制浆造纸原理与工程
前 言
制浆原理与工程
制浆造纸原理与工程
植物纤维的主要化学成分
植物纤维
(以木材为主 )
炭水化合物
萜烯
树脂酸
脂肪酸
非皂化物
葡萄糖苯丙烷
C6-C3
葡萄糖
甘露糖
半乳糖
木糖
阿拉伯糖
木素
纤维素 半纤维素
抽提物
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
几种纤维素的概念
综纤维素：
植物纤维被脱除木素后纤维素和半纤维素的总称。
α纤维素,
长链的，由单一的葡萄糖构成的高分子聚合物。
半纤维素：
由 5种不同的糖类构成的短链聚合，比纤维素易降解
物。
半纤维素 = β纤维素 +γ纤维素
β纤维素：聚合度为 15－ 90
γ纤维素：聚合度低于 15
制浆造纸原理与工程
抽提物特性：
植物中除综纤维素和木素外的物质，大多数溶于水
和有机溶剂中
构成,
无机盐，糖类，植物碱，单宁，色素，淀粉，萜烯，
树脂酸，脂肪酸，非皂化物等。
含量：
通常树木中的含量较低。个别植物中含量较高。
水抽提物：
有机溶剂：
有机溶剂抽提物：
制浆造纸原理与工程
木材组分化学分析
制浆造纸原理与工程
木材成分分析示意图
制浆造纸原理与工程
植物纤维中的各种组分（纤维素，半纤维素，木
素，灰分）的不同，会影响造纸价值，工艺，综
合利用。
纤维素：
木素：
含量；针叶树 >阔叶树 >禾本植物
半纤维素：
抽提物：
灰分：
常用造纸植物纤维原料的比较
制浆造纸原理与工程
植物的宏观构造
树木的分类：
属于种子植物；裸子植物（针叶树），被子
植物（阔叶树）
组成：
由伸长的 细胞 构成。
沿树干 纵向 排列。
细胞间通过 纹孔 的通道连接。
细胞的功能：
保证植物必要的机械强度，液体传输，养
料储存。
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
lat
ewood
ear
lywo
od
制浆造纸原理与工程
Here is another scanning electron
micrograph of a wood which shows the
abrupt transition zone from earlywood to
latewood,This is Douglas-fir.
Red pine is another species that
illustrates the abrupt change of the
transition zone,The two large holes on
the cross section are resin canals.
制浆造纸原理与工程
针叶材和阔叶材横切面的显微镜
图
Softwood (20X)
cross section
Hardwood (20X)
cross section
制浆造纸原理与工程
细胞的类型
按形状可分为；
锐端细胞,细长，两端较狭的细胞。
薄壁细胞,长方形或圆形的短细胞。
按功能可分为 ； 输导细胞, 支持细胞 和 储藏细胞
三类。
输导细胞 和 支持细胞 是空腔中充满水和空气的
死细胞 。
针叶材中；管胞起着支持和输导的作用。
阔叶材中；输导细胞是导管分子，支持细胞由
纤维组成。
制浆造纸原理与工程
针叶树的生物结构，细胞类型，
含量及形态
针叶材的细胞； 管胞（绝大
多数），少数的细胞组成。
管胞：
木薄壁组织（木射线）：
树脂道：
制浆造纸原理与工程
树脂道
制浆造纸原理与工程
针叶材于阔叶材组织结构比较
制浆造纸原理与工程
植物细胞特征,具有 细胞壁,
细胞壁,在细胞的最外层,使
之具有一定的形状。
组成：胞间层 +初生壁 +次生
壁
细胞壁 上还有 纹孔,胞间联
丝等：细胞间水分及物质的
输导联通。
植物细胞的结构
制浆造纸原理与工程
胞间层,中间层
（ ML）,
初生壁（ P）：
次生壁（ S）：
S1
S2
S3
瘤层（ W）
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
? 1°
? Primary cell
wall
? S1
? Secondar
y cell wall
? S2
? Secondar
y cell wall
? S3
? Secondar
y cell wall
? Thickness ? ~0.1μ thick ? 0.1μ thick ? 0.6μ thick ? 0.1μ thick
? microfibril
angle
orientation
? open
network of
microfibrils
? 50-70°
microfibril
angle
? 10-30°
microfibril
angle
? 60-90°
microfibril
angle
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
水在树木中的输导是靠相邻细胞此
生壁上凹入的纹孔进行。
相邻细胞腔间水的传输；通过初生
壁和细胞间层的纹孔膜进行。
具缘纹孔对：
半具缘纹孔对：
单纹孔对：
缘
纹孔塞
纹孔膜
纹孔室
纹孔
制浆造纸原理与工程
Here are two bordered pits which were
observed with a scanning electron microscope.
