韓笑宇　王高升　張琛霞　羅雅丹

摘 要：研究了玉米秸稈高得率漿細(xì)小組分的機(jī)械處理及其對(duì)廢紙漿的增強(qiáng)效果。玉米秸稈的細(xì)小組分以薄壁細(xì)胞、導(dǎo)管等雜細(xì)胞為主，采用高剪切乳化機(jī)和高壓均質(zhì)機(jī)機(jī)械處理后，其中的雜細(xì)胞形態(tài)改變，粒徑變小，并碎裂為纖絲狀。經(jīng)過(guò)機(jī)械處理的細(xì)小組分對(duì)廢紙漿的增強(qiáng)效果優(yōu)于未處理細(xì)小組分，當(dāng)高壓均質(zhì)處理的細(xì)小組分用量10%時(shí)，相對(duì)于未添加細(xì)小組分的紙張，抗張指數(shù)增加了38.1%、環(huán)壓指數(shù)增加了20.3%、耐破指數(shù)增加了44.4%。雜細(xì)胞經(jīng)過(guò)機(jī)械處理后，原有的方形、圓形和棒形等形態(tài)破裂而演變成纖絲狀，能更均勻地填充在紙張纖維之間，增加了纖維間的結(jié)合面積，從而提高紙張強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：玉米秸稈；細(xì)小組分；機(jī)械處理；廢紙漿

中圖分類(lèi)號(hào)：TS743+.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.11980/j.issn.0254.508X.2018.06.005

Abstract：Fines frationated from corn stover high yield pulp were funther treated using mechanical action， and effect of the treated fines on strength of recycled paper was studied in the paper. The fines mainly contained nonfibrous cells， such as parenchyma cells and vessels， et al. The nonfibrous cells were broken into fibrilla and smaller particles after mechanical treatment with high shear emulsification machine or high pressure homogenizer. It was proved that the enhancement effects of mechanically treated fines with a certain amount addition on recycled paper were more significant than untreated fines. When 10% homogenized fines was added into recycled paper， tensile index increased by 38.1%， ring crush index increased by 20.3% and burst index increased by 44.4% compared with the control. The reason of effectively improving the papers strength was that the fibrous fines could be more evenly filled in between the fibers and increased the binding area between the fibers.

Key words：corn stover； fines； mechanical treatment； recycled fiber

2016年，中國(guó)作為全球最大的紙張消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)，紙漿消耗總量達(dá)9797萬(wàn)t，其中廢紙漿6329萬(wàn)t，占紙漿消耗總量65%（進(jìn)口廢紙漿占24%、國(guó)內(nèi)廢紙漿占41%）[1]。廢紙漿一般用于生產(chǎn)包裝紙和紙板，如瓦楞原紙、箱紙板、白紙板等。廢紙的回用使得纖維超微結(jié)構(gòu)改變，不但纖維表面性質(zhì)發(fā)生變化，而且纖維潤(rùn)脹能力降低、可塑性下降，導(dǎo)致纖維品質(zhì)劣化，抄造的紙張緊度較小，抗張強(qiáng)度、耐破強(qiáng)度等性能低。隨著廢紙循環(huán)次數(shù)的增加，纖維性能隨之不斷衰變，抄造紙張的性能下降，回用纖維不能無(wú)限次的應(yīng)用于造紙中[2.3]。紙張的強(qiáng)度是單根纖維及纖維之間氫鍵結(jié)合力所決定的。磨漿是增強(qiáng)紙張強(qiáng)度常用的方法[4.5]，但磨漿時(shí)的機(jī)械作用會(huì)使廢紙漿纖維遭到更大程度的破壞。目前，在抄紙過(guò)程中添加化學(xué)品是常用的改善廢紙漿強(qiáng)度的方法[6.7]。此外，納米纖維素纖維，包括纖維素納米纖絲（CNF）和纖維素納晶（CNC），作為紙張?jiān)鰪?qiáng)材料也引起業(yè)界人士廣泛的興趣[8.10]。隨著我國(guó)廢紙資源回收力度不斷加大，以及電商市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，廢紙的回收量不斷增多，但是回收廢紙質(zhì)量較差，目前國(guó)內(nèi)主要使用化學(xué)增強(qiáng)劑來(lái)提高廢紙漿強(qiáng)度[11]，因此，開(kāi)發(fā)新型的、綠色無(wú)污染廢紙漿增強(qiáng)劑對(duì)廢紙回用技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，僅玉米秸稈每年可收集量近1億t[12]，該資源除用作動(dòng)物飼料、秸稈還田外，在工業(yè)上沒(méi)有得到大量使用，還常常因?yàn)闊o(wú)序焚燒造成空氣污染。玉米秸稈的生物結(jié)構(gòu)具有高度的不均一性，組成細(xì)胞種類(lèi)多，包括纖維細(xì)胞、薄壁細(xì)胞、導(dǎo)管、表皮細(xì)胞等，各種細(xì)胞的形態(tài)、化學(xué)組成及分布差異很大[13]。纖維細(xì)胞的存在是這類(lèi)原料獲得制漿造紙應(yīng)用的依據(jù)；而薄壁細(xì)胞、導(dǎo)管和表皮細(xì)胞等，一般統(tǒng)稱為雜細(xì)胞，這些細(xì)胞短粗，對(duì)紙張的生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量有不良影響。在玉米莖稈中，纖維細(xì)胞占總量的30.8%，導(dǎo)管占4.0%，表皮細(xì)胞占1.6%，而薄壁細(xì)胞占63.6%（面積法），薄壁細(xì)胞為玉米秸稈中含量最大的細(xì)胞[14]。

