纤 维 素 :(Holo-cellulose)( 总 纤 维 素 或 全 纤 维 素 ) 指 造 纸 植 物 纤 维 原 料 除 去 抽 出 物 和 木 素 后 留 下 的 部 分, 即 纤 维 素 与 半 纤 维 素 之 和 综 纤 维 素 制 备 四 法 : ⑴ 氯 化 法 (1937 年 ) ⑵ 亚 氯 酸 纳 法 (1942 年 ) ⑶ 二 氧 化 氯 法 (1921 年 ) ⑷ 过 醋 酸 法

28 2 克 - 贝 纤 维 素 (C.B 纤 维 素 ) 3 硝 酸 - 乙 醇 纤 维 素 综 纤 维 素 > 克 贝 纤 维 素 > 硝 酸 乙 醇 法 纤 维 素 制 备 纤 维 素 时, 除 了 给 出 量 值 外 还 必 须 给 出 分 离 方 法

29 4.α - 纤 维 素 β - 纤 维 素 γ- 纤 维 素 工 业 半 纤 维 素 综 ( 总 ) 纤 维 素 或 漂 白 化 学 浆 ( 漂 白 化 学 木 浆 ) 不 溶 于 碱 的 部 分 溶 于 碱 的 部 分 醋 酸 中 和 后 沉 淀 的 部 分 醋 酸 中 和 后 不 沉 淀 的 部 分 α - 纤 维 素 : 纤 维 素 及 抗 碱 的 半 纤 维 素 β - 纤 维 素 : 高 度 降 解 的 纤 维 素 及 半 纤 维 素 γ- 纤 维 素 : 全 为 半 纤 维 素 + 工 业 半 纤 维 素 说 明 : 工 业 半 纤 维 素 中 含 有 残 留 的 天 然 半 纤 维 素 和 制 浆 过 程 中 纤 维 素 的 降 解 产 物

30 ( 二 ) 少 量 成 分 及 其 对 制 浆 造 纸 生 产 的 影 响 抽 出 物 及 抽 提 剂 抽 出 物 : 无 机 盐 糖 类 植 物 碱 单 宁 色 素 淀 粉 果 胶 质 脂 肪 脂 肪 酸 树 脂 树 脂 酸 酚 类 物 质 蜡 香 精 油 等 抽 提 剂 : 水 碱 丙 酮 乙 醚 乙 醇 苯 - 醇 混 合 液 等

31 水 抽 出 物 无 机 盐 类 糖 植 物 碱 单 宁 色 素 多 糖 类 物 质 ( 树 胶 粘 液 淀 粉 果 胶 质 ) 碱 除 溶 出 能 被 水 溶 出 的 物 质 外, 还 可 以 溶 出 部 分 木 素 聚 戊 糖 树 脂 酸 糖 醛 酸 等 乙 醚 抽 出 物 脂 肪 脂 肪 酸 树 脂 蜡 及 不 挥 发 的 碳 氢 化 合 物 但 乙 醚 沸 点 低, 易 挥 发 散 失, 蒸 发 时 易 发 生 爆 炸

32 苯 溶 解 树 脂 蜡 脂 肪 及 香 精 油 的 能 力 甚 强, 但 对 含 水 试 样 渗 透 性 差 乙 醇 对 蜡 脂 肪 的 溶 解 能 力 较 低, 但 能 与 水 相 混 溶, 能 溶 解 单 宁 色 素 部 分 碳 水 化 合 物 和 微 量 木 素 苯 - 醇 混 合 液

33 不 同 原 料 的 有 机 溶 剂 抽 出 物 1 针 叶 材 的 抽 出 物 松 香 酸 萜 烯 类 化 合 物 脂 肪 酸 及 不 皂 化 物 等 2 阔 叶 材 的 抽 出 物 含 量 少 : 脂 肪 酸 中 性 物 等 3 禾 本 科 原 料 抽 出 物 比 木 材 的 更 低 : 蜡 质 高 级 脂 肪 酸 高 级 醇

34 含 量 多 :4% 左 右 马 尾 松 松 脂 针 叶 材 的 抽 出 物 松 香 ( 树 脂 酸, 脂 肪 酸 和 中 性 物 ) 表 1-3 松 节 油 ( 萜 烯 类 的 混 合 物 ) α- 蒎 烯 ( 生 物 制 药 的 重 要 成 分 ) β- 蒎 烯 等

35 松 香 的 成 分 (1) 松 香 的 化 学 组 成 主 要 成 分 是 树 脂 酸, 含 量 为 85.96%~88.72% 并 含 有 少 量 的 脂 肪 酸 和 中 性 物 树 脂 酸 : 一 类 混 合 物 的 总 称, 具 有 一 个 三 环 菲 骨 架 的 含 两 个 双 键 的 一 元 羧 酸 拥 有 双 键 和 羧 基, 使 松 香 易 发 生 异 构 化

36 松 香 中 除 了 含 有 树 脂 酸 外, 还 含 有 少 量 的 脂 肪 酸 ( 含 量 低 ) 和 中 性 物 木 材 中 树 脂 酸 与 脂 肪 酸 在 硫 酸 盐 法 蒸 煮 中 与 碱 反 应 生 成 硫 酸 盐 皂, 用 硫 酸 酸 化, 可 得 液 体 的 树 脂 酸 与 脂 肪 酸 的 混 合 物, 称 塔 罗 油 ( 或 塔 尔 油 妥 尔 油 ), 精 制 后 可 得 到 松 香 脂 肪 酸 沥 青 等 可 制 肥 皂 润 滑 油 浮 选 剂 及 油 漆 油 墨 等

37 (2) 松 节 油 (C 5 H 8 )n 松 节 油 的 化 学 组 成 :( 萜 烯 类 的 混 合 物 ) α- 蒎 烯 ( 生 物 制 药 的 重 要 成 分 ) β- 蒎 烯 等 松 节 油 的 性 质 和 用 途 : 无 色 透 明 具 有 芳 香 气 味 的 液 体, 是 一 种 优 良 溶 剂 ( 可 用 作 纤 维 素 醚 的 溶 剂, 涂 料 中 的 润 湿 剂 与 消 泡 剂 等 ), 也 可 作 为 消 毒 剂 和 防 腐 剂 (3) 冷 杉 树 脂 ( 冷 杉 胶 ): 由 较 易 挥 发 的 冷 杉 油 树 脂 酸 不 易 挥 发 的 中 性 物 氧 化 树 脂 酸 和 微 量 的 脂 肪 酸 组 成

38 阔 叶 材 的 抽 出 物 量 少 : 小 于 1% 存 在 部 位 : 木 射 线 细 胞 木 薄 壁 细 胞 成 分 : 脂 肪 酸 中 性 物 ; 松 香 酸 ( 微 量 )

39 禾 本 科 原 料 的 抽 出 物 乙 醚 抽 出 物 含 量 比 木 材 低, 主 要 成 分 蜡 质, 含 有 少 量 高 级 脂 肪 酸 和 高 级 醇

40 有 机 溶 剂 抽 出 物 与 纸 浆 生 产 木 材 加 工 的 关 系 抽 出 物 对 纸 浆 生 产 的 影 响 1 制 浆 过 程 中, 抽 出 物 含 量 高 会 阻 碍 药 液 的 浸 透 ; 2 碱 法 制 浆 中, 抽 出 物 中 的 酸 与 碱 反 应 生 成 皂 ; 部 分 抽 出 物 的 存 在 有 助 于 提 高 脱 木 素 速 率 3 在 酸 法 制 浆 过 程 中, 抽 出 物 被 加 热 软 化 成 油 状 物, 漂 浮 在 浆 水 体 系 中, 粘 附 在 浆 池 壁 管 道 内 壁 毛 毯 等 地 方, 给 生 产 带 来 不 良 影 响, 造 成 树 脂 障 碍 4 抽 出 物 使 浆 难 于 漂 白, 漂 剂 消 耗 增 加, 既 防 碍 漂 浆 白 度 的 提 高 又 助 长 返 黄

