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打漿對(duì)纖維的作用和纖維的變化除壓潰、揉搓、疏解以外,主要分為以下五部分:
細(xì)胞壁的位移和變形,初生壁和次生壁外層的破除,吸水潤(rùn)脹,細(xì)纖維化和橫向切斷等。但這幾種作用不是截然分開,而是互相交錯(cuò)進(jìn)行的,現(xiàn)分述如下:
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細(xì)胞壁的位移和變形 用偏光顯微鏡可以觀察到纖維上的亮點(diǎn),即微纖維的位移。未打漿的纖維有位移,而開始打漿后出現(xiàn)了新的位移點(diǎn),隨著打漿過(guò)程的進(jìn)行,位移點(diǎn)逐步擴(kuò)大并變得更清晰。
產(chǎn)生位移的原因是由于纖維在打漿過(guò)程中受到機(jī)械作用力,使次生壁中層一定位置上的微纖維產(chǎn)生彎曲變形,微纖維之間空隙有所增加,這就為纖維吸收更多的水創(chuàng)造了條件。開始這個(gè)變形是很小的,以后逐步變大。雖然由于初生壁和次生壁外層還沒(méi)有去除,對(duì)次生壁中層的位移和進(jìn)一步潤(rùn)脹受到限制,但吸水變形可使纖維變得柔軟,對(duì)去除初生壁和次生壁外層具有重要作用。
初生壁和次生壁外層的破除 初生壁在蒸煮和漂白的過(guò)程中去掉一部分,但仍存有相當(dāng)數(shù)量。未去掉初生壁的纖維,顯得光滑、挺硬,不易吸水潤(rùn)脹。這是由于初生壁中含有較多木素,并呈網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu),它雖然能吸水,但潤(rùn)脹程度很低。初生壁的外層很薄,它緊緊地包圍著能夠很好潤(rùn)脹的初生壁中層,因此,也必須在打漿中將其除去,使次生壁中層的細(xì)纖維分離出來(lái),才能達(dá)到纖維的充分潤(rùn)脹和細(xì)纖維化作用。
初生壁和次生壁外層的破除,是利用打漿度測(cè)定儀打漿設(shè)備的機(jī)械作用力和纖維之間的相互摩擦,呈膜狀或碎片的形式除掉的。當(dāng)然,打漿過(guò)程中不可能將每根纖維的初生壁和次生壁外層徹底去除,根據(jù)打漿程度的不同,去除的多少也不同。不同種類的纖維初生壁及次生壁外層的除去難易程度也不相同,如草漿比木漿去除要困難,硫酸鹽木漿比亞硫酸鹽木漿的去除要困難,因而造成打漿時(shí)細(xì)纖維化的難易程度不同。
纖維的吸水潤(rùn)脹 在初生壁未打破之前,纖維的吸水潤(rùn)脹程度較慢。隨著打漿的進(jìn)行,初生壁及次生壁外層不斷被打破,纖維的吸水潤(rùn)脹加快,纖維直徑可迅速潤(rùn)脹到原來(lái)直徑的兩倍。吸水潤(rùn)脹后的纖維變得柔軟可塑,外表面積增大,內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)松弛,分子間內(nèi)聚力下降,有利于細(xì)纖維化的進(jìn)行。
纖維在打漿過(guò)程中所以能發(fā)生吸水潤(rùn)脹,是由于纖維素和半纖維素分子結(jié)構(gòu)中存在有無(wú)定形區(qū)和大量羥基,與水分子發(fā)生極性吸引,水分子進(jìn)入無(wú)定形區(qū),使纖維素分子鏈間距離增大、纖維外表面積增大,從而引起吸水潤(rùn)脹。一般半纖維素含量多的纖維易吸水潤(rùn)脹,木素含量高的纖維不易吸水潤(rùn)脹,因此,漂白后的紙漿纖維較未漂漿吸水潤(rùn)脹好。
細(xì)纖維化
纖維在打漿的過(guò)程中受到打漿設(shè)備的機(jī)械作用而產(chǎn)生纖維的縱向分裂,表面分離出細(xì)小纖維,纖維兩端帚化起毛的現(xiàn)象,稱為細(xì)纖維化。
一般認(rèn)為,纖維的細(xì)纖維化是在纖維吸水潤(rùn)脹以后開始的。由于吸水潤(rùn)脹,致使內(nèi)聚力減小,次生壁的層與層之間產(chǎn)生滑動(dòng),使纖維變得柔軟可塑,稱為內(nèi)部細(xì)纖維化。而纖維表面的分絲帚化,分離出大量細(xì)小纖維,增加了纖維的外表面積,稱為外部細(xì)纖維化。
纖維的細(xì)纖維化,主要是次生壁中層產(chǎn)生,因?yàn)榧?xì)纖維在它上面的排列多是近似平行的,易于潤(rùn)脹和分裂帚化。但必須是在次生壁外層完全除掉或部分除掉的情況下,才能產(chǎn)生較好的細(xì)纖維化。纖維的細(xì)纖維化和纖維的吸水潤(rùn)脹是相互促進(jìn)的。吸水潤(rùn)脹為纖維的細(xì)纖維化創(chuàng)造了有利條件;反之,纖維的細(xì)纖維化又能促進(jìn)纖維更進(jìn)一步的吸水潤(rùn)脹。
橫向切斷 打漿過(guò)程中,由于打漿設(shè)備的刀片或磨齒間的剪切作用,使纖維受到切斷。同時(shí)在打漿壓力較大、濃度較高的情況下,纖維之間相互摩擦,也會(huì)造成纖維的橫向切斷。
長(zhǎng)纖維經(jīng)適當(dāng)?shù)厍袛啵梢蕴岣呒垙埖慕M織均勻性和平滑性。但過(guò)分受到切斷,紙的強(qiáng)度就會(huì)降低。通常對(duì)棉漿、麻漿等長(zhǎng)纖維漿料,在打漿時(shí)要求有較多的切斷;對(duì)針葉木漿(纖維平均長(zhǎng)度為2~3毫米)在打漿時(shí),應(yīng)根據(jù)紙張物理性能要求,將纖維切斷到必要的程度,對(duì)較短的闊葉木漿和草類漿(纖維平均長(zhǎng)度為0.7~1.1毫米),則不希望有過(guò)多的切斷。
在同一打漿條件下,吸水潤(rùn)脹得很好,纖維具有良好的柔軟性和可塑性,就不容易受到切斷,而易于分絲帚化。反之吸水潤(rùn)脹不好,纖維挺硬,則容易受到切斷。
總結(jié) 上述五個(gè)方面的作用是指單根纖維而言的,即指一根纖維在打漿過(guò)程中可能受到的集中作用。在實(shí)際生產(chǎn)中,打漿處理的纖維數(shù)量是無(wú)法估量的,由于打漿中各種條件的限制,每根纖維受到的作用不可能完全一致。如有一部分纖維在打漿時(shí)可能吸水潤(rùn)脹和細(xì)纖維化作用都較好,而另一部分纖維可能受到較嚴(yán)重的切斷作用;也可能有一部分纖維在打漿初期初生壁和次生壁外層就破裂,而另一部分纖維直至打漿后期尚未破裂。如果這種現(xiàn)象嚴(yán)重,就說(shuō)明打漿作用不良,必須采取有效措施,力求把漿打得均勻一些。