造紙所用的植物纖維原料

造紙所用的植物纖維原料制漿造紙教育部重點實驗室第一頁，共六十八頁。造紙用植物纖維原料的分類木材纖維針葉木：松、柏、杉（又稱為軟木）闊葉木：楊、柳、桉、相思木等（又稱為硬木）禾本科莖桿纖維竹、麥草、苷庶渣等籽毛纖維棉花葉纖維香蕉葉、甘蔗葉、龍須草韌皮纖維樹皮（檀皮、構(gòu)皮等）類麻皮（大麻、黃麻、亞麻等）類廢紙制漿造紙教育部重點實驗室第二頁，共六十八頁。（一）木材纖維原料1、針葉材（softwood）

這類植物的葉子多呈針狀、條狀或鱗型，材質(zhì)比較松軟，纖維較長。代表植物：松、柏、杉等。水杉杉木馬尾松制漿造紙教育部重點實驗室第三頁，共六十八頁。“科學(xué)上的驚人發(fā)現(xiàn)——1億年前稱雄世界而后消失了2000萬年的東方紅杉，在中國內(nèi)地一個偏僻的小村仍然活著！”這是1948年3月25日美國《舊金山紀事報》上登載的一條頭號新聞。

制漿造紙教育部重點實驗室第四頁，共六十八頁。2.闊葉材（hardwood）

葉子多為寬闊狀，材質(zhì)堅硬，稱之為硬木，造紙工業(yè)中使用的是材質(zhì)較松軟的品種，如楊、桉、柳、楹木、相思木等。三倍體毛白楊尾葉桉馬占相思制漿造紙教育部重點實驗室第五頁，共六十八頁。（二）非木材纖維原料①禾本科纖維原料：竹子、蘆葦、荻、芒稈、甘蔗渣、麥草等。竹子玉米桿甘蔗渣稻草蘆葦麥草制漿造紙教育部重點實驗室第六頁，共六十八頁。②籽毛纖維原料：棉花、棉短絨及棉質(zhì)破布等。棉花制漿造紙教育部重點實驗室第七頁，共六十八頁。③葉部纖維原料：龍舌蘭、香蕉葉、甘蔗葉、龍須草等。香蕉葉甘蔗龍須草龍舌蘭制漿造紙教育部重點實驗室第八頁，共六十八頁。大麻④韌皮纖維原料：樹皮類：桑皮、檀皮、構(gòu)皮、棉稈皮等。麻類：紅麻、大麻、黃麻、青麻、亞麻等。構(gòu)樹韌皮中含有大量優(yōu)質(zhì)纖維,纖維色澤潔白,具有天然絲質(zhì)外觀,手感柔軟,具絲和棉的感覺,性能穩(wěn)定性較好,耐腐蝕性較好,是做宣紙、人造棉、鈔票用紙的好材料。

青麻制漿造紙教育部重點實驗室第九頁，共六十八頁。（三）其它非木材纖維原料

主要指棉桿，結(jié)構(gòu)介于木材和禾本科原料之間。制漿造紙教育部重點實驗室第十頁，共六十八頁。廢新聞紙(ONP)制漿原理與工程紙箱與紙板廢紙OCC（OldCorrugatedContainer）制漿造紙教育部重點實驗室第十一頁，共六十八頁。造紙所用各原料的生物結(jié)構(gòu)制漿造紙教育部重點實驗室第十二頁，共六十八頁。樹木的結(jié)構(gòu)樹冠樹干：樹皮、形成層、木質(zhì)部、髓樹根木材纖維原料的生物結(jié)構(gòu)制漿造紙教育部重點實驗室第十三頁，共六十八頁。①木材的三個切面：

橫切面、徑切面、弦切面橫切面：與樹干的軸相垂直的切面。徑切面：通過樹心、與木射線平行的切面（通過直徑方向的切面）。弦切面：(切向切面)，即垂直于木射線、與年輪相切的切面。木材纖維原料的宏觀結(jié)構(gòu)指能用肉眼或者十倍放大鏡所能看到的木材的構(gòu)造特征制漿造紙教育部重點實驗室第十四頁，共六十八頁。

②樹皮：形成層之外的組織統(tǒng)稱樹皮。

外樹皮：死細胞構(gòu)成內(nèi)樹皮：活細胞構(gòu)成的次生韌皮部，包括形成層之外的由全部活細胞組成的韌皮部。制漿造紙教育部重點實驗室第十五頁，共六十八頁。③形成層（cambium）

