打浆对纤维的五个作用

1、打浆对纤维的五个作用在打浆过程中纤维没有发生化学变化。不论应用何种型式的打浆设备，主要都是使纤维产生切断、压溃、润胀和细纤维化作用，而这些都是纤维细胞壁的变化。在植物纤维化学中已经讲过，植物纤维的构造可分为胞间层（L） 、初生壁（P） 、次生壁外层（S1） 、次生壁中层（S2） 、次生壁内层或称三生壁（S3） 。根据观察分析，纤维各层细胞壁无论在物理结构和化学组成上都是不同的，因而就具有不同的特性。可以认为，初生壁是一层类似塑料的多孔层薄膜，它的厚度为0.11 微米，其细纤维成网状的排列。从结构观点来看，它是各向同性的，且木素含量较高，因而它只能透水，而不能润胀，反而还会在打浆时限制次生壁中层

2、的润胀。至于次生壁外层，它是介于初生壁与次生壁中间的一个过渡层，在物理结构或化学成分上都比较接近初生壁的性质。次生壁中层是纤维的主要部分，比其它各层都显得厚得多，它的厚度为1.05.0 微米，其细纤维的排列是高度各向异性的，且与纤维的轴向呈一定的角度，因而造成纤维的纵向结合强度大，而横向的结合强度弱，所以沿着纤维的横向润胀就较为容易。次生壁中层的木素含量较低，这一情况极其有利于纤维在打浆时的润胀。次生壁内层较薄，其木素含量也较低。一般认为，打浆对纤维的作用和纤维的变化除压溃、揉搓、分裂以外，大体可主要分为以下五方面细胞壁的位移和变形，初生壁和次生壁外层的破除、润胀、细纤维化和切断等。当然这几方

3、面的作用不是截然分开的，而是交错进行的。现分述如下： （一）细胞壁的位移和变形一些研究者认为，在次生壁中层的细纤维能发生位移。用偏光显微镜可以很容易观察到纤维上的亮点, 这就是细纤维的位移.根据观察,未打浆的纤维有位移,而开始打浆后又出现了新的位移点,随着打浆过程的进行,位移点逐步扩大,并变得更为清晰。根据用偏光显微镜拍照所得的照相图，位移可分为三种型式。打浆的机械作用使得次生壁中层一定位置的细纤维弯曲， 这样细纤维之间空隙有所增加，以致能够进入较多的水分。当初生壁还没有被破除之前，次生壁中层发生位移和润胀又会使纤维更加柔软，从而促进初生壁的破坏。有些研究结果认为，对针叶树管胞来说，在制浆和打

4、浆之后，位移和变形发生在髓射线的部位。（二）初生壁和次生壁外层的破除蒸煮和漂白后的纤维仍存有一定数量的初生壁，影响着纤维润胀。同时，它和次生壁外层都会妨碍次生壁中层细纤维的细纤维化，影响着纤维的结合力。因此需要在打浆过程中借助于机械作用把初生壁和次生壁外层破坏，以利于纤维的润胀和细纤维化作用。对于不同种类的纸浆，初生壁和次生壁外层破除的难易程度和破除的情况亦是不尽相同的。例如， 亚硫酸盐纸浆的初生壁和次生壁外层破除，就比硫酸盐纸浆容易一些，其原因可能是由于在蒸煮过程中，亚硫酸盐的蒸煮药液和硫酸盐法的蒸煮药液，无论在其化学性质特别是PH 值，或进入纤维的途径都是不相同的。因而造成了亚硫酸盐纸浆纤

5、维的初生壁，甚至是次生壁外层在制浆过程中受到破坏的程度，均比硫酸盐法纸浆的为高，因而在打浆过程中较易于破除。对初生壁破除情况进行的实验研究表明，用PFI 磨对漂白亚硫酸盐木浆和未漂白硫酸盐木浆进行打浆，经过不同打浆时间的处理后，在显微镜下观察100 根纤维的情况，并将观察结果分为四组。对于漂白亚硫酸盐浆，仅在500转，即稍为打浆至16。SR时，半数以上的纤维失掉了部分的初生壁；在2000转时，即约22。SR纤维初生壁几乎全部受到破坏。而对于未漂硫酸盐浆，初生壁的破除速度大大减慢。随着打浆时间的增长，纤维的润胀和细纤维化程度都有所提高，因而，纸页的抗张强度亦随之增加。（三）润胀所谓润胀是指高分子

