滑动而使纤维变得柔软可塑。 许多研究者把打浆过程细胞壁的变化称为内部细纤维化。爱曼顿Emerton形象地提出打浆过程中纤维变形的两种型式如图2-1-2所示一种是细胞壁的弹性变形1一种是塑性变形2。爱曼顿指出纤维细胞壁的变形可以是弹性或塑性的。纤维的塑性变形达到某一平衡状态而弹性变形是当其变形应力消失以后纤维将恢复到其原始形状。委显然通过打浆处理希望能使纤维获得塑性变形。纤维细胞塑性变形的能力是随着内部细纤维化过程的进展而提高的。内部细纤维化实质上是指破坏纤维细胞壁同心层间的连接的过程从而使次生壁中层中发生层间的滑动。为此当纤维处于高度润胀和细纤维化状态时纤维将会保持良好的柔韧和可塑性而纤维与纤维之间即可能保持优异的接触有利于纤维的结合和在随后纸张干燥时得到较高的强度和紧度。 纤维的吸水润胀和细纤维化作用对纸张的性质有着很大的影响。内部细纤维化使纤维内聚力下降次生壁中层的层间产生滑动增加纤维的柔韧性和可塑性。外部细纤维化则使纤维露出细纤维提高纤维间的交织能力。增大纤维的外比表面在抄纸的干燥过程中就能产生更多的氢键结合而使纸张具有较高的强度和紧度目的有助于提高填料的留着。 五 切断 横向切断是指纤维受到足够大的剪切力的作用而发生断裂的现象。纤维受到横向切断主要是由于打浆设备的辊刀和底刀的剪切作用其次则是由于在打浆比压相当大的情况下纤维彼此之间产生磨断的结果。 纤维的横向切断跟其吸水润胀有着一定的关系。在同一打浆条件下如果纤维吸水润胀情况比较好纤维变得较柔软和可塑这样就不再容易受到横向切断而是较易于起细纤维化作用。反之纤维吸水润胀不良时纤维挺硬发脆则易于受到横向切断。 一般情况下在打浆过程中不希望过度地切断纤维因为过度切断纤维就会使纸张的强度大大降低因此要严格控制纤维受到适当的切断。对于棉麻浆则由于其纤维过长因此必须加强纤维的切断降低纤维的平均长度以利于造纸过程中能够抄出组织均匀的纸张。所以在处理用于吸墨纸、滤纸、绘图纸的破布浆时通常惯于在打浆初期先用轻刀梳解当纤维已经初步分开以后再用重刀迅速切断。一般说来减少纤维的长度可以提高纸张均匀和平滑度但降低了纸张的强度特别是撕裂度这也是矛盾的对立统一。不过对不同品种的纸张要求切断纤维的长短也是不同的具体情况要作具体分析。 上述五个方面的作用是指单根纤维而言的在实际生产中打浆处理的纤维数量是无法估量的因而这许许多多的纤维在打浆过程中由于种种关系纤维受到的作用是不同的。有的纤维在打浆时可能吸水润胀和坳纤维化较好也有的纤维则受到较强烈的切断作用这主要是由于各根纤维所受外力不同。受到摩擦、挤压等力较大的纤维其初生壁和次生壁外层的除去较易些因而纤维吸水润胀和细纤维化就较好反之有的纤维在破除初生壁和次生壁外层之前就受到较强的剪切刀作用纤维受到横间切断的可能性就较大。因此在打浆过程中往往出现这样的现象在打浆初期即有一小部分纤维吸水润胀并产生细纤维化而在打浆后期还有的纤维的初生壁和次生壁外层尚未被破除。如果后一现象较多时即说明打浆很不均匀。因而在打浆过程中应尽量采取措施保证打浆的均匀性。 五、影响纤维结合力的因素 如前所述纤维在打浆过程中所受到机械作用是影响纸中纤维结合情况的主要因素因为纤维的外表面面积和氢键数量均在很大程度上取决于打浆操作。但是也还应该指出纸张的纤维结合力的大小又与纤维的化学组成、物理性质以及纤维的排列等情况有关。也就是说纤维的木素、半纤维素、纤维素的含量以及纤维长度和非纤维细胞含量等也都会在一定程度上影响到纤维的结合。现就这方面的情况分述如下 一 打浆的影响 在打浆过程中纤维所受到机械处