位于韌皮部和木質(zhì)部之間的薄層一般由6－8層兩類細胞組成，具有分生能力，但只有一層原始細胞具有永久分生能力。含兩類原始細胞：分別形成木質(zhì)部增生和木射線樹皮←形成層→木質(zhì)部制漿造紙教育部重點實驗室第十六頁，共六十八頁。④

木質(zhì)部（xylem）形成層與髓心之間木材部分。制漿造紙教育部重點實驗室第十七頁，共六十八頁。⑤

髓（pith）位于橫切面的中心位置細胞種類為薄壁細胞制漿造紙教育部重點實驗室第十八頁，共六十八頁。⑥年輪年輪（生長輪）：木質(zhì)部橫切面上的同心圓環(huán)。（growing-ring）、（annual-ring）判斷樹齡沒有干濕季節(jié)變化的熱帶地區(qū)，年輪可能不明顯年輪在一個生長季節(jié)內(nèi)，早材和晚材共同組成一輪顯著的同心圓環(huán)，代表樹木一年中所形成的木材不少植物一年內(nèi)正常生長不止形成一個年輪，如柑橘一年形成三個年輪，這叫假年輪制漿造紙教育部重點實驗室第十九頁，共六十八頁。⑦春材和秋材春材（早材springorearly-wood）秋材（晚材autumnorlate-wood）制漿造紙教育部重點實驗室第二十頁，共六十八頁。早材層：春、夏季，細胞分裂快，生長迅速，形成的細胞壁薄，腔大，色淺，木質(zhì)疏松。晚材層：秋、冬季，細胞生長慢，所形成的細胞較細長，壁厚，腔小，色深，木質(zhì)緊密。

秋材春材制漿造紙教育部重點實驗室第二十一頁，共六十八頁。春材樹木一個年輪中靠近髓心顏色較淺的部分，纖維細胞壁薄腔大，樹脂含量低，材質(zhì)較疏松，纖維較柔軟，纖維間的結(jié)合力大，但單根纖維強度差。秋材樹木一個年輪中靠近外側(cè)顏色較深的部分，材質(zhì)緊密，樹脂含量高，纖維細胞壁厚腔小，纖維挺硬。制漿造紙教育部重點實驗室第二十二頁，共六十八頁。Hereisascanningelectronmicrographofawoodwhichshowstheabrupttransitionzonefromearlywoodtolatewood.ThisisDouglas-fir.Redpineisanotherspeciesthatillustratestheabruptchangeofthetransitionzone.Thetwolargeholesonthecrosssectionareresincanals.制漿造紙教育部重點實驗室第二十三頁，共六十八頁。邊材(sapwood)：木質(zhì)部靠樹皮的部分（橫切面上顏色較淺的），水分較多⑧心材、邊材心材(heartwood)：樹木在生長過程中，木質(zhì)部靠樹心的部分組織逐步被樹脂、單寧、色素等物質(zhì)填充而失去活性變成死細胞，這部分（橫切面上顏色較深的中心部分）水分較少，稱為心材。制漿造紙教育部重點實驗室第二十四頁，共六十八頁。在闊葉木橫切面上裸眼就可以看到很多小點，這就是闊葉木的導(dǎo)管，故稱闊葉木為有孔材，根據(jù)導(dǎo)管在一個年輪中的分布情況將其分為環(huán)孔材、散孔材、半環(huán)孔材。⑨環(huán)孔材、散孔材、半環(huán)孔材制漿造紙教育部重點實驗室第二十五頁，共六十八頁。

環(huán)孔材：早材導(dǎo)管比晚材導(dǎo)管大（年輪明顯）如榆木、栗木、桉木散孔材:導(dǎo)管的大小和分布比較均勻（年輪不明顯）如楊木、樺木半環(huán)孔材：導(dǎo)管的分布介于環(huán)孔材和散孔材之間

如柿樹、水青岡、核桃樹制漿造紙教育部重點實驗室第二十六頁，共六十八頁。在光學(xué)顯微鏡下，通常可將細胞壁分為初生壁（P）、次生壁（S）、以及兩細胞間存在的胞間層（middlelamella,ML）。

木材纖維原料的微觀結(jié)構(gòu)制漿造紙教育部重點實驗室第二十七頁，共六十八頁。初生壁

是細胞分裂后，在胞間層兩側(cè)最早沉積、并隨細胞繼續(xù)增大時所形成的壁層。胞間層是細胞分裂以后，最早形成的分隔部分，后來就在此層的兩側(cè)沉積形成初生壁。胞間層主要由一種無定形、膠體狀的果膠物質(zhì)所組成。次生壁是細胞停止增大以后，在初生壁上繼續(xù)形成的壁層。制漿造紙教育部重點實驗室第二十八頁，共六十八頁。 次生壁在細胞壁中最厚，占細胞壁厚度的95%以上，次生壁的主要成分是纖維素和半纖維素的混合物，后期也常含有大量木質(zhì)素和其它物質(zhì)。