More detail of the structure can by seen in this
picture,The two pits form a "pit pair" which is cut
open so that we can see the inside or "pit
chamber",Portions of three longitudinal tracheid
lumens (dark areas) can be seen here.
Here is another structural view of a
softwood bordered pit pair,Two
tracheids are connected by the pit pair,
The over-arching pit borders are
separated by a central "pit mem-
brane" which bisects the pit chamber.
制浆造纸原理与工程
制浆（ Pulping）：利用化学方法、或机械方法、或化学与机械相
结合的方法，使植物纤维原料中的纤维离解，成为本色纸浆（未
漂浆）或漂白纸浆的生产过程。
制浆的基本过程：
磨浆
原料采贮 备料 蒸煮 洗涤 筛选 漂白 送造纸车间
（抄纸或浆板）
浸渍 磨浆
( 废纸制浆 )
制浆基本过程
制浆造纸原理与工程
制浆方法分类
一、化学法
碱法：硫酸盐法、烧碱法（苛性钠法）、预水解
碱法、石灰法
亚硫酸盐法：酸性亚硫酸氢盐法、亚硫酸氢盐法、
微酸性亚硫 酸盐法、中性亚硫酸盐法、碱性亚
硫酸盐法
二,、机械法
磨石磨木法（ SGW）木片磨木法（ TMP,RMP）
制浆造纸原理与工程
三、化学 - 机械法
化学热磨法（ CTMP）、化学机械（ CMP）、磺
化化学机械法（ SCMP）、碱性过氧化氢化学机械
法（ APMP）、半化学法（ SCP）等
四、溶剂法 （有机溶剂：甲醇、乙醇、乙酸乙酯
等，）
五,、废纸制浆
前 言
制浆原理与工程
制浆造纸原理与工程
植物纤维的主要化学成分
植物纤维
(以木材为主 )
炭水化合物
萜烯
树脂酸
脂肪酸
非皂化物
葡萄糖苯丙烷
C6-C3
葡萄糖
甘露糖
半乳糖
木糖
阿拉伯糖
木素
纤维素 半纤维素
抽提物
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
几种纤维素的概念
综纤维素：
植物纤维被脱除木素后纤维素和半纤维素的总称。
α纤维素,
长链的，由单一的葡萄糖构成的高分子聚合物。
半纤维素：
由 5种不同的糖类构成的短链聚合，比纤维素易降解
物。
半纤维素 = β纤维素 +γ纤维素
β纤维素：聚合度为 15－ 90
γ纤维素：聚合度低于 15
制浆造纸原理与工程
抽提物特性：
植物中除综纤维素和木素外的物质，大多数溶于水
和有机溶剂中
构成,
无机盐，糖类，植物碱，单宁，色素，淀粉，萜烯，
树脂酸，脂肪酸，非皂化物等。
含量：
通常树木中的含量较低。个别植物中含量较高。
水抽提物：
有机溶剂：
有机溶剂抽提物：
制浆造纸原理与工程
木材组分化学分析
制浆造纸原理与工程
木材成分分析示意图
制浆造纸原理与工程
植物纤维中的各种组分（纤维素，半纤维素，木
素，灰分）的不同，会影响造纸价值，工艺，综
合利用。
纤维素：
木素：
含量；针叶树 >阔叶树 >禾本植物
半纤维素：
抽提物：
灰分：
常用造纸植物纤维原料的比较
制浆造纸原理与工程
植物的宏观构造
树木的分类：
属于种子植物；裸子植物（针叶树），被子
植物（阔叶树）
组成：
由伸长的 细胞 构成。
沿树干 纵向 排列。
细胞间通过 纹孔 的通道连接。
细胞的功能：
保证植物必要的机械强度，液体传输，养
料储存。
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
lat
ewood
ear
lywo
od
制浆造纸原理与工程
Here is another scanning electron
micrograph of a wood which shows the
abrupt transition zone from earlywood to
latewood,This is Douglas-fir.
