造纸材料及造纸工艺.ppt

5.3 造纸材料及造纸工艺 5.3.1 植物纤维的结构形态 造纸用的植物纤维一般有针叶木、阔叶木、麦草、芦苇、蔗渣、棉纤维等几种。由于植物在不同地方生长，其纤维形态有一定的差异，植物部位不同，纤维形态也是不同的。 1. 不同植物的纤维形态 （1）针叶木 木质由95％的管细胞构成，髓线细胞及树脂道约5％，其杂细胞不多，所得到的木浆较纯，且纤维长，可用来造高强度的高级纸张。 3）麦草 纤维一般长度在1.30～1.71mm之间，麦草制造的纸强度较低，一般用来制造书写和印刷用纸。 （4）芦苇 其品种多，纤维长度一般在0.95～1.52mm之间，杂细胞含量约占35％，芦苇制造的纸强度低，一般用来制造印刷用纸。 2. 木材纤维的结构 在木材纤维结构中，木素将纤维一束束的粘在一起，但胞间层浓度最大，占该部分组织容积的绝大部分，一般约80％。木材在纤维细胞壁生长过程中最初会形成初生壁，初生壁内沉积一层细胞壁，这层称为次生壁，（次生壁分为三层，即内层、主体、外层）在次生壁外层是第三层壁，最后是细胞腔。 5.3.2 植物纤维的化学成分及特点 在制浆过程中，将植物纤维经加工处理，去掉植物纤维中含有的木质素、果胶、树脂、脂肪等其他成分，仅保留纤维素和半维素等有效成分。 2. 半纤维素 半纤维素是除纤维素和果胶以外的碳水化合物，也称为非纤维素碳水化合物。与纤维素不同，半纤维素是由两种或两种以上单糖基组成的不均一聚糖，大多带有短的侧链。构成半纤维素单糖主要是：D-木糖、D-葡萄糖和D-甘露糖、D-半乳糖。构成半纤维素短的侧链糖基有：木糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、岩藻糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。 3. 木素 木素存在于植物的木化组织之中，维管植物细胞壁中含有存在木素量的大部分，而细胞间层物质的大多数都是木素，它使纤维相互粘合而固结。木素的基本结构单元见下页图所示。因此，要分离纤维，就必须溶解木 4. 其他成分 造纸原料中的次要化学物质有果胶质、矿物质和各种抽提物等。 果胶质是聚半乳糖尾酸中一部分羧基被甲基酯化，一部分被中和成盐的高分子化合物。其在木材及草类中含量很少，一般不超过1％，在韧皮原料和嫩枝材中含量较多，在5％以上。植物中天然果胶质不溶于水，在水中或稀酸中加热时，则易于溶解。 抽提物分为冷水抽提物、热水抽提物、有机溶剂抽提物和稀碱液抽提物。其中包括果糖、单宁、淀粉、脂肪、树脂、蜡类等。这些成分品种复杂多样，含量极少。 矿物质是指造纸原料燃烧后残存的物质，又叫灰分。木材灰分含量较少，一般都在1％以下，草类原料灰分较高，在2％以上；稻草灰分含量最高，达10％～15％。 5.3.3 纤维形态及造纸辅料对纸张质量的影响 1. 纤维长度及壁腔比 纤维长度影响纸张的撕裂度，纤维长可提高纸张的撕裂度、抗张强度、耐破度及耐折度，造纸纤维长度是植物纤维原料好与差的重要指标。 2×壁厚 壁腔比＝———— 胞腔直径 通常细胞壁薄而腔大的纤维制造的纸张抗张强度较大。反之壁厚腔小的纤维制造纸张强度较低，但纸页疏松，吸水性好。 2. 造纸辅料 造纸过程中，一般包括施胶、加填、染色和填加助剂等工序。 （1）施胶 目的是使纸产品得到抗水性能和阻止液体向其渗透。经施胶的纸产品不易被水及溶液体渗透。 一般施胶方法分为两种类型，一种是内部施胶也称内施胶，另一种是表面施胶又称纸面施胶。 根据纸产品用途按需又可分为重施胶、轻施胶、不施胶三类。 （2）内部施胶用料 松香胶料、合成胶料、其他胶料 3. 加填 加填是在打浆时向纸料悬浮液中加入填料来改善纸张光学性质和使纸张具有特定性能。加填可使纸张的不透明度和白度提高，增加纸张柔软性，改善纸张平滑度，降低纸张吸湿性，增强纸张吸油墨性，使纸张具有良好的印刷适性。 （1）常用的加填原料 滑石粉、碳酸钙、高岭土、钛白粉，除以上几种加填料外，还有烧石膏、钙镁白、碳酸镁、硫酸钡、锌钡白等。 4. 染色 纸张除白色外还有其他颜色的，其他颜色的纸是经过染色处理制造出来的。染料分为：碱性染料、酸性染料、直接染料、荧