初生壁一般較薄，通常只有細胞壁厚度的1%或略多一點。其實，初生壁也是會出現(xiàn)分層現(xiàn)象的，這是由于壁層生長時沉積了不同物質(zhì)的結(jié)果。制漿造紙教育部重點實驗室第二十九頁，共六十八頁。次生壁分為三層： 次生壁外層（S1層，占10-20%） 次生壁中層（S2層，占70-90%） 次生壁內(nèi)層（S3層，占2-8%）制漿造紙教育部重點實驗室第三十頁，共六十八頁。細胞壁結(jié)構(gòu)術(shù)語制漿造紙教育部重點實驗室第三十一頁，共六十八頁。制漿造紙教育部重點實驗室第三十二頁，共六十八頁。初生壁厚度僅0.1μm次生壁厚度較厚(5-10μm)S1的厚度為細胞壁厚度的10％-20％；S3的厚度為細胞壁厚度的2％-8％；S2層最厚，在管胞、木纖維等主要木材細胞中可占細胞壁厚度的70％-90％。細胞壁的厚或薄主要S2層的厚薄決定。制漿造紙教育部重點實驗室第三十三頁，共六十八頁。管胞木薄壁組織樹脂道針葉木生物結(jié)構(gòu)與細胞形態(tài)制漿造紙教育部重點實驗室第三十四頁，共六十八頁。①管胞（tracheid）定義在針葉木中縱向生長的細長管狀厚壁細胞，兩端鈍圓或鈍尖，形似紡錘狀。特征針葉木最主要的細胞，一般占針葉木細胞總數(shù)的90-95%。平均纖維長度2-5mm，寬0.02-0.05mm。制漿造紙教育部重點實驗室第三十五頁，共六十八頁。分類早材管胞：壁薄腔大，兩端鈍圓，紋孔大且多晚材管胞：壁厚腔小，兩端尖削，紋孔小且少制漿造紙教育部重點實驗室第三十六頁，共六十八頁。②木薄壁組織分類木射線管胞：軸向排列，含量少，壁厚腔小，不含樹脂，有具緣紋孔。木射線薄壁細胞：徑向排列，壁薄腔大，內(nèi)含樹脂。是細胞間橫向流通的通道，具有儲存營養(yǎng)的作用。特征形似紡錘狀占木材體積的5～10％木射線管胞木射線薄壁細胞制漿造紙教育部重點實驗室第三十七頁，共六十八頁。③樹脂道是部分針葉木獨有的特征，是由若干個具有分泌樹脂能力的分泌細胞所圍成充滿樹脂的孔道不是一個細胞或組織，而是細胞間隙，中間充滿樹脂占木材體積的0.1-0.7%制漿造紙教育部重點實驗室第三十八頁，共六十八頁。制漿造紙教育部重點實驗室第三十九頁，共六十八頁。闊葉材生物結(jié)構(gòu)與細胞形態(tài)木纖維闊葉木管胞導(dǎo)管木射線木薄壁組織制漿造紙教育部重點實驗室第四十頁，共六十八頁。①木纖維（woodfiber）闊葉木的纖維細胞，是闊葉木的最主要細胞和支持組織。特點：長度短，直徑?。ㄆ骄w維長度1mm；寬度<20um）大部分闊葉材的纖維細胞含量為60～80%。制漿造紙教育部重點實驗室第四十一頁，共六十八頁。②導(dǎo)管分子（vesselelements）闊葉木中的水分輸導(dǎo)組織，是由直徑很大的管狀細胞的端壁相連而成的。導(dǎo)管是由一種死亡了的，只有細胞壁的細胞構(gòu)成的，而且上下兩個細胞是貫通的。它位于維管束的木質(zhì)部內(nèi)，它的功能很簡單，就是把從根部吸收的水和無機鹽輸送到植株身體各處，不需要能量。

約占闊葉材總體積的20%。制漿造紙教育部重點實驗室第四十二頁，共六十八頁。以導(dǎo)管的細胞壁的增厚情況不同，可分為五種類型：環(huán)狀導(dǎo)管、螺旋狀導(dǎo)管、梯形導(dǎo)管、網(wǎng)紋導(dǎo)管、紋孔導(dǎo)管制漿造紙教育部重點實驗室第四十三頁，共六十八頁。楊木導(dǎo)管帶有小舌

