打漿對(duì)纖維的五個(gè)作用

1、打漿對(duì)纖維的五個(gè)作用在打漿過(guò)程中纖維沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化。不論應(yīng)用何種型式的打漿設(shè)備，主要都是使纖維產(chǎn)生切斷、壓潰、潤(rùn)脹和細(xì)纖維化作用，而這些都是纖維細(xì)胞壁的變化。在植物纖維化學(xué)中已經(jīng)講過(guò)，植物纖維的構(gòu)造可分為胞間層（L） 、初生壁（P） 、次生壁外層（S1） 、次生壁中層（S2） 、次生壁內(nèi)層或稱(chēng)三生壁（S3） 。根據(jù)觀察分析，纖維各層細(xì)胞壁無(wú)論在物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成上都是不同的，因而就具有不同的特性?？梢哉J(rèn)為，初生壁是一層類(lèi)似塑料的多孔層薄膜，它的厚度為0.11 微米，其細(xì)纖維成網(wǎng)狀的排列。從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)來(lái)看，它是各向同性的，且木素含量較高，因而它只能透水，而不能潤(rùn)脹，反而還會(huì)在打漿時(shí)限制次生壁中層

2、的潤(rùn)脹。至于次生壁外層，它是介于初生壁與次生壁中間的一個(gè)過(guò)渡層，在物理結(jié)構(gòu)或化學(xué)成分上都比較接近初生壁的性質(zhì)。次生壁中層是纖維的主要部分，比其它各層都顯得厚得多，它的厚度為1.05.0 微米，其細(xì)纖維的排列是高度各向異性的，且與纖維的軸向呈一定的角度，因而造成纖維的縱向結(jié)合強(qiáng)度大，而橫向的結(jié)合強(qiáng)度弱，所以沿著纖維的橫向潤(rùn)脹就較為容易。次生壁中層的木素含量較低，這一情況極其有利于纖維在打漿時(shí)的潤(rùn)脹。次生壁內(nèi)層較薄，其木素含量也較低。一般認(rèn)為，打漿對(duì)纖維的作用和纖維的變化除壓潰、揉搓、分裂以外，大體可主要分為以下五方面細(xì)胞壁的位移和變形，初生壁和次生壁外層的破除、潤(rùn)脹、細(xì)纖維化和切斷等。當(dāng)然這幾方

3、面的作用不是截然分開(kāi)的，而是交錯(cuò)進(jìn)行的。現(xiàn)分述如下： （一）細(xì)胞壁的位移和變形一些研究者認(rèn)為，在次生壁中層的細(xì)纖維能發(fā)生位移。用偏光顯微鏡可以很容易觀察到纖維上的亮點(diǎn), 這就是細(xì)纖維的位移.根據(jù)觀察,未打漿的纖維有位移,而開(kāi)始打漿后又出現(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,并變得更為清晰。根據(jù)用偏光顯微鏡拍照所得的照相圖，位移可分為三種型式。打漿的機(jī)械作用使得次生壁中層一定位置的細(xì)纖維彎曲， 這樣細(xì)纖維之間空隙有所增加，以致能夠進(jìn)入較多的水分。當(dāng)初生壁還沒(méi)有被破除之前，次生壁中層發(fā)生位移和潤(rùn)脹又會(huì)使纖維更加柔軟，從而促進(jìn)初生壁的破壞。有些研究結(jié)果認(rèn)為，對(duì)針葉樹(shù)管胞來(lái)說(shuō)，在制漿和打