41 树 脂 障 碍 : 酸 法 制 浆 的 树 脂 障 碍 酸 法 制 浆 时, 抽 出 物 被 加 热 软 化 成 油 状 物, 漂 浮 在 浆 水 体 系 中, 容 易 在 制 浆 造 纸 的 过 程 中, 粘 附 到 浆 池 壁 管 道 内 壁 流 浆 箱 毛 毯 烘 缸 铜 网 纸 张 上, 给 生 产 过 程 及 纸 浆 质 量 带 来 一 系 列 不 良 的 影 响, 称 为 树 脂 障 碍

42 抽 出 物 的 利 用 价 值 单 宁 : 制 成 皮 革, 在 医 药 上 作 止 泻 剂 用 增 强 木 材 的 抵 抗 菌 虫 海 生 钻 木 动 物 等 的 侵 害 的 能 力 精 油 : 如 香 樟 中 的 樟 脑 及 樟 脑 油, 含 精 油 的 木 材, 对 菌 虫 海 生 钻 木 动 物 的 抵 强 力 增 强 色 素 : 使 木 材 具 有 美 丽 的 颜 色, 可 满 足 家 具 建 筑 装 修 等 的 需 要

43 抽 出 物 对 木 材 利 用 的 不 良 影 响 抽 出 物 含 量 高 : 易 于 受 细 菌 进 攻 - 变 色 ph 多 数 呈 酸 性 : 针 < 阔, 心 材 > 边 材 影 响 木 材 的 吸 收 性 能 耐 腐 蚀 能 力 板 材 胶 合 能 力 材 质 呈 酸 性 : 腐 蚀 金 属 ; 木 材 呈 碱 性 : 不 利 于 木 材 的 胶 合

44 灰 分 1 概 念 : 原 料 样 品 在 105 左 右 干 燥 后, 在 750 左 右 的 高 温 炉 中 处 理,C H O S 等 以 气 态 化 合 物 形 式 散 失, 剩 下 即 为 灰 分 2 木 材 非 木 材 灰 分 比 较 木 材 非 木 材 灰 分 成 分 CaO K 2 O MgO SiO 2 含 量 <1% >2% ( 竹 1%, 稻 草 10~15%) 存 在 部 位 果 胶 质 叶 稍 节 节 间 茎 灰 分 含 量 : 木 材 < 非 木 材

45 说 明 a 大 多 数 木 材 原 料 灰 分 为 %, 禾 本 科 原 料 的 灰 分 多 数 在 2-5%; b 原 料 不 同 位 置 不 同 年 龄 不 同, 灰 分 含 量 以 及 灰 分 中 各 种 元 素 的 比 例 不 同, 与 植 物 生 长 环 境 也 有 关 系 c 原 料 中 灰 分 是 呈 氧 化 物 状 态 的 矿 物 质 元 素, 原 料 种 金 属 元 素 的 比 较 见 表

46 3 灰 分 对 制 浆 造 纸 的 影 响 对 纸 浆 的 影 响 : a 灰 分 对 普 通 化 学 浆 的 质 量 没 有 什 么 影 响, 只 对 生 产 人 造 丝 浆 和 电 容 器 纸 产 生 不 良 影 响 对 碱 回 收 的 影 响 : b 硅 干 扰 : 原 料 中 的 硅, 在 碱 法 制 浆 过 程 中 形 成 Na 2 SiO 3, 溶 于 黑 液 中, 造 成 黑 液 粘 度 升 高, 洗 浆 时 黑 液 提 取 率 降 低, 给 黑 液 的 蒸 发 燃 烧 苛 化 白 泥 回 收 等 过 程 带 来 麻 烦 蒸 发 时 造 成 结 垢 ; 燃 烧 时 由 于 Na 2 SiO 3 熔 点 高, 造 成 Na 2 CO 3 挥 发, 引 起 碱 的 损 失 ; 苛 化 时 造 成 澄 清 困 难 故 草 浆 黑 液 碱 回 收 受 到 制 约 对 漂 白 的 影 响 : c Cu Fe Mn 在 过 氧 化 氢 氧 气 臭 氧 漂 白 时 分 解 漂 白 剂 降 解 碳 水 化 合 物, 降 低 漂 白 效 果 d 适 量 Ca Mg 离 子 稳 定 漂 白 剂, 保 护 碳 水 化 合 物 ; 但 过 量 又 会 使 木 素 稳 定, 降 低 纸 浆 白 度

47 果 胶 质 1 果 胶 酸 : 聚 半 乳 糖 醛 酸, 不 溶 于 水,80% 羟 基 被 甲 基 酯 化 2 果 胶 质 : 聚 半 乳 糖 醛 酸, 部 分 被 中 和 成 盐, 所 以 部 分 溶 于 水 未 被 酯 化 的 羟 基 和 多 价 金 属 离 子 结 合, 降 低 溶 解 度 3 结 构 特 点 : 带 支 链 -OCH 3 DP:34~100 4 粘 度 : 溶 液 是 高 粘 度 的,DP 粘 度 5 位 置 : 胞 间 层 粘 结 物 质 ; 细 胞 壁 尤 其 是 初 生 壁 中

48 三 常 用 造 纸 植 物 纤 维 原 料 比 较 针 叶 木 阔 叶 木 禾 本 科 纤 维 素 高 次 之 最 少 半 纤 维 素 低 次 之 最 高 木 素 含 量 高 次 之 最 少 * * 除 竹 子 外

49 木 素 含 量 及 组 成 上 的 差 异 造 成 三 种 原 料 在 生 产 工 艺 上 的 差 异 禾 本 科 原 料 : 较 易 蒸 煮 漂 白, 生 产 工 艺 条 件 需 温 和 些 ; 针 叶 材 原 料 : 较 难 蒸 煮 漂 白, 生 产 工 艺 条 件 需 强 烈 些 ; 阔 叶 材 原 料 : 制 浆 漂 白 难 易 的 程 度 介 于 禾 本 科 原 料 和 针 叶 材 原 料 之 间

50 半 纤 维 素 含 量 对 制 浆 造 纸 工 艺 产 品 的 产 量 及 质 量 等 的 影 响 半 纤 维 素 含 量 高 的 原 料, 碱 法 浆 的 得 率 高, 纸 浆 易 吸 水 润 胀, 成 纸 具 有 紧 度 高 透 明 度 高 等 特 点

51 有 机 溶 剂 抽 出 物 的 影 响 其 含 量 高 时, 既 赋 予 原 料 特 有 的 颜 色 特 殊 用 途 及 经 济 价 值 ; 制 浆 生 产 及 工 艺 操 作 ; 废 液 回 收 ; 纸 浆 漂 白 及 白 度 稳 定 性

52 作 业 题 1 造 纸 植 物 纤 维 原 料 分 为 几 类? 列 举 出 代 表 性 植 物 2 植 物 纤 维 原 料 中 的 有 机 溶 剂 抽 出 物 对 制 浆 造 纸 有 何 影 响? 3 造 纸 原 料 中 的 灰 分 对 制 浆 造 纸 生 产 有 何 影 响? 4 纤 维 素 半 纤 维 素 木 素 与 制 浆 造 纸 的 关 系 如 何? 什 么 是 树 脂 障 碍? 硅 干 扰 形 成 的 原 因 是 什 么?