制漿造紙教育部重點實驗室第四十四頁，共六十八頁。③闊葉木管胞闊葉材中的管胞短而少，但是形態(tài)與針葉木中的管胞類似紋孔為具緣紋孔。④木薄壁細胞（parenchymacell）軸向薄壁組織壁薄，形體小制漿造紙教育部重點實驗室第四十五頁，共六十八頁。⑤木射線薄壁細胞（woodrayparenchymacell）占木材總體積的20%左右同型木射線：只有徑向排列的木射線細胞

異型木射線：既有直立的又有橫臥的細胞制漿造紙教育部重點實驗室第四十六頁，共六十八頁。針葉材與闊葉材組織結(jié)構(gòu)比較制漿造紙教育部重點實驗室第四十七頁，共六十八頁。制漿造紙教育部重點實驗室第四十八頁，共六十八頁。針葉材和闊葉材橫切面的顯微鏡圖Softwood(20X)crosssectionHardwood(20X)crosssection制漿造紙教育部重點實驗室第四十九頁，共六十八頁。禾本科類纖維原料生物結(jié)構(gòu)與細胞形態(tài)制漿造紙教育部重點實驗室第五十頁，共六十八頁。（1）生物結(jié)構(gòu)：①維管束組織 纖維細胞、導(dǎo)管細胞、篩管細胞②表皮組織表皮細胞纖維組織帶：外表皮層下的纖維細胞③薄壁組織制漿造紙教育部重點實驗室第五十一頁，共六十八頁。（2）細胞形態(tài)（1）纖維細胞形態(tài)：兩端尖削，腔小。纖維長度1.0－1.5mm(一般<2mm)，寬一般10～20um。（又細又短）纖維含量低，40～70％（2）薄壁細胞含量高，又稱為基本組織（禾本科原料的一大特點）壁薄腔大，形狀多樣（桿狀、長方形、正方形、球形、枕頭形等）增加化學(xué)藥品的消耗；壁薄易碎，影響原料水解、熱解效率，影響制漿造紙過程及產(chǎn)品質(zhì)量。制漿造紙教育部重點實驗室第五十二頁，共六十八頁。（3）表皮組織

位于葉子和禾桿的外表面，作用是保護植株的內(nèi)部器官。 長細胞多為鋸齒狀。短細胞由硅細胞和栓細胞組成。表皮細胞制漿造紙教育部重點實驗室第五十三頁，共六十八頁。制漿造紙教育部重點實驗室第五十四頁，共六十八頁。（4）導(dǎo)管和篩管制漿造紙教育部重點實驗室第五十五頁，共六十八頁。70屬，1300余種；主要分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)我國為亞洲和世界竹類種屬最豐富的國家，約30屬，400余種，主要分布在南方有楠竹，白夾竹，慈竹生長迅速、成林快、產(chǎn)量高，4-6年成林。竹子纖維原料生物結(jié)構(gòu)與細胞形態(tài)制漿造紙教育部重點實驗室第五十六頁，共六十八頁。毛竹（又稱楠竹）白夾竹制漿造紙教育部重點實驗室第五十七頁，共六十八頁。（1）竹材的細胞形態(tài)竹稈具有明顯的節(jié)和節(jié)間，節(jié)間中空，稱為髓腔；髓腔周圍的壁稱為竹壁。節(jié)間主要由：維管束、基本組織和表皮系統(tǒng)組成。（1）纖維細胞：占細胞總量的50-80%（慈竹83.8%）寬度：15-18μm細胞特點：壁厚、腔小，紋孔稀少制漿造紙教育部重點實驗室第五十八頁，共六十八頁。（2）薄壁細胞和石細胞：薄壁細胞：腔大壁薄，形狀多樣（有方形、棒形、枕形、腰鼓形）石細胞：厚壁細胞，形狀多樣（枕形、腰鼓形、球形）；主要存在于皮層，髓部竹類中石細胞含量較高（20～30％）。制漿造紙教育部重點實驗室第五十九頁，共六十八頁。（3）竹材的超微結(jié)構(gòu)特點：次生壁是多層組織（不同于木材和其它禾本科植物）由外向內(nèi)寬層窄層交替排列S1層較厚，纖維挺硬，不易彎曲制漿造紙教育部重點實驗室第六十頁，共六十八頁。草類原料的超微結(jié)構(gòu)草類原料P層結(jié)構(gòu)松弛，微細纖維無規(guī)則排列S1層較厚，S1/S2結(jié)合緊密