【研究开发】打浆度与纤维分析仪法帚化率的关系研究

 

陈丹丹 女士

工程师；

主要从事纸张性能分析工作。

打浆是使浆料中的纤维经受外部剪切力的作用，产生纤维结构和胶体性质改变的一种物理性作用。它是一个复杂的生产过程，其与产品质量的性能关系非常密切。打浆的一个作用是利用物理的方法，对水中悬浮的纸浆进行机械或者流体的处理，利用剪切力，使纤维的表面状态发生改变，从而使纸浆获得某种特性，以达到成纸的质量要求；另一个作用是控制纸浆的滤水性能，以达到能够用同种生产原料生产多种类型纸的需求。

为了有效掌握打浆过程中纤维的变化情况，我们用打浆度来衡量打浆的程度，它表示纸浆滤水快慢的程度。

打浆能够使纤维产生细纤维化作用，即使纤维壁产生起毛、撕裂、分丝等的现象。纤维的细纤维化作用之一就是帚化，因为纤维的帚化发生在微观，其帚化程度需要用一个宏观指标加以体现，即纤维帚化率。它是指浆料经过打浆之后，纤维受到分丝帚化的数目占总纤维数目的比率^[2]。

国标GB/T 22836-2008中仅对针叶纤维和麻浆纤维的纤维帚化率进行了人工目视检测的测定规定，在阔叶纤维中纤维帚化率却是个空白。本课题应用纤维分析仪法测定纤维的帚化率，相比于人工目视法纤维帚化率，其帚化率数值具有更好的准确性和可靠性，能够更好地反映出纤维的细纤维化程度。

打浆度和纤维帚化率是控制成浆质量两个重要的指标，所以在造纸生产过程中对这两个指标需要重点监控。因此，若能在生产现场快速依据纤维打浆度值，确定出浆料中纤维的细纤维化程度，将变得尤为重要。

 

1  主要仪器

纤维分析仪（MORFI COMPACT、法国Techpap公司）；

打浆度仪（SR/P、巴西REGMED公司）；

电子天平（PB1502-S/FACT、梅特勒-托利多仪器公司）。

 

2  纤维分析仪法帚化率测试原理

纤维分析仪基于特定的图形灰度分析处理软件所逐个测定纤维的分丝长度和自身纤维的长度，之后用纤维分丝长度的总和与纤维自身长度的总和，计算出纤维帚化率。计算方法见式（1）。

纤维帚化率=[纤维帚化长度/（纤维长度+纤维帚化长度）]×100%                             (1)

 

3 纤维样品的制备与测定

取6个不同打浆时长的纤维浆料，首先依次标定出浆料浓度，之后根据浆料浓度，配制出1000ml的0.2%浓度的浆料，搅拌均匀后，倒入打浆度仪中，依次测定样品的纤维打浆度，重复试验一次，测得平行样试验数据，取均值。

对样品依次进行纤维分析仪法帚化率的试验测定，每个样品测两次，取均值。

注意在取样时，必须用取样勺将浆料中的纤维分散均匀，以保证样品具有代表性。

纤维样品中纤维打浆度与纤维分析仪法帚化率试验数据见表1、表2、表3。

 

 

4 试验结果及讨论

4.1针叶纤维打浆度与纤维分析仪法帚化率的试验数据分析

从图1中能够看出，针叶纤维中纤维打浆度与纤维分析仪法帚化率呈线性关系，并且是强的正相关，线性方程为y=0.0162x-0.1528,线性相关系数R为0.9875，线性良好。

4.2阔叶纤维打浆度与纤维分析仪法帚化率的试验数据分析

从图2中能够看出，在阔叶纤维中纤维打浆度与纤维分析仪法帚化率呈线性关系，并且是强的正相关，线性方程为y=0.0104x+0.0647,线性相关系数R为0.989，线性良好。

 

4.3麻浆纤维的纤维打浆度与纤维分析仪法帚化率的试验数据分析

从图3中能够看出，在麻浆纤维中纤维打浆度与纤维分析仪法帚化率呈线性关系，并且是强的正相关，线性方程为y=0.0125x+0.2266,线性相关系数R为0.9849，线性良好。

 

 

5 结论

在针叶纤维、阔叶纤维和麻浆纤维这三种纤维浆料中，打浆度与纤维分析仪法纤维帚化率均呈线性关系，并且是强的正相关，线性相关系数R均能将近达到0.99。因此，能够依据纤维打浆度的数值，在生产现场快速地确定出浆料中纤维的细纤维化程度，从而控制浆料的打浆，最终使纸张的物理指标达到要求。