打漿又稱叩解。是利用機(jī)械作用處理懸浮于水中的紙漿纖維,使其具有適應(yīng)在造紙機(jī)上生產(chǎn)所要求的特性,并使所生產(chǎn)的紙張能達(dá)到預(yù)期質(zhì)量的操作過程。
利用物理方法,對水中紙漿纖維進(jìn)行機(jī)械或流體處理,使纖維受到剪切力,改變纖維的形態(tài),使紙漿獲得某些特性,以保證抄成的紙達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量要求,這一過程就稱之為“打漿”。
打漿過程中纖維除了受機(jī)件的剪切、揉搓和梳理等作用外,同時纖維的細(xì)胞壁還發(fā)生位移、變形與破裂等現(xiàn)象而吸水潤脹,產(chǎn)生細(xì)纖維化,使紙漿具有柔軟性、可塑性,也使纖維素分子鏈中的羥基增加與氫鏈結(jié)合機(jī)會,提高了纖維間的結(jié)合力。按打漿作用,可分為黏狀打漿和游離打漿。按生產(chǎn)方式,可分為間歇打漿和連續(xù)打漿。
打漿原因
由于紙漿纖維挺而有彈性,如不加任何處理就用來抄紙,則在網(wǎng)上成形時難以分布均勻,抄出的紙張硬度很低。另外,未經(jīng)打漿的紙漿,尚含有未分離的纖維束,這些纖維束挺硬,有的太長,有的太粗,缺乏必要的切短和分離,如用其抄紙,則所得產(chǎn)品疏松、多孔,表面粗糙、強(qiáng)度很低,不能滿足使用要求。經(jīng)過打漿處理的紙漿生產(chǎn)的紙,則組織緊密均勻,強(qiáng)度較大。
打漿方法
主要分為游離打漿和黏狀打漿。
游離打漿是以切斷作用為主,紙漿的濃度較低。此方法的打漿機(jī)的刀刃較銳利,刀刃的齒距較密,在打漿時纖維容易被切斷,使所抄造出的紙張會出現(xiàn)密度小而膨松、不透明、伸縮性小,油墨容易附著等特性。不過,此方法所抄造出來的紙張,其表面平滑度較低,并容易起毛。
黏狀式打漿方法是用破裂磨潰等原理。其所用的紙漿濃度較高,而打漿機(jī)的刀刃較鈍,刀刃齒距較稀疏,切斷纖維時容易產(chǎn)生長短不一的現(xiàn)象,使所抄造出來的紙張擁有的物理特性較強(qiáng),紙質(zhì)緊密,紙張表面平滑度佳,透明度較高且不易起撓等特性。但紙張的伸縮性較大,對油墨吸收效果較差。
打漿歷史
中國古代,人們使用棍棒、石臼等工具來舂搗桑皮和竹麻等原料,來獲得所需要的紙漿。
古代埃及人用木棍捶打莎草和蘆葦,使纖維表面產(chǎn)生天然半纖維素膠粘劑,來強(qiáng)化纖維結(jié)合力和物理強(qiáng)度。
打漿過程紙漿纖維變化過程
打漿對纖維的作用和纖維的變化除壓潰、揉搓、疏解以外,主要分為以下五部分:細(xì)胞壁的位移和變形,初生壁和次生壁外層的破除,吸水潤脹,細(xì)纖維化和橫向切斷等。但這幾種作用不是截然分開,而是互相交錯進(jìn)行的,現(xiàn)分述如下:
細(xì)胞壁的位移和變形
用偏光顯微鏡可以觀察到纖維上的亮點(diǎn),即微纖維的位移。未打漿的纖維有位移,而開始打漿后出現(xiàn)了新的位移點(diǎn),隨著打漿過程的進(jìn)行,位移點(diǎn)逐步擴(kuò)大并變得更清晰。
產(chǎn)生位移的原因是由于纖維在打漿過程中受到機(jī)械作用力,使次生壁中層一定位置上的微纖維產(chǎn)生彎曲變形,微纖維之間空隙有所增加,這就為纖維吸收更多的水創(chuàng)造了條件。開始這個變形是很小的,以后逐步變大。雖然由于初生壁和次生壁外層還沒有去除,對次生壁中層的位移和進(jìn)一步潤脹受到限制,但吸水變形可使纖維變得柔軟,對去除初生壁和次生壁外層具有重要作用。
初生壁和次生壁外層的破除