4、漿之后，位移和變形發(fā)生在髓射線(xiàn)的部位。（二）初生壁和次生壁外層的破除蒸煮和漂白后的纖維仍存有一定數(shù)量的初生壁，影響著纖維潤(rùn)脹。同時(shí)，它和次生壁外層都會(huì)妨礙次生壁中層細(xì)纖維的細(xì)纖維化，影響著纖維的結(jié)合力。因此需要在打漿過(guò)程中借助于機(jī)械作用把初生壁和次生壁外層破壞，以利于纖維的潤(rùn)脹和細(xì)纖維化作用。對(duì)于不同種類(lèi)的紙漿，初生壁和次生壁外層破除的難易程度和破除的情況亦是不盡相同的。例如， 亞硫酸鹽紙漿的初生壁和次生壁外層破除，就比硫酸鹽紙漿容易一些，其原因可能是由于在蒸煮過(guò)程中，亞硫酸鹽的蒸煮藥液和硫酸鹽法的蒸煮藥液，無(wú)論在其化學(xué)性質(zhì)特別是PH 值，或進(jìn)入纖維的途徑都是不相同的。因而造成了亞硫酸鹽紙漿纖

5、維的初生壁，甚至是次生壁外層在制漿過(guò)程中受到破壞的程度，均比硫酸鹽法紙漿的為高，因而在打漿過(guò)程中較易于破除。對(duì)初生壁破除情況進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究表明，用PFI 磨對(duì)漂白亞硫酸鹽木漿和未漂白硫酸鹽木漿進(jìn)行打漿，經(jīng)過(guò)不同打漿時(shí)間的處理后，在顯微鏡下觀察100 根纖維的情況，并將觀察結(jié)果分為四組。對(duì)于漂白亞硫酸鹽漿，僅在500轉(zhuǎn)，即稍為打漿至16。SR時(shí)，半數(shù)以上的纖維失掉了部分的初生壁；在2000轉(zhuǎn)時(shí)，即約22。SR纖維初生壁幾乎全部受到破壞。而對(duì)于未漂硫酸鹽漿，初生壁的破除速度大大減慢。隨著打漿時(shí)間的增長(zhǎng)，纖維的潤(rùn)脹和細(xì)纖維化程度都有所提高，因而，紙頁(yè)的抗張強(qiáng)度亦隨之增加。（三）潤(rùn)脹所謂潤(rùn)脹是指高分子

6、化合物在吸收液體的過(guò)程中，伴隨體積膨脹的一種物理現(xiàn)象。紙漿纖維之所以有潤(rùn)脹能力，主要是由于其帶有羥基的關(guān)系，因而能在極性性液體中發(fā)生潤(rùn)脹。打漿時(shí)，纖維首先吸水而發(fā)生潤(rùn)脹，比容有時(shí)增加，纖維細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)變得更為松弛，內(nèi)聚力則有所下降，從而提高了纖維的柔軟性和可塑性。與此同時(shí)，由于潤(rùn)脹引起內(nèi)聚力的降低，就更有利于打漿機(jī)械作用對(duì)細(xì)纖維紙的進(jìn)一步細(xì)纖維化，其結(jié)果大大增加了纖維的表面積和游離的羥基數(shù)目，這無(wú)疑將會(huì)在紙頁(yè)干燥時(shí)增加纖維之間的接觸面積。潤(rùn)脹程度同紙料的組成有關(guān)。 半纖維素含量高的亞硫酸鹽漿較容易潤(rùn)脹，而硫酸鹽漿就比亞硫酸鹽漿潤(rùn)脹程度小些。木素含量高的紙料不易潤(rùn)脹，因此漂白能改進(jìn)這種紙料的潤(rùn)脹能

