沈威

摘 要 以108楊、97號楊和渤豐3號楊3種楊樹無性系為試驗(yàn)材料，對不同無性系楊樹材性進(jìn)行了化學(xué)成分檢測、纖維形態(tài)分析和制漿性能測試，結(jié)果表明：渤豐3號楊的制漿性能較強(qiáng)，纖維較為細(xì)長，具備較好的纖維抄造性能，原料的粗漿得率和細(xì)漿得率相對較高。

關(guān)鍵詞 楊樹;無性系;材性

中圖分類號：S792.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2021.05.005

Abstract Three different clones of Populus× canadensis ‘Guariento’，P.×canadensis ‘N 97’ and P.×euramericana ‘ Bofeng 3’ were selected as experimental materials to test chemical composition，fiber morphology and pulping performance of different clones. Result shows that P.×euramericana ‘ Bofeng 3’ have stronger pulping performance，longer fiber and optimal fiber paper-making performance，and higher crude pulp yield and fine pulp yield of raw materials.

Key words poplar;clone;wood property

隨著我國纖維板和造紙行業(yè)的飛速發(fā)展，資源也成為行業(yè)發(fā)展的瓶頸，現(xiàn)由于短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)原材料的充裕供給，企業(yè)相互爭奪資源，引起上游生產(chǎn)資料價格整體上漲，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，造成行業(yè)整體效益飛速下滑[1]。因此，選擇一些適于制造纖維板和造紙，生長迅速，而且易于繁殖的樹種，通過集約栽培，縮短培育年限，獲得較高的木材產(chǎn)量是緩解當(dāng)前原料供需矛盾的一個途徑。本文通過對3種不同無性系的楊樹材性分析，選出材性優(yōu)良的楊樹無性系品種。

1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選擇108楊、97楊和渤豐3號楊3個品種，每個品種提供3株平行試樣開展材性分析。試驗(yàn)樣品分別編號為108-1、108-2、108-3，97-1、97-2、97-3，渤-1、渤-2、渤-3。

試驗(yàn)所用儀器分別為西北輕工業(yè)學(xué)院機(jī)械廠制造的電熱回轉(zhuǎn)式蒸煮鍋;挪威制造的PFI磨、L&W紙漿標(biāo)準(zhǔn)疏解機(jī)和L&W篩漿機(jī);加拿大制造的紙頁快速成型器;四川長江造紙儀器有限責(zé)任公司制造的打漿度測定儀[2];L&W紙張耐破度儀;瑞典制造的L&W纖維分析儀（L&W Fiber Tester）[3]。

2 試驗(yàn)方法

2.1 化學(xué)成分分析檢測

3種楊樹的材性分析和基本密度檢測均參照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，具體如表1所示。

2.2 原料的纖維形態(tài)分析

首先，將木材原料劈成火柴桿狀，經(jīng)冰醋酸和過氧化氫的混合液預(yù)處理及纖維疏解機(jī)解離后，采用L&W纖維質(zhì)量分析儀進(jìn)行測量。

2.3 硫酸鹽法制漿性能測試

2.3.1 蒸煮 采用硫酸鹽法（NaOH和Na2S為蒸煮藥液）蒸煮。首先通過改變蒸煮用堿量，確定楊樹的合適蒸煮用堿量，然后在相同的用堿量下比較5種楊樹的制漿性能差異。其他蒸煮條件為：硫化度20%，液比1∶4，升溫至165 ℃后進(jìn)行保溫，保溫時間為2 h。蒸煮結(jié)束后，取廢液測定殘堿量和黑液pH值;漿料經(jīng)洗滌后測定粗漿得率，經(jīng)篩漿后（篩板篩縫為0.25 mm）測定篩渣率和細(xì)漿卡伯值[4]。

2.3.2 打漿 采用PFI磨進(jìn)行未漂硫酸鹽漿的打漿試驗(yàn)。PFI磨打漿條件：漿量22.5 g（絕干計(jì)）;打漿濃度10%;打漿間隙為0;加重砣。依據(jù)打漿轉(zhuǎn)數(shù)控制最終打漿度在45.0°SR左右。

2.3.3 硫酸鹽漿手抄片制備與物理性能測定 首先將3種楊樹的未漂硫酸鹽漿采用PFI磨打漿（45.0°SR），然后抄造手抄片，抄造定量為60 g m-2。將手抄片放置于相對濕度為（50±2）%和溫度為（23±1） ℃的恒溫恒濕室中平衡水分后，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24323-2009進(jìn)行手抄片的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐破強(qiáng)度和耐折度等物理性能的測定[5]。

