半纖維素與紙張的耐久性

紙質(zhì)檔案載體材料的耐久性，即紙張的耐久性，是指在保存和利用檔案的過程中，檔案紙張材料抵抗外界理化因素的影響持其原來理化性能的能力。補(bǔ)充材料:紙的演變第一節(jié)造紙植物纖維原料的質(zhì)量與檔案紙張的耐久性第二節(jié)造紙植物纖維化學(xué)成分的性質(zhì)與檔案紙張的耐久性第三節(jié)造紙生產(chǎn)過程與檔案紙張的耐久性第四節(jié)檔案紙張的主要性能第一節(jié)造紙植物纖維原料的質(zhì)量與檔案紙張的耐久性

一、造紙植物纖維原料對紙張耐久性的影響（一）纖維的長度、分布的均一性和長寬比（二）纖維細(xì)胞的壁腔比（三）纖維素與木素的含量（四）非纖維細(xì)胞的含量二、造紙植物纖維原料的種類及耐久性（一）種毛纖維（二）韌皮纖維（三）木質(zhì)纖維（四）草類纖維第二節(jié)造紙植物纖維化學(xué)成分的性質(zhì)與檔案紙張的耐久性

一、纖維素與紙張耐久性（一）纖維素的形成光葉綠素脫水聚合

β—葡萄糖六元環(huán)結(jié)構(gòu)

β—葡萄糖簡單六元環(huán)結(jié)構(gòu)（環(huán)上的C省略）（二）纖維素的結(jié)構(gòu)與紙張的耐久性1．纖維素分子很長的直鏈結(jié)構(gòu)有利于紙張的耐久性2．葡萄糖基上的氫氧基（—OH）可以形成氫鍵，有利于紙張的耐久性3．纖維素分子的氧橋、聚合度與紙張的耐久性（三）纖維素的理化特性與紙張耐久性1．吸水性2．潤脹性3．溶解性4．纖維素水解5．纖維素氧化二、半纖維素與紙張的耐久性半纖維素是由兩種以上的單糖脫水形成的高分子化合物，如木糖、甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖等。這些單糖結(jié)構(gòu)相似，都含有一定數(shù)目的氫氧基。（一）半纖維素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.半纖維素的結(jié)構(gòu)特點（1）半纖維素是帶有短支鏈的高分子化合物。（2）半纖維素由兩種以上的糖基脫水聚合而成，是不均一聚糖。（3）半纖維素聚合度低，一般在200左右，比纖維素低的多，分子鏈短。2．半纖維素的性質(zhì)（1）半纖維素容易溶解在堿溶液中。（2）半纖維素容易發(fā)生水解反應(yīng)，水解的最終產(chǎn)物是各種單糖，如木糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖等。（3）半纖維素容易吸水潤脹，呈現(xiàn)粘滑性。（二）半纖維素與檔案紙張的耐久性

半纖維素極易水解，水解后紙張的強(qiáng)度下降，因此半纖維素的耐久性比纖維素差，紙張中含半纖維素過多不利于耐久性。但是，半纖維素易吸水潤脹的性質(zhì)，有利于纖維縱向分細(xì)，便于打漿，節(jié)省打漿時間；同時它又能保護(hù)纖維，使之不易被橫向切斷。因此，紙漿中含有適量的半纖維素，有利于提高纖維間的結(jié)合度，提高紙張的機(jī)械強(qiáng)度。研究結(jié)果表明：在采用亞硫酸鹽法制得的紙漿中，當(dāng)半纖維素含量為11%時，抄造出來的紙張強(qiáng)度最大。三、木素與紙張的耐久性（一）木素的結(jié)構(gòu)木素是由C、H、O組成的高分子化合物。其基本結(jié)構(gòu)單元是苯基丙烷，具有芳香族化合物的特點。木素的分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，植物不同，其結(jié)構(gòu)也不同。綜合起來看，木素是一種以苯基丙烷為結(jié)構(gòu)單元，具有網(wǎng)狀的空間立體結(jié)構(gòu)的高分子化合物。（二）木素的性質(zhì)1．木素不是線型分子，而是一種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子。2．木素不溶于水、有機(jī)溶劑及一般的酸、堿，它只在高溫高壓下溶于一定濃度的酸和堿。3．木素分子中的每個苯基丙烷上都有不同的多種功能團(tuán)如甲氧基（—OCH3）、氫氧基（—OH）、醛基（—CHO）、羧基（—COOH）及雙鍵等。4．木素分子中含有發(fā)色基團(tuán)，常常呈黃色。5．木素易被某些氧化劑及空氣中的氧氣所氧化，生成易碎的氧化木素，在光的照射下，氧化反應(yīng)更活躍。第三節(jié)造紙生產(chǎn)過程與檔案紙張的耐久性一、機(jī)制紙（一）制漿與紙張的耐久性1．機(jī)械漿

