化学预热机械浆(CTMP)
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸手册：第六分册机械法制浆》第139页（2614字）
化学预热机械浆是将化学处理引进盘磨机械浆而得到的一种新的制浆方法。由于它可以采用不同化学药品，通过各种处理方式，以适应不同原料来制取用途广泛的纸浆，因此近十年有很大发展。
化学预热机械制浆过程中化学处理的目的是在尽可能保留木素的基础上改变木素的性质，使磨浆后的浆料获得比机械浆更优良的性质。
1．化学处理的主要作用
(1)软化木材
木片预热和热磨对木材的软化是暂时的，冷却后纤维又变得挺硬，而化学处理通过化学药品与木素的化学反应引入化学基团，赋予亲水性，能吸取大量的水分，使木素间的氢键作用减弱而软化，这种软化是永久的。
软化后的木材在磨浆时受机械作用的变形增大，即纤维吸热能力加大，使木素含量较高的胞间层的破裂功增大，同时纤维细胞壁的层间剥离功也增大，从而获得较多完整的纤维。
(2)提高纤维间的结合力
经化学处理过的木素具有较强的亲水性，不仅使纤维变得柔软，而且成纸时由于氢键作用的加强而提高了纸页的强度。
(3)改变了磨浆能耗
软化了的木材破碎时的能耗较低，但微纤维化却较难，需要更多的能量。化学机械浆只是创造一种能赋予纤维细胞以更多能量的机会，在保留纤维长度的同时，获得机械浆特有的优良性能．在相同的强度下化学机械浆比机械浆比能耗低，游离度高。
(4)改变了纸页的光学性质
化学处理会使木素的生色基团发生变化，通常导致白度下降。但经亚硫酸钠处理对白度的影响较小。在温和条件下处理时白度甚至还可以提高3～5度。但任何化学处理都导致不透明度下降。
在化学机械浆发展过程中曾研究了许多种化学药品和处理方法。用于处理木片的化学药品有亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和氢氧化钠，用于处理磨过的浆料的还有二氧化氯、过氧化氢、氯气、氧等。但实际使用中以磺化处理木片或粗浆效果最好。硬木除磺化外还有用冷碱法的。
磺化方法可分为三种：
①预处理，即磨浆前对木片进行磺化。
②中间处理，即对两段磨浆之间的浆料进行磺化。
③后处理，即对磨过的浆进行磺化。
2．针叶木CTMP
典型的针叶木化学预热机械浆系统见图7-3-3。
图7-3-3 典型的软木CTMP流程
洗涤过的木片先在常压木片仓中汽蒸，再用亚硫酸钠浸渍然后在两段压力磨浆之前在125～130℃下预热2～3min。筛浆和除砂器的粗渣在一常压粗渣盘磨机单独处理，或返回系统，二段磨再磨。盘磨机反喷的蒸汽用作木片的常压预汽蒸和压力热。
随浆料出来的蒸汽含有纤维和不凝气体，经压力旋风分离分离出纤维后在再沸器中回收具有一定压力的洁净蒸汽，通常纸机干燥部使用。
生产高游离度的化学预热机械浆可用一段磨浆，其流程见7-3-4。包括浸渍、常压汽蒸、压力预热和磨浆。Na2SO3用量25kg／t浆。如果要将这种高游离度的浆磨到较低的游离度则电耗要高达2600kW·h／t浆，而且这种高游离度的浆有很高的长纤维组分和比较低的光散射系数。这一特点不符合表7-3-1所列低游离度化学预热机械浆的特征。低游离度浆一般要求散射系数高，而长纤维组分少，强度大，不含纤维束。
图7-3-4 高游离度CTMP
表7-3-1 不同游离度CTMP的质量要求
为了达到这些要求，应对流程作某些修改。首先可以取消用以提高长纤维含量的汽蒸仓，其次可降低亚硫酸钠用量至10kg／t浆，在磨盘设计，磨浆、筛选、净化和粗渣处理的条件也都必须按低游离度浆的要求予以考虑。
图7-3-5为比利时一家生产低定量涂布原纸用的化学预热机械浆系统的流程。该系统由木片洗涤、化学药品浸渍、预热、一段磨、中间洗涤、二段磨筛和中浓H2O2漂白等组成。粗渣以低浓和一段磨后的浆混合，在二段磨再磨。
图7-3-5 用以生产低定量涂布原纸的CTMP流程
3．阔叶木CTMP
一般说来由于纤维形态和物理性质的不同，阔叶木不适于用针叶木的方法制取机械浆。除了一些密度较低的材种，如杨木外，生产出的机械浆用途有限，因此必须先经化学处理。
化学浸溃通常是在强碱性条件下进行的，以便纤维壁润涨使之更适合于随后的盘磨处理。化学浸渍之后通常是在常压下预热的，以防止纤维在碱性条件下颜色变暗，同时降低比能耗。化学浸溃降低了木素的软化温度，因此在进入盘磨机时，保持较低的木片温度，以便在纤维壁处破裂，这是非常重要的。
图7-3-6为一般硬木化学预热机械浆流程。一般预热温度不超过100℃，而且两段磨浆之间加一洗涤，去除抽出物，以利漂白反应。
图7-3-6 常有中间洗涤的硬木CTMP系统