理的作用是影响纸中纤维结合情况的主要原因。前面已提到没有经过打浆的纸料是很难抄出符合质量标准的纸张原因可能有以下几点1没有经过打浆的纸料其纤维外表还有一层妨碍纤维吸水润胀和细纤维化的初生壁和次生壁外层阻碍了纤维进一步的结合2未经打浆的纤维比较粗大显得挺硬因此也就妨碍了干燥时彼此间的接近程度3更主要的是纤维外表面不大因此纤维间结合力较差。因此可以看出打浆对纤维结合力是很重要的应认真地加以控制。 二 纸料种类的影响 不同种类纸料无论是在物理结构和化学组成都是不相同的一般说来化学木浆的纤维结合力量大棉浆次之机械木浆最差。棉浆的纤维结合力虽不大但由于棉浆纤维较长本身强度又好加之纤维之间表面交织力较大因而抄出的纸张强度也较高。 三 半纤维素的影响 含半纤维素多的纸料容易打浆抄成的纸张强度也高反之半纤维素含量少的纸料打浆时则感到困难纸的强度也低棉浆例外。半纤维素含量多的纸料打浆时容易吸水润胀增加了纤维的比表面积和结合面积因此提高了纸张的强度。尤其是打浆初期含半纤维素较多的纸料其耐破度和抗张强度和发展特别明显。 半纤维素之所以具有这此作用原因是由于半纤维的分子链比纤维素短且更为亲水使得纤维在打浆时容易吸水润胀和细纤维化经抄纸干燥时与邻近纤维表面能产生更强的结合.半纤维素主要是通过羟基互相结合显示出一种类似胶粘的作用所以能提高纸张强度。 应该指出在纤维中的半纤维素并不是全部都有效也不是全部聚戊糖都是有效的。实际上碱溶性半纤维素更能代表纤维吸水润胀的关系。实践说明碱法浆不如亚硫酸盐浆易打浆其原因是碱性蒸煮剂的溶液溶出了碱溶性半纤维素使得纤维在打浆时不易润胀容易遭到碎裂。 对纸张强度来说并非纸料的半纤维素含量越高越好。这是因为半纤维素太多的纸浆打浆时吸水润胀过快纸料还没有达到应有的强度时打浆度已经提得很高了这种纸料抄成的纸必然是透明发脆反而强度低。另一方面半纤维素多即短小半纤维素链的百分率大这样又会降低结合力的内在强度即纤维强度。因此对于纸浆中半纤维素含量以多少为最适宜还得参照纸张要求的性质即以能够符合纸张质量标准来决定。但在一般情况下用一般原料生产文化用纸为了节约原料提高制浆得率在蒸煮和漂白过程中应尽量保留半纤维素。 四 纤维素的影响 纸料的半纤维素含量达到一定数值后纸的耐折度和耐破度反而有所降低可能是由于纸料中纤维素组成起着作用的缘故。一般说来纤维素合度高的纤维其抗张强度大打浆时不很容易切断所以在它被切到适当长短时纤维已经获得充分疏解和细纤维化纸张强度也随而增高。由于这种原因凡是要求强度和紧度大的纸类例如复写纸、电容器纸、钞票纸等宜用纤维素聚合度高的纸浆作为原料反之如果希望纸质松软如印刷纸则应采用纤维素聚合度低的纸浆。但棉浆例外棉浆纤维聚合度高可是在水中的润胀较一般植物纤维差所以不易分丝细纤维化但纤维较长纸的强度也高。 五 木素的影响 含木素多的纸浆亲水性极低不易打浆纤维之间的结合力不大结果纸的紧度不仅很小而且纸的强度也很差。另外在植物纤维化学中已讲过木素的分布在纤维中初生壁和次生壁外层较多这将会影响纤维的润胀、细纤维化和纤维间的结合力。 六 纤维长度的影响 以往曾认为纤维长度是决定纸张强度的主要因素凡是纸料纤维越长成品纸的强度必然越高这种看法并不完全正确。无可否认纤维长度是影响纸张强度的因素之一而且也是相当重要的因素尤其是对撕裂度影响最大。但是就它的重要性来说却次于纤维的吸水润胀和细纤维化作用因为真正足以防止成纸中纤维相互滑动的是纤维之间的结合力所以应当说主要决定纸张强度的是纤维结合力。当然在纤维结合力增长到了一定程度之后纤维长度就显出它的
重要性。纤维越长当纸页受到力的作用时纤维彼此之间滑动机会就越小所以这类纸浆一般具有较高的化合力。至于机械浆纤维长度更是非常重要的。 七 胶料、明胶、填料的影响 纸料中添加松香、石蜡、明矾和填料等一类疏水性物质都会影响纤维之间的结合力只不过影响程度不同而已。一般认为使用松香胶施胶的结果会降低纸张强度尤其是对高度打浆的纸料纸的强度下降更为厉害。纸料中加入胶料、明矾、填料等物质后为什么会降低纸的强度呢原因是纤维间如有上述无机物或有机物时将使纤维与纤维隔开减少了彼此之间的接触表面影响到纤维的结合力。 