打浆为什么能显著地提高纤维的结合力

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  飞烁的成果 2017-07-09 00:00:00

  纤维长度对纸页撕裂度的影响大部分学者认为纤维长度对撕裂度的影响很大，后来的研究进一步表明撕裂度对纤维长度的依赖程度随纤维结合情况而变化，结合程度低，依赖性较大；结合程度提高，依赖性减少。因为结合差的纸页撕裂时，较多的纤维被拉出来，而不是被拉断，纸页的撕裂度受破裂结合点数量的控制，而结合点数量与纤维长度密切相关。对纤维间结合良好的纸页，撕裂时更多的纤维被拉断，而不是被拉出来，因此撕裂度主要受纤维拉断的控制，这与纤维本身强度密切相关，而纤维长度的影响减小。2.纤维强度对纸页撕裂度的影响纤维强度即单根纤维的内在强度，通常以试样的零距抗张强度表示。在普通的抗张强度测试中，测试的长度大于纤维长度，所测得的强度的大小，取决于纤维强度以及纤维间的结合范围与结合强度。在零距抗张测试中，利用一对专用夹具将测试距离缩短到零，这样所有的测试纤维均被夹在夹具中，因此从理论上所测试的强度只取决于纤维强度。单根纤维强度与细胞壁的厚度以及细胞壁中微细纤维的角度密切相关，尤其是微细纤维的角度影响很大。纤维强度随微细纤维角度的增大而下降。由纤维素构成的微细纤维是纤维承受负荷的基体，因而纤维素的含量及其结晶度的大小对纤维强度有直接的影响。在制浆过程中遭受的工艺损伤也会影响纤维强度。纤维强度是影响纸页强度的重要因素之一，理论上是给定的纸浆可能获得的Z高强度，但实际不可能达到，因为纸的强度不仅取决于原始纤维的强度，还取决于纤维之间的结合程度。究竟哪一方面更为重要，要看具体情况下哪一个因素在起主导作用。纤维间的结合越强，处于应力状态的纤维数量越多，在纸页的断裂面上被拉断的纤维数量越多。在纸样作拉力实验时，随着浆料打浆度的升高，由这种纸料抄造的纸中拉断的纤维数量也会增加。值得提出的是由于植物纤维打浆的结果，成纸中纤维之间结合力增加，而根据零距抗张强度测定的纤维自身的强度却下降，结果令人深思。在作拉力实验时，随着纤维间结合的增加，纤维本身的强度对成纸的影响作用增加。纤维上的裂痕越多，由于这些裂痕处产生应力集中，其值可能超过纸中的平均应力，使纤维拉断的可能性增大。因此纤维本身强度的削弱也会给纸页带来损伤，导致强度下降。3.纤维粗度对纸页撕裂度的影响纤维粗度增加，则撕裂度增加。因为当粗度下降，纤维变细，应力更易集中于撕裂区。在纤维较细或者纸页挺硬的情况下，应力不易分散；与此相反，纤维粗，则抄出的纸页较松厚，应力易分散。通过在短纤维浆中加入长纤维浆来提高撕裂度，并不如想象中的那么明显，因为长纤维加入后，平均纤维长度增加。但与此同时，纸页的松厚度下降，撕裂度的增加不是那么快。4.打浆对撕裂度的影响用未经打浆的纸浆所抄造的纸的撕裂度，几乎完全是克服把纤维从纸中拉出来的摩擦力所需要的功，实际上基本没有纤维的拉断，而且因为纤维接触的总面积是小的，所以摩擦阻力是低的。稍微经过打浆以后，纤维间的结合增加了，撕裂度也就较大些，因为把纤维从纸中拉出来的摩擦阻力增大了。当打浆度进一步提高后，纤维不能很容易地互相滑移，结果在受到张力时，被拉断的纤维数目就要增加。这种作用就变成更像剪力的作用，而不是拉开的作用，而且因为撕裂一根纤维所作的功比从纸页中拉出一根纤维所需要的能量小得多，所以撕裂纸页所需要的能量就减小了。换句话说，打浆的结果是使纤维细纤维化，使纸的内聚力和挺度增加，撕裂时的应力集中到较小面积上，纸页的撕裂强度降低。因此，打浆程度决定了在撕裂过程中纸页纤维的破裂情况，打浆使得纸的撕裂度先有些上升，然后持续下降。5.压榨对撕裂度的影响前人的研究证实，压榨可以增加纤维间的接触，增加纤维间的结合面积，因而能够提高受纤维结合力为主的各项强度性能。在打浆时由于增加了纤维的细纤维化，不但增进了纤维之间的结合，而且在打浆时生成的细纤维在湿纸页压榨脱水的时候，因为表面张力的关系，更容易接触产生氢键结合。确实，正如c.H.伊万诺夫和列申柯指出的，纤维间的结合力有Z适宜的数值，这个数值保证了Z大的撕裂度。在长纤维针叶木浆的情况下，这个数值总共只有490~588千帕，即它比纤维在相应的打浆之后达到的Z高值小2/3一34/，如果结合力比这个数值小，那么纸页内的纤维结合得便不牢固，于是检验纸的撕裂度时，也就比较容易地被拉出来，而不会拉断。纸压实后，纤维结合力大大地超过上述的数值，就会导致在纸的破坏区内使大量纤维被拉萨，只有少量的纤维随着结合的破坏而被拉出来，在纸幅压实的情况下，撕裂力作用的面积减少，随之也就减少了纸页的撕裂度。而纸页结构松散（紧度减小时），纤维间的结合力便减强，如果在这种情况下，结合力不低于Z佳值，那么随着裂断长的增加，纸页的撕裂度也同时增加。

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