俄罗斯商品木浆的纤维特性分析

俄罗斯商品木浆的纤维特性分析1以布拉茨克产的漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆为例，与加拿大太阳牌浆、印尼阔叶浆等对比，来认识和了解俄罗斯商品木浆的性质和特点。（1995年论文）原浆分析纤维形态分析纸浆的打浆性能和浆张性能的比较对俄罗斯浆使用上的几点看法2表1原浆分析3表2俄罗斯浆纤维长度测定及其对比浆种项目俄罗斯针叶木浆加拿大针叶木浆俄罗斯阔叶木浆芬兰阔叶木浆印尼阔叶木浆重量平均纤维长度mm2.102.271.121.041.10二重重量平均纤维长度mm2.752.874.461.291.45平均纤维宽度μm32.934.123.417.519.12纤维长度分布0.00-0.61mm11.169.4919.9220.7423.130.61-1.44mm24.4019.8157.3561.8256.531.44-2.26mm22.3624.2818.8715.4214.62.26-3.08mm21.3122.242.521.454.233.08-3.91mm14.1015.280.870.421.253.91mm以上6.678.900.440.150.264纸浆含有不同长度的纤维素链分子—α-纤维素和半纤维素，通常α-纤维素含量高的纤维材料具有较高的机械强度、化学和热稳定性，而半纤维素（以聚戊糖为代表）也是纸浆的重要成分，它们使纤维易于润胀和细纤维化，有助于增加纤维间结合强度，并使纸易于施胶。受材种和制浆工艺的影响，各种纸浆除化学成分不同外，纤维素聚合度也很有大的差异，高聚合度的纤维抗切断性能好，适当细纤维化后，纤维间交织能力强，成纸的强度较高。一、原浆分析5俄罗斯针叶木浆白度、α-纤维素含量、平均纤维长度和宽度接近加拿大针叶木浆，但聚戊糖含量较高，纤维素聚合度低，细小纤维组分比例稍高。在一般情况下，俄罗斯针叶木浆纤维柔韧性可能稍差，打浆过程中易吸水润胀，抗切断能力较弱，打浆度上升快，存在一些不利于成纸强度发展的因素。俄罗斯阔叶木浆与芬兰桦木浆材种相同，化学成分一致，虽然长度比值和聚合度低于芬兰桦木浆，但拥有较好的平均纤维长度。6表3俄罗斯浆材种鉴定及对比俄罗斯针叶木浆加拿大针叶木浆俄罗斯阔叶木浆芬兰阔叶木浆印尼阔叶木浆红松70%白松、落叶松20%阔叶木10%云杉60%冷杉40%桦木90%杨木10%桦木100%桉木80%其它20%7表4几种有关原料的纤维特性8二、纤维形态分析当纤维原料制成纸浆后，成纸的各项物理性能主要取决于其纤维形态。纤维的长度、宽度/细胞壁厚度、胞腔直径、细杂纤维含量、纤维柔顺性等，对成纸性能的影响至关重要。在一定范围内一般细而长的纤维在造纸时将产生较好的纤维交织能力，故而成纸强度较好，以撕裂度最为明显。但如纤维过长则成纸匀度下降，产生一些强度上的薄弱点。9二、纤维形态分析细胞壁较薄的纤维造纸时往往赋以纤维较好的结合力。从纤维形态的角度来看，影响纸张强度有三个主要因素，即纤维的交织能力，纤维的结合能力，纤维自身的强度。纤维的交织能力受纤维长度的影响最大，而纤维的结合能力及纤维的自身强度（单限纤维强度）与纤维细胞壁厚度有关。细胞壁薄的纤维在打浆及成纸过程中纤维容易扁塌，从而在纤维与纤维间形成较大的接触面，纸页干燥时在这些部位产生较多的氢键结合，于是纤维间的结合强度就好，表现在纸的物理强度上则抗张强度、耐破强度就好，这两项指标受纤维结合力的影响最为明显。此外，用壁薄腔大的纤维造纸，一般不透明度较低，纸面较细平。对于壁厚腔小的纤维，一般单根纤维的强度较大，除赋以纸张较好的撕裂度外还是可以给纸页带来较好的松厚度，较好的吸收性及弹性，较好的不透明度。10二、纤维形态分析根据表中所列数据，对俄罗斯浆有以下几点认识：1、从表2纤维长宽度的测定结果来看，俄罗斯浆，不论针叶木浆或阔叶木浆，和国际名牌纸浆相比，其纤维长宽度都在同一质量水平以内。