53 第 三 节 木 材 纤 维 原 料 的 生 物 结 构 及 细 胞 形 态 一 木 材 解 剖 用 术 语 横 径 弦 切 面 树 皮 树 心 形 成 层 木 质 部

54 1 木 材 解 剖 的 三 个 切 面 横 切 面 径 切 面 弦 切 面

55 1 木 材 解 剖 的 三 个 切 面 ( 图 1-7) 横 切 面 : 纤 维 细 胞 导 管 细 胞 纵 向 树 脂 道 等 的 横 切 面, 木 射 线 的 纵 切 面 径 切 面 : 纤 维 导 管 树 脂 道 的 径 向 切 面 木 射 线 纹 孔 弦 切 面 : 纤 维 导 管 的 纵 切 面 ; 横 向 树 脂 道 大 量 木 射 线 横 向 切 面

56 针 叶 木 三 个 切 面

57 2 树 心 木 材 中 心 部 位, 是 由 树 木 的 髓 和 第 一 年 的 初 生 木 质 部 所 组 成 的 细 胞 种 类 为 薄 壁 细 胞 3 树 皮 内 皮 由 活 细 胞 组 成, 属 韧 皮 部 (inter bark) 外 皮 已 经 死 亡 的 木 栓 细 胞 组 成 (outer bark ) 有 些 树 皮 含 纤 维 量 高, 可 用 于 制 浆 造 纸

58 4 形 成 层 (cambium) 位 于 韧 皮 部 和 木 质 部 之 间 的 细 胞 纺 锤 状 原 始 细 胞 : 产 生 管 胞 导 管 筛 管 等 作 用 : 使 次 生 木 质 部 不 断 增 生 加 粗 长 高 ; 射 线 原 始 细 胞 : 产 生 维 管 射 线 ; 木 射 线 (woodray); 韧 皮 射 线 ; 作 用 : 树 木 的 横 向 运 输 与 储 藏 组 织 树 皮 外 形 成 层 内 木 质 部

59 5 木 质 部 木 质 部 : 形 成 层 和 树 心 之 间 的 部 分, 即 树 木 的 木 材 部 分 5.1 生 长 轮 年 轮 在 树 木 茎 的 横 切 面 上, 木 质 部 上 具 有 许 多 同 心 圆 环, 即 为 生 长 轮 生 长 轮 是 由 于 形 成 层 在 一 个 生 长 周 期 中 的 周 期 性 活 动 形 成 的 一 年 中 只 长 出 一 个 生 长 轮, 故 称 年 轮

60 5.2 春 材 ( 早 材 ) 秋 材 ( 夏 材 晚 材 ) ( spring or early-wood autumn or latewood) 春 材 : 春 夏 季, 细 胞 分 裂 快, 生 长 迅 速, 形 成 的 细 胞 壁 薄, 腔 大, 色 浅, 木 质 疏 松 秋 层 : 秋 季, 细 胞 分 裂 慢, 生 长 慢, 所 形 成 的 细 胞 较 细 长, 壁 厚, 腔 小, 色 深, 木 质 紧 密

61 红 豆 杉 横 切 面

62 春 材 和 秋 材 的 特 点 比 较 纤 维 腔 壁 长 度 树 脂 含 量 颜 色 材 质 强 度 纤 维 硬 度 春 材 早 材 腔 大 壁 薄 较 短 较 低 色 浅 疏 松 较 差 柔 软 秋 材 晚 材 腔 小 壁 厚 较 长 较 高 色 深 紧 密 较 高 挺 硬

63 晚 材 率 = 年 轮 中 晚 材 宽 度 / 年 轮 总 宽 度 对 制 浆 造 纸 的 影 响 : 晚 材 率 低 : 易 打 浆, 抗 张 耐 破 强 度 高, 纸 质 匀 细, 因 早 材 壁 薄 弹 性 好 柔 软, 故 纤 维 结 合 力 高 晚 材 率 高 : 除 撕 裂 度 高 外, 透 气 度 大, 其 它 物 理 强 度 指 标 均 不 及 早 材 纸 质 挺 硬, 结 合 强 度 差

64 早 晚 材 的 比 例 是 造 纸 用 材 着 重 考 虑 的 重 要 指 标 之 一, 特 别 是 针 叶 木, 常 见 的 几 个 树 种 的 晚 材 率 约 为 : 红 松 :20% 鱼 鳞 云 杉 :20% 落 叶 松 25~40% 马 尾 松 :25~30% 云 南 松 20~40%

65 5.3 心 材 边 材 心 材 (heart wood): 木 质 部 中 靠 树 心 部 分, 被 树 脂 单 宁 等 物 质 填 充 而 失 去 生 理 活 性, 变 成 死 细 胞 作 用 : 支 撑 作 用 特 点 : 颜 色 深 树 脂 含 量 高, 抗 腐 能 力 强 耐 久 性 好 浸 透 性 差, 适 用 于 制 家 具 及 建 筑 装 修 等 行 业 对 制 浆 造 纸 的 影 响 : 制 浆 时, 药 液 浸 透 较 困 难, 将 会 影 响 蒸 煮 的 均 匀 性, 降 低 浆 的 质 量 ; 酸 法 制 浆 时 极 易 产 生 树 脂 障 碍 及 由 于 浸 透 不 均 匀 而 产 生 黑 片 等 问 题

66 边 材 (sap wood): 木 质 部 中 靠 边 缘 的, 颜 色 较 浅 的 部 分, 称 边 材 材 质 较 软, 孔 道 通 畅, 抗 腐 蚀 性 能 较 差, 用 于 制 浆 时 易 于 浸 透 易 成 浆, 泡 沫 也 较 少 ; 纤 维 长 度 较 大, 是 制 浆 造 纸 的 好 原 料 边 材 是 由 活 细 胞 组 成 的, 细 胞 中 贮 存 的 营 养 分 较 多, 故 易 被 细 菌 害 虫 所 侵 害

67

68 5.4 环 孔 材 散 孔 材 绝 大 多 数 阔 叶 材 都 具 有 导 管, 称 为 有 孔 材 ( 而 针 叶 木 一 般 不 具 导 管, 无 孔 材 ) 阔 叶 材 可 分 为 环 孔 材 半 孔 材 和 散 孔 材 三 大 类 型 环 孔 材 指 木 材 中 的 早 材 导 管 比 晚 材 导 管 大, 而 且 形 成 一 环 明 显 的 带 或 轮 散 孔 材 指 在 木 材 的 整 个 年 轮 中 内, 导 管 的 大 小 和 分 布 比 较 均 匀 或 逐 渐 变 化 的 半 孔 材 年 轮 中 导 管 的 分 布 介 于 环 孔 材 和 散 孔 材 之 间

69 1. 环 孔 材 2. 半 孔 材 3. 散 孔 材

70 二 针 叶 材 的 生 物 结 构 细 胞 类 型 含 量 及 形 态 针 叶 木 三 个 切 面

71 针 叶 木 中 的 细 胞 最 主 要 是 管 胞, 有 少 量 的 木 射 线, 一 般 不 含 导 管 1 管 胞 (tracheid) (1) 针 叶 木 的 主 要 细 胞, 造 纸 上 称 为 针 叶 木 纤 维, 占 总 面 积 的 90-95%( 面 积 法 ) (2) 呈 纺 锤 状, 两 边 呈 钝 圆 或 钝 尖 形, 纵 向 生 长, 与 木 射 线 垂 直 (3) 纤 维 长 :3-5mm 宽 :40μm 管 胞 是 针 叶 木 的 输 导 水 分 的 组 织 和 唯 一 的 支 持 组 织

