木材纖維與化學概論-1
陳信泰 教授 ⼀、緒論
常誤解之名詞
二、造紙纖維與紙張
2015/10/17 稻草 > 酒精
纖維素 Cellulose : ⼀種化學成分
w
稻草含有很多纖維素
三、木材與造紙纖維之結構
木質纖維素
Lignocellulose
w
纖維素可以做成生質酒精
四、造紙纖維氫鍵
細菌纖維素
Bacterial Cellulose， BC
五、造紙纖維化學
其他纖維素
w
動物纖維(蛋白) 金屬纖維
六、化學紙漿與機械紙漿
w
纖維
Fiber :
細⻑⽽柔軟之物質
礦物纖維
七、打漿與精鍊
w
紙漿
Pulp :
多量造紙纖維集合體
玻璃纖維
八、造紙纖維型
w
纖維素纖維
Cellulosic Fiber
碳纖維
九、再生纖維特性
以纖維素為主體之纖維 w
w
木質纖維素 > 可以用來製漿造紙
w
纖維素有很多其他功能
w
小Baby的奶粉添加纖維素，幫助消化
w
w
膳食纖維
木質纖維素纖維 Lignocellulosic Fiber
纖維素 Cellulose
WL
w
纖維素纖維需要有氫鍵才能造紙
中國隊大勝美國隊 中華隊大敗美國對 紙張性質
這是⼀種纖維素的晶體
w
強度 : 拉力(抗張強度)、撕力
纖維素還可以做炸藥，纖維素+硝酸
w
光學 : 白度、顏色、不透明度
> 硝化纖維素 可以做炸藥和塗料
w
結構 : 交織、嵩度(密度)
棉花是純纖維素，木棉花
w
化學 : 抗火、耐久性
w
電氣 : 導電性
w
阻抗 : 抗油、透氣性
w
印刷 : 油墨吸收
1 g 紙漿 大約有 100萬根纖維 !
上膠 : w
w
耐燃 : 字面意思可以燒得很久… 例如備⻑炭
w
耐久性 : 耐太陽光、紫外線…etc
讓紙張有抗水的作用(松香)+明礬 > 酸性 > 容易劣化 大圖書館藏書上千萬，百年藏書⼀拿出來翻動⾺上斷掉、脆化 傳統宣紙雖然沒有加松香和明礬，不過裱褙有用漿糊。
造紙纖維是⼀種細⻑的植物細胞 w
The paper product requirements are vastly different - all are made from the plant fiber
w
Elongated or tubular cell obtained from certain plants or plant parts SW-tracheid 針葉樹木材 管胞 or 假導管 Softwood HW-libriform fiber 闊葉樹-真木纖維
w
w
L/D is in the range of 100:1 (SW), 50:1 (HW) Longitube / Depth ⻑ 寬 比
⻑纖
短纖
Interfiber bonding is necessary
100:1
50:1
氫氧基 ( -OH ) 組成氫鍵
木材外觀結構 w
針葉木 闊葉木
年輪，⼀年⻑⼀圈。
木材細胞種類 w
Softwood : Tracheids (管胞) 90~95% by Volume Ray Tracheids
木質線管胞
Ray parenchyma cell
木質線薄壁細胞
Axial parenchyma cell
縱向薄壁細胞
>細胞內可能會有樹脂，造成樹脂障礙 >針葉樹沒有導管障礙
w
Hardwood : Libriform fibers 60-70% 真木纖維 Ray parenchyma cell
木質線薄壁細胞
Axial parenchyma cell
縱向薄壁細胞
Fiber Tracheids
纖維管胞
Vessels
導管
>闊葉樹會有導管障礙 >闊葉樹也有可能有樹脂障礙 導管障礙 A、B : 春材部分的導管 C、D : 具有階段狀重緣壁孔之導管 E : 具有螺旋之導管 F : 具有階段狀穿孔之導管
增加磨漿可以減少導管障礙
造紙纖維來源 Sources of Fibers w
Woody Plants 95% >Coniferous Softwood
600 Species world wide
>Deciduous Hardwood
12,000 Species world wide
Non-woody plants w
Agricultiral Residues Sugar cane, sorghum(高粱), corn stalks, cotton stalks, rice straw
w
Natural growing plants Bamboo, esparato(⻄班牙草), elephant grass(狼尾草), reeds(蘆葦), Sabai grass(印度草), papyrus(紙草)
w
w
Non wood crops grown for content Bast (sten fibers) :
jute(黃麻), ramie(苧麻), hemp(大麻), kenaf, flaxtow(亞麻屑)
Leaf fibers :
manila hemp(馬尼拉麻), sisal(瓊麻)
Seed fair fibers :
cotton fiber, cotton linters(棉短絨) , 木棉花
Waste Paper
製漿， What is pulping? w
將木材中結合緊密的纖維加以分離成獨立的個別纖維