3 結(jié)果與分析

3.1 3種楊樹的材性分析

3.1.1 3種楊樹的化學(xué)成分比較

3種楊樹原料的化學(xué)成分分析結(jié)果如表2所示。由表2可以看出，97楊的苯醇抽出物相對較低，渤豐3號楊的纖維素含量高于108和97楊。108和97的酸不溶木素含量較高，蒸煮時其耗堿量可能偏高，而且108和97的總木素含量偏高，其化學(xué)法制漿時在相同條件下，紙漿中的卡伯值（殘余木素含量）可能會偏高。因此，根據(jù)3種楊樹原料的化學(xué)成分分析結(jié)果可知，渤豐楊在制漿性能方面略優(yōu)，側(cè)重于紙漿得率和耗堿量，108和97楊相差不大。

3.1.2 3種楊樹的基本密度比較

表3給出了3種楊樹樣品的基本密度檢測結(jié)果。由表3可見，3種楊樹的基本密度差異較明顯，其中渤豐3號楊的基本密度明顯高于其他2個品種，97楊的基本密度最低。對制漿來說，木材密度直接決定生產(chǎn)噸漿所需的木材體積，進(jìn)而影響制漿時的裝鍋量和紙漿生產(chǎn)成本。較高密度的木材一般要求較為緩和的蒸煮條件（影響蒸煮均勻性和漿渣含量），其粗漿得率略高，纖維粗度略好[6]。所以，3種楊樹中渤豐3號楊的粗漿得率略高，纖維形態(tài)較好（纖維長寬比較大、粗度較?。?。

3.1.3 3種楊樹原料的纖維形態(tài)分析

由表4可以看出，108楊原料的纖維平均長度和寬度較大，纖維粗度也較大，這對纖維間的結(jié)合強(qiáng)度不利。采用較大粗度的紙漿纖維造紙，對紙張的表面強(qiáng)度和內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度稍有不利影響。渤豐3號楊的長寬比較大，纖維粗度相對較小，說明這種楊樹的纖維較為細(xì)長，具備較好的纖維抄造性能，成紙的柔韌性和纖維間的結(jié)合性相對較好。表5給出了纖維長度在不同長度分布區(qū)間中所占的比例，108楊在較長纖維分布區(qū)間中所占比重較大，進(jìn)一步說明108楊的纖維平均長度較大。

3.2 3種楊樹的硫酸鹽法制漿性能檢測

3.2.1 相同用堿量下不同楊樹硫酸鹽法蒸煮性能的比較

由表6可見，在相同硫酸鹽法蒸煮條件下，渤豐3號楊原料的粗漿得率和細(xì)漿得率相對較高;108楊的紙漿卡伯值（殘余木素含量）較高，這與其原料的總木素含量較高有關(guān)。渤豐3號楊原料的蒸煮黑液的殘堿較高，說明該原料的總抽出物含量（冷水抽出物、熱水抽出物、1%NaOH抽出物、苯醇抽出物）可能較低，其制漿性能較好[7]。

3.2.2 3種楊樹硫酸鹽化學(xué)漿的物理性能比較

3種楊樹硫酸鹽化學(xué)漿經(jīng)PFI磨打漿至45°SR左右，以保證紙漿纖維的濾水性相近（紙漿纖維發(fā)生分絲帚化和切斷現(xiàn)象的程度相近），然后在實(shí)驗(yàn)室手抄紙頁系統(tǒng)中抄制手抄片，其物理性能檢測結(jié)果如表7所示。

由表7可知，3種楊樹硫酸鹽化學(xué)漿的抗張強(qiáng)度均較好，裂斷長都超過8 km，撕裂指數(shù)超過7 mN×m2 g-1。其中，108和97楊原料的抗張強(qiáng)度（抗張指數(shù)和裂斷長）、撕裂強(qiáng)度（撕裂指數(shù)）略高，這與其原料中纖維的平均長度及長度分布有密切關(guān)系。

4 結(jié)論與討論

渤豐3號楊的苯醇抽出物含量和酸溶木素含量較低，硫酸鹽漿的抗張強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度較好。各項(xiàng)性能指標(biāo)完全能滿足制漿造紙行業(yè)的要求。在原料纖維素含量和纖維長寬比及纖維粗度方面較理想，較高的基本密度等都說明可做優(yōu)良的膠合板材等工業(yè)原料。渤豐3號楊母本為美洲黑楊種內(nèi)聚合雜種河南65號楊，父本為歐洲黑楊。該品種于2014年獲得國家林業(yè)局新品種授權(quán)，2016年通過遼寧省林木良種審定委員會審定為林木良種。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 劉玉鑫，顏開義，何偉，等.美洲黑楊無性系木材纖維性狀遺傳變異[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2020，44（2）：67-74

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