一般來(lái)說(shuō)，造紙纖維原料中通過(guò)直徑為75 μm圓孔或者200目篩網(wǎng)的顆粒，稱之為細(xì)小組分。但是不同的漿種，細(xì)小組分的定義不同，對(duì)于草漿，通常把通過(guò)100目篩網(wǎng)的短纖維、雜細(xì)胞等混合物組分稱之為細(xì)小組分[15]。細(xì)小組分是造紙纖維原料的重要組成部分，對(duì)紙張抄造有重要影響，不但影響紙機(jī)的運(yùn)行（如留著、濾水、白水回收、干燥速度等），也會(huì)影響紙張性能，包括物理性能、光學(xué)性能和印刷性能等[16.19]，因此，實(shí)現(xiàn)細(xì)小組分的最優(yōu)化利用具有重要的意義。本課題將環(huán)境友好的水熱預(yù)處理工藝與篩選結(jié)合，將以雜細(xì)胞為主的細(xì)小組分與纖維分離，采用機(jī)械法處理細(xì)小組分以改變其形態(tài)，研究了細(xì)小組分增強(qiáng)廢紙漿的效果及機(jī)理，以期實(shí)現(xiàn)玉米秸稈細(xì)小組分資源化利用。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

玉米秸稈取自山東德州，將風(fēng)干的玉米秸稈切成2～3 cm的碎塊，利用間歇式電加熱旋轉(zhuǎn)蒸煮器（KRK，日本）進(jìn)行水熱預(yù)處理，然后用高濃磨漿機(jī)（KRK，日本）磨漿，得到玉米秸稈高得率紙漿備用。

廢紙漿采用國(guó)內(nèi)舊瓦楞紙箱（OCC），用Valley打漿機(jī)疏解20 min，然后打漿至打漿度30°SR。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 細(xì)小組分的制備

利用篩分儀將濃度為1%的玉米秸稈漿用100目篩網(wǎng)進(jìn)行篩選，水壓為0.5 kPa，截留在篩網(wǎng)上的部分為纖維組分，通過(guò)篩網(wǎng)的部分為細(xì)小組分。當(dāng)通過(guò)篩網(wǎng)的水中不再含有細(xì)小組分則視為篩選完成，將兩部分分別收集濃縮至約25%的干度，置于冰箱中（4℃）備用。

1.2.2 細(xì)小組分的機(jī)械處理

本課題采用兩種方法對(duì)細(xì)小組分進(jìn)行機(jī)械處理，目的是將細(xì)小組分細(xì)化處理以改變細(xì)胞形態(tài)。第一種方法用高剪切乳化機(jī)（BRT，德國(guó)）將濃度1%的細(xì)小組分懸浮液在10000 r/min轉(zhuǎn)速下處理10 min，得到高剪切乳化細(xì)小組分。第二種是用高壓均質(zhì)機(jī)（上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠）在30 MPa壓力下處理濃度1%的細(xì)小組分懸浮液30 min，得到高壓均質(zhì)細(xì)小組分。