72 早 材 管 胞 : 壁 薄, 腔 大, 两 端 钝 圆 纹 孔 大 而 多 易 变 形, 蒸 煮 后 呈 扁 平 带 状 晚 材 管 胞 : 壁 厚, 腔 小, 两 端 尖 削 纹 孔 小 而 少 蒸 煮 后 大 多 保 持 柱 状

73 针 叶 木 三 个 切 面

74 加 勒 比 松 纤 维 形 态

75 2 木 薄 壁 组 织 木 射 线 管 胞 针 叶 材 的 射 线 细 胞 壁 薄 而 腔 大, 长 度 小, 呈 长 方 形, 沿 径 向 排 列, 在 木 质 部 称 为 木 射 线, 在 韧 皮 部 称 为 韧 皮 射 线 ; ( 部 分 软 木 有 ) 木 射 线 管 胞 : 不 含 树 脂 木 射 线 薄 壁 细 胞 : 内 含 树 脂 木 射 线 薄 壁 细 胞

76 交 叉 场 针 叶 材 的 径 切 面 上, 纵 生 的 管 胞 和 横 向 的 木 射 线 薄 壁 细 胞 交 叉 的 区 域 称 为 交 叉 场

77 木 薄 壁 组 织 的 作 用 及 与 制 浆 造 纸 的 关 系 树 木 生 长 过 程 中, 射 线 细 胞 通 过 纹 孔 与 其 它 细 胞 相 通, 起 着 横 向 流 通 及 储 存 营 养 的 作 用 ; 在 蒸 煮 中, 木 射 线 有 利 于 药 液 的 扩 散 针 叶 木 的 射 线 细 胞 体 积 甚 小 长 度 极 短, 无 制 浆 造 纸 价 值 ( 洗 涤 时 流 失 ), 量 少, 不 会 对 纸 浆 的 质 量 产 生 不 良 影 响

78 3 树 脂 道 ( 内 含 树 脂 ) 树 脂 道 是 部 分 针 叶 木 材 独 有 的 特 征, 是 由 若 干 个 分 泌 细 胞 所 围 绕 成 形 的 一 种 胞 间 道, 它 不 是 一 个 细 胞, 也 不 是 一 个 组 织, 而 是 细 胞 间 隙, 中 间 充 满 树 脂, 故 称 树 脂 道 分 为 轴 向 ( 纵 向 树 脂 道 ) 和 径 向 ( 横 向 树 脂 道 ) 径 向 树 脂 道 分 布 在 一 些 木 射 线 内, 形 状 较 小

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82 具 有 正 常 树 脂 道 的 针 叶 材 有 松 属 落 叶 松 属 云 杉 属 油 杉 属 和 银 杉 属 等 ; 杉 木 冷 杉 柏 木 等 则 没 有 树 脂 道 有 脂 材 : 有 树 脂 道 无 脂 材 : 没 有 树 脂 道

83 树 脂 道 与 制 浆 造 纸 的 关 系 由 于 树 脂 道 内 含 树 脂, 所 以 制 浆 中 会 消 耗 化 学 药 品, 还 会 引 起 树 脂 障 碍

84 三 阔 叶 材 的 生 物 结 构 细 胞 类 型 含 量 及 形 态 阔 叶 材 中 细 胞 的 种 类 较 多, 包 括 木 纤 维 管 胞 导 管 木 射 线 和 薄 壁 细 胞 横 切 面 :1 导 管 2 木 纤 维 ( 成 四 边 形 或 多 边 形 ) 3 木 射 线 薄 壁 细 胞 4 木 薄 壁 细 胞 径 切 面 :1 木 纤 维 侧 壁 及 其 上 单 纹 孔 2 导 管 及 其 上 的 具 缘 纹 孔 3 宽 带 状 的 木 射 线 弦 切 面 :1 木 纤 维 及 导 管 的 侧 壁 2 纺 锤 状 的 木 射 线 细 胞

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86 1 木 纤 维 Ⅰ 即 纤 维 细 胞, 是 阔 叶 材 的 最 主 要 细 胞 和 支 持 组 织 Ⅱ 木 纤 维 细 胞 壁 上 多 是 具 缘 纹 孔, 但 由 于 细 胞 壁 增 厚, 使 纹 孔 腔 消 失 而 成 为 单 纹 孔, 胞 壁 上 有 节 状 增 厚 Ⅲ 木 纤 维 长 :1mm 左 右 宽 :20μm; 由 于 其 长 度 短, 直 径 小, 因 此 阔 叶 木 浆 不 适 于 单 独 抄 造 高 强 度 纸 张 Ⅳ 阔 叶 材 中 的 纤 维 细 胞 含 量 低 :60%-80% 因 此 其 制 浆 造 纸 价 值 不 如 针 叶 材

87 2 管 胞 阔 叶 材 中 的 管 胞 数 量 少, 具 缘 纹 孔, 纹 孔 缘 明 显 管 胞 纹 孔 直 径 导 管 细 胞 的 纹 孔 直 径

88 3 导 管 导 管 是 阔 叶 材 中 的 水 分 输 导 组 织, 是 由 直 径 很 大 的 管 状 细 胞 的 端 壁 相 连 接 而 成

89 导 管 毛 白 杨 横 切 面

90 杨 木 导 管

91 尾 叶 桉 导 管

92 导 管 细 胞 的 类 型 环 状 导 管 螺 旋 导 管 梯 形 导 管 网 状 导 管 纹 孔 导 管

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94 导 管 与 制 浆 造 纸 的 关 系 导 管 在 阔 叶 材 中 是 杂 细 胞, 其 大 小 及 分 布 影 响 制 浆 过 程 中 药 液 的 扩 散 ; 有 时 对 纸 页 的 表 面 性 质 有 不 良 影 响 ; 导 管 中 常 含 有 侵 填 体 晶 体 二 氧 化 硅 钙 盐 等 侵 填 体 多 的 木 材, 对 溶 液 的 浸 透 性 减 弱

95 4 薄 壁 细 胞 识 别 阔 叶 材 的 重 要 特 征 的 方 法 之 一 是 : 阔 叶 材 木 薄 壁 组 织 发 达, 在 横 切 面 上 呈 现 各 种 类 型 分 布, 颜 色 比 周 围 的 基 本 组 织 浅

96 木 射 线 细 胞 一 般 是 径 向 ( 成 横 向 ) 排 列 的, 称 为 同 型 射 线, 也 有 部 分 阔 叶 树 种 的 上 下 部 为 直 立 型 的, 中 间 为 横 向 的, 异 型 射 线

