半化学法制浆

对料片进行化学处理，然后再磨成纸浆

半化学法制浆与化学机械法相似，是先对料片进行化学处理，然后再磨成纸浆。但化学处理程度比化学机械浆剧烈，除去原料中25%~50%的木素和30%~40%的半纤维素，胞间层物质部分溶出。半化学法制浆得率在65%~85%。

简介

半化学法制浆（SCP），其化学处理程度较化学机械浆激烈，但较化学浆温和，原料受化学处理后，尚未达到纤维分离点，仍需靠机械方法进一步离解，但其粗渣较软，离解成纤维所需动力较少。可见，半化学浆和化学机械浆同属化学、机械两段制浆，二者的区分往往以得率为标准，即对于木材原料得率65%～85%称半化学浆，得率85%以上称化学机械浆。

生产半化学浆的方法很多，在通常的化学制浆基础上蒸煮条件缓和些，或者在化学机械浆的基础上加强预处理，均可制得半化学浆。最早的方法是中性亚硫酸盐法半化学浆（NSSC）制浆技术，其他方法还有亚硫酸氢盐半化学浆、碱性亚硫酸盐半化学浆、亚铵法半化学浆和绿液法半化学浆等。

化学处理

理论上讲，凡是化学法的蒸煮药液都可用于生产半化学浆，常用的有如下几种。

中性亚硫酸盐半化学浆：Na2SO3+Na2CO3（pH=6~9）

碱性亚硫酸盐半化学浆：Na2CO3+NaOH（pH>9）

碱法半化学浆：NaOH或NaOH+Na2S

绿液半化学浆：绿液（NaOH+Na2S）

无硫半化学浆：NaOH+Na2CO3

化学处理所用设备通常为蒸球或斜管连蒸器。

磨浆

蒸煮过的纤维原料只是除去部分的木素和半纤维素，基本上保持原来的样子，必须经过机械的处理才能将纤维分散成浆。半化学浆及化学机械浆的机械磨碎对纸浆的性质影响较大。磨碎的程度随纸浆的用途不同而异。磨碎的设备主要是盘磨机。

NSSC制浆原理

NSSC制浆的特征是高温下的低脱木素速率，以木素的酚型结构单元的磺化为主要反应，非酚型的木素结构单元稳定，其反应和化学法制浆的中性亚硫酸钠法制浆相同，但反应程度较轻。

据认为，NSSC制浆脱木素可大致按以下几个步骤进行：

①蒸煮液扩散到木片结构中；

②药品吸附在木素表面上；

③木素发生磺化和水解；

④反应产物自反应表面上解吸；

⑤反应产物扩散到液相中。

脱木素过程有两个明显的阶段，开始阶段脱木素迅速，后阶段比较缓慢。例如，杨木NSSC制浆，在150℃下开始30min脱木素速率比较快，30min后速率就明显减慢。

在中性或微碱性条件下，半纤维素不太容易水解，但在NSSC制浆条件下，半纤维素仍有少量被移出。例如，当杨木NSSC法蒸煮到75%得率时，发现有1/3半纤维素溶解。研究还发现，NSSC浆的木聚糖和天然木聚糖比较，多少有些降解，但与传统亚硫酸盐法相比，则降解很少。这表明，NSSC浆容易打浆，能制造紧度大、强度高的防油纸一类的纸张。

NSSC生产流程

图1为用M-D斜管连续蒸煮器，生产阔叶木NSSC浆的生产流程。M—D斜管连续蒸煮器是将木片的蒸汽预热、药液浸渍、汽相蒸煮及液相蒸煮综合起来的设备。

蒸煮工艺条件为：

蒸煮温度：175~180℃

蒸煮压力：0.95~1.05MPa

蒸煮总时间：18~20min

药品用量：12%~14%（Na2SO3计，对绝干木片）

经过漂白，纸浆得率为55%~65%的这种NSSC浆易于打浆，适于生产透明纸、防油纸、食品包装纸板等。也有用卡米尔连续蒸煮器生产NSSC浆的。例如，澳大利亚的两个厂利用辐射松生产NSSC—AQ浆。在正常条件下，能够生产出得率65%，卡伯值80，在游离度600mL下撕裂指数11.5mN·m2/g，耐破指数6.4kPa·m2/g，裂断长7.9km的NSSC—AQ浆，强度介于硫酸盐浆和NSSC浆之间。该浆成功地用来代替部分长纤维硫酸盐化学浆抄造瓦楞原纸和挂面纸板。

NSSC制浆的主要影响因素

1、材种的影响

生产NSSC浆，最适宜的原料为阔叶材。与针叶材相比，阔叶材NSSC浆，在同样得率下药品消耗少。密度小的材种易于浸透，而密度大的材种很难生产半化学浆。桦木与杨木是阔叶材中较好的原料，山毛榉次之，栎木最差。浅色杨木NSSC浆，不经漂白即可抄造新闻纸。蔗渣的木素含量较低，易浸透，也易于制造半化学浆。

2、蒸煮药液组成的影响

蒸煮药液的组成随亚硫酸盐的种类、使用的缓冲剂及它们的浓度而变化。冷药液的pH在8.0~9.0，pH值随蒸煮温度的升高而下降。亚硫酸盐的种类以Na2SO3使用最多，也有使用(NH4)2SO3的。

缓冲剂的作用，是中和蒸煮初期形成的有机酸，控制蒸煮终点pH在7.2~7.5，防止碳水化合物水解。缓冲剂的用量，主要决定于原料中产生的有机酸，一般为1.5%~3.0%（Na2O计，对木材干重）。缓冲剂的种类会影响浆的白度。使用NaHCO3时，可获得较高白度的浆，Na2SO3与NaHCO3之比以4∶1最好，也有使用Na2CO3、NaOH甚至Na2S的。AQ的加入，也同碱法制浆一样，可加快脱木素速率，提高浆的得率，减少化学药品消耗及降低蒸煮能耗。

NSSC浆的性质及用途

与化学浆相比，NSSC浆保留了较多的木素。与其他半化学浆比，又保留了较多的半纤维素。因此，它的挺度高、耐折度差，容易打浆，透明度高，适用于生产透明纸、防油纸、食品包装纸及纸板等。

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