1.2.3 纖維和細(xì)小組分形態(tài)及分布分析

采用光學(xué)顯微鏡（Nikon，日本）、纖維分析儀（L&W，瑞典）和BT.2800動(dòng)態(tài)圖像粒度粒形分析系統(tǒng)（丹東百特儀器有限公司）觀察纖維和細(xì)小組分形態(tài)，測(cè)定紙漿纖維的長(zhǎng)度、寬度以及細(xì)小組分的粒徑分布和長(zhǎng)徑比分布。

采用激光衍射粒度分析儀（Beckman Coulter，美國(guó)）測(cè)定機(jī)械處理后的細(xì)小組分粒徑及粒徑分布。

1.2.4 抄造手抄片

用實(shí)驗(yàn)室快速紙頁(yè)成型器（PTI，奧地利）抄造定量100 g/m2的手抄片，在.90 kPa、95℃下干燥5 min。

1.2.5 細(xì)小組分和紙張掃描電子顯微鏡分析

將細(xì)小組分、高剪切乳化細(xì)小組分和高壓均質(zhì)細(xì)小組分分別冷凍干燥后制樣，噴金處理后，使用掃描電子顯微鏡（日立SU.1510，日本）進(jìn)行觀察。

將手抄片進(jìn)行制樣、噴金處理，同樣使用掃描電子顯微鏡（日立SU.1510，日本）進(jìn)行觀察。

1.2.6 紙張物理性能檢測(cè)

將手抄片在溫度（23±1）℃、相對(duì)濕度（50±2）%的條件下處理4 h以上，然后對(duì)紙張定量（GB/T 451.2—2002）、厚度（GB/T 451.3—2002）、抗張強(qiáng)度（GB/T 453—2002）、耐破度（GB/T 454—2002）、環(huán)壓強(qiáng)度（GB/T 2679.8—1995）、Z向抗張強(qiáng)度（GB/T 31110—2014）進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 玉米秸稈高得率漿纖維形態(tài)

玉米秸稈中細(xì)胞種類(lèi)有纖維細(xì)胞、薄壁細(xì)胞、表皮細(xì)胞、導(dǎo)管等。圖1所示為玉米秸稈高得率漿纖維、篩選后纖維的光學(xué)顯微鏡照片。從圖1（a）可以看出，玉米秸稈高得率漿里有纖維細(xì)胞、未完全分離的纖維束、導(dǎo)管和薄壁細(xì)胞等。圖1（b）所示為經(jīng)過(guò)100目篩網(wǎng)篩選，截留在網(wǎng)上的纖維組分，可見(jiàn)纖維組分絕大部分為細(xì)長(zhǎng)形的纖維。利用纖維分析儀測(cè)得玉米秸稈高得率漿纖維的平均長(zhǎng)度為830 μm、長(zhǎng)徑比31.92，而經(jīng)篩選后纖維的平均長(zhǎng)度為930 μm、長(zhǎng)徑比38.75，比未篩選漿有所增加，主要是細(xì)小組分被篩除的緣故。

2.2 細(xì)小組分形態(tài)及大小分布

玉米秸稈高得率漿經(jīng)篩選處理，得到的細(xì)小組分含量達(dá)到45%，可見(jiàn)細(xì)小組分是玉米秸稈高得率漿的重要組成部分。為了進(jìn)一步了解細(xì)小組分中各類(lèi)細(xì)胞形態(tài)、大小及分布，用動(dòng)態(tài)圖像粒度粒形分析系統(tǒng)對(duì)細(xì)小組分中不同細(xì)胞的形態(tài)和大小，包括細(xì)小纖維、薄壁細(xì)胞、導(dǎo)管及其碎解物質(zhì)進(jìn)行觀察分析，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可以看出，細(xì)小纖維是較短小的纖維細(xì)胞，薄壁細(xì)胞通常有方形、圓形等形狀，導(dǎo)管呈棒狀，直徑比纖維大得多。