Red pine is another species that
illustrates the abrupt change of the
transition zone,The two large holes on
the cross section are resin canals.
制浆造纸原理与工程
针叶材和阔叶材横切面的显微镜
图
Softwood (20X)
cross section
Hardwood (20X)
cross section
制浆造纸原理与工程
细胞的类型
按形状可分为；
锐端细胞,细长，两端较狭的细胞。
薄壁细胞,长方形或圆形的短细胞。
按功能可分为 ； 输导细胞, 支持细胞 和 储藏细胞
三类。
输导细胞 和 支持细胞 是空腔中充满水和空气的
死细胞 。
针叶材中；管胞起着支持和输导的作用。
阔叶材中；输导细胞是导管分子，支持细胞由
纤维组成。
制浆造纸原理与工程
针叶树的生物结构，细胞类型，
含量及形态
针叶材的细胞； 管胞（绝大
多数），少数的细胞组成。
管胞：
木薄壁组织（木射线）：
树脂道：
制浆造纸原理与工程
树脂道
制浆造纸原理与工程
针叶材于阔叶材组织结构比较
制浆造纸原理与工程
植物细胞特征,具有 细胞壁,
细胞壁,在细胞的最外层,使
之具有一定的形状。
组成：胞间层 +初生壁 +次生
壁
细胞壁 上还有 纹孔,胞间联
丝等：细胞间水分及物质的
输导联通。
植物细胞的结构
制浆造纸原理与工程
胞间层,中间层
（ ML）,
初生壁（ P）：
次生壁（ S）：
S1
S2
S3
瘤层（ W）
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
? 1°
? Primary cell
wall
? S1
? Secondar
y cell wall
? S2
? Secondar
y cell wall
? S3
? Secondar
y cell wall
? Thickness ? ~0.1μ thick ? 0.1μ thick ? 0.6μ thick ? 0.1μ thick
? microfibril
angle
orientation
? open
network of
microfibrils
? 50-70°
microfibril
angle
? 10-30°
microfibril
angle
? 60-90°
microfibril
angle
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与工程
水在树木中的输导是靠相邻细胞此
生壁上凹入的纹孔进行。
相邻细胞腔间水的传输；通过初生
壁和细胞间层的纹孔膜进行。
具缘纹孔对：
半具缘纹孔对：
单纹孔对：
缘
纹孔塞
纹孔膜
纹孔室
纹孔
制浆造纸原理与工程
Here are two bordered pits which were
observed with a scanning electron microscope.
More detail of the structure can by seen in this
picture,The two pits form a "pit pair" which is cut
open so that we can see the inside or "pit
chamber",Portions of three longitudinal tracheid
lumens (dark areas) can be seen here.
Here is another structural view of a
softwood bordered pit pair,Two
tracheids are connected by the pit pair,
The over-arching pit borders are
separated by a central "pit mem-
brane" which bisects the pit chamber.
制浆造纸原理与工程
制浆（ Pulping）：利用化学方法、或机械方法、或化学与机械相
结合的方法，使植物纤维原料中的纤维离解，成为本色纸浆（未
漂浆）或漂白纸浆的生产过程。
制浆的基本过程：
磨浆
原料采贮 备料 蒸煮 洗涤 筛选 漂白 送造纸车间
（抄纸或浆板）
浸渍 磨浆
( 废纸制浆 )
制浆基本过程
制浆造纸原理与工程
制浆方法分类
一、化学法
碱法：硫酸盐法、烧碱法（苛性钠法）、预水解
碱法、石灰法
亚硫酸盐法：酸性亚硫酸氢盐法、亚硫酸氢盐法、
微酸性亚硫 酸盐法、中性亚硫酸盐法、碱性亚
硫酸盐法
二,、机械法
磨石磨木法（ SGW）木片磨木法（ TMP,RMP）
制浆造纸原理与工程
三、化学 - 机械法
化学热磨法（ CTMP）、化学机械（ CMP）、磺
化化学机械法（ SCMP）、碱性过氧化氢化学机械
法（ APMP）、半化学法（ SCP）等
四、溶剂法 （有机溶剂：甲醇、乙醇、乙酸乙酯
等，）
五,、废纸制浆