6、化合物在吸收液体的过程中，伴随体积膨胀的一种物理现象。纸浆纤维之所以有润胀能力，主要是由于其带有羟基的关系，因而能在极性性液体中发生润胀。打浆时，纤维首先吸水而发生润胀，比容有时增加，纤维细胞壁结构变得更为松弛，内聚力则有所下降，从而提高了纤维的柔软性和可塑性。与此同时，由于润胀引起内聚力的降低，就更有利于打浆机械作用对细纤维纸的进一步细纤维化，其结果大大增加了纤维的表面积和游离的羟基数目，这无疑将会在纸页干燥时增加纤维之间的接触面积。润胀程度同纸料的组成有关。 半纤维素含量高的亚硫酸盐浆较容易润胀，而硫酸盐浆就比亚硫酸盐浆润胀程度小些。木素含量高的纸料不易润胀，因此漂白能改进这种纸料的润胀能

7、力。测定纸料润胀程度是比较困难的，若干种润胀测定方法均尚未被公认。现举亚米 （ Jayme）所介绍的离心机法，作为示例。亚米是采用未漂亚硫酸盐浆作为原料，在离心磨 （ Jokromill ）中进行不同时间的打浆，取出后测定打浆度，再用离心机甩掉水分，测其保水值，并以此作为润胀程度的比较。（四）细纤维化细纤维化作用是指在打浆过程中，打浆设备的机械物理作用使纤维获得纵向分裂，并分离出细纤维，而且使纤维产生起毛现象。一般认为，细纤维化可分为外部细纤维化和内部细纤维化，上述情况必属于前者，而后者用一般光学显微镜是观察不到的。有的资料认为，在打浆过程中，纤维的细纤维化是在纤维吸水润胀以后，才开始的。由于

8、吸水润胀，致使内聚力减少，细胞壁相邻的同心层之间的侧链有所破坏，从而给水分的进入，创造了条件，使层与层之间彼此滑动而使纤维变得柔软可塑。许多研究者把打浆过程细胞壁的变化称为内部细纤维化。爱曼顿（Emerton ）形象地提出打浆过程中纤维变形的两种型式，一种是细胞壁的弹性变形（1 ） ，一种是塑性变形（2） 。爱曼顿指出，纤维细胞壁的变形可以是弹性或塑性的。纤维的塑性变形达到某一平衡状态；而弹性变形是，当其变形应力消失以后，纤维将恢复到其原始形状。显然，通过打浆处理，希望能使纤维获得塑性变形。纤维细胞塑性变形的能力，是随着内部细纤维化过程的进展而提高的。 内部细纤维化实质上是指破坏纤维细胞壁同心

9、层间的连接的过程，从而使次生壁中层中发生层间的滑动。为此， 当纤维处于高度润胀和细纤维化状态时，纤维将会保持良好的柔韧和可塑性，而纤维与纤维之间即可能保持优异的接触，有利于纤维的结合，和在随后纸张干燥时，得到较高的强度和紧度。有人曾用超声波处理纤维浆料，结果的浆度上长很少，而润胀值却剧烈增加，初生壁和次生壁外层都充分保留着。用这种纸料抄出的纸页强度也很高，这足以说明超声波处理使纤维产生了强烈的内部细纤维化。可以在普通显微镜下观察到，纤维的纵向分裂，以及由此而分丝出细纤维，这是外部细纤维化。前已述及，次生壁中层是细胞壁的主要部分，由于细纤维在其上是平行排列的，因而易于向两侧润胀，这样，如果次生壁外层未被破除，次生壁中层势必只能朝细胞腔方向作有限的向内润胀，而难于实现外部细纤维化。导致发生外部细纤维化的过程，首先有赖于细纤维之间的主要物质（半纤维素）的润胀。 当有足够的润胀压力，就能使细纤维之间的氢键破裂，从而使纤维进一步朝两侧膨胀。如果没有次生壁外层的限制，次生壁中导就易于发生