磨打浆的意义.doc

磨打浆在纸业制造中的重要意义 王康健（昆明理工大学 轻化工程专业 云南 昆明）摘要：在纸页抄造的过程中，磨（打）浆意义重大。通过磨（打）浆改变纤维的形态，可以使纸浆获得某些特征（如机械强度和物理性能），保证抄造出来的产品达到预期的质量要求。而且通过磨（打）浆作用可以控制纸料在网上的滤水性能，以适应造纸机生产的需要，使纸副获得良好成型，改善纸页匀度和强度。关键词：磨打浆 纸页 纤维 细纤维化 打浆度 纸页质量 性能 意义 磨（打）浆的过程中通过对纤维的疏解和分丝帚化等作用，大大的改善了浆料的性质，在纸页的抄造过程中起着很重要的作用。磨（打）浆是物理变化，磨（打）浆作用对纸浆所产生的纤维结构和胶体物质的变化都属于物理变化，并不引起纤维的化学变化和产生新的物质。以下就对磨打浆在纸页抄造中的重要意义进行分析。 磨打浆机理磨打浆是纤维受到剪切力作用的结果，纤维受到的剪切力可以来自磨（打）浆设备的刀（或磨齿）的机械作用也可以来自纤维与流体之间的速度剃度和加速度所产生的剪切力。磨（打）浆过程作用机理如图1-2-6所示。从图中可以看到，在磨（打）浆过程中，机械和流体的剪切力同时作用于纤维以改变纤维的特性。剪切应力通过发生于转动飞刀（磨齿）和固定刀（磨齿）之间的间隙和沟槽的滚动、扭转和拉紧作用强加给纤维。通过弯曲、破碎和拉/推等作用将法向应力（不论是张力或压缩力）强加于刀（磨齿）与刀（磨齿）表面间捕获的纤维絮团。图1-2-7所示的是磨浆机转动飞刀和固定的定刀之间，纤维或纤维絮团在此受到压缩和剪切作用，从而使纤维发生变化。 磨打浆对纤维的作用磨打浆使纤维受到剪切力，除了揉搓梳解浆料外，在磨（打）浆过程中纤维的变化可以认为是：纤维受磨（打）浆作用细胞壁产生位移和变形。然后是P层和S1层的部分破除和纤维被切断。接着是纤维的吸水润涨和细纤维化。另外还会产生纤维碎片，使纤维扭曲、卷曲、压缩和伸长等变形。实际上这些作用和纤维的变化阶段不能截然分开，是交错进行的，随着磨（打）浆条件的不同，各种作用和纤维的变化也不大相同。现分述如下：1、 初生壁和次生壁外层的部分破除磨（打）浆的机械作用使S2层中的细纤维同心层产生弯曲发生位移和变形，使细纤维间的间隙增大，水分子更容易渗入，为纤维的润胀创造了条件，使纤维变的柔软，对P层和S1层的破除起到重要的促进作用。P层和S1层中的木素含量较多，能透水而不能润胀，并紧紧的束缚在S2层上，使S2层中的细纤维得不到松散和润胀，需要通过打浆的机械作用和纤维之间的相互磨檫作用将P层和S1层破除，才能使S2层充分的润胀和细纤维化。2、 吸水润胀 在磨（打）浆初期纤维的P层和S1层未破除以前，纤维的润胀很慢，经过磨（打）浆P层和S1被破除，水分大量渗入纤维素的无定型区，使纤维分子链之间的距离增大，引起纤维变形，使分子间的氢键结合受到破坏而游离出更多的羟基，使纤维润胀作用加快。纤维润胀是磨（打）浆过程中一个重要问题，纤维润胀以后，其内聚力下降，纤维内部的组织结构变得更为松弛，使纤维的比容和表面积增加纤维变的柔软可塑，甚至产生油腻的感觉，纤维润胀以后其直径可以膨胀增大23倍，有利于纤维的细纤维化，能有效的增加纤维间的接触面积，提高成纸的强度，使透气度下降。3、 细纤维化细纤维化包括纤维的外部细纤维化和内部细纤维化。外部细纤维化是指：纤维纵向产生分裂，两端帚化，纤维表面分丝起毛，像绒毛付在纤维的表面，这种表面的微纤维化，使细纤维松脱出来。分离出大量的细纤维、微纤维、微细纤维。从而大大的增加了纤维的外比表面积，促进了氢键结合。纤维的内部细纤维化是指：在纤维发生润胀以后在次生壁同心层之间彼此产生滑动，是纤维的刚性削弱，塑性增加，纤维变的柔软而有可塑性。细纤维化主要产生在S2层，因为S2层纤维素含量多，细纤维的排列与轴几近平行，在磨（打）浆过程中，S1层破裂，纤维发生润胀，并受到磨（打）浆的揉搓和剪切力的作用，使次生壁同心层之间相邻纤维素分子之间的氢键断裂，侧链的连接受到破坏，纤维的内聚力减小，次生壁同心层之间产生滑动和分裂现象。纤维的外部细纤维化和内部细纤维化均有利于纤维的结合，提高成纸的强度紧度和均度等性能，对纸页的性质影响极大，是磨（打）浆的重要作用之一。