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細小纖維在造紙過程中起到的重要作用

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細小纖維在造紙過程中起到的重要作用

發布日期:2020-05-26 作者:鄭州華祥漿料有限公司 點擊:

細小纖維在造紙過程中起到的重要作用

定義:紙料組分中能通過200目(相當于直徑75um的小孔)篩的可通過光學顯微鏡看到的粒子。包括纖維性細小纖維和填料,但不包括可溶性物質和膠體物質。一般習慣將纖維性細小纖維直接稱為細小纖維。

與木漿不同的是,草漿如稻麥草漿,含有近40%的非纖維細胞,如薄壁細胞和表皮細胞,而通過200目的組分約有20%,因此,國內也常將草漿通過100目篩的篩分稱為細小纖維組分。

分類:纖維性細小纖維有各種來源,如原漿系統、打漿和磨漿、損紙或二次纖維中大量破損的纖維及白水循環系統的細小纖維等。

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根據細小纖維的來源,可分為三類:

1) 原生細小纖維(Primary fines) 與原漿有關的細小纖維,是某些抄紙原料的纖維形態中所固有的一類細小纖維。如木射線薄壁細胞、木射線、管胞等

2) 二次細小纖維(Secondary fines) 由紙料制備或打漿和精漿產生,主要是纖維碎片等

3) 三次細小纖維(Tertiary fines) 白水沖稀后的紙料在流送、上網和成形等過程中由于漿泵、漿池攪拌器的作用產生,及由于成形網的選分作用使細小纖維通過白水再次進入紙漿系統而形成。

細小纖維的比表面積與表面電荷

1) 細小纖維尺寸小,比纖維具有更大的比表面積,木材造紙纖維中細小纖維的比表面積是纖維的5~8倍,而麥草漿中通過100目篩組分的比表面積是未通過100目篩組分的近3倍。

2) 比表面積強烈的影響到對助劑的吸附,而助劑只有被吸附才能起作用,所以細小纖維的比表面積是決定其濕部化學行為的Z重要因素。細小纖維在濕部的留著則是各種助劑充分發揮其作用的關鍵。

3) 像纖維一樣,纖維性細小纖維懸浮于水介質中時都趨于帶有表面負電荷。這些負電荷也主要來自于表面羧基的電離。

細小纖維對紙機濕部運轉性能的影響:

1) 細小纖維比表面積大,結晶度低,比纖維更易吸水潤脹,故保水值高,可明顯降低紙料的濾水性能;而二次細小纖維比原生細小纖維更容易吸水潤脹,因此對紙機濾水能力的影響也更大些。

2) 細小纖維濾水性能差也會引起紙頁水分增加,進而降低紙機的車速和產量。

3) 就留著性能來講,細小纖維主要靠膠體作用的聚集機理進行留著。且其表面帶負電荷,更容易保持分散狀態。

留著率低使大量的細小纖維進入紙機白水,并隨白水在體系中循環和累積,從而影響到紙機的清潔程度和運轉性能。

4) 細小纖維主要以三種的方式影響紙機清潔程度及運轉性能:

5) 細小纖維含量高,可產生細小纖維和其攜帶物的沉積,如樹脂障礙問題。

6) 細小纖維可吸附施膠劑產生沉淀,如在分散松香膠或AKD中性施膠中;其次,細小纖維還與微生物沉淀有關。

7) 細小纖維可穩定泡沫,干擾紙機的運轉性能并影響紙頁質量。

8) 細小纖維對紙頁性質的影響

9) 細小纖維以兩種方式影響紙頁性質:一是細小纖維本身對紙頁性質的直接影響;二是細小纖維對助劑的選擇性吸附對紙頁性質產生的影響。

細小纖維對紙頁性質的直接影響:

原生細小纖維:

1) 針葉木化學漿中含量很少,對紙頁物理性質的影響較??;

2) 闊葉木漿中,導管分子會引起掉毛問題;

3) 草漿中的各種雜細胞,如薄壁細胞、導管、篩管等也易引起掉毛問題,并且含有大量細小纖維還使紙張發脆;

化學漿的二次纖維:

1) 和機械漿的細小纖維相似,比表面積大,含游離羥基較多,其存在有利于纖維間的結合。 

2) 一般紙漿的二次纖維均有助于提高紙頁纖維間的結合強度

3) 細小纖維因其比表面積大,單位質量的粒子數量多,可增加紙頁的光散射系數,因而提高紙頁的光學性質。

助劑的選擇性吸附對紙頁性質的影響:

濕部助劑的作用主要依賴于對纖維的吸附。紙料中的細小纖維組分都具有很大的比表面積和表面電荷,對助劑的吸附作用遠大于粗大纖維,因此紙料中比例較小的細小纖維吸附了大量助劑,尤其是陽離子助劑。

有實驗證實,占纖維總量30%左右的細小纖維可吸附紙料中約80%左右的陽離子助劑。助劑在紙料細小纖維組分上的選擇性吸附以三種方式影響紙頁性質。

細小纖維攜帶大部分吸附的助劑,因此細小纖維的留著在很大程度上決定了助劑結合到紙頁中的量,而細小纖維留著性能一般較差,因而也就降低了各種助劑的使用效能,故提高細小纖維的留著率非常重要。

細小纖維在紙幅Z向的分布決定了紙頁的兩面性。細小纖維的單程留著率越低,紙頁的兩面性越大。

因此,提高細小纖維留著率不僅可提高濕部助劑的使用效率,還可改善紙頁的兩面性。

造紙濕部的某些助劑需要留著到長纖維組分上才更有效,細小纖維組分對這些助劑的吸附直接降低了其作用效果,如各種施膠劑和干濕強劑。

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