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植物纤维的特性在造纸工业中的应用

来源: http://www.grainyq.com/  类别:实用技术  更新时间:2012-11-14  阅读
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        植物纤维,通过纤维测定仪可以快速的测量出来,随着人们对植物纤维认识的加深,纤维的作用也被广泛的应用到实际生产中,下面为大家介绍一下植物纤维的特性在造纸工业中的应用。

        用不同的植物纤维原料制浆造纸,在各制浆造纸过程中所得浆和纸的品质亦有不同,这不仅与所用各种植物纤维原料的化学组成有关,还与它们的纤维形态结构有密切关系。造纸工作者常用纤维的长宽比、纤维的微观结构对打浆的影响等作为衡量造纸原料优劣的方法,现就植物纤维形态与纸浆和纸张性能的关系浅述于下:

        一、纤维的长度、宽度、长宽比及长宽度均一性造纸用各类植物纤维原料中,针叶木纤维比较粗而长,阔叶木与一般草类原料纤维(如稻草、麦草、芦苇等)的长度比较接近,宽度也比针叶木纤维小,龙须草、竹材的纤维较长。过去,造纸工作者常用纤维长宽比来衡量原料的优劣,但根据试验的结果看,理由尚不充分。例如:一般针叶木较竹类和草类原料好,但长宽比都次于竹和草.就是在同类原料中也没有明显的规律,根据使用情况,马尾松和落叶松都不如红松,稻草也不及甘蔗渣,但其纤维长宽比恰恰相反。然而,纤维长宽比对于某些原料如韧皮纤维、龙须草等长宽比特别大的原料,可以作为衡量原料品质优劣的标志之一,对纸张强度产生有利的影响。据资料介绍,纤维长度对纸的强度的影响还是比较大的。克拉克(Clark)认为撕裂强度与纤维长度的3/2次方成正比;抗张强度与纤维长度的1次方成正比;耐破强度与纤维长度的1/2次方成正比。国际上有时用(耐破强度x撕裂强度)之指标来比较纸的强度。按aark的意见,这个指标也与纤维长度成正比关系。所以,根据近年的研究结果和大量的生产实践表明,纤维长度不仅与纸页撕裂强度成直线关系,而且纤维较长都能提高纸张的抗张强度(裂断长)、耐破度和耐折度。因此,纤维长度是衡量植物纤维原料优劣的重要标志之一。但必须指出,在考虑纤维长度的影响时,只看纤维平均长度是不全面的,还需要注意纤维长度、宽度的不均一性,其不均一性常用频率分布表、图表示。

        二、纤维细胞壁厚、腔径及壁腔比纤维细胞壁的绝对厚度与纸张性能的关系不大,而纤维细胞壁厚与胞腔直径之比值(壁腔比)却对纸张性能影响极大。一般认为细胞壁薄而腔大的纤维抄成的纸强度大,这是由于壁薄腔大的纤维有柔软性,纤维交织得好。而壁厚腔小的纤维比较僵硬,彼此结合差,制成纸张强度较低,纸页较疏松,吸收性好。壁腔比是指细胞壁厚度的2倍与胞腔直径的比值。曾经有人对木材纤维原料进行研究提出,壁腔比小于1是好原料,等于1是中等原料,大于l是劣等原料。根据对落叶松、马尾松与红松三种原料的纤维形态检测得知,落叶松细胞壁最厚,马尾松次之,红松最薄,壁腔比最小.在生产实践中使用这三种原料时,其优劣顺序大体是,红松最好,马尾松次之,落叶松较差,这是与纤维细胞的壁腔比有关的。研究表明,凡晚材率高的木材制成纸张后,除撕裂度外,其他强度均较差,正是壁腔比的影响;非木材纤维的壁腔比一般都比木材大,但不能按上述木材纤维壁腔比大于或小于1来判断优劣,这是因为草类原料结构比较复杂,纤维长度差别较大,非纤维细胞含量相差较大,所以,单由壁腔比不可能得出原料优劣的结论。一般说来,薄壁纤维造纸耐破强度、抗张强度均好,而厚壁纤维造纸松厚度好、挺度好、撕裂强度好,但抗张强度、耐破强度、适印性能、耐折强度都较低,而且不易打浆。

        三、非纤维细胞含量:从我国造纸植物纤维原料的纤维形态比较中可见,针叶木原料95%为管胞,非纤维细胞含量很少;阔叶木及竹材的非纤维细胞较多(约30~70%).稻草原料杂细胞含量为54%,而玉米秆杂细胞含量则高达69%。

       由生产实践得知,非纤维细胞混杂在浆中,含量过高时会使纸浆得率降低,洗涤和漂白困难,在纸张的抄造过程中,使浆料不易滤水,湿纸强度低,常引起粘辊断头,影响车速的提高,还会使抄成的纸张强度降低(纸的内在强度及表面强度较差)。因此必须加强备料、筛选,筛除杂细胞,以改善纸浆质量,所以非纤维细胞含量是衡量原料优劣的重要条件。

       关于纤维形状的测定,现在没有简易的仪器来确定,仅仅有测量纤维素含量的仪器,所以对纤维素特性的判断,我们还需要借助一些特殊的物理和化学实验进行,然后应用到造纸工业。


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