紙漿細小纖維對紙張性能的影響

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1、http://www.paper.edu.cn?紙漿細小纖維對紙張性能影響的研究進展李海明，何北海（華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點實驗室，廣州，510640）摘要：紙漿細小纖維是造紙纖維原料的重要組成部分，對紙張性能有系統(tǒng)性的影響。一般地，紙漿細小纖維可以降低紙張的厚度、松厚度、透氣度，改善紙張抗張強度、勻度和平滑度，還會對紙張的白度、色度和施膠度等造成一定程度影響。從紙漿細小纖維形態(tài)來看，纖絲狀細小纖維可以顯著改善紙張的抗張強度，而薄片狀細小纖維則可以提升紙張的光散射系數(shù)。不同漿種由于其細小纖維的形態(tài)和組成不同，造成了其各自特有的性能。硫酸鹽木漿細小纖維中纖絲狀細小纖維含量高

2、，比較柔順，對改善紙張強度非常有利；機械木漿細小纖維中薄片狀細小纖維含量高，木素含量多，硬挺，對改善紙張光學(xué)性能有利；草類漿細小纖維中雜細胞含量高，不利于紙張強度的提升。細小纖維還會通過過程行為（比如留著等）影響紙張的其它性能。對細小纖維的認知，對加強制漿造紙工藝控制和產(chǎn)品開發(fā)有很重要的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：細小纖維；紙張性能；纖絲狀細小纖維；薄片狀細小纖維；結(jié)構(gòu)；強度；光學(xué)性能每種材料中的細小組分含量都有其特定的顆粒尺寸分布特征，作為造紙材料的紙漿也不例外。紙漿由長纖維和細小纖維構(gòu)成。細小纖維在造紙過程中作用很大，不但會影響到紙機的運行過程，比如留著、濾水、白水回收系統(tǒng)、助劑效用、

3、干燥速度等，還會影響到紙張的多種性能，比如紙張結(jié)構(gòu)、物理強度性能、光學(xué)性能、印刷性能等?，F(xiàn)在，對細小纖維的研究已經(jīng)從對細小纖維量的影響，深入到了對細小纖維質(zhì)量的研究，以及決定細小纖維質(zhì)量的形態(tài)研究。對細小纖維的了解將為造紙工作者在控制紙張性能方面提供新的工具。本文就細小纖維的特性和功用作詳細的介紹。1紙漿細小纖維的概念和特征造紙過程一般是以紙漿的篩分組分來區(qū)別長纖維(fibres)和細小纖維(fines)。一般來講，造紙原料中的那些通過直徑為75μm的圓孔或者纖維篩分儀的200目篩的顆粒，會被看作[1]是細小纖維。但是，不同的漿種，細小纖維的概念也不同。草類化學(xué)漿在100目以下的

4、短纖維、雜細胞等的混合物組分叫細小纖維；通常將機械漿與化學(xué)機械漿通過200目的纖維碎片、絲狀細小纖維、纖維束等組分稱作細小纖維，也有少數(shù)研究者將通過100目的纖維組分[2]稱為細小纖維；化學(xué)木漿在200目之下的短纖維和纖維束組分是細小纖維。紙料的細小組[3]分不同于紙漿的細小纖維。紙料的細小組分包括了填料和細小纖維等多種物質(zhì)。從纖維形狀來看，木材紙漿細小纖維可以分為纖絲狀細小纖維(fibrilfines)和薄片狀細小纖維(flakefines)兩種，如圖1和圖2所示。漿料不同，則細小纖維的纖絲微粒量不同。?本課題得到教育部科學(xué)技術(shù)重點項目“造紙清潔生產(chǎn)循環(huán)流中非過程元素的富集與調(diào)

5、控機制研究”和教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金（20050561006）資助項目的資助。-1-http://www.paper.edu.cn[4][4]圖1纖絲狀細小纖維圖2薄片狀細小纖維紙漿細小纖維的含量隨著制漿原料和方法不同而顯著不同。云杉SGW漿200目以下的細小纖維占32％～34％；云杉CTMP漿通過200目的細小纖維組分17％～24％，山楊CTMP漿則為20％左右。從化學(xué)組成來看，紙漿細小纖維級分和紙漿長纖維級分有所差別。就化學(xué)漿而言，其長纖維級分和細小纖維級分的化學(xué)組成雖然類似，但細小纖維級分中的半纖維素和木素含量比[2]長纖維級分要多一些。紙漿細小纖維體積小，比

6、表面積大，造成紙漿細小纖維的表面電荷明顯高于長纖維級分和未分級漿料的表面電荷。紙漿細小纖維比表面積和電荷特性，使其對化學(xué)品的吸附性能增[5][2]強。紙漿細小纖維的潤脹程度大，單位絕干物質(zhì)攜水量接近長纖維攜水量的兩倍。2紙漿細小纖維的制備和研究方法不同來源的紙漿均可作為分離制備紙漿細小纖維的原料。研究者常對紙漿進行熱分散或[1，4，6]者磨漿處理，然后再進行分離。紙漿細小纖維分離多種多樣：施英喬等采用篩分儀篩分法，這是最常用的一種分離方法；[7]文飆、何北海利用DDJ分離紙漿細小纖維并對之定量；Bj?rnKrogerus、KaarinaFagerholm[8]等人采用濕篩分法制備

7、用于圖象分析的纖絲狀細小纖維級分。紙漿細小纖維的含量通常采用重量分析法確定。除此之外，光學(xué)長度纖維分析儀也可以用來定量分析漿料中的細小纖維含量，比如KajjaniFS-200，它可以檢測長度小于0.2mm的顆粒的數(shù)量，給出細小纖維的重量百分比和數(shù)量百分比。Marton和Robie描述了細小纖維的水力比容積（或稱為比沉降容積）的測量方法。其測量原理為纖絲狀顆粒形成的絮體體積比非纖絲狀細小纖維要大，利用鹽類的添加使得細小纖維失穩(wěn)并絮聚，再根據(jù)其沉降體積表征不同形態(tài)細小纖維的相對量。紙