打浆工艺：打浆与纸张性质的关系

在打浆过程中存在着一对矛盾，一方面增加了纤维的结合力，另一方面却降低了纤维的平均长度，这一对矛盾一直存在着，而对纸张的某一指标来说，某一方面起着主导作用，而对另一指标，也可能另一方面起着主导作用，这就需要根据具体情况进行具体研究、具体分析。

一般来说，由于打浆增加了纤维结合力，降低了纤维平均长度，所以它一方面能够提高纸的扩张强度、耐破度和耐折度，同时增加了纸的平滑性、挺硬性和紧度，但是另一方面却降低了纸的撕裂度和不透明性以及增加纸的收缩性。举例来说，透明性对印刷用纸来说是不利的，但在制造要求透明性高的描图纸时，却又正是所需要的。因此作为打浆工作者来说，必须根据客观实际的需要，善于运用和控制打浆的作用，尽量避免它对纸张所产生的不良影响。

为了进一步掌握打浆过程起见，现采用含100%纤维素的纸料，观察在打浆过程中纸张物理性能的变化，如图2-1-21所示。

图2-1-21

打浆与纸张物理性质的关系

1-纤维结合力 2-裂断长 3-耐折度

4-撕裂度 5-平均纤维长度 6-吸收

7-透气度 8-收缩率 9-紧度

从图中可以看出，随着打浆的进行，纤维结合力不断增长，而平均长度不断下降，并且在打浆初期，纤维结合力的上升和纤维长度的下降是以较快的速度发展着的。至于后期，两者速度均逐渐减慢，由于在打浆过程中两者发展的速度不同，因而对纸张性质各自产生不同程度的影响。现就各种指标分别讨论如下：

（一）裂断长

裂断长是纸和纸板抗张强度的一种表示方法。纸张裂断长的提高有赖于纤维结合力的增长，而纤维结合力的增大则取决于纤维比表面的增长，取决于纸料的打浆度。

通常，在打浆初期裂断长上升很快，以后渐渐缓慢下来，并且升到一定数值之后，裂断长即会下降，出现转折现象。当打浆比压较大时，这一转折现象更为明显。产生转折的原因，主要是受到纤维结合结合力和平均纤维长度两者变化的影响。在打浆初期，主要影响纸张裂断长的是纤维结合力；随着打浆时间的延长，纤维结合力虽然也继续有所提高，但是由于纤维平均长度的继续下降，也会影响到裂断长的变化。这种对比关系，自然就会使纸张的裂断长产生转折点，而转折现象产生的早晚则与打浆方式有密切的关系。此外，纤维本身的强度和在造纸机铜网上形成纸张的过程，也会在一定程度上直接影响纸张的裂断长。

（二）撕裂度

撕裂度与裂断开有所不同，影响纸张撕裂度主要是纤维平均长度，其次才是纤维结合力、纤维强度等。不论用那种纸料抄出的纸，在纸料打浆度还不很高的时候，撕裂度一般都是随着打浆度的增高而增大，这是由于纤维结合力的增长所致。也就是说，在这个阶段，纤维比表

面已有很大的增加，因而纤维结合力的增加所起的作用大大超过纤维长度减少的作用，所以撕裂度曲线出现上升趋势，但因纤维长度是影响撕裂度的最主要因素，所以在纸料打浆度并没有提高多少的情况下，撕裂度就已经达到了最高点。其后，随着纤维长度的继续减小，并转为主导作用的方面，撕裂度即发生转折下降。从图2-1-21可以看到，转折点出现最早，这就说明，纤维平均长度是影响撕裂度的主要因素。

（三）耐折度

不论那一种原料的纸料，纸张的耐折度都同样是随着打浆的进行而有所提高，其发展趋势又与裂断长性质相似，即在达到最高值以后出现转折。纤维结合力对耐折度的影响，不如对裂断长影响那么大；但是，纤维平均长度却对耐折度有很大的影响，具体表现在耐折度很容易达到转折点，也就是说，在纸料打浆并不太高的情况下，耐折度即发生转折。

