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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(gè)偏僻的小村仍然活著！”這是1948年3月25日美國《舊金山紀(jì)事報(bào)》上登載的一條頭號新聞。

制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jiān)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第十三頁，共六十八頁。①木材的三個(gè)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞構(gòu)成內(nèi)樹皮：活細(xì)胞構(gòu)成的次生韌皮部，包括形成層之外的由全部活細(xì)胞組成的韌皮部。制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞組成，具有分生能力，但只有一層原始細(xì)胞具有永久分生能力。含兩類原始細(xì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第十七頁，共六十八頁。⑤

髓（pith）位于橫切面的中心位置細(xì)胞種類為薄壁細(xì)胞制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)年輪，如柑橘一年形成三個(gè)年輪，這叫假年輪制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第二十頁，共六十八頁。早材層：春、夏季，細(xì)胞分裂快，生長迅速，形成的細(xì)胞壁薄，腔大，色淺，木質(zhì)疏松。晚材層：秋、冬季，細(xì)胞生長慢，所形成的細(xì)胞較細(xì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第二十一頁，共六十八頁。春材樹木一個(gè)年輪中靠近髓心顏色較淺的部分，纖維細(xì)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(qiáng)度差。秋材樹木一個(gè)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(xì)胞壁厚腔小，纖維挺硬。制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，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(gè)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第二十六頁，共六十八頁。在光學(xué)顯微鏡下，通常可將細(xì)胞壁分為初生壁（P）、次生壁（S）、以及兩細(xì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第二十七頁，共六十八頁。初生壁

是細(xì)胞分裂后，在胞間層兩側(cè)最早沉積、并隨細(xì)胞繼續(xù)增大時(shí)所形成的壁層。胞間層是細(xì)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(xì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第二十八頁，共六十八頁。 次生壁在細(xì)胞壁中最厚，占細(xì)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(xì)胞壁厚度的1%或略多一點(diǎn)。其實(shí)，初生壁也是會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象的，這是由于壁層生長時(shí)沉積了不同物質(zhì)的結(jié)果。制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第三十頁，共六十八頁。細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)術(shù)語制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第三十一頁，共六十八頁。制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞壁厚度的10％-20％；S3的厚度為細(xì)胞壁厚度的2％-8％；S2層最厚，在管胞、木纖維等主要木材細(xì)胞中可占細(xì)胞壁厚度的70％-90％。細(xì)胞壁的厚或薄主要S2層的厚薄決定。制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞形態(tài)制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)長管狀厚壁細(xì)胞，兩端鈍圓或鈍尖，形似紡錘狀。特征針葉木最主要的細(xì)胞，一般占針葉木細(xì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞：徑向排列，壁薄腔大，內(nèi)含樹脂。是細(xì)胞間橫向流通的通道，具有儲(chǔ)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(xì)胞制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第三十七頁，共六十八頁。③樹脂道是部分針葉木獨(dú)有的特征，是由若干個(gè)具有分泌樹脂能力的分泌細(xì)胞所圍成充滿樹脂的孔道不是一個(gè)細(xì)胞或組織，而是細(xì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第三十八頁，共六十八頁。制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第三十九頁，共六十八頁。闊葉材生物結(jié)構(gòu)與細(xì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第四十頁，共六十八頁。①木纖維（woodfiber）闊葉木的纖維細(xì)胞，是闊葉木的最主要細(xì)胞和支持組織。特點(diǎn)：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(xì)胞含量為60～80%。制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞的端壁相連而成的。導(dǎo)管是由一種死亡了的，只有細(xì)胞壁的細(xì)胞構(gòu)成的，而且上下兩個(gè)細(xì)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(jī)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第四十二頁，共六十八頁。以導(dǎo)管的細(xì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞（parenchymacell）軸向薄壁組織壁薄，形體小制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第四十五頁，共六十八頁。⑤木射線薄壁細(xì)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(xì)胞

異型木射線：既有直立的又有橫臥的細(xì)胞制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第四十七頁，共六十八頁。制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞形態(tài)制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞、導(dǎo)管細(xì)胞、篩管細(xì)胞②表皮組織表皮細(xì)胞纖維組織帶：外表皮層下的纖維細(xì)胞③薄壁組織制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第五十一頁，共六十八頁。（2）細(xì)胞形態(tài)（1）纖維細(xì)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(xì)又短）纖維含量低，40～70％（2）薄壁細(xì)胞含量高，又稱為基本組織（禾本科原料的一大特點(diǎn)）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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(hù)植株的內(nèi)部器官。 長細(xì)胞多為鋸齒狀。短細(xì)胞由硅細(xì)胞和栓細(xì)胞組成。表皮細(xì)胞制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第五十三頁，共六十八頁。制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞形態(tài)制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第五十七頁，共六十八頁。（1）竹材的細(xì)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(xì)胞：占細(xì)胞總量的50-80%（慈竹83.8%）寬度：15-18μm細(xì)胞特點(diǎn)：壁厚、腔小，紋孔稀少制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第五十八頁，共六十八頁。（2）薄壁細(xì)胞和石細(xì)胞：薄壁細(xì)胞：腔大壁薄，形狀多樣（有方形、棒形、枕形、腰鼓形）石細(xì)胞：厚壁細(xì)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(xì)胞含量較高（20～30％）。制漿造紙教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第五十九頁，共六十八頁。（3）竹材的超微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xì)纖維無規(guī)則排列S1層較厚，S1/S2結(jié)合緊密