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                紙的組成與結構

                2021-03-21 10:12:22

                國標GB4687-84中規定,紙是從懸浮液中將植物纖維、礦物纖維、動物纖維、化學纖維或這些纖維的混合物沉積到適當的(專門)成型設備上,經過干燥制成的平整、均勻的薄片(片狀物)。

                紙是由紙漿纖維、輔料和水組成。手感干燥的紙水分含量約5%~6%。紙內絕大部分是紙漿纖維,輔料只是少量。

                造紙纖維一般分為木材纖維、非木材纖維、及二次纖維,另外還有非植物纖維。

                木材纖維的原料包括針葉木和闊葉木。針葉木稱為軟木,其纖維較長,平均長3~4mm,最長達8mm以上,直徑約0.03mm。闊葉木又稱硬木,其纖維長度較短,平均僅1.0mm。通常硬木能生產勻度好、表面平滑的紙張,而軟木能抄出強度較高的紙。

                木材纖維化學組成主要是纖維素、半纖維素和木素。纖維素約50%、木質素約30%、半纖維素20%。

                纖維素分子由許多個葡萄糖分子組成。葡萄糖上帶有許多羥基(-OH),當兩個羥基靠近到一定距離時,就會形成氫鍵。借助氫鍵的力量,許多纖維素分子可以拉緊在一起。其結構形式為鏈長可達100~3000單位。

                木質素則是一種具有芳香性的、結構單體為苯丙烷型的、三度空間立體結構高分子化合物。天然狀態的木質素呈白色,它一旦受到化學或機械作用就會變成褐色或深褐色。木質素對紙的性能有不利影響,故要求紙張中含量越少越好。半纖維素是一種介于淀粉和纖維素之間的多糖化合物。它包括木聚糖、聚甘露糖、樹脂、丹寧、樹膠等碳水化合物。所以,嚴格地說,半纖維素應該叫做非纖維素的碳水化合物。半纖維素可使打漿容易、時間縮短、能耗減少.故在造紙過程中是有利的。

                非木材纖維主要有禾本科纖維(如稻草、麥草、蘆葦等),韌皮纖維(如麻類、樹皮、棉桿皮等),種毛纖維類(如棉花、棉短絨)。禾本科纖維的細胞兩端多呈尖削狀,胞腔較小,除竹類、龍須草、甘蔗渣等的纖維較細長外,其他都較細而短,平均長度為1.0~1.5mm,平均寬度約l0~20μm。非纖維細胞含量也較多。竹子、龍須草等細長纖維的原料可遣強度較高的紙張。其他禾本科原料只能造強度要求不高的低檔包裝紙,或與長纖維紙漿搭配生產較好的紙張。韌皮纖維一般細長,有堅韌性.適于造高級及工業技術用紙。棉纖維性質堅韌,平均長度約18mm,平均寬度約20μm,是極好的造紙原料。

                二次纖維即廢紙已成為重要的造紙原料。廢紙是一種混合纖維,廢紙中含有的化學藥品和無機添加劑使回收利用復雜化。為了從大連包裝箱廢紙中回用纖維,必須進行分離.一點不破壞并使纖維分離出來是不可能的。故用二次纖維造的紙不同于用純纖維造的紙。盡管目前還難以概括它們的差異,但二次纖維造的紙不如純纖維紙的強度好。

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                非植物纖維一般是指工業纖維,分為無機纖維、合成纖維和金屬纖維三大類。

                紙的結構特點

                a. 紙是一種多相的復合體,組成紙張結構的基礎主要是較長和較短的植物纖維(合成紙另當別論),纖維素纖維的質量和加工程度是決定紙張質量的一個重要因素。此外,紙中還有各種不同的膠料、填料、染料粒子及微量成分等固相成分·也存在有水分、空氣等液相和氣相成分(盡管含量較少)。如此眾多的成分構成一個多相的整體。每種成分都影響著紙的性質。

                b. 纖維之間非均態的交織狀況纖維之間交織狀況與打漿方式和抄紙設備有關。大部分纖維是平行于紙面的,但短纖維有較多的機會與紙面垂直.還有一部分纖維可能與紙面呈一定角度。于是就構成了紙的三維空間結構。長網造紙機抄造出來的紙頁,多數纖維按紙的縱向排列。一般說來,薄型紙為單層;定量大的則成兩層甚至多層。而且同幅面的紙,中間的纖維層有可能比兩邊步。如果采取一些措施(如網部加振動器、多道壓榨處理),則可使紙的結構層次趨向均勻。

                c. 各向異性由于在紙的三個互相垂直的方向上,纖維和其他成分分布不同,排列不同、取向不同、因而導致紙的性質各向異性。即紙的縱向性、橫向性質和豎向性質不一樣。

                d. 紙幅兩面性質差異 在抄紙機上與網面接觸的紙層和背離網面的紙層,其纖維及其他離子的分布狀態不完全一樣。于是紙頁正面的表面性質跟反面的表面性質也不同。一般來說,正面較長纖維分布較多,表面平滑;而反面,細料或其他輔料離子較多,表面較粗糙。


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