圖3所示為細(xì)小組分粒徑和長(zhǎng)徑比分布。由圖3可以看出，細(xì)小組分粒徑分布范圍為1.25～727 μm，97%的組分其粒徑小于521.60 μm，中位粒徑261.10 μm，平均粒徑360.00 μm。細(xì)小組分長(zhǎng)徑比分布在1～44.96之間，97%的組分其長(zhǎng)徑比小于7.93，中位長(zhǎng)徑比2.07，平均長(zhǎng)徑比2.73。這說(shuō)明細(xì)小組分和纖維組分明顯不同，不但粒徑小，而且長(zhǎng)徑比明顯低于纖維。從形態(tài)上看，玉米秸稈高得率漿的細(xì)小組分類(lèi)似于薄片狀細(xì)小纖維[20]。

2.3 細(xì)小組分的機(jī)械處理

以往研究表明，草類(lèi)原料漿中細(xì)小組分主要是雜細(xì)胞，約占草類(lèi)漿的1/2，這些雜細(xì)胞存在于紙張的結(jié)構(gòu)中，因其形態(tài)特點(diǎn)起不到填充長(zhǎng)纖維之間孔隙的作用，反而會(huì)影響纖維的緊密接觸，導(dǎo)致紙張強(qiáng)度低[21]。為了改善玉米秸稈高得率漿細(xì)小組分對(duì)紙張強(qiáng)度的影響，分別采用高剪切乳化法和高壓均質(zhì)法對(duì)細(xì)小組分進(jìn)行機(jī)械處理，改變其形態(tài)，來(lái)研究細(xì)小組分經(jīng)改善后對(duì)紙張性能的影響。

經(jīng)過(guò)100目篩網(wǎng)篩選，截留在網(wǎng)上的是纖維組分。而通過(guò)篩網(wǎng)的部分為細(xì)小組分。細(xì)小組分包含細(xì)小纖維、薄壁細(xì)胞、導(dǎo)管及其碎解物質(zhì)，其光學(xué)顯微鏡照片和掃描電子顯微鏡照片見(jiàn)圖4。由圖4可以看出，經(jīng)過(guò)高剪切乳化處理（G2和D2），薄壁細(xì)胞碎解，細(xì)小纖維和導(dǎo)管變化不大；而經(jīng)過(guò)高壓均質(zhì)處理（G3和D3），導(dǎo)管消失，但細(xì)小纖維還存在。這也說(shuō)明了薄壁細(xì)胞、導(dǎo)管和纖維細(xì)胞的抗機(jī)械作用能力依次增強(qiáng)，薄壁細(xì)胞最容易被機(jī)械破壞，導(dǎo)管次之，纖維細(xì)胞最結(jié)實(shí)。從圖4（b）（D1、D2和D3）還可以看出，未機(jī)械處理高得率漿中的薄壁細(xì)胞形態(tài)相對(duì)比較完整，而經(jīng)過(guò)高剪切乳化處理或高壓均質(zhì)處理，薄壁細(xì)胞等消失，被撕裂成纖絲狀，也就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)高剪切乳化處理，細(xì)小組分以細(xì)小纖維、導(dǎo)管和纖絲狀碎解物質(zhì)等形式存在；而經(jīng)過(guò)高壓均質(zhì)處理，細(xì)小組分以細(xì)小纖維和纖絲狀碎解物質(zhì)等形式存在。

為了進(jìn)一步分析高剪切乳化法和高壓均質(zhì)法對(duì)細(xì)小組分的作用效果，用激光衍射粒度分析儀測(cè)定了高剪切乳化和高壓均質(zhì)處理后細(xì)小組分粒徑大小和分布，結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5可以看出，經(jīng)過(guò)高剪切乳化的細(xì)小組分平均粒徑為98.29 μm，中位粒徑為88.85 μm，97%的組分的粒徑小于213.16 μm；而高壓均質(zhì)后的細(xì)小組分平均粒徑為51.08 μm，中位粒徑40.98 μm，97%的組分的粒徑小于121.86 μm，小于高剪切乳化后細(xì)小組分的粒徑，說(shuō)明高壓均質(zhì)處理的機(jī)械作用更加強(qiáng)烈。與未細(xì)化處理的細(xì)小組分相比，經(jīng)過(guò)高剪切乳化處理后的細(xì)小組分中薄壁細(xì)胞破碎，粒徑減小；而經(jīng)過(guò)高壓均質(zhì)處理后的細(xì)小組分中的薄壁細(xì)胞、導(dǎo)管等破碎，粒徑進(jìn)一步減小。

