纤维强度对纸张撕裂性能的影响

    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。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最高强度,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。

    在撕裂或抗张强度测试中,即使结合力很弱的纸张,也有许多纤维遭到拉断,这就使单个纤维强度的问题引起了注意。纤维强度对纸页撕裂度的影响程度与纤维间的结合程度有关。有研究表明,当纤维较长,有足够的结合时,撕裂度与纤维强度的平方成正比。如果纤维较短,结合较差,撕裂度对纤维强度的依赖性减弱,因为此时在撕裂部位,纤维通常是被拉出,而不是拉断。

    本实验采用的方法只改变纸页中纤维的强度,而不影响其他的纤维特性或者纸页结构,进而来确定纤维强度对纸页撕裂强度的影响。将纸页在高浓度的盐酸蒸汽环境中以不同的时间处理,这种处理通过降解纤维素而降低零距抗张强度,从而改变纸页的撕裂强度。将纸页取出暴露在空气中后,酸会通过纸页,直到纸页的零距抗张强度不再变化。这种处理对纸页的其他性能如表观密度和光散射系数这些依靠纤维形态和纸页结构的参数不会有影响。它也不会影响纸页的杨氏弹性模量,因为酸对纤维素的进攻是局部的,纤维一纤维的结合强度没有变化。本章研究了马尾松浆纤维强度对纸页撕裂强度的影响。

    1.实验原料

    未漂硫酸盐马尾松浆、浓盐酸

    2.实验设备

    2.1.GBJ一A标准纤维疏解器

    2.2vaelly打浆机

    2.3肖氏打浆度仪

    2.4KajaaiFs一00纤维长度分析仪

    2.5撕裂度仪

    2.6快速水分测定仪

    2.7lbaTech标准抄片器

    2.8压榨机

    2.9白度仪

    2.10厚度仪

    2.11切纸刀

    3.实验过程

    3.1备浆

    打浆前用快速水分测定仪测定浆料的干度,称取3609绝干浆料,用SL水浸泡,备打浆用。

    3.2打浆

    把泡好的浆料在瓦赖(Vaney)打浆机中以2%的浓度打浆,打浆过程严格控制打浆时间以满足实验所需的各打浆度。打浆结束后,将浆料适当脱水后撕成小浆片装入广口瓶中均衡水分,备抄片时使用。

    3.3抄片

    抄制609/mZ的定量的浆张,根据抄片定量及测出的湿浆水分,计算出每张手抄片所需的湿浆重。称出所需湿浆,在标准打散器中分散均匀,加水至上浆浓度约1.5%,然后在抄片器上抄片。

    3.4湿压和风干

    根据GB7981一87的标准,湿纸页在400Pka的压榨压力下压榨,然后经风干干燥。

    3.5试样的处理

    用浓盐酸蒸汽在干燥器中处理纸页,通过改变处理时间(O,1,2,3,4,smni)来改变纤维的强度。

    3.6物理性能检测

    手抄片平衡水分后,其物理性能根据国家标准规定的方法测定。

    纸页撕裂强度按GB/T455.1一1989规定的方法测定。

    零距抗张强度按GB/T2678.4一1994规定的方法测定。

    3.7零距抗张强度测定:

    零距抗张强度是指在标准实验方法规定的条件下,一定宽度的试样在两夹具间距为零时,试样所能承受的最大张力。实际上零距抗张强度实验夹具间距在O一.06mm范围内,试样宽度巧mm,因此可以用来间接反映纤维本身的强度。

    4.结果与讨论

    4.1不同打浆度下零距抗张强度与纸页撕裂强度的关系

   从表中可以看出,随着浆料打浆度的升高,零距抗张强度降低,纸页的撕裂指数也下降。打浆度升高,纤维间的结合力上升,会有更多的纤维被拉断,而不是从纸页网络中拉出,零距抗张强度的下降必然导致纸页撕裂强度的下降,当然打浆过程中纤维长度的降低也会影响到纸页的撕裂强度,使纸页的撕裂强度下降。

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