一点微小的差异是俄罗斯针叶木浆短纤维组分（即0.144mm以下者）略高，阔叶木浆纤维宽度略大，达到23.4μm。但不影响使用。2、从原料配比上看，俄罗斯针叶木浆原料较复杂。从表4可见，落叶松细胞壁比云杉、冷杉厚，晚材率较高，因此导致俄罗斯浆纤维比较挺硬，另外由于含有部分阔叶木，使浆料中的短纤维组分略有增加。3、俄罗斯阔叶木浆，原料也不是单一的桦木浆，其中含有10%左右的杨木浆。杨木纤维较桦木短、宽，因此与全桦木浆略有差异。11三、纸浆的打浆性能和浆张性能的比较纸浆的打浆曲线能在一定程度上反映浆的性能，打浆度随打浆时间的变化、主要强度指标随打浆度的变化是了解纸浆性能和评价纸品质的重要依据，它们能表明：纸浆的打浆速率；强度指标的发展趋势和可能的最大值。虽然实验室的数据具有局限性，但同一条件下的对比值仍能很好地说明纸浆的性能特点和不同纸浆的差异。同打浆度----时间曲线可比较打浆速率，即达到相同打浆度所耗用的打浆时间，此速率值间接反映出打浆的功率消耗和单位产量。此外，对于实际生产过程，浆料的湿重（框架法）变化直接体现纤维被切断的程度，它与打浆度指标的协调平衡，是控制打浆过程的直接监测手段。121314由于实验采用严格相同的打浆条件（标准条件：压砣5.5Kg，浆浓1.57%，30分钟的预疏解），因此比较图中曲线的走向和相对位置可知，俄罗斯针叶木浆的打浆度上升速率相对较快，湿重明显低于加拿大针叶木浆，而且随着打浆度的上升差距趋于扩大。原浆平均纤维长度、宽度相近的浆料在打浆过程中湿重变化如此不同，其原因可能来自纤维结构和特性的差异。红、白松和落叶松混合材制取的俄罗斯针叶木浆，其厚壁纤维（尤其是落叶松）具有较大的刚度和弹性，这种缺乏柔韧性的结构使纤维不易絮聚，被测量框架留住的机会减少。15另一方面俄罗斯针叶木浆纤维的聚合度较低，打浆时易被切断，纤维长度下降较快，故湿重数值低。而俄罗斯阔叶木浆的打浆度----时间曲线与芬兰桦木浆相当接近，受材种的影响，民于印尼桉木浆；其湿重变化，由于俄罗斯阔叶木浆的原浆纤维较长，故打浆初期湿重高于芬兰桦木浆，但随着打浆度的升高，湿重明显下降，40°SR以后甚至低于芬兰桦木浆。因此，俄罗斯阔叶木浆的抗切断能力较差，在同等条件下，打浆度的提高可能更多的来自纤维的切断、细纤维化程度较少。16在打浆度为45°SR、抄片定量为60g/m2时，浆张的抗张和撕裂指数要求指标。表5几种纸浆的标准浆张强度对照表17俄罗斯针叶木浆的抗张强度较瑞典针叶木浆好一些，但低于加拿大针叶木浆，撕裂度与加拿大针叶木浆的相近；俄罗斯阔叶木强度与芬兰桦木浆较为，同印尼桉木浆相比，由于材种不同，性能各有优劣之处：俄罗斯阔叶木浆的抗张性能好，印尼桉木浆的撕裂指标高。18综上所述，俄罗斯针叶木浆、阔叶木浆与同类优质浆（加拿大针叶木浆和芬兰浆等）相比，各种性能有相同相近之处，也有明显的差异。俄罗斯针叶木浆由于聚戊糖含量高，纤维素聚合度低，以及少量落叶松厚壁纤维的影响，与加拿大针叶木（云杉）浆相比，表现出相对容易打浆，易切断，低湿重，标准浆张强度稍低，但由于俄罗斯针叶木浆平均纤维长度并不短，在打浆处理中对工艺条件进行合理的调节，应能扬长避短，提高其浆张强度。至于俄罗斯阔叶木浆，虽与芬兰桦木浆同一材种，但纤维长宽比，聚合度等有所不同，浆张强度也稍低于后者，这种差异可能来源于制浆木材的地理气候条件和制浆工艺的不同。然而，其较好的平均纤维长度如能在打浆时避免损失过度，则强度性能会有改善。19四、对俄罗斯浆使用上的几点看法俄罗斯浆与国际名牌浆基本上属于同一质量水平，但是由于材料上的差异使得俄罗斯浆具有一些特殊的使用性能，从纤维形态观察，预示了以下几点：1、俄罗斯针叶木浆纤维壁较厚，纤维较挺硬，打浆宜轻刀慢打，避开厚壁纤维易被切断的特点、并尽力改善纤维的柔软性和内帚比以提高纤维与纤维间的结合力。发扬厚壁纤维的优点，多用于生产高吸收性和高不透明度的纸种。202、俄罗斯阔叶木浆，纤维指标上与名牌浆无显著差异，可以广