利用機(jī)械方法磨碎木質(zhì)或非木質(zhì)原料制得的紙漿稱為機(jī)械木漿，俗稱磨木漿。機(jī)械漿對紙張耐久性的影響：（1）機(jī)械漿在制造過程中，由于纖維受到激烈的機(jī)械作用，損壞較大，同時纖維長度減短，抄成的紙張強(qiáng)度差，易于脆裂。（2）因制漿過程沒有使用化學(xué)物質(zhì)，漿料中幾乎保留著原料中全部木素及雜細(xì)胞。這種漿料制成的紙張易氧化、變黃、發(fā)脆。機(jī)械漿的優(yōu)點：得漿率高達(dá)90％，成本低；不使用化學(xué)藥品，對環(huán)境污染少，設(shè)備簡單；吸墨性強(qiáng)，不透明，適合印刷。所以一般用于生產(chǎn)消費(fèi)量很大，短期使用的新聞紙。2．化學(xué)漿化學(xué)法制漿是在高溫高壓下，把植物纖維原料與化學(xué)藥品放在一起蒸煮，用化學(xué)藥品離解植物纖維原料，并除去木素及部分半纖維素。由此制得的紙漿稱為化學(xué)漿。根據(jù)蒸煮時所使用的化學(xué)藥品，制漿方法分為堿法和亞硫酸鹽法兩大類。（1）堿法制漿。（2）亞硫酸鹽法制漿。（二）漂白與紙張的耐久性1.漂白方法（1）氧化漂白。（2）還原漂白。2.漂白對紙張耐久性的影響漂白雖然能除去木素有利于紙張的耐久性，但各類漂白劑也會對纖維產(chǎn)生破壞作用，氧化纖維素，增加紙張的酸值。此外，未洗凈的漂白劑殘留在紙漿中，會繼續(xù)氧化紙張纖維素、半纖維素和木素，使紙張發(fā)黃變脆。（三）打漿與紙張的耐久性打漿主要是通過機(jī)械作用，使纖維吸水潤脹、疏開、分絲的過程，以提高紙張的均勻度和平滑度。打漿合適可以提高紙張強(qiáng)度，使纖維易交織，纖維素分子產(chǎn)生更多的氫鍵，干燥后表面張力大。如果因打漿時纖維切得太短，也會降低紙張的撕裂度。（四）施膠與紙張的耐久性由于纖維本身和纖維之間存在著許多肉眼看不見的毛細(xì)管，所以紙張具有很強(qiáng)的吸水性。施膠的目的是為了防止字跡洇化，增強(qiáng)紙張對字跡透過性的抗阻能力。所以必須在漿料中加入具有抗水性能的膠體物質(zhì)，這個過程稱為施膠。1.施膠方法（1）內(nèi)部施膠。（2）表面施膠。2．施膠對紙張耐久性的影響內(nèi)部施膠的沉淀劑雖然可以使松香膠很好地沉淀在纖維上，便于施膠，提高紙張的抗水性，但卻帶來了破壞紙張的酸性成分。對紙張的耐久性產(chǎn)生不利影響。而表面施膠膠料所用的淀粉等易滋生霉菌和害蟲，檔案長霉后，淀粉失去膠性，引起紙張強(qiáng)度下降。（五）加填與紙張的耐久性加填就是在漿料中加入一些不溶于水的白色礦物質(zhì)，目的是為了提高紙張的平滑度、不透明度、白度和光亮度。常用的填料有滑石粉、白堊、高嶺土、石膏等。因填料離子占據(jù)纖維的空間，妨礙了單根纖維間的氫鍵結(jié)合，使紙張灰分增高，影響紙張對膠料的吸附，降低紙張纖維的氫鍵力、機(jī)械粘著力和摩擦力，對檔案紙張耐久性有一定的影響，因而，填料不能加多。二、手工紙手工紙制造過程中因不用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，而用水浸、石灰水腌制后任其自然發(fā)酵，再用石灰和草木灰蒸煮，對纖維影響很小；漂白時不用氧化劑，用日光自然漂白；洗滌時用流動水，水洗徹底，造出的紙質(zhì)地純凈；造紙工具多以竹木制作，大大減少了紙張中銅、鐵、錳等金屬離子的含量，使手工紙不易返黃；抄紙技術(shù)好，纖維縱橫交織密且均勻。因此，手工紙的耐久性好。我國生產(chǎn)的手工紙，較著名的有宣紙、綿紙、桑皮紙、麻紙、高麗紙。這些紙主要使用各種樹皮纖維為原料。宣紙白如綿，薄如蟬翼，質(zhì)軟防蛀，吸水性強(qiáng)，故有“安徽宣紙甲天下，鶴慶綿紙譽(yù)云南”之說。