7、力。測(cè)定紙料潤(rùn)脹程度是比較困難的，若干種潤(rùn)脹測(cè)定方法均尚未被公認(rèn)?，F(xiàn)舉亞米 （ Jayme）所介紹的離心機(jī)法，作為示例。亞米是采用未漂亞硫酸鹽漿作為原料，在離心磨 （ Jokromill ）中進(jìn)行不同時(shí)間的打漿，取出后測(cè)定打漿度，再用離心機(jī)甩掉水分，測(cè)其保水值，并以此作為潤(rùn)脹程度的比較。（四）細(xì)纖維化細(xì)纖維化作用是指在打漿過(guò)程中，打漿設(shè)備的機(jī)械物理作用使纖維獲得縱向分裂，并分離出細(xì)纖維，而且使纖維產(chǎn)生起毛現(xiàn)象。一般認(rèn)為，細(xì)纖維化可分為外部細(xì)纖維化和內(nèi)部細(xì)纖維化，上述情況必屬于前者，而后者用一般光學(xué)顯微鏡是觀察不到的。有的資料認(rèn)為，在打漿過(guò)程中，纖維的細(xì)纖維化是在纖維吸水潤(rùn)脹以后，才開(kāi)始的。由于

8、吸水潤(rùn)脹，致使內(nèi)聚力減少，細(xì)胞壁相鄰的同心層之間的側(cè)鏈有所破壞，從而給水分的進(jìn)入，創(chuàng)造了條件，使層與層之間彼此滑動(dòng)而使纖維變得柔軟可塑。許多研究者把打漿過(guò)程細(xì)胞壁的變化稱(chēng)為內(nèi)部細(xì)纖維化。愛(ài)曼頓（Emerton ）形象地提出打漿過(guò)程中纖維變形的兩種型式，一種是細(xì)胞壁的彈性變形（1 ） ，一種是塑性變形（2） 。愛(ài)曼頓指出，纖維細(xì)胞壁的變形可以是彈性或塑性的。纖維的塑性變形達(dá)到某一平衡狀態(tài)；而彈性變形是，當(dāng)其變形應(yīng)力消失以后，纖維將恢復(fù)到其原始形狀。顯然，通過(guò)打漿處理，希望能使纖維獲得塑性變形。纖維細(xì)胞塑性變形的能力，是隨著內(nèi)部細(xì)纖維化過(guò)程的進(jìn)展而提高的。 內(nèi)部細(xì)纖維化實(shí)質(zhì)上是指破壞纖維細(xì)胞壁同心

9、層間的連接的過(guò)程，從而使次生壁中層中發(fā)生層間的滑動(dòng)。為此， 當(dāng)纖維處于高度潤(rùn)脹和細(xì)纖維化狀態(tài)時(shí)，纖維將會(huì)保持良好的柔韌和可塑性，而纖維與纖維之間即可能保持優(yōu)異的接觸，有利于纖維的結(jié)合，和在隨后紙張干燥時(shí)，得到較高的強(qiáng)度和緊度。有人曾用超聲波處理纖維漿料，結(jié)果的漿度上長(zhǎng)很少，而潤(rùn)脹值卻劇烈增加，初生壁和次生壁外層都充分保留著。用這種紙料抄出的紙頁(yè)強(qiáng)度也很高，這足以說(shuō)明超聲波處理使纖維產(chǎn)生了強(qiáng)烈的內(nèi)部細(xì)纖維化?？梢栽谄胀@微鏡下觀察到，纖維的縱向分裂，以及由此而分絲出細(xì)纖維，這是外部細(xì)纖維化。前已述及，次生壁中層是細(xì)胞壁的主要部分，由于細(xì)纖維在其上是平行排列的，因而易于向兩側(cè)潤(rùn)脹，這樣，如果次生壁外層未被破除，次生壁中層勢(shì)必只能朝細(xì)胞腔方向作有限的向內(nèi)潤(rùn)脹，而難于實(shí)現(xiàn)外部細(xì)纖維化。導(dǎo)致發(fā)生外部細(xì)纖維化的過(guò)程，首先有賴(lài)于細(xì)纖維之間的主要物質(zhì)（半纖維素）的潤(rùn)脹。 當(dāng)有足夠的潤(rùn)脹壓力，就能使細(xì)纖維之間的氫鍵破裂，從而使纖維進(jìn)一步朝兩側(cè)膨脹。如果沒(méi)有次生壁外層的限制，次生壁中導(dǎo)就易于發(fā)生