初生壁在蒸煮和漂白的過程中去掉一部分,但仍存有相當(dāng)數(shù)量。未去掉初生壁的纖維,顯得光滑、挺硬,不易吸水潤脹。這是由于初生壁中含有較多木素,并呈網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu),它雖然能吸水,但潤脹程度很低。初生壁的外層很薄,它緊緊地包圍著能夠很好潤脹的初生壁中層,因此,也必須在打漿中將其除去,使次生壁中層的細(xì)纖維分離出來,才能達(dá)到纖維的充分潤脹和細(xì)纖維化作用。
初生壁和次生壁外層的破除,是利用打漿設(shè)備的機(jī)械作用力和纖維之間的相互摩擦,呈膜狀或碎片的形式除掉的。當(dāng)然,打漿過程中不可能將每根纖維的初生壁和次生壁外層徹底去除,根據(jù)打漿程度的不同,去除的多少也不同。不同種類的纖維初生壁及次生壁外層的除去難易程度也不相同,如草漿比木漿去除要困難,硫酸鹽木漿比亞硫酸鹽木漿的去除要困難,因而造成打漿時細(xì)纖維化的難易程度不同。
纖維的吸水潤脹
在初生壁未打破之前,纖維的吸水潤脹程度較慢。隨著打漿的進(jìn)行,初生壁及次生壁外層不斷被打破,纖維的吸水潤脹加快,纖維直徑可迅速潤脹到原來直徑的兩倍。吸水潤脹后的纖維變得柔軟可塑,外表面積增大,內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)松弛,分子間內(nèi)聚力下降,有利于細(xì)纖維化的進(jìn)行。
纖維在打漿過程中所以能發(fā)生吸水潤脹,是由于纖維素和半纖維素分子結(jié)構(gòu)中存在有無定形區(qū)和大量羥基,與水分子發(fā)生極性吸引,水分子進(jìn)入無定形區(qū),使纖維素分子鏈間距離增大、纖維外表面積增大,從而引起吸水潤脹。一般半纖維素含量多的纖維易吸水潤脹,木素含量高的纖維不易吸水潤脹,因此,漂白后的紙漿纖維較未漂漿吸水潤脹好。
細(xì)纖維化
纖維在打漿的過程中受到打漿設(shè)備的機(jī)械作用而產(chǎn)生纖維的縱向分裂,表面分離出細(xì)小纖維,纖維兩端帚化起毛的現(xiàn)象,稱為細(xì)纖維化。
一般認(rèn)為,纖維的細(xì)纖維化是在纖維吸水潤脹以后開始的。由于吸水潤脹,致使內(nèi)聚力減小,次生壁的層與層之間產(chǎn)生滑動,使纖維變得柔軟可塑,稱為內(nèi)部細(xì)纖維化。而纖維表面的分絲帚化,分離出大量細(xì)小纖維,增加了纖維的外表面積,稱為外部細(xì)纖維化。
纖維的細(xì)纖維化,主要是次生壁中層產(chǎn)生,因為細(xì)纖維在它上面的排列多是近似平行的,易于潤脹和分裂帚化。但必須是在次生壁外層完全除掉或部分除掉的情況下,才能產(chǎn)生較好的細(xì)纖維化。纖維的細(xì)纖維化和纖維的吸水潤脹是相互促進(jìn)的。吸水潤脹為纖維的細(xì)纖維化創(chuàng)造了有利條件;反之,纖維的細(xì)纖維化又能促進(jìn)纖維更進(jìn)一步的吸水潤脹。
橫向切斷
打漿過程中,由于打漿設(shè)備的刀片或磨齒間的剪切作用,使纖維受到切斷。同時在打漿壓力較大、濃度較高的情況下,纖維之間相互摩擦,也會造成纖維的橫向切斷。
長纖維經(jīng)適當(dāng)?shù)厍袛?,可以提高紙張的組織均勻性和平滑性。但過分受到切斷,紙的強(qiáng)度就會降低。通常對棉漿、麻漿等長纖維漿料,在打漿時要求有較多的切斷;對針葉木漿(纖維平均長度為2~3毫米)在打漿時,應(yīng)根據(jù)紙張物理性能要求,將纖維切斷到必要的程度,對較短的闊葉木漿和草類漿(纖維平均長度為0.7~1.1毫米),則不希望有過多的切斷。
在同一打漿條件下,吸水潤脹得很好,纖維具有良好的柔軟性和可塑性,就不容易受到切斷,而易于分絲帚化。反之吸水潤脹不好,纖維挺硬,則容易受到切斷。