纤维测定仪在竹子纤维含量测定中运用

      对硬头黄、巨竹、马甲竹和梁山慈竹的化学成分和纤维形态进行了分析研究。结果表明， 4种竹子的综纤维素含量相对较高，木素和聚戊糖含量与阔叶材相当，抽出物含量较高。从纤维形态看，马甲竹和巨竹的纤维长度及长宽比zui大，硬头黄在 1.0~3.0mm范围内的纤维含量zui高。通过两种方法解离纤维原料， 我们利用纤维测定仪判断竹子的纤维含量，纤维测定仪的测定结果表明：消酸 氯酸钾法适合于硬头黄原料的细胞解离，冰醋酸 -过氧化氢法用于巨竹、马甲竹、梁山慈竹的细胞解离更好。
      竹子属多年生单子叶禾本科植物，是一种优良的造纸纤维原料。据统计，*竹类植物约有 70多属1200多种，主要分布在热带及亚热带地区，少数竹类分布在温带和寒带。中国是世界上竹类资源zui丰富的国家，有 500多种，栽培面积、蓄积及年产量居世界。因此，发展竹类作为造纸原料对于我国这样一个森林资源覆盖率较低的国家来说，是一个有效解决造纸用材短缺的重要途径。目前为止，国内报道的有关竹子的化学成分、纤维形态以及制浆性能的研究主要有云南箭竹、油簕竹、金平龙竹、云南甜竹和料慈竹等；而对于硬头黄、巨竹、马甲竹和梁山慈竹作为造纸原料的研究较少，只对越南巨竹的纤维形态与组织比量及四川硬头黄的木素和纤维素的含量进行了研究。为探讨更多竹材资源用作造纸原料的性能，本文对硬头黄、巨竹、马甲竹和梁山慈竹的化学成分和纤维形态进行了分析研究，为其合理利用提供科学依据。
     实验用的硬头黄、巨竹、马甲竹均采自四川省长宁县长宁镇世纪竹园，人工劈成长3~4cm，宽、厚2~4mm的小竹条，风干后，用微型粉碎机粉碎，取 40~60目竹粉，贮存于带磨砂玻璃塞的广口瓶中，平衡水分，供分析使用。灰分、冷热水抽出物、 1%氢氧化钠抽出物、苯醇抽出物、综纤维素、聚戊糖、木素等项目的分析均参考《制浆造纸分析与检测》。
      选取有代表性的纤维原料试样，将其沿纵向切成火柴棍大小（约为 1mm×2mm×30mm），取数根放在水中多次煮沸，并换水数次，以排除试样中的空气，直至试样下沉。然后将试样中的水倒出，用两种方法解离纤维原料。冰醋酸 -过氧化氢法：将 1:1的冰醋酸 -过氧化氢（ 30%~35%）溶液及试样放入带螺口的耐热塑料瓶中，在 60℃保温箱中浸泡试样约 30~48h，直至试样变白，试样经充分洗涤后，将纤维分散制成0.1%浓度的纤维悬浮液，用浙江托普仪器生产的粗纤维测定仪进行分析测定。消酸 -氯酸钾法：将试样放入带螺口的耐热塑料瓶中，再注入 30%的消酸淹没试样，加入少量氯酸钾，在水浴锅中煮沸至试样膨大且颜色变白即可取出，充分洗涤后，制成 0.1%浓度的纤维悬浮液，用CXC－06型号进行测定。
      竹子的化学成分是判别能否成为的造纸原料的一个重要因素，同时也是合理利用纤维原料、制定制浆工艺技术条件的重要依据。灰分大小对一般制浆造纸生产影响不大，但在生产绝缘纸浆和精制浆时，要求控制在一定的数量以下。灰分分析的结果表明，与云南箭竹、油竹、金平龙竹、料慈竹相比，硬头黄和马甲竹的灰分相对较低，分别为 1.31%和 1.38%。
      山慈竹的灰分相对较高，分别达到 3.24%和 3.00%。在制浆过程中，灰分的质量分数高会影响碱回收，因此，使用巨竹和梁山慈竹作为造纸原料时，应注意避免“硅干扰”对碱回收带来的不利影响。
      抽出物主要包括可溶性糖、蛋白质、氨基酸、脂肪、树脂、香精油、单宁、色素等，其组成十分复杂，这些物质因极性、酸碱性和分子质量的不同，在不同溶剂中的溶解度各不相同。由表 1可知， 4种竹子的冷、热水抽出物含量相差不大； 1%NaOH抽出物，与油竹、金平龙竹、云南甜竹相比相对较高，zui低硬头黄为 24.00%，zui高梁山慈竹达 30.88%；苯醇抽出物，马甲竹zui高，达 6.50%，巨竹zui低，为2.84%，硬头黄和梁山慈竹与参照竹材相当。竹子原料及其他参照竹的化学成分抽出物含量对生产过程和产品性能均有影响，尤其是 1%NaOH和苯醇抽提物。前者是衡量经济效益和污染程度的重要指标之一， 1%NaOH抽出物多，则碱耗量大；后者含量高则会延缓蒸煮过程，影响纸浆颜色等。
