摘 要：文章針對工業(yè)大麻與紅麻進行了硫酸鹽法制漿性能研究，試驗結(jié)果表明，紅麻漿的纖維遠比大麻漿纖維長，寬度稍寬，細小纖維含量偏高；工業(yè)大麻漿和紅麻漿，裂斷長和撕裂指數(shù)都很高，工業(yè)大麻漿的裂斷長要略高于紅麻，撕裂指數(shù)明顯低于紅麻漿；紅麻漿的松厚度明顯高于工業(yè)大麻漿。
關鍵詞：工業(yè)大麻；紅麻；漿料得率；纖維形態(tài)；物理性能
大麻為?？频囊荒晟荼局参?，別名漢麻、火麻、線麻等，是一種古老的韌皮纖維植物，在我國云南、廣西、河南、甘肅、遼寧等省以及歐洲、南美、非洲等國的大部分地區(qū)均有種植。工業(yè)大麻是指四氫大麻酚（THC）含量低于0.3%的大麻。大麻主要分為纖維用大麻和籽、纖兩用大麻（油用）兩大類。在云南800～1700m海拔高度的部分地區(qū)生長成熟的工業(yè)大麻（纖、籽兩用品種），通常植株高1.5～3.5m，甚至還有超過4m的；莖稈直徑在10～35mm，也有超過40mm的，如圖1所示。每畝大麻莖稈產(chǎn)量650～850kg，可收獲麻籽40～75kg。大麻植株隨著生長發(fā)育成熟后莖稈逐漸木質(zhì)化，并形成中部空心，莖稈的韌皮部分約占20%～30%，稈芯部分約占70%～80%；韌皮部的纖維素含量高、纖維長、木素含量低。稈芯部的纖維素含量、纖維長度、木素含量均與闊葉木相近。工業(yè)大麻的應用至少包括紡織、造紙、食品、包裝、醫(yī)藥、日化等領域，是經(jīng)典的生產(chǎn)材料[1]。
圖1 工業(yè)大麻
紅麻，別名洋麻、槿麻、葵麻、安得利麻等，如圖2所示，屬槿葵科草本一年生草本韌皮纖維作物。我國除青海、西藏等省外各地都有種植，其種植面積和總產(chǎn)量居世界之首。我國南方的紅麻多引種于印度，質(zhì)量較好；北方紅麻的耐寒及抗病蟲害能力較強。
圖2 紅麻
紅麻產(chǎn)量大，生產(chǎn)周期短，每畝地年產(chǎn)約1～1.5t，當年播種當年收獲。在亞熱帶地區(qū)生長期約12～150d，能開花結(jié)籽；在溫寒帶地區(qū)只開花不結(jié)籽，生長周期140～180d，可在麥收后種植。該植物抗堿性、耐寒性強，病蟲害少，在土層含堿量0.25%以下的地區(qū)仍能正常生長。紅麻莖直立，高3～5m，粗1.5～4.0cm，呈綠、紫、紅或淺紅色。我國是紅麻的傳統(tǒng)種植大國，麻袋、麻繩是紅麻的傳統(tǒng)用途。紅麻的嫩葉、嫩稍含有大量的蛋白質(zhì)是良好的飼料，種子含油量20%左右，可食用或做肥料。近年來隨著造紙原料短缺，很多人將紅麻視作一種很有潛力的造紙原料，在栽培技術(shù)、制漿造紙工藝和經(jīng)濟效益方面多有研究，紅麻稈、紅麻皮、紅麻全稈制漿造紙均可找到相關文獻[2]。
工業(yè)大麻皮稈分離前后外觀如圖3所示。
圖3 工業(yè)大麻皮稈分離前后外觀示意圖
此次制漿試驗用原料為工業(yè)大麻全稈和紅麻全稈，備樣后如圖4所示。
圖4 制漿試驗原料外觀示意圖
工業(yè)大麻和紅麻的化學組成如表1所示。