鶴慶綿紙以枸樹皮為主要原料，纖維多而長，出漿率高，細(xì)膩而潔白。綿紙過去是抄寫經(jīng)卷、書寫契約的好材料。除書寫紙外，還有包裝專用的雙超紙，其厚度為一般書寫紙的三倍左右，韌性好，經(jīng)久耐用三、描圖紙（一）工藝過程及所用的漿料1.原料中使用100％的漂白亞硫酸鹽木漿。2.為了提高描圖紙的透明度，在打漿時進(jìn)行高度打漿，把纖維細(xì)胞的初生壁磨破，露出次生壁，使得纖維柔軟，纖維的外表面積增大，在紙張干燥的過程中由于纖維表面張力的作用，促使氫鍵產(chǎn)生，并提高了纖維之間的結(jié)合力，使得紙張中纖維結(jié)合的很緊密，透明度增高。3．為了改善描圖紙的使用質(zhì)量，施膠時在膠料中增加了多種成分。（三）描圖紙的耐久性1．原料中使用了100％的漂白亞硫酸鹽木漿，使纖維素受到了氧化破壞作用，同時殘留在紙張中的氧化劑，也是一種潛在的危害因素，影響紙張的耐久性。2．經(jīng)高度打漿，纖維受到了機(jī)械損傷，纖維過度切短，降低了紙張強(qiáng)度。另外，漿料中含有較多的半纖維素的水解物，雖然提高了漿料粘性，但耐久性下降。3．硬脂酸膠是由硬脂酸和氨水制成的，其中氨容易揮發(fā)，隨著氨的逐漸揮發(fā)，硬脂酸膠的膠性不斷降低，慢慢失去了對纖維的粘合作用，使描圖紙逐漸變硬變脆，透明度也隨之降低。4．膠料中加入的葡萄糖和淀粉使纖維素容易氧化和水解，影響了描圖紙的耐久性，使紙張變黃。又由于葡萄糖和淀粉是檔案害蟲和微生物的食料，所以描圖紙易長霉和遭蟲蛀。5．硫酸鋁易水解會給紙張帶來酸性，加劇描圖紙老化。一、物理性能物理性能主要有定量與厚度、緊度、施膠度、吸收性、白度、變形性等。（一）定量與厚度（二）緊度（三）施膠度（四）吸收性（五）紙張的白度（六）紙張的變形性第四節(jié)檔案紙張的主要性能二、紙張的機(jī)械強(qiáng)度（一）抗張強(qiáng)度抗張強(qiáng)度是指紙張在一定負(fù)荷下，一定長度、寬度的紙樣斷裂時所能承受的最大張力。用千牛頓/米表示?？箯垙?qiáng)度高可以防止紙張斷裂，紙張纖維結(jié)合的質(zhì)量是影響抗張強(qiáng)度最重要因素。當(dāng)空氣相對濕度大于30%時，隨著濕度的增大，紙張的抗張強(qiáng)度下降。（二）耐折度耐折度是指在一定的張力下，把紙張來回折疊，直至斷裂時的次數(shù)。耐折度主要取決于纖維的原始強(qiáng)度，還與纖維的平均長度、柔韌性、纖維間的結(jié)合力以及紙張的含水量有關(guān)。由長而柔韌的、牢固結(jié)合的纖維抄成的紙耐折度高，最多可達(dá)1000次以上。當(dāng)紙張老化時，其耐折度由幾百次下降到幾十次，嚴(yán)重的僅為二三次。（三）撕裂度撕裂度是指撕裂預(yù)先有切口的試樣至一定長度所需的力，單位是毫牛頓。纖維長度、纖維之間結(jié)合的數(shù)量和強(qiáng)度及空氣濕度與撕裂度的大小有關(guān)。相對濕度為25%～80%時，紙張撕裂度隨濕度的增大而提高。干燥的紙張、發(fā)脆的紙張，撕裂度均有所下降。（四）耐破度耐破度是指紙張在單位面積上所能承受的均勻增大的最大壓力，以帕或千帕表示。耐破度大小主要由纖維間的結(jié)合力、纖維長度、纖維強(qiáng)度等因素決定。耐破度受濕度影響較小，當(dāng)空氣相對濕度為50%～70%時，紙張的耐破度達(dá)到最大值。三、紙張的化學(xué)性能（一）水分（紙張含水量）（二）紙張的PH值（三）紙張的銅價（四）紙張的粘度銅價是指在特定條件下，100克干纖維素（紙漿）使氧化銅（二價銅）還原為氧化亞銅（一價銅）的克數(shù)。銅價主要用于鑒別纖維素鏈上還原基的多少，以及鏈的長短。銅價的大