纖維特征對紙張結(jié)構(gòu)和性能的影響

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1、目錄纖維特征對紙張結(jié)構(gòu)和性能的影響1摘要3第一章前言3第二章紙張介紹4第三章纖維特征5第一節(jié)纖維的長度7第二節(jié)纖維的粗度8第三節(jié)纖維的強(qiáng)度8第四章與紙張結(jié)構(gòu)的關(guān)系9第一節(jié)成形性能9第二節(jié)緊度9第三節(jié)光散射系數(shù)10第五章抗張強(qiáng)度11參考文獻(xiàn)13致謝14摘要纖維特征在造紙過程中影響紙頁的結(jié)構(gòu)，并決定紙頁的性能。本文主要概述了造紙纖維的幾種重要特征，如纖維長度、纖維粗度、纖維的內(nèi)在強(qiáng)度，并分別從微觀和宏觀的角度，分析了纖維的特征對紙張結(jié)構(gòu)和性能的影響關(guān)系。第一章前言紙張是以纖維為主體的多相網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，并具有各向

2、異性、多孔性、柔軟性和再利用性等特點(diǎn)。造紙用纖維主要包括植物纖維，如木材纖維、草類纖維、棉麻纖維等，和非植物纖維，如化學(xué)纖維、無機(jī)纖維、微生物纖維等。不同的纖維種類和特征，其成紙性能的差異很大。關(guān)于纖維特征和紙張性能之間的關(guān)系，通常有兩種研究方法[1]：（1）對漿進(jìn)行分級或以不同的原料制漿，以獲得具有不同特性的纖維，并通過打漿來改變纖維和紙頁的性能，研究紙張對纖維性質(zhì)的依賴關(guān)系。但由于纖維各種性質(zhì)之間的相互關(guān)聯(lián)以及打漿導(dǎo)致纖維性質(zhì)的改變，很難確定單個(gè)因素的影響；（2）用不同尺寸的人造纖維抄片，研究纖維特征對

3、成紙性能的影響。雖然能獲得纖維與紙頁性能之間實(shí)驗(yàn)關(guān)系，但對真實(shí)的紙漿是否適用尚存疑慮。?第二章紙張介紹紙張是一種非勻質(zhì)材料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可歸納為如下幾方面：（1）具有多種元素：纖維、填料、膠料和色料等，其中纖維是紙張結(jié)構(gòu)最基本的元素，纖維原料的種類和加工方法不同，紙張的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)也各不相同。填料、膠料等也因品種不同而有性能差異。（2）纖維、填料、膠料和色料在紙頁X-Y-Z3個(gè)方向上的分布具有各向異性，表現(xiàn)在纖維的排列方向不同，不同尺寸的纖維分布不同，以及填料、膠料、色料和空氣含量等的分布不同。這種結(jié)

4、構(gòu)的各向異性，主要決定于抄紙的方法和使用的設(shè)備。（3）大多數(shù)紙張具有兩面性，即紙張兩面的性質(zhì)不同。（4）紙張具有孔隙結(jié)構(gòu)，紙張的多孔結(jié)構(gòu)（孔隙率）決定了紙張具有透氣性、吸濕性、吸收性和可壓縮性，這是紙張能吸收水、油墨等液體物質(zhì)的基礎(chǔ)。（5）纖維、填料、膠料和色料之間的結(jié)合決定著紙張的機(jī)械強(qiáng)度和與其他物質(zhì)的結(jié)合力。第三章纖維特征纖維特征的重要性體現(xiàn)在兩方面：一是在造紙過程中影響紙頁結(jié)構(gòu)的成形，二是決定紙頁的性能。造紙用紙漿包括機(jī)械漿和化學(xué)漿，他們對于紙張性能的影響不同，紙張結(jié)構(gòu)取決于纖維尺寸和濕纖維的機(jī)械性能

5、，干纖維和紙張的機(jī)械性能則取決于他們干燥時(shí)的壓力[2]。纖維素分子結(jié)構(gòu)纖維素纖維的性能包括纖維間的結(jié)合力、纖維的尺寸和漿料準(zhǔn)備及化學(xué)品添加階段的優(yōu)化性能[3]。纖維長度、粗度和強(qiáng)度是造紙纖維的三個(gè)基木性質(zhì)，與成紙的性能有著密切的關(guān)系。前者反映了纖維形態(tài)的基本特征，對紙張的物理性能和印刷性能影響較大，對紙頁的吸收性和孔隙率影響更大[4]。圖1不同的漿種和處理方式，所得纖維的特性也有很大差異。由圖1（圖中紙漿均為商品漿，由松樹、云杉、樺樹和白楊組成）可以看出，針葉木漿纖維長度分布高于機(jī)械漿和闊葉木漿，但寬度分布

6、的區(qū)別級別則沒有那么顯著，即不同漿料纖維的寬度平均值差別不大。另外，不同漿種的壁厚和橫截面積分布反映的平均值差異不大，但橫截面積大的纖維，其細(xì)胞壁厚度也大。紙漿纖維的尺寸在造紙流程中不斷變化。在化學(xué)制漿和漂白過程中，木素和半纖維素從纖維細(xì)胞壁上溶出，纖維變得更薄而更柔軟。機(jī)械處理，如混合、打漿、增濃等，使纖維發(fā)生變形，導(dǎo)致纖維卷曲，從而影響纖維長度?；瘜W(xué)漿的纖維由5%-10%細(xì)小纖維、30%中間組分和保留的長纖維組分組成，機(jī)械漿中的纖維組分則各占1/3。纖維素紙卷纖維的長度、粗度和強(qiáng)度是造紙纖維的三個(gè)基本性

7、質(zhì)，與紙張的性能有著密切的關(guān)系。前兩者反映了纖維形態(tài)的基本特征，纖維長度和強(qiáng)度的變化主要影響紙頁的強(qiáng)度，而纖維粗度的影響幾乎遍及所有紙頁的性質(zhì)。圖1不同漿種的纖維長度、寬度、纖維壁厚、橫截面積分布特性曲線[5]第一節(jié)纖維的長度長度是造紙纖維的一個(gè)最重要特征。紙漿纖維的平均長度與紙張綜合強(qiáng)度存在著密切的相關(guān)性[6]，長纖維可以提供更大的結(jié)合面積與更好的作用應(yīng)力分布，在纖維之間產(chǎn)生更多的鍵結(jié)合，使得纖維網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度更大。濕紙頁的強(qiáng)度隨纖維長度的增加而迅速增加?？箯垙?qiáng)度、撕裂度、耐破度業(yè)雖纖維長度提高而改善。但長度增

8、加到一定程度時(shí)，在紙漿懸浮液中極易絮聚成團(tuán)，對紙頁勻度有負(fù)面作用，甚至降低紙頁強(qiáng)度。纖維長度以及柔韌度、細(xì)度和紙頁密度控制各單根纖維所產(chǎn)生的纖維接觸面積，因此，纖維的長度對紙張結(jié)構(gòu)有很大的影響。較寬的、較厚的長纖維使挺度增加，粗長的纖維不易壓潰，所以可獲得較高的松厚度、接觸面積少而更疏松的結(jié)構(gòu)，以及較低的耐破度和抗張強(qiáng)度。纖維長度本身作為主要的紙漿質(zhì)量參數(shù)，并不具有現(xiàn)實(shí)意義。因?yàn)槔w維的規(guī)格，如長度、寬度、細(xì)胞壁厚