2.4 細(xì)小組分對(duì)OCC漿性能的影響

將細(xì)小組分加入OCC漿中，考察細(xì)小組分對(duì)OCC漿性能的影響，結(jié)果如圖6所示。實(shí)驗(yàn)研究的細(xì)小組分分3種：第一種是經(jīng)過(guò)100目篩網(wǎng)篩分后得到的細(xì)小組分；第二種是用高剪切乳化機(jī)對(duì)細(xì)小組分處理，即高剪切乳化細(xì)小組分；第三種是用高壓均質(zhì)機(jī)對(duì)細(xì)小組分處理，即高壓均質(zhì)細(xì)小組分。

從圖6可以看出，添加細(xì)小組分對(duì)OCC漿緊度、抗張強(qiáng)度、耐破強(qiáng)度和環(huán)壓強(qiáng)度等均產(chǎn)生較大的影響，不同方法得到的細(xì)小組分影響不同，對(duì)細(xì)小組分的機(jī)械處理會(huì)強(qiáng)化這種影響。由圖6（a）可以看出，隨著細(xì)小組分用量的增加，紙張緊度隨之增加，在相同用量時(shí)，添加高壓均質(zhì)細(xì)小組分的紙張緊度最大、添加高剪切乳化細(xì)小組分的次之、而添加未經(jīng)過(guò)機(jī)械處理細(xì)小組分的最小。如未添加細(xì)小組分的OCC漿緊度為0.45 g/cm3，添加10%未處理的細(xì)小組分時(shí)，紙張緊度是0.47 g/cm3；而加入10%高壓均質(zhì)細(xì)小組分的緊度達(dá)到0.49 g/cm3。主要是由于細(xì)小組分特別是機(jī)械處理之后的細(xì)小組分能夠更多地填充在紙漿纖維的孔隙中，從而增加紙張緊度。

由圖6（b）、圖6（c）和圖6（d）可以看出，隨著細(xì)小組分用量的增加，紙張的抗張指數(shù)、環(huán)壓指數(shù)和耐破指數(shù)也隨之逐漸增加。對(duì)于細(xì)小組分和高剪切乳化細(xì)小組分，在用量為30%時(shí)達(dá)到最大值，繼續(xù)增加用量，強(qiáng)度指標(biāo)開(kāi)始下降。當(dāng)細(xì)小組分的用量為30%時(shí)，與空白樣相比，抗張指數(shù)增加了12.7%、環(huán)壓指數(shù)增加了7.72%、耐破指數(shù)增加了6.96%；而添加高剪切乳化細(xì)小組分時(shí)，抗張指數(shù)增加了42.4%，環(huán)壓指數(shù)增加了27.5%，耐破指數(shù)增加了27.8%，增強(qiáng)效果優(yōu)于添加細(xì)小組分。當(dāng)用量超過(guò)30%后，細(xì)小組分和高剪切乳化細(xì)小組分對(duì)紙張的強(qiáng)度有不良影響。

影響紙張強(qiáng)度的因素有纖維間的結(jié)合力、纖維的平均長(zhǎng)度和纖維自身強(qiáng)度等，紙漿中的纖維構(gòu)成紙張的網(wǎng)絡(luò)和主體，細(xì)小組分填充其間。當(dāng)紙漿中不含細(xì)小組分時(shí)，紙張緊度小，纖維之間孔隙較大，對(duì)紙張強(qiáng)度有不利影響；當(dāng)紙漿中含一定量的細(xì)小組分時(shí)，細(xì)小組分填充在纖維之間，紙張緊度增大，細(xì)小組分在紙張結(jié)構(gòu)中起到一種黏合物的作用，對(duì)紙張物理強(qiáng)度有一定增強(qiáng)作用；但如果紙漿中細(xì)小組分過(guò)多，細(xì)小組分會(huì)阻礙纖維與纖維的結(jié)合，造成纖維間的結(jié)合力下降，紙張的強(qiáng)度性能相應(yīng)的會(huì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。由于玉米秸稈的細(xì)小組分中雜細(xì)胞含量很多，當(dāng)紙漿中其含量到一定程度后會(huì)影響漿的強(qiáng)度、伸縮率和脆性。但如果通過(guò)高剪切乳化法對(duì)其進(jìn)行機(jī)械處理，改變薄壁細(xì)胞形態(tài)，產(chǎn)生更多的纖絲，可以改善纖維間的結(jié)合，在同樣用量下，紙張強(qiáng)度大幅度提高。