97 四 针 叶 木 与 阔 叶 木 生 物 结 构 的 区 别 针 叶 材 阔 叶 材

98 项 目 针 叶 材 阔 叶 材 年 轮 细 胞 类 型 木 射 线 特 点 纤 维 形 态 及 纹 孔 树 脂 道 纤 维 排 列 规 则 性 除 热 带 外, 多 数 地 区 中 年 轮 界 线 明 显 细 胞 种 类 少, 管 胞 占 90% ~95%, 此 外 仅 有 少 量 木 射 线, 结 构 简 单 一 般 为 单 列, 且 为 同 型 木 射 线 较 粗 且 长, 纹 孔 明 显 部 分 针 叶 材 中 有 树 脂 道 横 切 面 中 纤 维 排 列 规 则 性 强, 木 材 结 构 较 均 匀 除 环 孔 材 和 部 分 半 孔 材 外, 不 明 显 细 胞 种 类 多, 木 纤 维 含 量 低, 有 导 管 木 射 线 及 纵 向 薄 壁 细 胞, 还 有 少 量 的 管 胞, 结 构 复 杂 部 分 为 单 列, 多 数 为 双 列 甚 至 多 列, 有 同 型 射 线 和 异 型 射 线 又 短 又 细, 多 数 纤 维 的 纹 孔 不 明 显 无 树 脂 道 受 导 管 影 响, 纤 维 排 列 规 则 性 不 如 针 叶 材, 且 不 同 材 种 的 规 则 性 差 别 甚 大

99 第 四 节 非 木 材 纤 维 原 料 的 生 物 结 构 及 细 胞 形 态 禾 本 科 原 料 的 生 物 结 构 纤 维 形 态 化 学 组 成 等 方 面 都 具 有 与 木 材 原 料 显 著 不 同 的 特 点, 了 解 这 些 特 点 是 发 展 我 国 制 浆 造 纸 工 业 所 必 备 的

100 1 禾 杆 的 构 造 一 禾 本 科 纤 维 原 料 由 节 部 和 节 间 所 构 成

101 2 禾 杆 的 细 胞 组 成 形 态 (1) 纤 维 细 胞 禾 本 科 原 料 含 纤 维 低 :40~70%( 面 积 法 ) 竹 子 纤 维 含 量 较 高, 杂 细 胞 含 量 较 低 玉 米 秆 高 梁 秆 纤 维 含 量 很 低, 杂 细 胞 含 量 很 高 纤 维 特 点 : 短, 一 般 小 于 2mm, 竹 子 除 外 细, 一 般 小 于 20µm, 部 分 甘 蔗 除 外 故 一 般 草 类 原 料 的 制 浆 造 纸 价 值 比 不 上 木 材 原 料

102 (2) 薄 壁 细 胞 (parenchyma) 又 称 基 本 组 织, 是 禾 本 科 原 料 中 除 纤 维 细 胞 以 外 的 另 一 类 主 要 细 胞 在 植 物 生 长 过 程 中 起 着 储 存 营 养 的 作 用 薄 壁 细 胞 含 量 高, 是 禾 本 科 原 料 的 一 大 缺 点

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105 黄 竹 细 胞 全 态

106 薄 壁 细 胞 特 点 及 与 制 浆 造 纸 的 关 系 薄 壁 细 胞 大 而 壁 薄, 吸 水 量 为 自 身 质 量 的 15 倍, 故 蒸 煮 时 液 比 需 大 薄 壁 细 胞 的 长 度 短, 不 单 会 给 洗 浆 及 抄 纸 等 操 作 带 来 麻 烦, 而 且 会 影 响 成 纸 的 强 度 和 形 态 稳 定 性 原 料 的 薄 壁 细 胞 含 量 越 高, 制 浆 造 纸 价 值 就 越 低

107 (3) 导 管 (vessel) 1) 是 植 株 的 输 导 组 织, 吸 收 土 壤 中 的 水 分 和 营 养 输 送 给 植 株 2) 禾 本 科 原 料 的 导 管 细 胞 含 量 高, 直 径 比 纤 维 细 胞 大 的 多 3) 导 管 形 式 有 : 原 生 导 管 : 环 状 螺 纹 状 后 生 导 管 : 梯 形 网 纹 状

108 (4) 表 皮 细 胞 作 用 : 保 护 植 株 的 内 部 器 官 由 长 细 胞 和 短 细 胞 组 成 长 细 胞 的 端 面 多 呈 锯 齿 形 以 提 高 细 胞 间 的 结 合 强 度 短 细 胞 是 由 硅 细 胞 和 栓 质 细 胞 组 成 的 碱 法 制 浆 : 硅 细 胞 被 碱 溶 解, 增 加 废 液 中 的 硅 酸 钠 含 量, 形 成 硅 干 扰 酸 法 制 浆 : 表 皮 细 胞 成 片 存 在 于 纸 浆 中, 引 起 纸 病

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110 (5) 筛 管 伴 胞 1) 筛 管 伴 胞 分 子 来 自 同 一 个 母 细 胞, 每 个 筛 管 分 子 有 一 个 或 几 个 伴 胞 2) 直 径 小, 壁 上 有 通 孔 或 纹 孔, 作 用 是 将 植 物 光 合 作 用 的 产 物 自 上 而 下 输 送 到 植 株 中 各 有 关 部 位 中 去 筛 管 伴 胞 强 度 差, 材 料 在 干 燥 过 程 中 就 被 破 坏

111 (6) 其 他 细 胞 石 细 胞 : 呈 球 形 椭 圆 形 或 多 角 形 胞 壁 极 度 增 厚, 常 木 质 化 栓 质 化 或 角 质 化 石 细 胞 分 布 于 多 种 植 物 的 茎 叶 果 实 和 种 子 中 主 要 存 在 于 竹 子 中 杂 细 胞 : 禾 本 科 原 料 的 导 管 薄 壁 细 胞 表 皮 细 胞 石 细 胞 统 称 杂 细 胞

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114 2. 禾 秆 的 横 切 面 构 造 禾 秆 的 结 构 可 分 为 两 种 类 型 : (1) 维 管 束 是 分 散 的, 如 甘 蔗 芒 秆 玉 米 高 梁 等 (2) 维 管 束 成 两 轮 排 列, 茎 中 央 中 空 成 髓 腔, 如 小 麦 芦 苇 水 稻 毛 竹 等

115 禾 秆 的 组 织 (1) 表 皮 组 织 : 由 表 皮 细 胞 及 皮 下 纤 维 层 构 成 皮 下 纤 维 层 是 禾 本 科 原 料 的 造 纸 纤 维 的 重 要 来 源 纤 维 特 点 : 纤 维 直 径 甚 小, 长 度 短

116 麦 草 横 切 面

117 芦 苇 横 切 面

118 (2) 维 管 束 (bundle sheath) 组 织 维 管 束 散 生 在 基 本 组 织 中 由 外 围 的 纤 维 及 中 央 存 在 的 导 管 筛 管 和 伴 胞 组 成 靠 外 周 的 维 管 束 较 小, 但 维 管 束 分 布 的 密 度 大 ; 靠 内 方, 维 管 束 较 大, 但 分 布 的 密 度 降 低 围 绕 在 每 个 维 管 束 四 周 的 纤 维 层 称 为 维 管 束 鞘, 维 管 束 鞘 是 禾 本 科 纤 维 的 另 一 个 来 源

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120 蔗 渣 横 切 面

121 高 粱 秆 芯 部

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123 (3) 薄 壁 组 织 (ground tissue) 薄 壁 组 织 : 薄 壁 细 胞 组 成 薄 壁 细 胞 长 度 极 短, 粘 结 交 织 能 力 很 差, 大 量 的 薄 壁 细 胞 对 制 浆 造 纸 生 产 及 产 品 质 量 废 液 回 收 等 方 面 均 有 不 良 影 响 -- 缺 点 可 通 过 备 料 及 纸 浆 的 筛 选, 降 低 浆 中 薄 壁 细 胞 的 含 量, 可 改 善 草 浆 质 量 蔗 渣 通 过 两 段 除 髓, 使 除 髓 率 达 到 30% 左 右, 可 使 成 纸 的 强 度 及 形 态 的 稳 定 性 获 得 显 著 改 善

