在造纸的打浆环节,精准控制纤维的长度和宽度对于纸张质量起着关键作用。
1.选择合适的打浆设备和工艺参数
设备类型影响:
不同的打浆设备对纤维长度和宽度的改变程度不同。例如,荷兰式打浆机,如果飞刀和底刀之间的间隙较大,在较低的飞刀辊转速下,纤维的切断作用较弱,有利于保持纤维的第长度。而盘磨机,磨盘的转速、磨盘之间的间隙以及磨齿形状等因素都会影响纤维长度。锯齿形磨齿在较高转速和较小间隙下,纤维切断作用强,纤维长度会明显缩短;弧形磨齿则更倾向于使纤维分丝帚化,对纤维长度的影响相对较小。
工艺参数调节:
打浆浓度是重要参数。在低浓打浆(小于 10%)时,纤维之间的相互摩擦较小,设备刀片或磨盘对纤维的切断作用占主导,纤维长度容易缩短。如果想保持纤维长度,可采用中浓(10% - 20%)或高浓(大于 20%)打浆,此时纤维之间的摩擦和揉搓作用增强,有利于纤维的分丝帚化而不是切断。打浆时间也很关键,打浆时间短,纤维长度和温度变化小;随着打浆时间延长,纤维长度会逐渐缩短,宽度会因分丝帚化而增加。
2.纤维原料的特性利用
不同原料的固有特性:
针叶木浆纤维较长,一般在 2 - 4 毫米左右,阔叶木浆纤维较短,约 1 - 2 毫米。如果要生产对纤维长度要求较高的纸张,可优先选择针叶木浆,并采用温和的打浆方式。例如,在生产特种纸张如钞票纸时,通常选用长纤维的针叶木浆,通过控制打浆设备的参数,如采用较低的转速和较大的刀具间隙,来尽量保持纤维的长度和适当的宽度,以保证纸张的强度和韧性。
原料预处理影响:
对于回收纤维,预处理方式会影响其在打浆过程中的形态变化。如果回收纤维在预处理过程中受到过度机械处理,纤维长度可能已经缩短。所以,对于这类纤维,在打浆时要更加注意控制打浆参数,避免进一步过度切断。例如,经过简单撕裂处理的旧报纸纤维在打浆时,应采用较低的打浆强度,以防止纤维长度过度降低。
3.实时监测与反馈调整
显微镜观察:
在打浆过程中,可以定期通过光学显微镜或扫描电子显微镜(SEM)观察纤维形态。光学显微镜可以快速观察纤维的大致长度和宽度变化,扫描电子显微镜则能更清晰地看到纤维表面的分丝帚化情况以及宽度的细微变化。例如,每隔 10 - 15 分钟取样观察,如果发现纤维长度急剧缩短,就需要调整打浆设备的参数,如减小打浆强度或缩短打浆时间。
物理性能测试辅助判断:
通过测量手抄片的物理性能来间接判断纤维长度和宽度是否合适。例如,纸张的抗张强度与纤维长度有关,撕裂度与纤维长度和宽度都有关。如果抗张强度下降过快,可能是纤维长度过度缩短;撕裂度异常变化,可能是纤维长度或宽度改变导致。根据这些测试结果及时调整打浆参数,以达到控制纤维长度和宽度的目的。
总之,只有综合运用上述方法,在打浆过程中精细把控,才能使纤维的长度和宽度符合纸张生产的需求,进而保障纸张的高质量产出。