纸浆打浆纤维细胞的变化过程

发布时间:2020-10-12

    打浆对纤维的作用和纤维的变化除压溃、揉搓、疏解以外,主要分为以下五部分:
    细胞壁的位移和变形,初生壁和次生壁外层的破除,吸水润胀,细纤维化和横向切断等。但这几种作用不是截然分开,而是互相交错进行的,现分述如下:


 细胞壁的位移和变形
    用偏光显微镜可以观察到纤维上的亮点,即微纤维的位移。未打浆的纤维有位移,而开始打浆后出现了新的位移点,随着打浆过程的进行,位移点逐步扩大并变得更清晰。
    产生位移的原因是由于纤维在打浆过程中受到机械作用力,使次生壁中层一定位置上的微纤维产生弯曲变形,微纤维之间空隙有所增加,这就为纤维吸收更多的水创造了条件。开始这个变形是很小的,以后逐步变大。虽然由于初生壁和次生壁外层还没有去除,对次生壁中层的位移和进一步润胀受到限制,但吸水变形可使纤维变得柔软,对去除初生壁和次生壁外层具有重要作用。
  初生壁和次生壁外层的破除
    初生壁在蒸煮和漂白的过程中去掉一部分,但仍存有相当数量。未去掉初生壁的纤维,显得光滑、挺硬,不易吸水润胀。这是由于初生壁中含有较多木素,并呈网状的结构,它虽然能吸水,但润胀程度很低。初生壁的外层很薄,它紧紧地包围着能够很好润胀的初生壁中层,因此,也必须在打浆中将其除去,使次生壁中层的细纤维分离出来,才能达到纤维的充分润胀和细纤维化作用。
    初生壁和次生壁外层的破除,是利用打浆度测定仪打浆设备的机械作用力和纤维之间的相互摩擦,呈膜状或碎片的形式除掉的。当然,打浆过程中不可能将每根纤维的初生壁和次生壁外层彻底去除,根据打浆程度的不同,去除的多少也不同。不同种类的纤维初生壁及次生壁外层的除去难易程度也不相同,如草浆比木浆去除要困难,硫酸盐木浆比亚硫酸盐木浆的去除要困难,因而造成打浆时细纤维化的难易程度不同。
  纤维的吸水润胀
    在初生壁未打破之前,纤维的吸水润胀程度较慢。随着打浆的进行,初生壁及次生壁外层不断被打破,纤维的吸水润胀加快,纤维直径可迅速润胀到原来直径的两倍。吸水润胀后的纤维变得柔软可塑,外表面积增大,内部组织结构松弛,分子间内聚力下降,有利于细纤维化的进行。
    纤维在打浆过程中所以能发生吸水润胀,是由于纤维素和半纤维素分子结构中存在有无定形区和大量羟基,与水分子发生极性吸引,水分子进入无定形区,使纤维素分子链间距离增大、纤维外表面积增大,从而引起吸水润胀。一般半纤维素含量多的纤维易吸水润胀,木素含量高的纤维不易吸水润胀,因此,漂白后的纸浆纤维较未漂浆吸水润胀好。
细纤维化
    纤维在打浆的过程中受到打浆设备的机械作用而产生纤维的纵向分裂,表面分离出细小纤维,纤维两端帚化起毛的现象,称为细纤维化。
一般认为,纤维的细纤维化是在纤维吸水润胀以后开始的。由于吸水润胀,致使内聚力减小,次生壁的层与层之间产生滑动,使纤维变得柔软可塑,称为内部细纤维化。而纤维表面的分丝帚化,分离出大量细小纤维,增加了纤维的外表面积,称为外部细纤维化。
    纤维的细纤维化,主要是次生壁中层产生,因为细纤维在它上面的排列多是近似平行的,易于润胀和分裂帚化。但必须是在次生壁外层完全除掉或部分除掉的情况下,才能产生较好的细纤维化。纤维的细纤维化和纤维的吸水润胀是相互促进的。吸水润胀为纤维的细纤维化创造了有利条件;反之,纤维的细纤维化又能促进纤维更进一步的吸水润胀。
横向切断
    打浆过程中,由于打浆设备的刀片或磨齿间的剪切作用,使纤维受到切断。同时在打浆压力较大、浓度较高的情况下,纤维之间相互摩擦,也会造成纤维的横向切断。
    长纤维经适当地切断,可以提高纸张的组织均匀性和平滑性。但过分受到切断,纸的强度就会降低。通常对棉浆、麻浆等长纤维浆料,在打浆时要求有较多的切断;对针叶木浆(纤维平均长度为2~3毫米)在打浆时,应根据纸张物理性能要求,将纤维切断到必要的程度,对较短的阔叶木浆和草类浆(纤维平均长度为0.7~1.1毫米),则不希望有过多的切断。
    在同一打浆条件下,吸水润胀得很好,纤维具有良好的柔软性和可塑性,就不容易受到切断,而易于分丝帚化。反之吸水润胀不好,纤维挺硬,则容易受到切断。
总结
    上述五个方面的作用是指单根纤维而言的,即指一根纤维在打浆过程中可能受到的集中作用。在实际生产中,打浆处理的纤维数量是无法估量的,由于打浆中各种条件的限制,每根纤维受到的作用不可能完全一致。如有一部分纤维在打浆时可能吸水润胀和细纤维化作用都较好,而另一部分纤维可能受到较严重的切断作用;也可能有一部分纤维在打浆初期初生壁和次生壁外层就破裂,而另一部分纤维直至打浆后期尚未破裂。如果这种现象严重,就说明打浆作用不良,必须采取有效措施,力求把浆打得均匀一些。

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