124 我 国 常 用 的 草 类 纤 维 形 态 特 征 麦 草 1) 结 构 疏 松, 易 制 浆 ; 2) 草 节 中 木 素 含 量 高, 密 度 大, 不 易 成 浆, 备 料 时 要 除 去 草 节 ; 3) 杂 细 胞 含 量 高, 草 浆 质 量 差 ; 4) 纤 维 短 小, 成 纸 匀 度 高

125 蔗 渣 特 点 : 具 有 蔗 髓, 对 液 体 吸 收 能 力 强, 存 在 于 纸 浆 中 影 响 纸 的 强 度 所 以 蔗 渣 备 料 要 进 行 除 髓 蔗 渣 半 纤 维 素 含 量 较 高, 打 浆 易 于 水 化, 抄 出 的 纸 浆 透 明 度 高

126 芦 苇 去 苇 膜, 除 纸 病 芦 苇 备 料 时 应 设 法 除 去 苇 膜

127 稻 草 纤 维 短 而 细 杂 细 胞 含 量 高, 是 稻 草 的 突 出 特 征, 因 此 稻 草 浆 滤 水 性 差 质 量 不 好 稻 草 茎 杆 壁 薄, 结 构 疏 松, 且 木 素 含 量 少, 药 液 易 于 浸 透, 易 蒸 煮 易 漂 白 一 般 用 于 生 产 半 化 学 浆, 抄 造 黄 板 纸 箱 板 纸

128 竹 子 竹 子 结 构 坚 硬 致 密, 石 细 胞 含 量 高 ; 蒸 煮 时 装 锅 量 大 ; 木 素 含 量 接 近 于 木 材, 蒸 煮 时 温 度 要 高 一 些, 压 力 要 大 一 些 竹 纤 维 细 而 柔 软, 可 抄 造 各 种 文 化 用 纸 书 写 用 纸, 并 能 与 木 浆 配 比 生 产 水 泥 袋 纸 和 其 它 工 业 用 纸

129 二 半 木 材 纤 维 原 料 棉 杆 : 一 年 生 的 半 木 本 化 植 物 其 解 剖 形 态 纤 维 形 态 化 学 成 分 和 物 理 性 质 与 软 阔 叶 材 相 近 (1) 各 部 分 组 织 的 比 例 髓 心 :8% 皮 部 :25.8% 木 质 部 :66.2%

130 (2) 木 纤 维 与 阔 叶 材 相 似 皮 部 的 纤 维 为 韧 皮 纤 维 (3) 导 管 占 木 质 部 总 体 积 的 20.3%, 也 阔 叶 材 相 似 (4) 射 线 细 胞 直 径 较 小 单 列 至 多 列, 属 异 型 射 线 (5) 轴 向 薄 壁 组 织 由 薄 壁 细 胞 组 成, 胞 壁 较 薄, 胞 腔 较 大, 强 度 低

131 三 韧 皮 纤 维 原 料 韧 皮 纤 维 细 胞 是 长 纺 锤 形 的 细 胞, 细 胞 壁 强 烈 增 厚 并 多 木 质 化 ; 细 胞 的 顶 端 部 分 彼 此 贴 合 在 一 起, 形 成 强 韧 的 组 织, 故 韧 性 很 强, 不 易 折 断, 是 优 良 的 高 级 制 浆 造 纸 原 料

132 ( 一 ) 麻 类 纤 维 原 料 1. 亚 麻 : 纤 维 很 长, 长 宽 比 达 1000 以 上 2. 大 麻 : 纤 维 与 亚 麻 相 似, 长 度 稍 短, 长 宽 比 约 为 1000 左 右

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134 ( 二 ) 树 皮 类 纤 维 原 料 1. 桑 皮 纤 维 长 度 一 般 为 3.86~10.8mm, 长 宽 比 为 463 桑 皮 是 优 良 的 造 纸 原 料, 多 用 于 抄 造 复 写 原 纸 镜 头 纸 茶 叶 袋 纸 引 火 绳 纸 等 高 级 纸 张 2. 构 皮 3. 檀 皮 纤 维 细 而 柔 软, 是 制 造 宣 纸 的 优 质 原 料 4. 棉 秆 皮 杂 细 胞 较 多

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137 四 籽 毛 纤 维 原 料 棉 花 : 棉 桃 上, 纤 维 较 长 部 分 为 皮 棉 ; 留 在 籽 壳 上 的 一 层 绒 毛 为 棉 绒 皮 棉 : 纤 维 较 长, 细 胞 壁 较 薄, 胞 腔 较 大, 纤 维 扭 曲 呈 带 状, 纤 维 的 一 端 尖 削, 另 一 端 较 钝 棉 ( 短 ) 绒 : 较 短, 多 为 圆 柱 形, 由 较 厚 的 细 胞 壁, 腔 较 窄 皮 棉 : 纺 织 工 业 棉 绒 : 人 纤 浆 粕 钢 纸 原 纸 高 级 餐 巾 纸

138 棉 纤 维

139 棉 纤 维 性 质 强 韧, 为 极 好 的 造 纸 原 料, 适 用 于 抄 制 质 量 优 良 的 高 级 纸 张 由 棉 纤 维 制 成 的 纸 具 有 物 理 强 度 大 韧 性 强 组 织 细 致 且 柔 腻, 良 好 的 耐 磨 性 和 永 久 性 等 特 点 纺 织 与 被 服 厂 的 废 料 多 限 于 供 抄 制 钞 票 纸 证 券 纸 之 用 破 布 则 用 于 抄 造 描 图 纸 晒 图 纸 复 写 纸 等

140 五 叶 部 纤 维 原 料 龙 舌 兰 麻 龙 须 草 菠 萝 叶 香 蕉 叶 甘 蔗 叶

141 1. 剑 麻 剑 麻 叶 片 的 纤 维 率 5% 左 右, 纤 维 成 束 存 在, 横 切 面 呈 六 角 形, 胞 壁 厚, 腔 小 而 圆, 纤 维 间 排 列 紧 密, 从 而 加 强 纤 维 束 的 拉 力 纤 维 均 长 2.9mm, 纤 维 壁 光 滑, 端 部 渐 尖, 伴 有 如 干 薄 壁 细 胞, 导 管 较 小, 有 网 状 纹 孔

142 2. 龙 须 草 造 纸 所 用 的 龙 须 草, 实 际 上 是 叶 子 龙 须 草 纤 维 细 而 长, 平 均 长 度 为 2.1mm, 宽 度 为 10µm 左 右, 长 宽 比 超 过 200, 是 优 良 的 造 纸 原 料 龙 须 草 的 杂 细 胞 含 量 较 少, 约 占 30%( 面 积 ), 主 要 为 表 皮 细 胞

143 3. 菠 萝 叶 菠 萝 叶 的 纤 维 细 长, 长 宽 比 达 580, 是 优 质 的 造 纸 原 料 我 国 的 台 湾 省 广 东 省 分 别 用 菠 萝 叶 生 产 出 合 格 的 书 画 纸 另 外 还 有 香 蕉 叶 甘 蔗 叶 等

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145 第 五 节 主 要 植 物 细 胞 的 构 造 一 纤 维 细 胞 壁 的 结 构 细 胞 壁 由 原 生 质 体 所 分 泌 的 物 质 形 成, 分 为 胞 间 层 初 生 壁 和 次 生 壁 细 胞 壁 上 的 纹 孔 胞 间 联 丝 等 结 构 以 实 现 细 胞 之 间 水 分 及 其 他 物 质 的 输 导 和 流 通

146 胞 间 层 ( 中 间 层,middle lamella,ml): 细 胞 分 裂 时 在 两 个 新 细 胞 之 间 形 成 的 一 层 薄 膜 ( 木 素 果 胶 ) 初 生 壁 (primary wall,p 层 ): 纤 维 素 半 纤 维 素 等 物 质 在 胞 间 层 的 内 侧 沉 积 形 成 具 有 柔 软 性 和 可 塑 性, 厚 度 仅 有 0.1µm ( 纤 维 素 半 纤 维 素 木 素 ) 次 生 壁 (secondary wall,s 层 ): 原 生 质 体 所 分 泌 的 纤 维 素 等 产 物 在 初 生 壁 内 侧 沉 积 形 成, 厚 度 在 5~10µm 分 为 外 层 (S 1 ) 中 层 (S 2 ) 内 层 (S 3 ).

