紙漿細(xì)小纖維對(duì)紙張性能的影響

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1、http://www.paper.edu.cn?紙漿細(xì)小纖維對(duì)紙張性能影響的研究進(jìn)展李海明，何北海（華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州，510640）摘要：紙漿細(xì)小纖維是造紙纖維原料的重要組成部分，對(duì)紙張性能有系統(tǒng)性的影響。一般地，紙漿細(xì)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(qiáng)度、勻度和平滑度，還會(huì)對(duì)紙張的白度、色度和施膠度等造成一定程度影響。從紙漿細(xì)小纖維形態(tài)來看，纖絲狀細(xì)小纖維可以顯著改善紙張的抗張強(qiáng)度，而薄片狀細(xì)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(xì)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(xì)小纖維中纖絲狀細(xì)小纖維含量高

2、，比較柔順，對(duì)改善紙張強(qiáng)度非常有利；機(jī)械木漿細(xì)小纖維中薄片狀細(xì)小纖維含量高，木素含量多，硬挺，對(duì)改善紙張光學(xué)性能有利；草類漿細(xì)小纖維中雜細(xì)胞含量高，不利于紙張強(qiáng)度的提升。細(xì)小纖維還會(huì)通過過程行為（比如留著等）影響紙張的其它性能。對(duì)細(xì)小纖維的認(rèn)知，對(duì)加強(qiáng)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(xì)小纖維；紙張性能；纖絲狀細(xì)小纖維；薄片狀細(xì)小纖維；結(jié)構(gòu)；強(qiáng)度；光學(xué)性能每種材料中的細(xì)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(zhǎng)纖維和細(xì)小纖維構(gòu)成。細(xì)小纖維在造紙過程中作用很大，不但會(huì)影響到紙機(jī)的運(yùn)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(huì)影響到紙張的多種性能，比如紙張結(jié)構(gòu)、物理強(qiáng)度性能、光學(xué)性能、印刷性能等?，F(xiàn)在，對(duì)細(xì)小纖維的研究已經(jīng)從對(duì)細(xì)小纖維量的影響，深入到了對(duì)細(xì)小纖維質(zhì)量的研究，以及決定細(xì)小纖維質(zhì)量的形態(tài)研究。對(duì)細(xì)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(xì)小纖維的特性和功用作詳細(xì)的介紹。1紙漿細(xì)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(zhǎng)纖維(fibres)和細(xì)小纖維(fines)。一般來講，造紙?jiān)现械哪切┩ㄟ^直徑為75μm的圓孔或者纖維篩分儀的200目篩的顆粒，會(huì)被看作[1]是細(xì)小纖維。但是，不同的漿種，細(xì)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(xì)胞等的混合物組分叫細(xì)小纖維；通常將機(jī)械漿與化學(xué)機(jī)械漿通過200目的纖維碎片、絲狀細(xì)小纖維、纖維束等組分稱作細(xì)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(xì)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(xì)小纖維。紙料的細(xì)小組[3]分不同于紙漿的細(xì)小纖維。紙料的細(xì)小組分包括了填料和細(xì)小纖維等多種物質(zhì)。從纖維形狀來看，木材紙漿細(xì)小纖維可以分為纖絲狀細(xì)小纖維(fibrilfines)和薄片狀細(xì)小纖維(flakefines)兩種，如圖1和圖2所示。漿料不同，則細(xì)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(diǎn)項(xiàng)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(jī)制研究”和教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（20050561006）資助項(xiàng)目的資助。-1-http://www.paper.edu.cn[4][4]圖1纖絲狀細(xì)小纖維圖2薄片狀細(xì)小纖維紙漿細(xì)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(xì)小纖維占32％～34％；云杉CTMP漿通過200目的細(xì)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(xì)小纖維級(jí)分和紙漿長(zhǎng)纖維級(jí)分有所差別。就化學(xué)漿而言，其長(zhǎng)纖維級(jí)分和細(xì)小纖維級(jí)分的化學(xué)組成雖然類似，但細(xì)小纖維級(jí)分中的半纖維素和木素含量比[2]長(zhǎng)纖維級(jí)分要多一些。紙漿細(xì)小纖維體積小，比

6、表面積大，造成紙漿細(xì)小纖維的表面電荷明顯高于長(zhǎng)纖維級(jí)分和未分級(jí)漿料的表面電荷。紙漿細(xì)小纖維比表面積和電荷特性，使其對(duì)化學(xué)品的吸附性能增[5][2]強(qiáng)。紙漿細(xì)小纖維的潤(rùn)脹程度大，單位絕干物質(zhì)攜水量接近長(zhǎng)纖維攜水量的兩倍。2紙漿細(xì)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(xì)小纖維的原料。研究者常對(duì)紙漿進(jìn)行熱分散或[1，4，6]者磨漿處理，然后再進(jìn)行分離。紙漿細(xì)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(xì)小纖維并對(duì)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(xì)小纖維級(jí)分。紙漿細(xì)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(zhǎng)度纖維分析儀也可以用來定量分析漿料中的細(xì)小纖維含量，比如KajjaniFS-200，它可以檢測(cè)長(zhǎng)度小于0.2mm的顆粒的數(shù)量，給出細(xì)小纖維的重量百分比和數(shù)量百分比。Marton和Robie描述了細(xì)小纖維的水力比容積（或稱為比沉降容積）的測(cè)量方法。其測(cè)量原理為纖絲狀顆粒形成的絮體體積比非纖絲狀細(xì)小纖維要大，利用鹽類的添加使得細(xì)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(xì)小纖維的相對(duì)量。紙