當(dāng)細(xì)小組分用機(jī)械作用更加強(qiáng)烈的高壓均質(zhì)處理后，薄壁細(xì)胞和導(dǎo)管等細(xì)胞被轉(zhuǎn)化為纖絲狀物質(zhì)，增強(qiáng)紙張效果更為明顯。如當(dāng)添加10%用量的高壓均質(zhì)細(xì)小組分時(shí)，抗張指數(shù)增加了38.1%，環(huán)壓指數(shù)增加了20.3%，耐破指數(shù)增加了44.4%，比高剪切乳化細(xì)小組分效果好的多。值得注意的是，當(dāng)添加10%用量的高壓均質(zhì)細(xì)小組分的耐破度的增加值甚至高于添加30%用量的高剪切乳化細(xì)小組分。

Z向強(qiáng)度是垂直于紙面的強(qiáng)度，反映紙張內(nèi)部纖維的結(jié)合強(qiáng)度。紙張的結(jié)合強(qiáng)度主要通過(guò)纖維間的氫鍵結(jié)合產(chǎn)生，纖維間的接觸點(diǎn)越多，產(chǎn)生的氫鍵越多，其結(jié)合強(qiáng)度就越大。如圖6（e）所示，紙張的Z向強(qiáng)度隨細(xì)小組分用量的增加而增加，添加40%的細(xì)小組分紙張的Z向抗張指數(shù)是4.59 kPa·m2/g，與空白樣（2.98 kPa·m2/g）相比，提高了54.0%；添加40%高剪切乳化細(xì)小組分時(shí)，Z向抗張指數(shù)提高了69.8%；而添加10%高壓均質(zhì)細(xì)小組分時(shí)，Z向抗張指數(shù)增加了93.7%，增強(qiáng)效果更為明顯。說(shuō)明經(jīng)過(guò)機(jī)械處理的細(xì)小組分更有利于改善OCC漿纖維的結(jié)合，提高紙張的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度。

圖7為添加不同細(xì)小組分前后的紙張表面掃描電子顯微鏡圖。由圖7可以看出，添加細(xì)小組分的紙張，細(xì)小組分填充在纖維網(wǎng)絡(luò)之間的孔隙中，保持著原有的形態(tài)，與其他纖維幾乎沒(méi)有密切的結(jié)合；添加高剪切乳化細(xì)小組分的紙張表面，游離細(xì)小組分顆粒減少，高剪切乳化細(xì)小組分比較均勻地分布在纖維間的孔隙中；高壓均質(zhì)細(xì)小組分，能夠更均勻地分布在纖維之間的孔隙中，類(lèi)似膜狀，紙張結(jié)構(gòu)緊密，孔隙大幅度減少，增加了纖維間的結(jié)合面積和數(shù)量，使得紙張強(qiáng)度大幅度提高。

因此，細(xì)小組分經(jīng)過(guò)機(jī)械處理后，其中的雜細(xì)胞（如薄壁細(xì)胞、導(dǎo)管等）形態(tài)發(fā)生變化，原有的方形、圓形和棒形等形態(tài)破裂，變成纖絲狀，當(dāng)添加機(jī)械處理后的細(xì)小組分時(shí)，其填充在纖維孔隙中，有利于纖維間結(jié)合，紙張的機(jī)械強(qiáng)度大幅度提高。

3 結(jié) 論

3.1 細(xì)小組分是玉米秸稈高得率漿的重要組成部分，含量達(dá)到45%，主要包括細(xì)小纖維、導(dǎo)管和薄壁細(xì)胞等。對(duì)細(xì)小組分進(jìn)行機(jī)械處理，可以改變細(xì)小組分中雜細(xì)胞的形態(tài)，粒徑減小。高剪切乳化處理使得細(xì)小組分中薄壁細(xì)胞碎解為纖絲狀，而高壓均質(zhì)處理可以使細(xì)小組分中薄壁細(xì)胞和導(dǎo)管均碎解為纖絲狀。

