打浆过程中纤维的变化

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：打浆过程中纤维的变化，主要可分为5个方面：细胞壁的位移和变形，初生壁和次生壁外层的破除，润胀，细纤维化和切断等。因此，在打浆过程过程中，除了要将初生壁除去之外，还要把部分或全部次生壁外层除去，以利于纤维的润胀和细纤维化。纤维在极性液体中极易发生润胀。外部细纤维化是指在打浆过程中纤维受到打浆设备的机械作用而产生纵向分裂，并分离出细纤维，而且使纤维产生起毛和两端帚化的现象。

打浆过程中纤维的变化，主要可分为5个方面：细胞壁的位移和变形，初生壁和次生壁外层的破除，润胀，细纤维化和切断等。实际上这几个变化不是截然分开的，而是交错进行的。现分述如下。

1.细胞壁的位移和变形

位移一般是在次生壁中层（S₂）的微纤维上发生。用偏光显微镜很容易观察到的纤维上的亮点，就是微纤维的位移点。根据观察，未打浆的纤维已有位移亮点，打浆后亮点增多，随着打浆的进行，亮点逐步扩大并变得更为清晰，纤维的位移可分为3种形式，其情况如图1-2所示。打浆的机械作用使得次生壁中层（S₂）一定位置的微纤维弯曲，这样微纤维之间的空隙有所增加，以致能够容纳更多的水分。随着打浆的进行，位移点逐步扩大。当初生壁还没有被破除之前，S₂层发生的位移和润胀是有限的。但S₂层的这种位移和润胀会使纤维更加柔软，并促使初生壁破除。

图1-2 次生壁位移示意图

2.初生壁和次生壁外层的破除

蒸煮和漂白后的纤维仍有一定量的初生壁影响润胀，同时它和次生壁外层都会妨碍着S₂层微纤维的细纤维化，影响纤维的结合力。因此，在打浆过程过程中，除了要将初生壁除去之外，还要把部分或全部次生壁外层除去，以利于纤维的润胀和细纤维化。对于不同的纸浆，初生壁和次生壁外层除去的难易程度和除去的情况是不尽相同的。例如亚硫酸盐纸浆初生壁和次生壁外层的除去就较硫酸盐纸浆容易。这可能是因为亚硫酸盐药液使初生壁变得发脆而在打浆过程中容易被除去。

3.润胀

润胀是指纤维在吸收水分过程中，伴随直径增大的一种物理现象。纤维在极性液体中极易发生润胀。而在初生壁及次生壁外层除去之前，除位移点外，很少润胀。当把妨碍纤维润胀的初生壁和次生壁外层部分或全部除去之后，可加速纤维的润胀作用。据有关资料介绍，在没有破坏初生壁和次生壁外层的情况下，纤维直径由于润胀可能增加20%～30%；而当纤维原始结构松弛以后，纤维迅速润胀至其原直径的两倍。

纤维之所以有润胀能力，主要是由于其带有羟基的缘故，使其能在极性液体中发生润胀。随着打浆过程的进行，增加了游离羟基的数量，从而使纤维表面活化。这时由于羟基的作用，吸收水分子到纤维的外表面，形成极性分子的胶体膜，产生了纤维的润胀和水化，从而导致纤维的比体积增加，纤维结构松弛，内聚力下降，提高了纤维的柔软性和可塑性。同时由于内聚力的降低，就更有利于打浆机械作用对纤维的进一步细纤维化。

润胀程度与纤维的组成有关。半纤维素含量高的亚硫酸盐浆容易润胀，硫酸盐浆较亚硫酸盐浆的润胀程度小。木素含量高的纸浆不易润胀，因此漂白能改进纸浆的润胀能力。

4.细纤维化

纤维的细纤维化是在初生壁和次生壁外层被破除时开始的，并在纤维润胀以后大量产生。细纤维化可分为外部细纤维化和内部细纤维化。外部细纤维化是指在打浆过程中纤维受到打浆设备的机械作用而产生纵向分裂，并分离出细纤维，而且使纤维产生起毛和两端帚化的现象。由于打浆一开始就除去大部分的初生壁，所以可以认为外部细纤维化是指次生壁外层或中层的细纤维化。它使纤维露出细纤维，在纸页成形时提高了纤维间的交织能力。内部细纤维化是指在纤维吸水润胀之后，聚合力减弱，使次生壁中层产生层间滑动，从而使纤维变得柔软可塑。

纤维的细纤维化和纤维的润胀是互相促进的。吸水润胀可为纤维的细纤维化创造有利条件；反之，纤维的细纤维化又能促进纤维进一步吸水润胀。这样反复相互影响着，在整个打浆过程中，这两个作用是互相促进的。

5.横向切断

横向切断是指纤维受到打浆设备的剪切和摩擦作用而横向断裂的现象。横向切断与纤维的吸水润胀有关，如果纤维吸水润胀较好，纤维变得柔软可塑，就不容易被横向切断，而较容易纵向分丝。反之，纤维吸水润胀不良时，纤维就比较硬而脆，也就容易被横向切断。纤维切断后，有利于水分的渗入，又能促进纤维的润胀作用。在断口处留下许多锯齿形的末端，有利于纤维的分丝帚化和细纤维化。

通常在打浆过程中要适当地切断纤维。但应避免对纤维的过度切短，否则就会使纸的强度显著降低。在某些情况下，切断纤维还是必要的，例如对于棉麻浆，由于其纤维过长，因此必须加强切断，降低纤维平均长度，以利于在造纸过程中能够获得组织均匀的纸张。针叶木浆纤维较长，应根据纸种的要求适当切断。而对于阔叶木浆和草类浆纤维较短，则不希望对其进行切断。

打浆过程中纤维的变化

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