纸料中组分性质分析

1. 纸料中水的作用

水是纸料的重要组分，所有的湿法抄造过程都要借助水作为悬浮液介质，如纸料的输送、打浆、筛选、净化、流送、成形及化学品的溶解和分散等，都离不开水。

水能使纤维产生润胀，从而增加纤维间的结合力。由于纤维带有羟基，因而能在水这种极性液体中发生润胀。纤维润胀的结果，使其比容增加，纤维细胞壁结构变得更为松弛，内聚力下降，从而提高了纤维的柔软性和可塑性，为打浆过程中纤维的细纤维化创造了条件，并最终促进了纸页内纤维与纤维的结合。

2. 水的表面张力

多相体系中各相之间存在着界面，习惯上人们将气-液、气-固界面称为表面。由于环境不同，通常处于界面的分子与处于相本体内的分子所受的力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为零，但在表面的一个水分子却不是如此。因为上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受的合力不等于零。其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种促使液体表面收缩的力叫作表面张力。

水具有较高的表面张力。在抄造过程中，很多造纸现象都受到水的表面张力的影响，如湿纸幅形成的强度、泡沫的形成与破灭、纸幅的内部施胶及毛毯等固体表面的清洗等。当没有清洗剂存在的情况下，由于水有较高的表面张力和较低的表面润湿作用而不能去除毛毯等固体表面的脏物，而当加入清洗剂后，清洗剂分子中的疏水部分吸附脏物，降低脏物对表面的黏附作用，再通过机械作用即可去除。

一般认为，纸料中能通过200目筛网（孔径为75μm）的粒子为细小组分，其主要成分为细小纤维，还包括矿物细料，统称为细料固体粒子。而不能通过的粒子是纤维部分，两部分的总和为悬浮固体的100%。细小纤维在很多性质上与纤维不同。细小纤维的存在，影响了造纸湿部化学性质。细小纤维与纤维的不同特性如下：

1. 纤维与细小纤维的吸附特性

细小纤维的比表面积为纤维的5～8倍，纸料中细小纤维的含量影响着其对某些造纸过程添加剂的吸附能力。另外，细小纤维吸附水的能力为纤维的2～3倍，所以细小纤维含量对纸料的滤水性能、保水值、纸张的物理强度及其他性能都有显著的影响。因此，细小纤维在纸幅中的留着率对纸张抄造及纸张的性质是很重要的。(www.xing528.com)

2. 纤维与细小纤维的电荷特性

由于纤维素、半纤维素表面存在羟基、羧基等基团，所以纤维和细小纤维在纯水中悬浮时总是带负电荷的。在实际生产中，纸浆中带负电荷的纤维和细小纤维在范德华力的作用下，会吸附悬浮在水中的阴离子性溶解物，导致纸料带很高的负电荷。

3. 纤维与细小纤维的离子交换特性

纸浆纤维含有一定数量的羧基，它们在造纸湿部系统中将产生电离，对系统中的阳离子表现出极强的静电吸附和离子交换特性。在正常的造纸条件下，仅羧基和磺酸基对离子交换起作用，然而在高pH的漂白和洗涤下，木素苯环上的酚羟基也起作用。

纤维与细小纤维的离子交换对许多造纸现象来说是很重要的，其中有动电特性、染料吸附、Al³⁺和高分子电解质、松香胶及纤维、细小纤维的聚集等。纤维对各种无机离子的吸附强度由弱到强的顺序为：N（CH₃）₃⁺＜Li⁺＜Na⁺＜K⁺＜Ag⁺＜Ca²⁺＜Mg²⁺＜Ba²⁺＜Al³⁺。可见纤维对Al³⁺的吸附强度大于Ca²⁺，而Ca²⁺又大于Na⁺。Al³⁺中和纤维电荷是最高效的，因此，造纸过程中通常添加硫酸铝溶液来调整浆料的阳离子电荷需求量。

为了使纸页具有某种特殊的性能而添加到纸料中的一类添加剂，称为功能性添加剂。为了达到其目的，这类添加剂往往须以分散粒子的状态存在于纸页中。

不同功能的添加剂有不同的性能，如颜料或填料是为了改善纸的不透明度、白度、平滑度、孔隙度和印刷适应性等；施胶剂可增强纸张的抗液体性能；有色染料是为了使纸张着色；纤维分散剂是为了改善纸张匀度；聚丙烯酰胺、淀粉、树脂等是为了提高纸张的强度；湿强树脂是为了提高纸张的湿强度等。

控制性添加剂是用于改变纸机湿部纸料性能，从而提高纸机运行性能的一类添加剂。它们是否留在纸页中并不重要，因为它们对纸张性能的影响很小或者是间接的。如助留剂或助滤剂是为了使纸料具有聚集效应，使细小纤维等细料固体颗粒保留在纸幅中，提高纸料在抄造过程中的滤水性能；树脂控制剂是为了在抄造过程中控制树脂的析出；消泡剂是为了减少或消除纸料处理或抄造过程中细小气泡的产生；防腐剂是为了有效抑制或消灭纸料中微生物的繁殖等。