2019最新打浆课件英语

后期下降。（与耐破度曲相似）
制浆造纸原理与工程
(五)撕裂度 (Tearing Strength)
----纸页抗撕裂的能力。主要受纤维平均长 度的影响，其次是纤维结合力、纤维排列 方向、纤维强度和纤维交织情况等。
曲线特征： 初期上升很快，中期缓慢并达到最高点，
后期下降。（比耐折度下降要早）
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制浆造纸原理与工程
氢键形成的条件
有游离羟基的存在； 两羟基之间的距离在2.8 Å以内。
纤维的吸水润胀和细纤维化，都会使纤 维的游离羟基增加，促进纤维间的氢键结 合，从而提高纸页的物理强度。
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四、打浆与纸张性质的关系
思考题（学习要点） 1、打浆引起了纤维结合力的哪些变化，
引起了纤维形态的那些变化？ 2、纸张强度性质的不同指标分别是由那
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各层的组成
次生壁中层（S2, secondary wall 2） 由许多细纤维的同心层组成，是纤维细
胞壁的主体。厚度为3--10 m，约占细胞 壁厚度的70—80%。该层纤维素和半纤维 素的含量高，木素的含量少，微纤维的排 列呈螺旋单一取向，与纤维轴向呈0—45度 角。
S2层是打浆的主要对象。
----纸页的抗张强度。主要受纤维间结合力 和纤维平均长度的影响。同时与纤维的交 织排列和纤维自身的强度等也有关。
曲线特征： 初期上升很快，中期缓慢并达到最高点，
后期下降。
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（三）耐破度 (Bursting Strength)
----纸页所能承受的最大压力。主要受纤 维间结合力和纤维平均长度的影响。同 时与纤维的交织排列和纤维自身的强度 等也有关。
生产不同品种的纸和纸板，需要不同的
打浆设备、打浆方式和打浆工艺。
针对不同的纤维原料，也要采取不同的
打浆设备、打浆方式和打浆工艺。
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打浆理论
一、纤维细胞 壁的结构
胞间层 M 初生壁 P 次生壁外层 S1 次生壁中层 S2 次生壁内层 S3
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各层的组成
胞间层（M，middle lamella） 是细胞间的连接层，厚度为1--2 m，含
的，是成纸中纤维间的结合力。
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纤维的结合力有四种：
氢键结合力（19 kJ/mol，纤维素间） 化学主价键力 (140--950 kJ/mol) 极性键吸引力 (Van der Waals Force) 表面交织力 其中，氢键的结合力最重要，与打浆 的关系最密切。
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一些物质的强度比较
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（一）氢键结合----水分子的结构
水分子结构是一 个四面体。氧原子位 于四面体的中心，两 个氢原子和两个孤电 子队占据四面体的角 顶。
O—H键之间的键 角被压缩到104. 5度。
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氢键的饱和性：
水分子之间的氢键只能和一个氧原 子结合；当第二个氧原子在靠近氢原子 之前，会被已经结合的氧原子排斥开。
纤维润胀的影响因素
原料的组成----木素是疏水性物质，因此 木素含量高的原料纸浆，不易润胀。
半纤维素含量----草类纤维的半纤维素含 量高，含有较多的游离羟基，比纤维素有 更大的亲水性，容易吸水润胀。
制浆方法----不同的制浆方法使纸浆的木 素、纤维素和半纤维素的含量不同，因此 也影响到纤维的润胀程度。
些因素决定的？
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打浆与纸页性质
1、纤维结合力随打 浆上升；
2、与结合力成正比 的强度指标，都是 先升后降；
3、与纸页致密程度 有关的指标，均随 打浆程度而下降。
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打浆与纸页性质
对于草浆， 打浆与纸页性质 的关系也与木浆 相似。 （本图为稻草浆 的打浆曲线）
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第 二章 磨（打） 浆
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概述
打浆—— 浆料中的纤维受到剪切力的作用。
包括机械打浆、超声波打浆和水力打 浆等。
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打浆的主要任务：
（一）改变纤维的形态，使纸浆获得某些 特性（如机械强度、物理性能和胶体性 质），以保证纸页的抄造质量。 （二）通过打浆调节和控制纸料在网上的 滤水性能，以适应造纸机生产的需要，使 纸页获得良好的成形，改善纸页的匀度和 强度指标。
纤维素极少，主要成分是木素。
初生壁（P, primary wall） 是细胞壁的外层，由微纤维组成，与胞
间层紧密相连，厚度为0.1—0.3 m，含有 较多的木素和半纤维素。
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各层的组成
初生壁是一层多孔的薄膜，不吸 水、不容易润胀，微纤维在初生壁上 作不规则的网状排列，有碍次生壁与 外界接触及纤维的润胀和细纤维化， 故在打浆时需将此层打碎破除。
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细纤维化与润胀的关系
互相促进： 纤维吸水润胀后组织结构松弛，为进
一步细纤维化创造了有利条件； 纤维的细纤维化，使水分更容易渗入，
