除渣器-山东智信环保科技

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【推荐】了解纸张从这里开始

作者: 山东智信环保科技 来源: 山东智信环保科技 发布时间:2016-04-07
纸是一种特殊的材料,是由纤维(主要是植物纤维)和其他固体颗粒物质(如胶料、填料、助剂等非纤维添加物质)交织结合而成的、具有多孔性网状物性质的特殊薄张材料。
植物纤维是纸页的主要成分,对绝大多数纸种的性能起决定作用。纤维特征的重要性体现在影响纸页结构的成形和决定纸页的性能上。本文简要论述了纤维的形态特性对纸张结构和性能的影响。
 
纤维的形态特性
纤维的长度
长度是纤维形态的基本特征之一,纤维平均长度与纸张综合强度紧密相关。长纤维可以提供更大的结合面积和更好的作用应力分布,纤维间产生更多的键结合,使纤维网络强度更大。湿纸页的强度随纤维长度的增加而迅速增加。抗张强度、撕裂度、耐破度随纤维长度的提高而改善,但长度增加到一定程度时,纸浆悬浮液中极易絮聚成团,从而长纤维对纸页匀度有负面作用,甚至降低纸页强度。
纤维长度以及柔韧度、细度和纸页密度控制各单根纤维所产生的纤维接触面积。对于一个给定定量的纸页,将其破坏时每单位试样宽度所需的力正比于纤维的长度,反比于纤维粗度的平方。
 
纤维的粗度
纤维粗度是指单位纤维长度的质量,单位为以mg/l00m,用dg表示L。数学表达式为:C—dX10/n,d是单位容积重量, 是每平方毫米的纤维数量。粗度对纸张的特性特别是印刷性能有重要的影响,与纸页的撕裂度相关。因粗度测量较难而很少应用。造纸用的最粗纤维,其粗度可超过30mg/l00m,而极细小纤维则小于l0mg/l00m。打浆能改变纤维的粗度,从而影响手抄片的物理性能和不透明度。
针、阔叶木浆试样手抄片的散射系数和不透明度随着纤维粗度的减小而降低,纤维的强度纤维强度即单根纤维的内在强度,与细胞壁的厚度及细胞壁中微细纤维的角度有关,后者影响更大。
纤维强度随微细纤维角度的增大而下降,由纤维素构成的微细纤维是纤维承受负荷的基体,因而纤维素的含量及其结晶度的大小对纤维强度有直接影响。
植物纤维的强度比许多工程材料大,但纸页强度并不高,纤维本身的强度远大于由其组成的纸张强度,说明单根纤维的强度并不能决定纸页的强度,同时表明纸页的强度取决于多种因素,包括纤维间的结合强度、纤维长度和纤维本身固有强度,主要是纤维间的结合强度。纤维本身的强度一般用零距抗张强度来表示。随着纸页紧度的增加,纤维的强度对纸张抗张强度和耐破度的影响更大。
 
与纸张结构的关系
匀度
纸张的匀度与强度关系密切,匀度差,强度也会下降。匀度的好坏不仅影响纸张的外观,而且影响纸张的各种物理性能。
匀度与纸浆悬浮液中纤维的分散和絮聚的情况有关。在纸浆流送和纸页成形过程中,纸浆悬浮液中的纤维分散得越好,纤维絮聚越少,纸页的匀度越好。
纤维的长度、柔软性和表面状况对匀度影响较大。其中,长纤维(如韧皮浆、棉浆、针叶木浆等)网状物性质较强,易絮聚,使纸张匀度降低;短纤维(如阔叶木浆、草浆、磨木浆等)网状物性质较弱,易分散,有利于提高纸张匀度;柔软性的纤维比刚硬性纤维易分散少絮聚,这与纤维的种类、吸水润胀情况有关。适当切断纤维、提高打浆度有利于改善纸张的匀度。纤维分布不均可引起纸页定量不均,导致纸页物理性质的不均一,特别是强度下降,印刷适性和纸页后加工质量的降低。
 