但是纸料中如果加入的是淀粉、蛋白质、植物胶等一类高分子量的亲水性物质其结果不但不会降低纸的强度反而可以增加纸的强度。淀粉之所以能够增加纸的强度主要是因为它本身也有和纤维素一样的极性的羟基由于羟基通过氢键结合较之单纯纤维与纤维的结合更为牢固所以可能引起纸张强度的增加。淀粉施胶过的纸张放到水中之后失去强度这一现象也足以说明它是通过氢键结合的。 六、打浆与纸张性质的关系 在打浆过程中存在着一对矛盾一方面增加了纤维的结合力另一方面却降低了纤维的平均长度这一对矛盾一直存在着而对纸张的某一指标来说某一方面起着主导作用而对另一指标也可能另一方面起着主导作用这就需要根据具体情况进行具体研究、具体分析。 一般来说由于打浆增加了纤维结合力降低了纤维平均长度所以它一方面能够提高纸的扩张强度、耐破度和耐折度同时增加了纸的平滑性、挺硬性和紧度但是另一方面却降低了纸的撕裂度和不透明性以及增加纸的收缩性。举例来说透明性对印刷用纸来说是不利的但在制造要求透明性高的描图纸时却又正是所需要的。因此作为打浆工作者来说必须根据客观实际的需要善于运用和控制打浆的作用尽量避免它对纸张所产生的不良影响。 随着打浆的进行纤维结合力不断增长而平均长度不断下降并且在打浆初期纤维结合力的上升和纤维长度的下降是以较快的速度发展着的。至于后期两者速度均逐渐减慢由于在打浆过程中两者发展的速度不同因而对纸张性质各自产生不同程度的影响。现就各种指标分别讨论如下 一裂断长 裂断长是纸和纸板抗张强度的一种表示方法。纸张裂断长的提高有赖于纤维结合力的增长而纤维结合力的增大则取决于纤维比表面的增长取决于纸料的打浆度。 通常在打浆初期裂断长上升很快以后渐渐缓慢下来并且升到一定数值之后裂断长即会下降出现转折现象。当打浆比压较大时这一转折现象更为明显。产生转折的原因主要是受到纤维结合结合力和平均纤维长度两者变化的影响。在打浆初期主要影响纸张裂断长的是纤维结合力随着打浆时间的延长纤维结合力虽然也继续有所提高但是由于纤维平均长度的继续下降也会影响到裂断长的变化。这种对比关系自然就会使纸张的裂断长产生转折点而转折现象产生的早晚则与打浆方式有密切的关系。此外纤维本身的强度和在造纸机铜网上形成纸张的过程也会在一定程度上直接影响纸张的裂断长。 二撕裂度 撕裂度与裂断开有所不同影响纸张撕裂度主要是纤维平均长度其次才是纤维结合力、纤维强度等。不论用那种纸料抄出的纸在纸料打浆度还不很高的时候撕裂度一般都是随着打浆度的增高而增大这是由于纤维结合力的增长所致。也就是说在这个阶段纤维比表面已有很大的增加因而纤维结合力的增加所起的作用大大超过纤维长度减少的作用所以撕裂度曲线出现上升趋势但因纤维长度是影响撕裂度的最主要因素所以在纸料打浆度并没有提高多少的情况下撕裂度就已经达到了最高点。其后随着纤维长度的继续减小并转为主导作用的方面撕裂度即发生转折下降。从图2-1-21可以看到转折点出现最早这就说明纤维平均长度是影响撕裂度的主要因素。 三耐折
度 不论那一种原料的纸料纸张的耐折度都同样是随着打浆的进行而有所提高其发展趋势又与裂断长性质相似即在达到最高值以后出现转折。纤维结合力对耐折度的影响不如对裂断长影响那么大但是纤维平均长度却对耐折度有很大的影响具体表现在耐折度很容易达到转折点也就是说在纸料打浆并不太高的情况下耐折度即发生转折。 为了保证纸张具有较高的耐折度打浆时应注意提高吸水润胀和细纤维化的程度并尽可能避免纤维的切断作用。因此采用轻刀打浆是适宜的。耐折度除了受纤维平均长度和纤维结合力两者影响之外还与纤维的弹性有关。纤维弹性大纸的耐折度高而纤维的弹性又与纸张的含水量有密切的关系。当水分含量较多时耐折度随着弹性的增加而增加但当水分含量达到一定限度后又会使纤维结合力下降。不过一般的情况是纸张最初一定限度内增加含水量时纤维结合力损失不大纸的耐折度将会随着纤维的弹性增加而上升待含水量达到一定数量以后由于增加纤维含水量所增进的纤维强度对耐折度来讲不如因为纤维之间产生大量水桥而使结合力下降的影响之深这当然就使其产生转折现象。 