植物纤维形态对纸张性能的影响

1、Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 1 Tianjin University of Science & Technology ( (二二) )纤维形态及其与纸张性质的关系纤维形态及其与纸张性质的关系 纤维形态纤维形态包括纤维的包括纤维的长度、宽度、壁厚、长度、宽度、壁厚、 腔径腔径等基本形态指标外，还包括等基本形态指标外，还包括长宽比、长宽比、 壁腔比以及纤维的粗度壁腔比以及纤维的粗度等。等。 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 2 Tianjin University of

2、 Science & Technology nni i L Li i 数量平均长度数量平均长度 = = n ni i nni i L Li i2 2 质量平均长度质量平均长度 nni i L Li i n ni i L Li i3 3 二重质均纤维长二重质均纤维长 = = n ni i L Li i2 2 n ni : i : 某级分中纤维数目； 某级分中纤维数目； L Li i： ： 某级分中纤维平均长。 某级分中纤维平均长。 1 1纤维的长度（书纤维的长度（书3838页）页） Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 3 Tianjin

3、 University of Science & Technology 2 2纤维形态的频率分布纤维形态的频率分布 n n 分布频率分布频率 X 100(%) X 100(%) n n 将纤维按不同长度（或宽度）的大小分级，计算将纤维按不同长度（或宽度）的大小分级，计算 每一级分纤维根数占纤维总数量的百分比例，可每一级分纤维根数占纤维总数量的百分比例，可 得数量分布频率或质量分布频率。得数量分布频率或质量分布频率。 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 4 Tianjin University of Science & Technolo

4、gy Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 5 Tianjin University of Science & Technology ( (二二) )纤维形态及其与纸张性质的关系纤维形态及其与纸张性质的关系 纤维长度纤维长度 1 1长宽比长宽比= -= - 纤维宽度纤维宽度 长宽比大的纤维，成纸时单位面积中纤维之间相互长宽比大的纤维，成纸时单位面积中纤维之间相互 交织的次数多，纤维分布细密，成纸强度高，交织的次数多，纤维分布细密，成纸强度高，特别是特别是撕撕 裂度、裂断长、耐折度裂度、裂断长、耐折度等强度指标等强度指标。（书。（书39页

5、表页表1-19） 一般认为长宽比小于一般认为长宽比小于45的原料，应用价值很低。的原料，应用价值很低。 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 6 Tianjin University of Science & Technology 2 2壁腔比壁腔比 2 X 2 X 细胞单壁厚度细胞单壁厚度 壁腔比壁腔比 = = 细胞腔直径细胞腔直径 Cell wall thickness Width Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 7 Tianjin University of Scie

6、nce & Technology 2 X 2 X 细胞单壁厚度细胞单壁厚度 刚性系数刚性系数 = = X100 X100 纤维直径纤维直径 细胞腔直径细胞腔直径 柔性系数柔性系数 = = X100 X100 纤维直径纤维直径 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 8 Tianjin University of Science & Technology 纤维的壁腔比不同，则它们的柔软程度不同。壁腔纤维的壁腔比不同，则它们的柔软程度不同。壁腔 比小（即纤维的柔软性好）的纤维，成纸时纤维间的接比小（即纤维的柔软性好）的纤维，成纸时纤维间的接

7、触面积较大，故结合力强，成纸的强度高；反之，壁腔触面积较大，故结合力强，成纸的强度高；反之，壁腔 比大的纤维则较僵硬，成纸时纤维间的接触面积较小，比大的纤维则较僵硬，成纸时纤维间的接触面积较小， 结合力小，成纸的强度差。结合力小，成纸的强度差。 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 9 Tianjin University of Science & Technology 壁腔比壁腔比1 1 1 为劣等原料。为劣等原料。 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 10 Tianjin

8、University of Science & Technology 图：理想的纤维结构图：理想的纤维结构 厚壁纤维厚壁纤维A A与薄壁纤与薄壁纤 维比较。维比较。 制浆造纸工程大全制浆造纸工程大全P19P19 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 11 Tianjin University of Science & Technology Paper on Close Examination Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 12 Tianjin University of

9、Science & Technology 3 3纤维的粗度纤维的粗度(Coarseness)(Coarseness) 每每 1 0 0 m1 0 0 m 长 度 的 绝 干 纤 维 的 质 量长 度 的 绝 干 纤 维 的 质 量 ( m g )( m g ) ， 用， 用 decigrex(dg)decigrex(dg)表示。表示。 W=30 CWT=5 W=40 CWT=5 W=30 CWT=10 W=40 CWT=10 Increasing Coarseness mg/m Relative amount of material in fibre Chapter 1 The Composi

10、tion and Structure of Wood 13 Tianjin University of Science & Technology 纤维粗度大于纤维粗度大于30dg30dg的纸浆，造纸的纸页较的纸浆，造纸的纸页较 粗糙，平滑度低；小于粗糙，平滑度低；小于10dg10dg者，纸页细腻者，纸页细腻 ，平滑度好，但是裂断长、耐破度、撕裂，平滑度好，但是裂断长、耐破度、撕裂 度及耐折度下降。度及耐折度下降。 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 14 Tianjin University of Science & Technolo

11、gy 4. 4. 纤维的卷曲因子（纤维的卷曲因子（Form factor Form factor 或或 Curl IndexCurl Index） D L Form factor = D/L Curl Index = L/D - 1 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 15 Tianjin University of Science & Technology 6. 6. 扭结指数（扭结指数（Kink index Kink index ） Measurement of angles Reported according to Kibbl