4、切断切断是指纤维横向发生断裂的现象。主要是纤维受到磨（打）浆设备的剪切力和纤维之间相互磨檫造成纤维横向断裂的结果。切断可以发生在纤维的任何部位，但主要发生在纤维结点上与髓线细胞的交叉处，因为这些部位比较脆弱。纤维切断后在断口处留下许多锯齿行的末端，有利于纤维的分丝帚化和细纤维化。长纤维经适当的切断以后可以提高纸张的匀度和平滑度，但是过度切断又会降低纸张的强度，特别是裂断长。所以应该根据纸张要求和原料的特性严格控制纤维切断的程度。5、产生纤维碎片磨（打）浆过程产生纤维碎片有三方面：（1）纤维的初生壁和次生壁外层破除（2）纸浆中的杂细胞被打碎（3）纤维被横向切断产生碎片这些碎片的存在一方面影响纸料的滤水性能，特别是草类纤维，因杂细胞含量多，纤维脱落的碎片也多，所以滤水性能差。另一方面这些碎片的存在会影响纸页的物理强度。6、其他次要作用（1）增加纤维的柔软性（2）纤维的扭曲、弯曲和压缩（3）纤维表面的部分半纤维素发生溶解作用 磨打浆对纸张性质的影响磨（打）浆对纸业性质有着重要的作用。为了控制生产提高成纸质量，必须研究磨（打）浆与纸张各种物理性质的关系。磨（打）浆的基本矛盾就是纤维的结合力和纤维的平均长度。随着打浆度的提高，纤维的结合力不断下降，并有利于提高纸页的各种强度。但另一方面，随着打浆度的继续提高，纤维的长度不断减短，使纸页的各种强度指标下降。这两种因素的结合使强度曲线出现了转折现象。1、纤维结合力与磨（打）浆的关系随着打浆度的增加，纤维润涨和细纤维化程度增加，纤维的比表面积增大，游离出更多的羟基，促进纤维间氢键结合，使纤维间的结合力不断上升磨（打）浆初期纤维结合力曲线上升很快，说明纤维润涨和细纤维化增加的速度很快，磨（打）浆中期纤维结合力曲线上升逐渐变慢，说明纤维的外表面积逐渐暴露，纤维结合面积的增长速度已经越来越慢。在磨（打）浆后期，纤维结合力曲线逐渐平直，说明磨（打）浆后期纤维已高度吸水润涨和细纤维化，再进一步提高纤维的结合面积已经相当困难，因此纤维的结合力达到最高点。2、 磨（打）浆对纸页裂断长的影响。裂断长是表示纸张能够承受的抗张强度的大小。影响纸张裂断长的因素很多，主要是纤维结合力和纤维平均长度。同时与纤维的交织排列和纤维自身的强度等也有关系。在磨（打）浆初期裂断长上升很快，以后逐渐缓慢，到一定数值之后，产生转折和下降的现象。这是因为，在磨（打）浆前期纤维很快的润涨和细纤维化，使纤维结合力上升，裂断长也随之提高，这阶段影响裂断长的主要是纤维的结合力。木浆打浆度在70SR稻草浆打浆度在50SR左右，裂断长达到最大值，继续磨（打）浆，纤维的结合力虽然继续提高，但随纤维的平均长度下降裂断长已经开始下降。后一段影响裂断长的主要因素是纤维的平均长度。转折现象产生的早晚与磨（打）浆方式有关。如采用重刀磨打浆，纤维长度下降快，裂断长提早出现转折；反之轻刀磨（打）浆，纤维的切断少，有利于裂断长的提高，出现转折的时间也晚。现将磨打浆对纸张其他方面性质的影响及主要影响因素总结并列表示于下：磨打浆对纸张性质的影响 指标：纤维结合力氢键结合力裂断长耐破度耐折度撕裂度定义表示纸张能承受抗张强度的大小表示纸页所能承受的最大压力纸在一定张力下所能承受180往复折叠次数表示纸页抗撕裂的能力与SR关系初期很快，中期减缓，后期初期，中期减缓，到一定数值出现转折。初期很快，中期减缓，后期初期很快，中期减缓，后期初期很快，中期减缓，后期主要影响因素纤维结合力，纤维平均长度。纤维结合力，纤维平均长度。纤维结合力，纤维平均长度。纤维结合力，纤维平均长度。纤维结合力，纤维平均长度。指标：紧度不透明度伸长率和收缩率吸收性和透气度脆性定义纸页紧密的程度纸页不透光的程度。伸长率是指纸页受到张力至断裂时，伸长的百分率吸收性是指纸张吸收水或其他液体的能力；透气度是鉴别纸层中间含有空隙的程度与SR关系初期紧度大大，以后逐渐减缓，打浆度，不透明度随着打浆度，伸长率、收缩率逐渐打浆度，吸收性、透气度主要影响因素纸张打浆度，半纤维素含量纤维结合力，间隙半纤维素含量纤维结合力，半纤维素含量造纸工艺。脆性：打浆初期由于切断少，而纤维结合力增加，所以脆性下降，随着打浆继续，纤维切断程度加强，所以脆性会一直上升。通过以