3.2 由玉米秸稈高得率漿得到的細(xì)小組分對(duì)舊瓦楞紙箱（OCC）漿的性能有較大影響。經(jīng)過(guò)機(jī)械處理的細(xì)小組分對(duì)OCC漿增強(qiáng)效果明顯高于未處理細(xì)小組分。機(jī)械處理方式不同，增強(qiáng)效果不同，高壓均質(zhì)處理的細(xì)小組分比高剪切乳化處理的細(xì)小組分對(duì)OCC漿的增強(qiáng)效果好。當(dāng)高壓均質(zhì)處理的細(xì)小組分用量10%時(shí)，紙張抗張指數(shù)增加了38.1%、環(huán)壓指數(shù)增加了20.3%、耐破指數(shù)增加了44.4%。

3.3 細(xì)小組分中的雜細(xì)胞經(jīng)過(guò)機(jī)械處理后，原有的方形、圓形和棒形等形態(tài)破裂而演變成纖絲狀，更加均勻地填充在紙張纖維之間，增加了纖維間的結(jié)合面積，從而使得紙張緊度增大，強(qiáng)度提高。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)機(jī)械處理的細(xì)小組分可以作為一種天然的、具有應(yīng)用潛力的廢紙漿增強(qiáng)劑。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] China Paper Association. Annual report 2016 of China paper industry[J]. China Paper Newsletters， 2017（6）： 8.

中國(guó)造紙協(xié)會(huì). 中國(guó)造紙工業(yè)2016年度報(bào)告[J]. 造紙信息， 2017（6）： 8.

[2] ZHANG Xue， LIANG Conghui. Research Progress of Recycled Fibers Decay Mechanism[J]. Paper and Paper Making， 2013， 32（2）： 22.

張 雪， 梁聰慧. 再生纖維衰變機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 紙和造紙， 2013， 32（2）： 22.

[3] SHAO Suying， HU Kaitang. Hornification of Recycled Fiber[J]. China Pulp & Paper， 2002， 21（2）： 57.

邵素英， 胡開(kāi)堂. 二次纖維角質(zhì)化問(wèn)題[J]. 中國(guó)造紙， 2002， 21（2）： 57.

[4] KONG Fangong， CHEN Jiachuan， ZHAN Huaiyu， et al. Changes of Pulp Properties and Fiber Characteristics in PRC APMP Pulping[J]. Transaction of China Pulp and Paper， 2004， 19（2）： 61.

孔凡功， 陳嘉川， 詹懷宇， 等. 磨漿過(guò)程中PRC APMP漿料及纖維特性變化的研究[J]. 中國(guó)造紙學(xué)報(bào)， 2004， 19（2）： 61.

[5] ZHANG Xiumei， YE Xiaochun， XU Baisheng. Changes of Wheat Straw Pulp Fibers and Wood Pulp Fibers in Recycling[J]. China Pulp & Paper， 1997， 16（3）： 27.

張秀梅， 葉曉春， 徐柏生. 麥草漿和木漿纖維在回用過(guò)程中形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化[J]. 中國(guó)造紙， 1997， 16（3）： 27.

[6] WANG Jiao， ZHANG Jun. Application status and research developments of paper dry strength agents[J]. Thermosetting Resin， 2014（3）： 53.

王 嬌， 張 軍. 造紙干增強(qiáng)劑的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J]. 熱固性樹(shù)脂， 2014（3）： 53.

[7] Lindstrom T， Wagberg L， Larsson T. On the nature of joint strength in paper—A review of dry and wet strength resins used in paper manufacturing[C]. Bury： Advances in 22 Paper Science and Technology： 13th Fundamental Research Symposium. The Pulp and Paper Fundamental Research Society， 2005.

[8] QING Yan， CAI Zhiyong， WU Yiqiang， et al. Study Progress on Cellulose Nanofibril[J]. Scientia Silvae Sinicae， 2012， 48（7）： 145.

卿 彥， 蔡智勇， 吳義強(qiáng)， 等. 纖維素納米纖絲研究進(jìn)展[J]. 林業(yè)科學(xué)， 2012， 48（7）： 145.