从图2-2-21中以及从以上的解释均可看出裂断长、撕裂度和耐折度三项指标的曲线形状相似所不同的是转折点出现的迟早问题其中以撕裂度的转折点出现最早这是由于纤维长度对撕裂度的影响最大的缘故。 四耐破度 纸张耐破度的变化情况一般与裂断长相似主要影响它的因素也是纤维结合力其次才是纤维平均长度、纤维本身强度和纤维交织情况等。 因为影响耐破度和裂断长的因素完全相同表现在曲线形状上也很相似如图2-1-22所示。但是耐破度曲线后部有下降较严重的现象则是由于测定耐破度时纸张不仅受到拉力同时也受到撕力作用所以在打浆度比较高的时候耐破度下降程度大于纸张的裂断长。 五透气度 纸张的透气度是随着打浆的增长而降 低的。在打浆过程中纤维结合力逐渐增大纤维外表面积亦逐渐增加。纸张透气度一般在7090。SR时接近于零即是说在这时已经完全头皮化了。纸张达到完全不透气的时间迟早首先决定于纸料种类。以含有较多半纤维素的草浆或本色化学木浆制成的纸张其透气度一般是比较低的会有较多机械木浆的透气度则较大其原因是机械木浆含有较多的木素而木素的存在是不利于纤维的润胀作用结果成纸就显得疏松多孔。 六吸收性 纸张的吸收性也是随着打浆度的增长而降低打浆对吸收性的影响情况基本上与透气度相同。这是由于以打浆度高的纸料抄成的纸一般结合较为紧密纤维的比表面积较大致使气孔大为减小结果吸收性能大为降低。吸收性的大小又与纤维的纯度和半纤维素含量有关。纸料中α-纤维素含量高吸收性能大反之半纤维素含量高的纸料由于在打浆过程中容易分丝和细纤维化所以吸收性能低。 七不透明度 影响纸张不透明度的因素主要是纤维结合力。打浆度越高的纸料纤维在纸机上干燥时由于表面张力的作用极易靠拢在一起促进氢键的形成和纤维结合力的提高。与此同时纸张发生收缩并降低了纸的透气性和不透明度。若纸页中纤维之间存有空气使光线在其里面受到多次折射也会提高纸张的不透明度。打浆度越高折射面越小纸越透明而不透明度越低。为此在生产不透明度在的纸张时宜于采用半纤维素少的纸浆作为原料并且纸料的打浆度要低一些。 八紧度 纸张的紧度对纸张性质和物理强度均有一定的影响。紧度在的纸张其透气度必然较低不透明度较差同时在一定范围内其裂断长一耐破度均较高而撕裂度则较小。 随着打浆度的上升所抄成的纸张紧度和伸缩性也不断增加。据一些研究工作报导打浆度与纸张的紧度等性质的关系。 随着打浆时间的增加纸料的打浆度开始增加得很快随后逐渐减慢这是由于到达打浆后期纤维已高度吸水润胀和细纤维化变成很粘的纸料并且柔软可塑进
一步吸水润胀和细纤维化比较困难但抄成的纸张紧度和密度大大地增加透气度和多孔性则在为降低。这也是一些薄页纸如电容器纸、防油纸等要求高粘状打浆、打浆度很高的原因。影响纸张紧度的因素很多最主要的是纸料的打浆度、打浆方式、纸料种类、半纤维素含量、网上脱水情况以及抄纸湿压和压光等。凡是纸料打浆度越高半纤维素含量越多则纸张紧度越大。 九收缩性 纸张的收缩性在很大程度上取决于打浆特性和纸料种类。一般说来凡纤维长而又经过良好打浆的纸料抄成纸后收缩性都是比较高的。伸长率实际上是纸张拉断时的极限应变伸长率越大表示纸的韧性越好纸张就不易破损。这一指标对纸袋纸等具有重要的意义。例如对静态强度和动态强度要求高的水泥袋纸除了需要纤维长强度高的硫酸盐纸浆作为原料外还要求使用长纤维打浆方法并在纸机上也采取适当措施尽量提高纸的收缩率从而增加了水泥袋纸的韧性降低在装袋、运输、搬动时的破损率。 另一方面如在生产要求伸缩变形不在的纸种如胶版印刷和画报纸除了在纸料品种的配比方面加以研讨外还要特别注意到打浆工艺的制订务必要做到打浆时间短一些纤维长度不能过长打浆度不宜过高借以保证成品纸张取得较小的伸缩变形。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容