又能促进纤维的进一步润胀。
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（六）打浆的其他作用
产生碎片 使纤维扭曲 卷曲 压缩（微压缩） 伸长等
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三、纤维结合力
纸的强度取决于 成纸中纤维间的结合力 纤维本身的强度。 而实验研究表明，最终决定纸页强度
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打浆作用的性质
打浆是物理变化，打浆作用对纸浆产 生的纤维结构和胶体性质的变化，都属于 物理变化，并不引起纤维的化学变化或产 生新的物质。
注意：打浆作用会使纤维表面暴露一 些新的基团，但这是纤维本身原有的，与 化学变化无关。
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关于打浆——— “纸是在打浆机中打出来的”
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氢键的方向性：
当一个水分子的氢原子与另一个水分子 的氧原子形成O—H---O氢键而缔合在一起 时，尽量使O—H---O氢键保持直线形，以 求吸引最牢。
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共价键中氢氧原子的间距 0.99Å 氢键中的氢氧原子的间距 1.77Å
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纤维间氢键的形成过程（I） ----通过水分子形成的水桥连接
发生位移和变形； 使细纤维之间的间隙增大，水分子更
容易渗入，为纤维润胀创造了有利条件； 对P层和S1层的破除起了重要的促进
作用。
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纤维次生壁的位移
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（二）初生壁和次生壁外层的破除
通过打浆的机械作用和纤维之间的相 互摩擦作用将P层和S1层破除，以便使S2 层充分地润胀和细纤维化。
用分辨率达1.5Å的电子显微镜还不能 看到。
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二、打浆的作用
五种主要作用（排列次序与作用先后无关） （一）细胞壁的位移和变形 （二）初生壁和次生壁外层的破除 （三）横向切断或变形 （四）吸水润胀 （五）细纤维化
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（一）细胞壁的位移和变形
打浆的机械作用 使S2层中的细纤维同心层产生弯曲，
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（五）细纤维化
纤维的细纤维化从细胞壁P层和S1层 破除时开始，并在纤维吸水润胀后大量产 生。
细纤维化包括： 纤维外部的细纤维化 纤维内部的细纤维化
上述两种细纤维化作用，是打浆的重 要作用之一，对纸页性质影响极大。
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纤维外部的细纤维化
纤维分丝帚化，表面分丝起绒毛。 分离出大量的细纤维、微纤维、微细 纤维。从而大大增加了纤维的外比表面积， 促进了氢键的结合。
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纤维间氢键的形成过程（II） ----单层水分子形成的氢键结合
当纸料在网上滤 水后，经过压榨进 一步脱出水分，使 两纤维间的距离靠 拢，在纤维间形成 了比较有规则的单 层水分子连接的氢 键结合。
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纤维间氢键的形成过程（III） ----过程完成，形成氢键结合
纸页经加热干燥进 一步脱除水分，水分 蒸发时，纤维受水的 表面张力作用，使纸 页收缩，纤维进一步 靠拢，从而使纤维素 分子间的羟基距离小 于2.8 Å，最终形成了 氢键结合。
曲线特征： 随打浆程度增加，曲线不断下降。
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（八）伸长率和伸缩性
(Stretch Ratio)
伸长率是指纸页受到张力至断裂时， 伸长的百分率。而纸的伸缩性是指纸张浸 入水中或在不同湿度下尺寸的变化。 纸浆的上述指标均随打浆度的提高而上升。 曲线特征：
随打浆程度增加而上升。
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纤维润胀的意义
纤维润胀是打浆过程中的一个重要问 题。纤维润胀后，其内聚力下降，纤维内 部组织结构变得更为松弛。纤维比容和比 表面积增加， 纤维直径可以膨胀增大2—3 倍。
有利于纤维的细纤维化，增加纤维间 的接触面积，提高成纸强度，降低透气度。
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纤维的润胀
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纤维 (fiber) 的组成
细纤维 (fibril)
直径 300--500Å
微纤维 (micro fibril)
直径 250Å
微细纤维 (finer micro fibril) 直径 120Å
原细纤维 (elemental fibril) 直径 30Å
纤维素微晶体 (crystallile)
曲线特征： 初期上升很快，中期缓慢并达到最
高点，后期下降。（比裂断长的曲线下 降早一些）
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（四）耐折度 (Folding Strength)
----纸页在一定的张力下承受180度往复折 叠的次数。主要受纤维平均长度、纤维间 结合力、纤维在纸页中的排列，纤维本身 的强度和弹性等。
曲线特征： 初期上升很快，中期缓慢并达到最高点，