从纤维分析角度看造纸
在造纸过程中,纤维原料的选用至关重要,纤维原料从很大程度上决定抄造纸页的纸种、强度、柔软度等一系列物性指标。而目前生活用纸购买的商品浆从外观上看,并无太大区别,为便于更准确把控纤维原料的选用,我们应对纤维原料的微观形态进行分析并掌握其要点,方能最大程度控制工艺,节降成本。
纤维原料的形态参数主要包括:纤维长度和宽度、长宽比、壁腔比以及纤维的粗度。
1. 纤维长度和宽度:基于实验数据的严谨性,在纤维原料的长宽度测量中,我们一般采用数量统计法,目前企业研究院的全自动纤维分析仪可自动分析得出纤维的长宽度。而严格意义上,我们将其分为数均长(宽)度:【纤维数量*纤维长(宽)度】的总和/测定的纤维总数;重均长(宽)度:【质量*纤维长(宽)度】的总和/测定纤维的总质量。由于纤维的数均长(宽)度易受其中细小纤维的影响,一般认为用重均长(宽)度来表示纤维的平均长(宽)度更为合理。
2. 长宽比:纤维的长宽比即纤维长度和宽度的比值,一般是指用较为温和的方法剥离出来的原生纤维。数据统计认为长宽比小于45 时,不宜用作造纸原料。但就目前我们做的一系列数据来看,纤维长度往往对于纸张的各项强度指标影响较大。
3. 壁腔比:纤维的壁腔比即细胞壁厚度与细胞腔直径之比。长宽比相同的纤维,壁腔比越大,则纤维越挺硬,纤维间接触面积小因而结合力低。反之壁腔比小的纤维相对柔软,易于交织、压溃,纤维间接触面积较大,结合力高,因而纸张强度也高。而研究表明壁腔比小于等于1 为较好的造纸原料,而壁腔比大于1 的则为劣质原料。但如果壁腔比过小,则纤维本身强度差,也会不利于纸张强度。
4. 纤维粗度:纤维粗度即每100m 长度的绝干纤维的质量(mg),以dg 表示。通常情况下,粗度大于30dg 的纤维原料成纸松厚度高而强度指标低且纸页粗糙、平滑度低,而粗度小于10dg 的纤维成纸细腻、平滑度好。
在我们实际的纤维分析实验中,还包含纤维的弯曲、扭结、分丝帚化长度比以及细小纤维含量比等。其中纤维的弯曲和扭结也会影响纸张的抄造,弯曲和扭结增加纤维间的结合位点,提高纤维间的结合强度,但同时纤维之间容易相互缠绕,给疏解和盘磨带来难度,影响纤维的分丝帚化效果。而分丝帚化程度则是对纤维盘磨效果的最直观表现,其一定程度上还可以弥补纤维本身强度不高的缺陷。细小纤维一定程度上可增加纤维的结合位点,但含量过高也会降低纤维的结合强度。
目前我们正不断进行纤维分析数据库的建立,争取寻求出高频纸种最佳的纤维数据,并以此为支撑不断进行工艺改进,力求工艺最优化,成本最低化,最终实现降本增效。