为了保证纸张具有较高的耐折度，打浆时应注意提高吸水润胀和细纤维化的程度，并尽可能避免纤维的切断作用。因此采用轻刀打浆是适宜的。耐折度除了受纤维平均长度和纤维结合力两者影响之外，还与纤维的弹性有关。纤维弹性大，纸的耐折度高，而纤维的弹性又与纸张的含水量有密切的关系。当水分含量较多时，耐折度随着弹性的增加而增加，但当水分含量达到一定限度后，又会使纤维结合力下降。不过一般的情况是，纸张最初一定限度内增加含水量时，纤维结合力损失不大，纸的耐折度将会随着纤维的弹性增加而上升，待含水量达到一定数量以后，由于增加纤维含水量所增进的纤维强度，对耐折度来讲，不如因为纤维之间产生大量水桥而使结合力下降的影响之深，这当然就使其产生转折现象。

从图2-2-21中以及从以上的解释均可看出，裂断长、撕裂度和耐折度三项指标的曲线形状相似，所不同的是转折点出现的迟早问题，其中以撕裂度的转折点出现最早，这是由于纤维长度对撕裂度的影响最大的缘故。

（四）耐破度

纸张耐破度的变化情况一般与裂断长相似，主要影响它的因素也是纤维结合力，其次才是纤维平均长度、纤维本身强度和纤维交织情况等。

因为影响耐破度和裂断长的因素完全相同，表现在曲线形状上也很相似，如图2-1-22所示。但是，耐破度曲线后部有下降较严重的现象，则是由于测定耐破度时，纸张不仅受到拉力，同时也受到撕力作用，所以在打浆度比较高的时候，耐破度下降程度大于纸张的裂断长。

（五）透气度

纸张的透气度是随着打浆的增长而降

低的。在打浆过程中，纤维结合力逐渐增大，纤维外表面积亦逐渐增加。此透气度曲线下降极快，如图2-1-22所示,接近于抛

图2-1-22

裂断长,耐破度与打浆度的关系

物线的形状。

纸张透气度一般在70~90。SR时接近于零，即是说在这时已经完全头皮化了。纸张达到完全不透气的时间迟早，首先决定于纸料种类。以含有较多半纤维素的草浆或本色化学木浆制成的纸张，其透气度一般是比较低的；会有较多机械木浆的透气度则较大，其原因是机械木浆含有较多的木素，而木素的存在是不利于纤维的润胀作用，结果成纸就显得疏松多孔。（六）吸收性

纸张的吸收性也是随着打浆度的增长而降低，打浆对吸收性的影响情况基本上与透气度相同。这是由于以打浆度高的纸料抄成的纸一般结合较为紧密，纤维的比表面积较大，致使气孔大为减小，结果吸收性能大为降低。吸收性的大小又与纤维的纯度和半纤维素含量有关。纸料中α-纤维素含量高，吸收性能大；反之半纤维素含量高的纸料，由于在打浆过程中容易分丝和细纤维化，所以吸收性能低。

（七）不透明度

影响纸张不透明度的因素主要是纤维结合力。打浆度越高的纸料，纤维在纸机上干燥时由于表面张力的作用极易靠拢在一起，促进氢键的形成和纤维结合力的提高。与此同时，纸张发生收缩，并降低了纸的透气性和不透明度。若纸页中纤维之间存有空气，使光线在其里面受到多次折射，也会提高纸张的不透明度。打浆度越高，折射面越小，纸越透明，而不透明度越低。为此，在生产不透明度在的纸张时，宜于采用半纤维素少的纸浆作为原料，并且纸料的打浆度要低一些。

（八）紧度

纸张的紧度对纸张性质和物理强度均有一定的影响。紧度在的纸张，其透气度必然较低，不透明度较差，同时，在一定范围内其裂断长一耐破度均较高，而撕裂度则较小。

随着打浆度的上升，所抄成的纸张紧度和伸缩性也不断增加。据一些研究工作报导，打浆度与纸张的紧度等性质的关系如表2-1-4所示。

由表2-1-4看出，随着打浆时间的增加，纸料的打浆度开始增加得很快，随后逐渐减慢，这是由于到达打浆后期，纤维已高度吸水润胀和细纤维化，变成很粘的纸料，并且柔软可塑，进一步吸水润胀和细纤维化比较困难，但抄成的纸张紧度和密度大大地增加，透气度和多孔性则在为降低。这也是一些薄页纸（如电容器纸、防油纸等），要求高粘状打浆、打浆度很高的原因。

表2-1-4

打浆度与纸的性质关系

序号打浆时间

(小时)

打浆度

(。SR)

纸的性质

备

注

厚

度

(毫米)

强

度

(公斤/厘米

2)

伸长度

(%)

1 20

1

15.2

21.5

0.35

0.19

0.11

0.67

3.0

3.1

试验的物料是

漂白亚硫酸盐