植物纤维形态对纸张性能的影响

Chapter1TheCompositionandStructureofWood1TianjinUniversityofScience&Technology第五节植物纤维形态对纸张性能的影响(一)常见原料的细胞组成比较针叶材：管胞、木射线管胞和木射线薄壁细胞；阔叶材：木纤维、管胞、导管、薄壁细胞及木射线薄壁细胞；禾本科：纤维细胞、杂细胞(表皮细胞、石细胞)。Chapter1TheCompositionandStructureofWood2TianjinUniversityofScience&Technology•多数杂细胞由于腔大、壁薄、长度短，制浆时会吸收大量蒸煮药液；•洗浆时会堵塞洗浆机洗鼓的网孔，降低洗涤能力；成纸强度低；•表皮细胞在碱法制浆中会增加废液的硅含量，在酸法制浆中则成片状存在、增加纸病。•原料的杂细胞含量越高，其制浆造纸价值就越低。•制浆造纸价值：棉花及麻类＞针叶材原料＞阔叶材原料＞禾本科原料。杂细胞对制浆造纸的影响Chapter1TheCompositionandStructureofWood3TianjinUniversityofScience&Technology(二)纤维形态及其与纸张性质的关系•纤维形态包括纤维的长度、宽度、壁厚、腔径等基本形态指标外，还包括长宽比、壁腔比以及纤维的粗度等。Chapter1TheCompositionandStructureofWood4TianjinUniversityofScience&Technology∑niLi数量平均长度=———————∑ni∑niLi2质量平均长度＝———————∑niLi∑niLi3二重质均纤维长=——————∑niLi2ni:某级分中纤维数目；Li：某级分中纤维平均长。1．纤维的长度（书38页）Chapter1TheCompositionandStructureofWood5TianjinUniversityofScience&Technology2．纤维形态的频率分布n’分布频率＝————X100(%)n将纤维按不同长度（或宽度）的大小分级，计算每一级分纤维根数占纤维总数量的百分比例，可得数量分布频率或质量分布频率。Chapter1TheCompositionandStructureofWood6TianjinUniversityofScience&Technology0510152000.110.230.350.470.580.70.820.941.051.171.291.411.521.641.76重量纤维长分布频率（%）原浆板良浆（H型疏解剂）Chapter1TheCompositionandStructureofWood7TianjinUniversityofScience&Technology(二)纤维形态及其与纸张性质的关系纤维长度1．长宽比=-----------------纤维宽度长宽比大的纤维，成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多，纤维分布细密，成纸强度高，特别是撕裂度、裂断长、耐折度等强度指标。（书39页表1-19）一般认为长宽比小于45的原料，应用价值很低。Chapter1TheCompositionandStructureofWood8TianjinUniversityofScience&Technology2．壁腔比2X细胞单壁厚度壁腔比=——————————细胞腔直径CellwallthicknessWidthChapter1TheCompositionandStructureofWood9TianjinUniversityofScience&Technology2X细胞单壁厚度刚性系数=—————————X100纤维直径细胞腔直径柔性系数=————————X100纤维直径Chapter1TheCompositionandStructureofWood10TianjinUniversityofScience&Technology纤维的壁腔比不同，则它们的柔软程度不同。壁腔比小（即纤维的柔软性好）的纤维，成纸时纤维间的接触面积较大，故结合力强，成纸的强度高；反之，壁腔比大的纤维则较僵硬，成纸时纤维间的接触面积较小，结合力小，成纸的强度差。Chapter1TheCompositionandStructureofWood11TianjinUniversityofScience&Technology壁腔比1为很好原料；壁腔比=1为好原料；壁腔比1为劣等原料。Chapter1TheCompositionandStructureofWood12TianjinUniversityofScience&Technology图：理想的纤维结构厚壁纤维A与薄壁纤维比较。《制浆造纸工程大全》P19Chapter1TheCompositionandStructureofWood13TianjinUniversityofScience&TechnologyPaperonCloseExaminationChapter1TheCompositionandStructureofWood14TianjinUniversityofScience&Technology3．纤维的粗度(Coarseness)每100m长度的绝干纤维的质量(mg)，用decigrex(dg)表示。W=30CWT=5W=40CWT=5W=30CWT=10W=40CWT=10IncreasingCoarseness[mg/m]RelativeamountofmaterialinfibreChapter1TheCompositionandStructureofWood15TianjinUniversityofScience&Technology•纤维粗度大于30dg的纸浆，造纸的纸页较粗糙，平滑度低；小于10dg者，纸页细腻，平滑度好，但是裂断长、耐破度、撕裂度及耐折度下降。