:竹子制漿造紙——新時代竹纖維高效利用技藝

發布日期:2019-10-08   來源:中國紙業網

爱彩乐彩网址 www.isxjr.icu 造紙是我國的四大發明之一,東漢時期,蔡倫在總結前人制造絲織晶的經驗基礎上,用樹皮、破漁網、破布、麻頭等作為原料,制造成了適合書寫的植物纖維紙,改進了造紙術,才使紙成為人們普遍使用的書寫材料,被稱為“蔡侯紙”。從晉代開始,竹子被發現可作為造紙原料使用。由此,中國的造紙術歷史也翻開了新的一頁。

在福建農林大學材料工程學院有個對竹子情有獨鐘的科技專家,此人十多年來“與竹為伍”,潛心研究,尤其是對于竹纖維造紙工藝技術的研究可謂鞭辟入里,他就是福建農林大學材料工程學院輕工技術與工程學科帶頭人陳禮輝教授。

竹子造紙 環保從源頭開始

近些年,隨著環保觀念的逐步深入,竹子造紙這項傳承至今已有近千年歷史的工藝技術再次引起了大眾的關注。對比傳統的木纖維造紙,竹子造紙到底有何不同?日前,中國紙業網記者采訪了福建農林大學材料工程學院陳禮輝教授。

據陳禮輝介紹,中國竹纖維造紙始于晉代(公3世紀中后期),而歐洲人直到19世紀才掌握用竹料及茅草等非麻料造紙的技術。從制作技藝產生的時間來看,中國的竹子造紙工藝比歐洲早了一千多年。起初,古人無法將竹纖維分絲帚化,以致造出來的紙粗糙,后來隨著技術的進步,用竹漿生產的紙變得越發細膩柔韌,備受文人青睞。

陳禮輝告訴記者,“竹材主要化學成分包括纖維素、半纖維素和木質素。在制漿造紙的過程中,通常需要除去木質素,保留纖維素和半纖維。跟木材相比,竹材密度更高,蒸煮藥液更難滲透,脫除木質素更加困難。古代,通常選用嫩竹進行制漿造紙,嫩竹密度低、木質素含量低,有利于蒸煮藥液的滲透和木質素脫除。當今,隨著制漿造紙技術創新,用竹材制造漂白竹漿,可以采用深度脫木質素技術蒸煮和多段無素氯漂白技術漂白,碳水化物降解少,漂白竹漿得率高、強度高,生產過程污染負荷低?!?/p>

對于造紙行業來說,木材是優良的造紙原料,然而我國森林覆蓋率遠低于全球31%的平均水平,人均森林面積僅為世界人均水平的1/4。目前看來,以“退耕還林”為主的生態?;な圃詒匭?,那木材需求缺口由誰來填?

《林業發展“十三五”規劃》指出,大力發展森林旅游、林下經濟和木竹產品加工園區,發展優質、高產、高效竹林,強化竹產業發展重點縣建設,加強竹林資源定向培育,大力發展竹子加工產業,提高竹產業集約化經營水平。到 2020 年,竹產業總產值達到 3000 億。

我國竹子種質資源、竹林面積、蓄積量均居世界首位,素有“竹子王國”之稱。在這一背景下,發展竹材制漿造紙有助于緩解我國制漿造紙工業木材短缺的矛盾,有利于?;ど肪?。陳禮輝告訴記者,“竹子具有生長快、周期短、可再生等優點,竹材是優良的造紙原料,創新竹材制漿造紙技術,實現竹材資源的高值化利用,對調整竹產業結構,推動竹產區經濟發展,帶動農民致富具有重要意義!”

矢志不移 千年技藝發揚光大

真正的成功者并非是從未遇到過困難的人,只是他們會直面各種挑戰,一路奮殺,途中沒有退縮,沒有放棄,因而才會有如今的成就,成為眾人所望的佼佼者。陳禮輝正是這樣一個人。

“竹材纖維形態介于針葉木材纖維與闊葉木材纖維之間,竹漿性能介于針葉木漿與闊葉木漿之間。以竹材為原料可以生產出紙漿和溶解漿。紙漿可以用來造紙,而溶解漿則可做紡織材料。以竹材為原料生產溶解漿,不僅需要脫除木質素,還需要脫除半纖維素。以竹溶解漿為原料生產粘膠纖維,傳統的工藝是采用二硫化碳為溶劑,存在生產周期長、纖維強度低和生產過程污染嚴重等缺陷,而且生產過程會產生二硫化碳和硫化氫等有毒氣體污染?!碧鈣鷸襝宋睦貿呂窕勻縭藝?。

“我們項目組通過技術創新,采用無污染有機溶劑代替二硫化碳,解決了竹再生纖維生產核心關鍵技術——無法連續紡絲和溶劑回收率低的技術難題,研發出生產過程無污染的竹再生纖維紡織材料?!倍猿呂窕遠?,這已經不是他第一次接受這種挑戰了。

機會總是留給有準備的人,唯有堅持才會有成功的希望。這句話用在陳禮輝身上再合適不過。夢想一旦萌芽,就很難淺嘗輒止。由于陳禮輝的不懈努力,2015年,由他主持的“竹纖維制備關鍵技術及功能化應用”項目榮獲2014年度國家科技進步獎二等獎。這是福建省林業產業領域主持項目中所獲的第一個國家科技進步獎二等獎,也是福建農林大學迄今為止在工科領域中的唯一一個國家科學技術獎。這份殊榮象征著福建省在竹材精深加工,尤其是在竹纖維制備技術及其功能化材料的研究與產業開發方面已居于國際先進水平?!罷飧魷钅坑辛醬Υ蔥?。一是開發出了竹漿和溶解漿制備的關鍵技術;另一個是開發出了竹漿賽萊爾短纖維紡織材料,取代生產過程污染嚴重的傳統黏膠纖維生產工藝?!背呂窕越饉檔?,該項目研發的竹纖維制備關鍵技術能解決傳統竹纖維性能差、能耗高、污染重等難題,實現其在紡織、包裝、裝飾等行業的高值化應用。

相信在竹子造紙道路上,陳禮輝教授會繼續走下去,矢志不移創新竹纖維精煉技術及其應用經驗,在擴展竹材料應用范圍、提升竹產業價值的道路上繼續探索,傾其所能把我國這一千年造紙技藝發揚光大。

人物檔案:

陳禮輝:福建農林大學材料工程學院二級教授、博士生導師、院長,國家林業與草原局植物纖維功能材料重點實驗室主任;國家萬人計科技創新領軍人才, 百千萬人才工程國家級人選,國家有突出貢獻的中青年專家,國務院特殊津貼專家;中國造紙學會理事,中國林學會竹藤資源利用分會副主任委員,福建省造紙學會副理事長;主持國家自然科學基金、 “十二五”科技支撐計劃專題、“十三五”國家重點研發計劃任務、科技部農業成果轉化、中央財政林業科技推廣示范等項目;獲國家科技進步二等獎1項,福建省技術發明一等獎1項,福建省科學技術進步二等獎1項;授權國家發明專利20多件;出版專著1部;發表SCI、EI收錄論文60多篇,起草國家標準、行業標準2項。

 


 
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