由表1可知，紅麻全稈和工業(yè)大麻稈芯與馬尾松、尾葉桉相比，纖維素含量接近，木素含量稍低，抽提物含量高，灰分含量高。紅麻和工業(yè)大麻韌皮的纖維素含量高，尤其是工業(yè)大麻纖維素含量很高，達67.1%，木素含量低。
表1 工業(yè)大麻和紅麻的化學組成
工業(yè)大麻和紅麻稈芯、韌皮纖維形態(tài)如表2所示。
表2 工業(yè)大麻和紅麻稈芯、韌皮纖維形態(tài)
由表2可知，工業(yè)大麻的韌皮纖維很長，達14mm，木質(zhì)部纖維較短；紅麻韌皮纖維較長，木質(zhì)部纖維較短，比工業(yè)大麻木質(zhì)部纖維稍長。
5 工業(yè)大麻與紅麻制漿性能試驗及結(jié)果
5.1 試驗方法
工業(yè)大麻與紅麻裝入密封的塑料袋中平衡水分后，測定其水分含量，蒸煮在電熱旋轉(zhuǎn)蒸煮鍋中進行，將蒸煮所得的漿料置于布袋中，用清水沖洗干凈，再用纖維束含量分析儀（篩縫0.15mm）篩渣，篩后良漿置于布袋中脫水、分散，平衡水分后，按國標要求，測定漿料的干度和物理性能等[3]。
5.2 試驗工藝條件
工業(yè)大麻1#、紅麻1#：蒸煮用堿量20.0%，硫化度23.0%，液比為1∶4。
工業(yè)大麻2#、紅麻2#：蒸煮用堿量22.0%，硫化度23.0%，液比為1∶4。
升溫曲線：空轉(zhuǎn)20min，70min內(nèi)升溫到168℃，高溫保溫50min后放鍋，蒸煮全程120min，不包括空轉(zhuǎn)藥液循環(huán)時間。
5.3 試驗結(jié)果
5.3.1 制漿性能
工業(yè)大麻和紅麻的制漿性能如表3所示。
表3 工業(yè)大麻和紅麻的制漿性能
由表3可知，當蒸煮用堿量為20%時，工業(yè)大麻1#的粗漿得率是49.52%，細漿得率34.55%，而紅麻1#的粗漿得率為46.67%，細漿得率39.26%，工業(yè)大麻粗漿得率高2.85%，細漿得率低4.71%；當蒸煮用堿量為22%時，工業(yè)大麻2#的粗漿得率是47.36%，細漿得率37.20%，而紅麻2#的粗漿得率為43.86%，細漿得率41.39%，工業(yè)大麻粗漿得率高3.5%，細漿得率低4.19%；殘堿方面，工業(yè)大麻的殘堿明顯低紅麻。至于卡伯值，二者相差不大，工業(yè)大麻略高于紅麻。
工業(yè)大麻和紅麻粗漿得率與沿海松片、越南桉木片相當，但因篩渣多，細漿得率較低。工業(yè)大麻制漿篩渣率高于紅麻漿，但大麻渣漿均為很好的麻類長纖維，應該可以找到再利用的方法；而紅麻稈渣漿相對較少，渣漿挺硬，也可用于生產(chǎn)箱板紙類產(chǎn)品。
5.3.2 漿料纖維形態(tài)
經(jīng)試驗室篩選后的工業(yè)大麻和紅麻的漿料纖維形態(tài)如表4所示。
表4 漿料纖維形態(tài)
由表4可知，紅麻漿的纖維遠比大麻漿纖維長，寬度稍寬，細小纖維含量偏高。紅麻漿1#纖維比紅麻2#漿纖維長，說明蒸煮工業(yè)對其纖維長度有一定的影響；工業(yè)大麻1#漿纖維長度稍比工業(yè)大麻2#漿纖維長。工業(yè)大麻漿細小纖維含量很低，說明其雜細胞含量少，紅麻漿細小纖維含量也不高。工業(yè)大麻和紅麻的漿料纖維形態(tài)如圖5、圖6所示。