Chapter1TheCompositionandStructureofWood16TianjinUniversityofScience&Technology4.纤维的卷曲因子（Formfactor或CurlIndex）DLFormfactor=D/LCurlIndex=L/D-1Chapter1TheCompositionandStructureofWood17TianjinUniversityofScience&Technology6.扭结指数（Kinkindex）•Measurementofangles•ReportedaccordingtoKibblewhite’skinkindexformulaChapter1TheCompositionandStructureofWood18TianjinUniversityofScience&TechnologyPrincipleofmechanicalrefining.Woodchipsarefedintotherefiningzonewheretheyaredisintegratedbetweentwogrooveddiscsofwhichatleastoneisrevolving.纤维的扭结是指由于纤维细胞壁受损而产生的突然而生硬的转折。Chapter1TheCompositionandStructureofWood19TianjinUniversityofScience&Technology扭结指数可用单位长度上扭结平均个数（个/mm）或单根纤维上扭结平均个数（个/单根纤维）表示。Chapter1TheCompositionandStructureofWood20TianjinUniversityofScience&Technology•定义：1）造纸原料中长度等于或小于0.2mm的纤维2）造纸原料中通过纤维筛分仪的200目筛（0.074mm）的纤维•来源：1）初级细小纤维：木材中原有的小颗粒，如切断的纤维、导管分子、纹孔、射线细胞和薄壁组织细胞（量少）；2）二次细小纤维：浆料在生产和后续的抄造过程中通过机械处理产生的纤维壁碎片（量多）。6.细小纤维（fines)Chapter1TheCompositionandStructureofWood21TianjinUniversityofScience&Technology•影响1）纸机的运行过程，比如留着、滤水、白水回收系统、助剂效用、干燥速度等；2）纸张的性能，比如纸张结构、物理强度性能、光学性能、印刷性能等。Chapter1TheCompositionandStructureofWood22TianjinUniversityofScience&Technology(三)纤维形态测定1．纤维的长、宽度测定•台式投影仪进行；•KajaaniFS（100/200/300）型纤维质量自动测量仪；•纤维质量分析仪（FQA）•Fibermaster/FibertesterChapter1TheCompositionandStructureofWood23TianjinUniversityofScience&TechnologyKajaaniKajaani100100纤维分析仪纤维分析仪Chapter1TheCompositionandStructureofWood24TianjinUniversityofScience&TechnologyChapter1TheCompositionandStructureofWood25TianjinUniversityofScience&TechnologyKajaani100纤维分析仪工作原理图Chapter1TheCompositionandStructureofWood26TianjinUniversityofScience&TechnologyKajaani300Chapter1TheCompositionandStructureofWood27TianjinUniversityofScience&TechnologyOpticsModuleSampleoutCapillarySampleinFibredetectorDetectorlightsource(Laser)PolarizersMeasurement(CCD-camera)MeasurementlightsourceLEDOpticsbodySampleloop样品回路•漏斗•毛细管•排出Detectionloop检测回路•激光•1st偏振器•毛细管•2nd偏振器•纤维检测器Measurementloop测量回路•发光二极管•毛细管•CCD照相机Measurement测量Chapter1TheCompositionandStructureofWood28TianjinUniversityofScience&TechnologyFibermasterChapter1TheCompositionandStructureofWood29TianjinUniversityofScience&TechnologyFibertesterChapter1TheCompositionandStructureofWood30TianjinUniversityofScience&TechnologyFiberQualityAnalysisOpTestEquipmentInc.Hawkesbury,ONCanadaChapter1TheCompositionandStructureofWood31TianjinUniversityofScience&TechnologyValuesMeasuredByTheLaboratoryFQAFiberLengthFiberWidthFiberCurlFiberKink%FinesCoarsenessHWD/SWDRatioShivesChapter1TheCompositionandStructureofWood32TianjinUnive