[9] DONG Fengxia， LIU Wen， LIU Hongfeng. Preparation and Application of Nanocellulose[J]. China Pulp & Paper， 2012， 31（6）： 68.

董鳳霞， 劉 文， 劉紅峰. 納米纖維素的制備及應(yīng)用[J]. 中國(guó)造紙， 2012， 31（6）： 68.

[10] ZHAN Zhengfeng， TAO Zhengyi， LIU Zhong， et al. The Research of Microfibrillated Cellulose and Its Appilcation in Paper Industry： A Review[J]. China Pulp & Paper， 2017， 36（7）： 70.

占正奉， 陶正毅， 劉 忠， 等. 納米微纖絲纖維素及其在造紙中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J]. 中國(guó)造紙， 2017， 36（7）： 70.

[11] DU Weiming. New achievements in research and development of cardboard surface enhancers[J]. Paper Chemicals， 2017， 29（2）： 37.

杜偉民. 紙板表面增強(qiáng)劑的研發(fā)新成果[J]. 造紙化學(xué)品， 2017， 29（2）： 37.

[12] LI Zhongzheng. The Status of Agricultural Residues Resources Available for China′s Paper Industry[J]. China Pulp & Paper， 2014， 33（3）： 56.

李忠正. 我國(guó)造紙用農(nóng)業(yè)秸稈資源現(xiàn)狀[J]. 中國(guó)造紙， 2014， 33（3）： 56.

[13] Li Z， Zhai H， Zhang Y， et al. Cell morphology and chemical characteristics of corn stover fractions[J]. Industrial Crops & Products， 2012， 37（1）： 130.

[14] PEI Jicheng. Plant Fiber Chemistry. Fourth edition[M]. Beijing： China Light Industry Press， 2012.

裴繼誠(chéng). 植物纖維化學(xué)[M]. 第4版. 北京： 中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2012.

[15] Seth R S. The measurement and significance of fines[J]. Pulp and Paper Canada， 2003， 104（2）： 41.

[16] LI Haiming， HE Beihai. Research Progress of the Effect of Fines on Paper Properties[J]. Transaction of China Pulp and Paper， 2006， 21（3）： 102.

李海明， 何北海. 紙漿細(xì)小組分對(duì)紙張性能影響的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)造紙學(xué)報(bào)， 2006， 21（3）： 102.

[17] KUANG Shijun， ZHANG Jiao. A Study on the Various Fractions of Chemical Wheat Straw Pulp[J]. China Pulp & Paper， 1987， 6（1）： 3.

鄺仕均， 張 皎. 麥草漿不同篩分組分的特性[J]. 中國(guó)造紙， 1987， 6（1）： 3.

[18] LIN Shuming， CAO Guangrue， LAO Jiabao. Characteristics of fractions from wheat straw pulp and their effects on the properties of handsheet[J]. Transaction of China Pulp and Paper， 1987（1）： 24.

林曙明， 曹光銳， 勞嘉葆. 麥草漿不同篩分組分特性及其對(duì)紙漿性能的影響[J]. 中國(guó)造紙學(xué)報(bào)， 1987（1）： 24.

[19] ZHU Songshan， XIE Laisu， LONG Yanquan. Properties of different sieving components and paper properties of bleached wheat straw pulp[J]. Zhejiang PaperMaking， 1997（1）： 18.

朱松山， 謝來(lái)蘇， 隆言泉. 漂白麥草漿不同篩分組分漿料及其紙張?zhí)匦訹J]. 浙江造紙， 1997（1）： 18.

[20] LI Haiming， HE Beihai. The methods used in the research of pulp fines[J]. Paper Science & Technology， 2006， 25（3）： 24.

李海明， 何北海. 紙漿細(xì)小纖維研究方法[J]. 造紙科學(xué)與技術(shù)， 2006， 25（3）： 24.

[21] DOU Zhengyuan. Effect of fines in bagasse pulp on bleaching performance[J]. Paper and Paper Making， 1996， 15（3）： 40.

竇正遠(yuǎn). 蔗渣化機(jī)漿中細(xì)小纖維組分對(duì)漂白性能的影響[J]. 紙和造紙， 1996， 15（3）： 40. CPP

（責(zé)任編輯：馬 忻）