12、ewhites kink index formula Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 16 Tianjin University of Science & Technology Principle of mechanical refining. Wood chips are fed into the refining zone where they are disintegrated between two grooved discs of which at least one is revolving. 纤维的扭结纤维的扭结 是

13、指由于纤是指由于纤 维细胞壁受维细胞壁受 损而产生的损而产生的 突然而生硬突然而生硬 的转折。的转折。 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 17 Tianjin University of Science & Technology 扭结指数可用单位长度上扭结平均个数（个扭结指数可用单位长度上扭结平均个数（个/mm） 或单根纤维上扭结平均个数（个或单根纤维上扭结平均个数（个/单根纤维）表示。单根纤维）表示。 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 18 Tianjin Univer

14、sity of Science & Technology 定义：定义： 1）造纸原料中长度等于或小于0.2mm的纤维 2）造纸原料中通过纤维筛分仪的200目筛（0.074mm）的 纤维 来源：来源： 1）初级细小纤维：木材中原有的小颗粒，如切断的纤维、 导管分子、纹孔、射线细胞和薄壁组织细胞（量少）； 2）二次细小纤维：浆料在生产和后续的抄造过程中通过机 械处理产生的纤维壁碎片（量多）。 6.6.细小纤维（细小纤维（fines)fines) Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 19 Tianjin University of Scie

15、nce & Technology 影响影响 1）纸机的运行过程，比如留着、滤水、白水回收系 统、助剂效用、干燥速度等； 2）纸张的性能，比如纸张结构、物理强度性能、光 学性能、印刷性能等。 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 20 Tianjin University of Science & Technology ( (三三) )纤维形态测定纤维形态测定 1 1纤维的长、宽度测定纤维的长、宽度测定 台式投影仪进行；台式投影仪进行； Kajaani FS Kajaani FS （100/200/300100/200/300）型纤维质量

16、自动测量仪；）型纤维质量自动测量仪； 纤维质量分析仪（纤维质量分析仪（FQAFQA） FibermasterFibermaster/Fibertester/Fibertester Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 21 Tianjin University of Science & Technology Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 22 Tianjin University of Science & Technology Chapter 1 The Composit

17、ion and Structure of Wood 23 Tianjin University of Science & Technology Kajaani 100Kajaani 100纤维分析仪工作原理图纤维分析仪工作原理图 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 24 Tianjin University of Science & Technology Kajaani 300 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 25 Tianjin University of Scienc

18、e & Technology Optics Module Sample out Capillary Sample in Fibre detector Detector light source (Laser) Polarizers Measurement (CCD-camera) Measurement light source LED Optics body Sample loop样品回路样品回路 漏斗漏斗 毛细管毛细管 排出排出 Detection loop检测回路检测回路 激光激光 1 1st st 偏振器 偏振器 毛细管毛细管 2 2nd nd 偏振器 偏振器 纤维检测器纤维检测器 M

19、easurement loop测量回路测量回路 发光二极管发光二极管 毛细管毛细管 CCD CCD 照相机照相机 MeasurementMeasurement测量测量 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 26 Tianjin University of Science & Technology Fibermaster Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 27 Tianjin University of Science & Technology Fibertester Chap

20、ter 1 The Composition and Structure of Wood 28 Tianjin University of Science & Technology Fiber Quality Analysis OpTest Equipment Inc. Hawkesbury, ON Canada Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 29 Tianjin University of Science & Technology Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 3

21、0 Tianjin University of Science & Technology (四)纤维粗度和细胞壁厚 对纸张性能的影响 Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 31 Tianjin University of Science & Technology Wet Fiber Flexibility Paavilainen, L., Importance of coarseness and fiber length in papermaking. Tappi International Process and Product Qu

22、ality Conference, 10/1988. pp. 99 - 109. Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 32 Tianjin University of Science & Technology Apparent Sheet Density Paavilainen, L., Importance of coarseness and fiber length in papermaking. Tappi International Process and Product Quality Conference, 10/1988

23、. pp. 99 - 109. Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 33 Tianjin University of Science & Technology Tensile strength Paavilainen, L., Importance of crossdimensional fiber properties and coarseness for the characterization of softwood sulphate pulp. Paperi ja Puu vol. 75, 5 (1993), pp. 343

24、- 351. Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 34 Tianjin University of Science & Technology Wet Fiber Flexibility Paavilainen, L., Wet fiber flexibility and collapsibility of softwood pulp fibres. Paperi ja Puu 75(1993)9-10, pp. 689 - 702. Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 35

25、Tianjin University of Science & Technology Surma-Slusarska, B., Surewitz, W., The effect of chemical composition and anatomical structure of wood on the yield and properties of kraft pulps. Cellulose Chemistry Technology, 15, 1981, pp. 77 - 97. Apparent Sheet Density Chapter 1 The Composition and St

26、ructure of Wood 36 Tianjin University of Science & Technology Paavilainen, L., Influence of morphological properties of wood fibres on sulphate pulp fiber and paper properties. Proceedings of International Paper Physics Conference held in Kona, Hawaii, 9/1991, p. 383 - 395. Tensile strength Chapter 1 The Composition and Structure of Wood 37 Tianjin University of Science & Technology ( (二二) )纤维形态及其与纸张性质的关系纤维形态及其与纸张性质的关系 纤维形态纤维形态包括纤维的包括纤维的长度、宽度、壁厚、长度、宽度、壁厚、 腔径腔径等