圖5 工業(yè)大麻全稈制漿篩后纖維形態(tài)
圖6 紅麻全稈篩后漿料纖維形態(tài)
5.3.3 漿料色相和物理性能
漿料色相和物理性能如表5所示。由表5可知，工業(yè)大麻漿和紅麻漿的裂斷長和撕裂指數(shù)都很高，工業(yè)大麻漿的裂斷長要略高于紅麻，撕裂指數(shù)明顯低于紅麻漿；紅麻漿的松厚度明顯高于工業(yè)大麻漿；工業(yè)大麻漿的白度比紅麻漿要高，最高白度為工業(yè)大麻漿2#（27.1%）。
表5 漿料色相和物理性能
注：L、a、b 為光學性能檢測項目。
6 結(jié)論
（1）每1000kg紅麻全稈約可產(chǎn)粗漿467kg，細漿393kg，粗渣漿74kg，經(jīng)工藝優(yōu)化，細漿量有望提高，粗渣漿減少。其粗渣經(jīng)處理后可用于抄造箱板紙、瓦楞紙。麻稈上的韌皮纖維長，可用于紡織、繩索制品原料。若先剝下麻稈上的韌皮纖維后制漿，其綜合經(jīng)濟效益更佳。
（2）每1000kg工業(yè)大麻全稈約可產(chǎn)粗漿495kg，細漿346kg，粗渣漿149kg，經(jīng)工藝優(yōu)化，細漿量有望提高，粗渣漿減少。其粗渣為麻類纖維，可另作用途。工業(yè)大麻秸稈上的韌皮纖維很長，柔韌性很好，木素含量低，是很好的天然纖維之一，是較好的造紙、紡織、繩索制品原料。若先剝下麻稈上的韌皮纖維后制漿，其綜合經(jīng)濟效益更佳。
（3）工業(yè)大麻和紅麻的全稈化學漿，制漿化學品消耗與化木漿蒸煮接近，因細漿得率較低，制漿化學品成本比化木漿高。漿料物理強度好，雜細胞含量低。紅麻漿挺硬，松厚度好。由于紅麻和工業(yè)大麻，尤其是工業(yè)大麻，其莖木質(zhì)部韌皮纖維很長，韌性很好，漿料中的韌皮長纖維將纏繞在攪拌軸和送漿泵葉輪上，或在篩選時堵塞篩孔，造成設備故障，影響運行性能。
（4）經(jīng)篩選后的工業(yè)大麻未漂漿（絕大部分韌皮纖維已進入渣漿中）纖維長度平均值為0.65mm，纖維寬度平均值為24.3μm，細小纖維含量為2.38%，與闊葉木漿接近。
（5）經(jīng)篩選后的紅麻全稈未漂漿纖維長度平均值為1.51mm，纖維寬度平均值為25.6μm，細小纖維含量為5.48%，纖維長度介于闊葉木化學漿和針葉木化學漿之間，細小纖維含量稍多。
[1]申惠瑩，雷以超，陳靈晨.大麻韌皮纖維不同制漿方法紙漿性能的研究[J].中國造紙，2023，42（7）：49-56，93.
[2]艾婕，張麗馨，黃宇濤，等.納米纖維素對紙張性能的影響及在造紙領域的應用[J].造紙裝備及材料，2022，51（12）：1-3.
[3]苗國華.大麻桿芯堿預抽提及后續(xù)硫酸鹽法蒸煮與氧堿半液化過程行為和機理研究[D].昆明：昆明理工大學，2022.
文章摘自：鄧鳳偉，劉永豐.工業(yè)大麻與紅麻的制漿性能研究[J]. 造紙裝備及材料.2024,231(06):1-3+8.
