從纖維分析角度看造紙
在造紙過程中,纖維原料的選用至關(guān)重要,纖維原料從很大程度上決定抄造紙頁的紙種、強(qiáng)度、柔軟度等一系列物性指標(biāo)。而目前生活用紙購買的商品漿從外觀上看,并無太大區(qū)別,為便于更準(zhǔn)確把控纖維原料的選用,我們應(yīng)對纖維原料的微觀形態(tài)進(jìn)行分析并掌握其要點(diǎn),方能最大程度控制工藝,節(jié)降成本。
纖維原料的形態(tài)參數(shù)主要包括:纖維長度和寬度、長寬比、壁腔比以及纖維的粗度。
1. 纖維長度和寬度:基于實驗數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性,在纖維原料的長寬度測量中,我們一般采用數(shù)量統(tǒng)計法,目前企業(yè)研究院的全自動纖維分析儀可自動分析得出纖維的長寬度。而嚴(yán)格意義上,我們將其分為數(shù)均長(寬)度:【纖維數(shù)量*纖維長(寬)度】的總和/測定的纖維總數(shù);重均長(寬)度:【質(zhì)量*纖維長(寬)度】的總和/測定纖維的總質(zhì)量。由于纖維的數(shù)均長(寬)度易受其中細(xì)小纖維的影響,一般認(rèn)為用重均長(寬)度來表示纖維的平均長(寬)度更為合理。
2. 長寬比:纖維的長寬比即纖維長度和寬度的比值,一般是指用較為溫和的方法剝離出來的原生纖維。數(shù)據(jù)統(tǒng)計認(rèn)為長寬比小于45 時,不宜用作造紙原料。但就目前我們做的一系列數(shù)據(jù)來看,纖維長度往往對于紙張的各項強(qiáng)度指標(biāo)影響較大。
3. 壁腔比:纖維的壁腔比即細(xì)胞壁厚度與細(xì)胞腔直徑之比。長寬比相同的纖維,壁腔比越大,則纖維越挺硬,纖維間接觸面積小因而結(jié)合力低。反之壁腔比小的纖維相對柔軟,易于交織、壓潰,纖維間接觸面積較大,結(jié)合力高,因而紙張強(qiáng)度也高。而研究表明壁腔比小于等于1 為較好的造紙原料,而壁腔比大于1 的則為劣質(zhì)原料。但如果壁腔比過小,則纖維本身強(qiáng)度差,也會不利于紙張強(qiáng)度。
4. 纖維粗度:纖維粗度即每100m 長度的絕干纖維的質(zhì)量(mg),以dg 表示。通常情況下,粗度大于30dg 的纖維原料成紙松厚度高而強(qiáng)度指標(biāo)低且紙頁粗糙、平滑度低,而粗度小于10dg 的纖維成紙細(xì)膩、平滑度好。
在我們實際的纖維分析實驗中,還包含纖維的彎曲、扭結(jié)、分絲帚化長度比以及細(xì)小纖維含量比等。其中纖維的彎曲和扭結(jié)也會影響紙張的抄造,彎曲和扭結(jié)增加纖維間的結(jié)合位點(diǎn),提高纖維間的結(jié)合強(qiáng)度,但同時纖維之間容易相互纏繞,給疏解和盤磨帶來難度,影響纖維的分絲帚化效果。而分絲帚化程度則是對纖維盤磨效果的最直觀表現(xiàn),其一定程度上還可以彌補(bǔ)纖維本身強(qiáng)度不高的缺陷。細(xì)小纖維一定程度上可增加纖維的結(jié)合位點(diǎn),但含量過高也會降低纖維的結(jié)合強(qiáng)度。
目前我們正不斷進(jìn)行纖維分析數(shù)據(jù)庫的建立,爭取尋求出高頻紙種最佳的纖維數(shù)據(jù),并以此為支撐不斷進(jìn)行工藝改進(jìn),力求工藝最優(yōu)化,成本最低化,最終實現(xiàn)降本增效。