      木素、纤维素、半纤维素是竹材纤维细胞壁的主要成分，它们是判断原料利用价值高低、确定制浆工艺的主要依据。木素的含量是制定合理蒸煮与漂白工艺条件的重要依据，含量越高，蒸煮越困难，消耗的化学药品也越竹、云南甜竹、料慈竹。综纤维素含量高于云南箭竹，而低于油竹、云南甜竹、料慈竹。聚戊糖含量均高于油竹、金平龙竹、云南甜竹、料慈竹；以硬头黄为zui高，达 23.75%，巨竹zui低，为 20.27%。总之，4种竹子原料的化学成分与其他的造纸原料相比，灰分含量为 1.3%~3.3%，高于木材原料而低于草类原料； 1%NaOH抽出物为24%~31%，比木材原料高但低于草类原料；聚戊糖含量在 20%~24%范围之间，与阔叶木和草类原料相近，但比针叶木高一倍左右；木素含量在22%~26%范围内，和阔叶木相当；综纤维素含量为 68%~73%，介于针叶木和阔叶木之间。综上所述， 4种竹子原料化学成分的指标均符合造纸工业对纸浆材的质量要求，是较好的造纸原料。
      纤维形态是指纤维的长度、宽度、长宽比、细胞壁厚、腔径、壁腔比以及纤维的外形等。不同的造纸原料有不同的纤维形态，在评价造纸原料的优劣时，纤维形态是重要的依据之一。实验采用纤维测定仪来测定纤维的长度和宽度，以马甲竹的纤维质量为*，质量平均纤维长度达 2.284mm，长宽比为110.9；巨竹次之，质量平均纤维长度为 2.131mm，长宽比为 115.8。4种原料根据纤维长度的大小排列如下：马甲竹 >巨竹 >梁山慈 >硬头黄。硬头黄的纤维zui短，但质量平均纤维长度也达到了1.844mm。一般认为，纤维长度越长、长宽比大于50，纤维交织能力更强，成纸强度就更高。因此，从纤维长度、宽度及长宽比来看， 4种竹子均属于优良的造纸原料。
      两种解离方法的测定结果表明，用冰醋酸 -过氧化氢法解离得到的纤维长度总体比消酸 -氯酸钾解离的纤维要长。对于硬头黄来说，消酸 -氯酸多。纤维素和半纤维素以综纤维素含量表示，是衡量纤维原料制浆得率的重要指标，含量越高，制浆得率越高。钾法对纤维的破坏较小，解离的纤维长度较长，而其他3 种竹子用此方法解离的纤维要比用冰醋酸-过氧化氢法解离的纤维短。因此，就4 种竹子来说，消酸-氯酸钾法适合于硬头黄细胞的解离，冰醋酸-过氧化氢法用于巨竹、马甲竹、梁山慈竹的细胞解离更好。纤维长度分布频率是指每一长度级别纤维的根数占该种纤维总根数的百分率，它是衡量原料中纤维长度分布均匀性、确定纸浆原料配比的重要依据。测定结果显示，经冰醋酸-过氧化氢法解离后，竹子原料分布在1.0~3.0mm 范围内的纤维含量为60% 左右，其中zui高的是硬头黄， 达70.6%。马甲竹的纤维分布在4.0mm 以上的比例高达13.3%，远高于其他3 种竹子。硬头黄的灰分zui低，为1.31%；巨竹苯醇抽出物zui低，为2.84%；1%NaOH抽出物硬头黄zui低，为24.00%；木素含量梁山慈竹zui低，为22.28%；综纤维素含量硬头黄zui高，为72.37%。
      竹子原料中，以马甲竹的纤维质量为*，质量平均纤维长度达2.284mm，巨竹次之，为2.131mm，两者的纤维长宽比均大于110。纤维长度的大小依次排列为：马甲竹> 巨竹> 梁山慈竹> 硬头黄。竹子原料近60% 的纤维分布在1.0~3.0mm 范围内，其中zui高的是硬头黄，达70.6%。马甲竹在4.0mm 以上的长纤维组分含量高达13.3%。消酸-氯酸钾法适合于硬头黄原料的细胞解离，冰醋酸-过氧化氢法用于巨竹、马甲竹、梁山慈竹的细胞解离更好。更多测量植物及粮食品质的仪器：脂肪测定仪、蛋白质测定仪、面筋数量和质量测定仪。