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148 次 生 壁 是 细 胞 壁 的 主 体, 给 植 株 以 刚 性 和 抗 风 能 力 所 有 植 物 细 胞 都 具 有 初 生 壁, 但 并 不 都 具 有 次 生 壁 正 常 的 纤 维 细 胞 的 细 胞 壁 均 是 由 P S 1 S 2 S 3 等 层 次 所 构 成 的 细 胞 腔 : 细 胞 壁 所 包 围 形 成 的 空 腔 称 为 细 胞 腔 瘤 层 (warty-layer): 部 分 材 种 的 S 3 层 内 表 面 及 纹 孔 缘 内 表 面 上 存 在 瘤 层

149 二 纤 维 细 胞 壁 的 微 细 结 构 植 物 纤 维 细 胞 的 微 细 结 构 : 指 原 料 中 超 越 普 通 光 学 显 微 镜 的 分 辨 能 力 的 细 节 包 括 纤 维 细 胞 的 层 次 构 成 层 次 的 厚 度 分 布 不 同 层 次 微 细 纤 维 的 取 向 微 细 纤 维 的 精 细 结 构 和 纤 维 细 胞 壁 上 纹 孔 的 微 细 结 构 等

150 ( 一 ) 纤 维 细 胞 壁 的 层 次 构 成 胞 间 层 (middle lamella, 简 称 ML): 两 个 细 胞 之 间 的 共 同 区 域 细 胞 角 隅 (the cell corner, 简 称 CC): 三 个 和 四 个 细 胞 之 间 存 在 的 共 同 的 区 域 细 胞 壁 : 自 外 至 里 由 P S 1 S 2 S 3 等 层 次 所 组 成 的. 瘤 层 (warty-layer, 简 称 W 层 ): 部 分 木 材 的 细 胞 壁 的 S 3 层 内 表 面 及 纹 孔 缘 内 表 面 存 在 瘤 层 如 马 尾 松 玉 兰 树 等 广 泛 存 在 瘤 层

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152 纤 维 细 胞 壁 的 微 细 结 构 0.1µm

153 ( 二 ) 不 同 层 次 微 细 纤 维 的 取 向 及 其 对 材 质 的 影 响 微 细 纤 维 (microfibril): 在 电 子 显 微 镜 图 中 可 见 到 的 未 失 真 最 小 细 纤 维 微 细 纤 维 的 取 向 : 是 指 微 细 纤 维 在 细 胞 壁 上 与 纤 维 的 轴 向 之 间 的 交 角 ( 或 倾 角 ) 在 纤 维 细 胞 壁 的 不 同 层 次 中, 微 细 纤 维 的 取 向 是 不 同 的 微 细 纤 维 的 取 向 是 鉴 别 材 种 的 微 细 结 构 特 征 的 重 要 依 据

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156 微 细 纤 维 的 取 向 与 纤 维 及 木 材 的 力 学 性 质 的 关 系 微 细 纤 维 的 取 向 不 同, 直 接 影 响 纤 维 及 木 材 原 料 的 力 学 性 质 倾 角 大 : 抗 压 性 能 好, 抗 拉 强 度 差 倾 角 小 : 抗 拉 强 度 好, 抗 压 强 度 差

157 ( 三 ) 微 细 纤 维 的 精 细 结 构 Thomas: 纤 维 细 胞 微 细 纤 维 原 微 细 纤 维 纤 维 素 分 子 亚 原 微 细 纤 维

158 纤 维 素 长 链 分 子 与 微 细 纤 维 之 间 的 结 构 关 系 ( 图 1-36)

159 纤 维 的 层 次 结 构 与 打 浆 的 关 系 打 浆 过 程 : 打 浆 初 期,P 层 及 S1 层 破 裂 引 起 纤 维 表 面 微 细 纤 维 化 破 坏 P 层 及 S1 层, 完 全 打 掉 或 部 分 打 掉, 使 S2 层 裸 露 并 使 其 分 丝 帚 化 横 向 切 断, 纵 向 分 丝 帚 化 使 纤 维 发 生 水 化 润 胀, 也 叫 内 部 微 细 纤 维 化

160 ( 四 ) 禾 本 科 纤 维 的 微 细 结 构 稻 草 麦 草 的 细 胞 壁 组 成 较 正 常 其 他 原 料 的 纤 维 细 胞 壁 都 具 有 特 殊 性 禾 本 科 原 料 的 纤 维 细 胞 壁 的 P S1 层 较 厚

161 ( 五 ) 木 射 线 导 管 细 胞 微 细 结 构 注 意 导 管 的 微 细 结 构

162 ( 六 ) 主 要 化 学 组 分 在 细 胞 壁 中 的 分 布 骨 架 (Framework): 纤 维 素 填 充 物 质 (Matrix substance) 和 粘 合 物 质 (Encrusting substance) : 半 纤 维 素 木 素

163 纤 维 素 的 分 布 纤 维 素 在 原 料 纤 维 细 胞 壁 中 的 分 布 具 有 明 显 的 规 律 性, 从 P 层 到 S3 纤 维 素 含 量 逐 步 升 高, 其 中 S2 S3 层 中 含 量 最 高 见 表 1-30

164 半 纤 维 素 的 分 布 所 有 材 种 的 CML 半 纤 维 素 的 浓 度 最 高 ;S 层 浓 度 最 低 见 表 1-31

165 木 素 的 分 布 研 究 表 明 : 1 不 同 形 态 学 区 域 中 木 素 浓 度 的 分 布 规 律 是 : CC>CML>S 3 >S 1 >S 2 ( 见 表 1-32) CML 层, 木 素 是 无 定 型 的 ;S 层 中 木 素 在 微 细 纤 维 周 围 顺 着 各 层 微 细 纤 维 的 方 向 排 列 2 S 层 木 素 浓 度 低, 但 是 由 于 占 的 体 积 分 数 大, 所 以 木 素 含 量 还 是 S 层 最 多

166 木 素 分 布 图 在 胞 间 层 木 素 浓 度 为 70-80% 在 细 胞 壁 中 木 素 浓 度 为 20-30% S ML CC Fergus, Procter, and Goring, 1967

167 受 压 木 ( 应 压 木 ): 木 素 含 量 比 正 常 木 高 受 压 木 管 胞 缺 少 了 S3 层,S1 层 比 正 常 木 厚, S2 层 微 细 纤 维 定 向 约 45 度, 有 时 甚 至 产 生 很 深 的 螺 旋 裂 陷 (helical fissure) 见 P51 图 1-31 受 拉 木 ( 应 拉 木 ): 木 素 含 量 低, 纤 维 素 含 量 高, 纤 维 素 结 晶 区 大