紧度
紧度能在相当程度上左右纸张的结构和性质,影响纸张几乎所有的性能。紧度取决于纤维原料的润胀能力及其结构特性,如纤维的粗度、细纤维化、干燥时的起皱性及浆中细小纤维含量、湿压和压光程度等。
纤维粗度对纸张紧度的影响是由纤维粗度对纤维的湿柔韧性的影响所致,因为粗度越大的纤维其湿柔韧性相对越小,因而在纸页成形时,纤维间的交织面积及结合力相对也越小,纸张的紧度也越小。粗度较大的纤维细胞壁较厚,单位质量浆中纤维数目少,使纸松厚、多孔和粗糙。同时由于其比表面积较小,可供光散射的面积较少,构成的纸页不透明度较低。
 
与纸张强度的关系
抗张强度
纸的抗张强度是指其能够承受的最大张力,是各种纸张最主要的一项物理指标。主要影响因素有:
 
纤维间的结合强度
这是最重要的因素,提高打浆度(尤其是纤维的分丝帚化能增加纤维表面羟基,产生更多的氢键结合提高抗张强度。但打浆过度导致纤维结构受到破坏,则抗张强度会略有下降。
 
纤维长度
纸张抗张强度与纤维平均长度的平方根成正比,即在一定条件下(如保证匀度),纤维平均长度越大,纸张抗张强度越大。当打浆度提高到一定程度,纤维的长度降低使抗张强度下降。
 
纤维的交织
纤维间的交织越好,纸张的抗张强度越高。
 
纤维本身强度
纤维内部的羟基只有极少部分形成纤维间氢键结合,绝大部分羟基则形成纤维内部的氢键结合,所以纸张的结合强度均低于纤维强度。
 
撕裂强度
表示纸张抗撕裂的能力。决定撕裂度的主要因素是纤维的形态,包括纤维的长度、粗度和刚度,其次是纤维间的结合数目和强度。撕裂过程包括把纤维拉脱和撕断,因此纤维越长、越细、越柔软,纤维间的接触点就越多,摩擦阻力越大,拉脱时所需的力就越大,参与拉脱和撕断的纤维也越多,撕裂强度越高。纤维较长,结合较好,撕裂度与强度的平方成正比;如果纤维较短,结合较差,撕裂度对纤维强度的依赖性减弱,因为此时在撕裂部位,纤维通常是被拔出,而不是拉断。
纸页的撕裂指数随压榨压力的增加而提高,且受纤维长度的影响。对于长纤维在较高的结合强度下,纸页的撕裂强度对纤维长度的依赖程度减小;对于较短的纤维,即使在较高的结合强度下纸页的撕裂强度仍依赖于纤维长度。
 
耐破强度
耐破强度是指纸或纸板所能承受外力顶压的能力,受纤维长度和纤维问结合程度的影响,增加纤维长度会提高耐破度,但耐破度受纤维间结合力的影响更大,打浆可使耐破度增加到最大范围,但打浆过度使纤维切断变短而降低耐破度。
用加强湿压增加紧度的方法增加纤维间的结合虽能提高抗张强度,但由于伸长的损失还是会降低耐破度。在纤维任意排列的纸页中,耐破度、抗张指数、纸张可伸长的最大极限的关系,Vanden Akker的耐破度方程表明耐破度会随纤维长度的增加而增加,随纤维粗度的增加而减小。
 
耐折强度
表示纸张在一定张力下,抗往复折叠的能力。耐折度主要决定于纤维的平均长度,长纤维(其本身强度也大)抄造的纸张可具有较高的耐折度,如棉、韧皮和针叶木纤维等;而阔叶木、草类纤维较短,所抄纸张的耐折度较低。纤维问的结合力增加可增强纸张的抗张力,有助于提高纸张在一定张力下抗往复折叠的能力,使纸张耐折度提高。
一般长纤维纸张比短纤维纸张,在张力作用下被拉断时具有较大的伸长比率,即具有较好的弹性。所以伸长率大的纸张耐折度高。另外,耐折度在很大程度上随纤维柔软性的减少而下降。一般纤维越短,柔软性越差;纤维的好润胀有利于柔软性增加;压榨的过分压紧使纸质易变脆,柔软性降低。
纤维形态特性对纸张的结构和性能有着重要的影响。在实际生产中,综合考虑各个因素的影响是非常必要的。要了解纤维的形态特征,根据植物原料的种类,采取不同的工艺措施,生产不同的纸张,取得所需的效果。

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