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终于弄清楚了,原来纸张结构受到这么多因素的影响!

本文节选自《纸页的结构与性能》著作

纸是我们人类生活中不可缺少的一种材料,自从人类发明了纸,人们就一直在研究纸的结构、性能和生产。纸的结构与纸的各种性能有着十分密切的关系。

影响纸页结构的因素很多,主要有:纤维材种,制浆和漂白方法,纸浆的打浆,纸料的流送,纸料的特性,纸页的成形、压榨、干燥、抄造过程的牵引力等。今天我们就一起看看纤维材种和制浆方法对纸张结构的影响。

不同的材种,纤维的性质不同,对成纸结构的影响也不同,它会影响湿纸页在抄造过程中的成形与固化。成形与固化对成纸的性质十分重要。原料给定了纤维的结构和尺寸,但在制浆过程中对纤维进行了改性。造纸浆料可分为化学浆和机械浆两大类。这两类浆对成纸的结构与特性有很大不同的影响。纸页结构取决于纤维的尺寸和湿纤维的机械特性及干燥过程的应力。

纤维材种

纤维的材种不同,抄造出的纸的结构不同从而会影响到纸张的性能。常用的造纸材种主要包括:针叶材、阔叶材、非木材等,而非木材又包括麦草、稻草、芦苇、芒秆、棉秆、蔗渣等。

纸通常由木材纤维组成,但有些国家和地区则以非木材为主。有些特种纸,非木材纤维在全球范围内使用。纤维的特性很大程度随木材的种类和生长地以及制浆和造纸过程中纤维经历的处理不同而不同。由于这些因素的随机性,造纸浆料的特性分布范围很大。

纤维长度是造纸纤维最重要的特性之一。长纤维与其他纤维能形成更多的结合,因此,比短纤维在纸页中结合的更牢固。随着纤维长度的增加,湿纸幅的抗张强度迅速增加。成纸的抗张强度,裂断应力和断裂韧性也随着纤维长度的增加而增加。阔叶材纤维较针叶材纤维短,并且其长度分布范围较窄。由于阔叶材所制备的化学浆半纤维素含量高,在打浆过程中,浆料易于吸水润胀细纤维化,从而其成纸结构紧密,紧度高,不透明度低。而针叶材所制的浆则不同。

早材和晚材也存在明显的不同,早材纤维是薄壁的,而晚材纤维是厚壁的。通常薄壁纤维,易于打浆,抄造过程中,纤维易于压溃,纤维与纤维之间的结合较好,成纸后纸页结构紧密,强度高。而厚壁纤维则不然。

制浆方法

制浆方法从大的方面可以分为化学法制浆和机械法制浆。由于这两种制浆方法不同,相同材种,所制的浆的特性也不同,从而所生产的纸的结构不同。


一般来说,化学浆由于在制浆过程中脱除了原料中的大部分木质素,所以纸浆中的主要成分是纤维素和半纤维素,这样化学浆的亲水性很强。在打浆过程中,化学浆更容易吸水润胀,细纤维化,从而,纤维与纤维之间能够更好地结合,形成更多的氢键,成纸结构紧密,孔隙率低,强度高。所以,通常要求强度较高的纸种采用化学浆抄造。

对于机械浆来说,由于其保留了木材中的大部分成分,所以基本上保留了木材中的木质素,而木质素是憎水性物质,从而使得机械浆在打浆过程中难于细纤维化,纤维粗糙、挺硬,不利于纤维间的结合。但由于机械法生产的浆,是借助于机械力的作用将纤维分离开的,所以机械浆的纤维不像化学浆那么长,细小组分含量高,从而所生产的纸结构疏松,孔隙率高,成纸强度低。
由于机械浆中的木质素含量高,因而在不透明度、松厚度、松厚度印刷性能等方面,具有能生产高级印刷纸的特征。机械浆所生产的纸的平滑度和可压缩性好,也有利于提高印刷性能。

但同时由于机械浆含有较多的木质素,纤维较挺硬、刚直,机械浆制浆过程中,纤维损伤大,细小纤维含量高,因此,浆张强度低;其次是纤维束的存在不仅有损纸的外观,而且也影响印刷性能;还有,高得率浆白度低,其颜色主要来自抽出物和木质素。由于木质素含量高,所生产的纸易返黄。所以机械浆常用于生产不要求长时间保存的纸种,如新闻纸等。

关于其他影响纸张结构的因素,小编就不给大家一一介绍了,感兴趣的朋友可以去阅读《纸页的结构与性能》专著,里面有详细的介绍。

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