168 三 者 关 系 : 细 胞 壁 中, 微 细 纤 维 半 纤 维 素 木 素 以 不 连 续 的 层 状 结 构 绕 细 胞 腔 排 列 ( 图 1-35)

169 纹 孔 的 形 态 及 微 细 结 构 1 纹 孔 的 概 念 : 植 物 细 胞 壁 在 次 生 增 厚 过 程 中, 并 不 是 整 个 细 胞 壁 均 匀 增 厚, 其 未 增 厚 部 分 的 细 胞 壁 较 薄, 在 显 微 镜 下 像 个 小 孔, 称 为 纹 孔

170 纹 孔 的 类 型 根 据 增 厚 情 况, 纹 孔 分 为 : 单 纹 孔 : 一 般 在 薄 壁 细 胞 上 具 缘 纹 孔 : 次 生 壁 强 烈 增 厚 的 细 胞 壁 上 相 邻 细 胞 组 成 的 纹 孔 对 的 类 型 : 具 缘 纹 孔 对 : 两 相 邻 厚 壁 细 胞 上 半 具 缘 纹 孔 对 : 相 邻 薄 壁 细 胞 与 厚 壁 细 胞 单 纹 孔 对 : 两 相 邻 薄 壁 细 胞

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172 具 缘 纹 孔

173 纹 孔 的 构 造 缘 ( 具 缘 纹 孔 腔 上 悬 挂 的 部 分 次 生 壁 ) 口 腔 膜 托 ( 具 缘 纹 孔 膜 的 中 央 特 别 加 厚 的 部 分 )

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175 纹 孔 的 作 用 1 对 植 物 的 作 用 植 物 生 长 过 程 中, 营 养 水 分 光 合 作 用 产 物 通 过 纹 孔 来 流 通 2 对 蒸 煮 的 作 用 蒸 煮 液 通 过 纹 孔 渗 透 到 细 胞 内 部 使 其 可 与 木 素 进 行 反 应, 小 放 气 可 以 震 破 孔 膜, 利 于 药 液 渗 透, 使 原 料 得 到 均 匀 蒸 煮 针 叶 木 具 缘 纹 孔 中, 纹 孔 塞 的 形 成 对 针 叶 木 的 生 长 及 木 片 在 蒸 煮 时 药 液 的 浸 透 有 不 良 的 影 响 单 纹 孔 构 造 简 单, 制 浆 过 程 中 药 液 的 浸 透 较 容 易

176 三 纤 维 形 态 及 其 与 纸 浆 ( 张 ) 性 质 的 关 系 ( 一 ) 常 见 原 料 的 杂 细 胞 非 纤 维 细 胞 或 杂 细 胞 : 纤 维 细 胞 外 的 其 他 细 胞 针 叶 材 : 木 射 线 细 胞 阔 叶 材 : 导 管 木 射 线 细 胞 木 簿 壁 细 胞 禾 本 科 原 料 : 导 管 薄 壁 细 胞 表 皮 细 胞 石 细 胞 等

177 ( 二 ) 杂 细 胞 对 制 浆 造 纸 的 影 响 多 数 杂 细 胞 由 于 腔 大 壁 薄 长 度 短, 制 浆 时 会 吸 收 大 量 蒸 煮 药 液 ; 洗 浆 时 会 堵 塞 洗 浆 机 洗 鼓 的 网 孔, 降 低 洗 涤 能 力 ; 成 纸 强 度 低 ; 表 皮 细 胞 在 碱 法 制 浆 中 会 增 加 废 液 的 硅 含 量, 在 酸 法 制 浆 中 则 成 片 状 存 在 增 加 纸 病 原 料 的 杂 细 胞 含 量 越 高, 其 制 浆 造 纸 价 值 就 越 低 制 浆 造 纸 价 值 : 棉 花 及 麻 类 > 针 叶 材 原 料 > 阔 叶 材 原 料 > 禾 本 科 原 料

178 ( 三 ) 纤 维 形 态 及 其 与 纸 张 性 质 的 关 系 纤 维 形 态 包 括 纤 维 的 长 度 宽 度 壁 厚 腔 径 等 基 本 形 态 指 标 外, 还 包 括 长 宽 比 壁 腔 比 以 及 纤 维 的 粗 度 等

179 长 宽 长 宽 比 长 宽 比 = 纤 维 长 度 纤 维 宽 度 长 宽 比 大 的 纤 维, 成 纸 时 单 位 面 积 中 纤 维 之 间 相 互 交 织 的 次 数 多, 纤 维 分 布 细 密, 成 纸 强 度 高, 特 别 是 撕 裂 度 裂 断 长 耐 折 度 等 强 度 指 标 长 宽 比 <45, 造 纸 价 值 低

180 壁 腔 比 壁 腔 比 = 细 胞 壁 厚 度 / 细 胞 腔 直 径 =2 细 胞 单 壁 厚 度 / 细 胞 腔 直 径 W/2 W/2 d 壁 腔 比 小, 纤 维 柔 软 性 好, 成 纸 时 纤 维 间 结 合 力 强, 成 纸 强 度 高 ; 反 之 则 纤 维 挺 硬, 结 合 力 差, 成 纸 强 度 低

181 纤 维 的 壁 腔 比 对 纸 页 强 度 性 质 的 影 响 壁 腔 比 <1 很 好 原 料 壁 腔 比 =1 好 原 料 壁 腔 比 >1 劣 等 原 料 壁 腔 比 太 小, 纤 维 本 身 的 强 度 太 差, 成 纸 强 度 不 高 ; 壁 腔 比 大 的 纸 浆 纤 维, 可 通 过 打 浆 使 纤 维 分 丝, 提 高 纤 维 成 纸 结 合 力, 改 善 纸 页 的 紧 度 和 强 度

182 纤 维 的 粗 度 纤 维 粗 度 指 每 100m 长 的 绝 干 纤 维 的 质 量 (mg), 用 decigrex(dg) 表 示 纤 维 粗 度 大 于 30dg 的 纸 浆, 造 纸 的 纸 页 较 粗 糙, 平 滑 度 低 ; 小 于 10dg 者, 纸 页 细 腻, 平 滑 度 好, 但 是 裂 断 长 耐 破 度 撕 裂 度 及 耐 折 度 下 降

183 ( 四 ) 纤 维 形 态 测 定 1 纤 维 的 长 宽 度 测 定 长 度 : 投 影 仪 测 定 ; 棉 麻 纤 维 :10 倍 放 大 镜 测 定 宽 度 细 胞 腔 直 径 细 胞 壁 厚 度 : 光 学 显 微 镜 ( 倍 ) 测 定 2 FS 型 纤 维 自 动 分 析 仪

184 第 六 节 我 国 的 制 浆 造 纸 植 物 纤 维 原 料 我 国 制 浆 造 纸 植 物 纤 维 原 料 的 现 状 原 料 不 足 草 类 原 料 丰 富, 木 材 原 料 缺 乏

185 改 善 我 国 制 浆 造 纸 植 物 纤 维 原 料 现 状 的 途 径 加 速 发 展 造 纸 用 速 生 材 基 地 大 力 发 展 废 纸 制 浆 造 纸 合 理 利 用 原 料 扩 大 竹 子 的 制 浆 造 纸 利 用 率

186 思 考 题 1 针 叶 材 和 阔 叶 材 的 组 织 结 构 有 什 么 区 别? 2 造 纸 植 物 纤 维 原 料 中 的 杂 细 胞 对 制 浆 造 纸 有 何 影 响? 3 纤 维 形 态 的 定 义 是 什 么? 纤 维 形 态 与 纸 张 的 性 质 有 什 么 关 系?