纸、纸板和纸浆纤维组成的分析

Paper ,board and pulps- Analysis of fiber furnish

编辑：999策略白菜手机论坛纤维技术研究中心

 

 

                               前  言

本标准是对GB/T 4688-1984《纸与纸板纤维组成测定方法》的修订。

本标准等效采用ISO 9184-1:1990、ISO 9184-2: 1990、ISO 9184- 3: 1990、ISO 9184-4: 1990、ISO 9184-5:1990全部条款。

本标准的附录A、附录B、附录C、附录D均是标准的附录。

本标准自实施之日起,同时代替GB/T4688-1984。

本标准由中国轻工业联合会提出。

本标准由全国造纸工业标准化技术委员会归口。

本标准起草单位:中国制浆造纸研究院。

本标准主要起草人:薛崇昀、林茹、龚凌。

本标准委托全国造纸工业标准化技术委员会负责解释。

 

 

                                        ISO前言

ISO(国际标准化组织)是国际标准化团体(ISO成员)的全球性联合体。国际标准的制定工作通常由ISO技术委员会完成,其中每一成员国对技术委员会曾经发布的标准感兴趣的,都有权向委员会表达其意见。与ISO有关的政府的或非政府的国际组织也可参与这项工作。ISO与国际电工委员会(IEC)在电工标准方面有密切联系。

国际标准的草案要经过技术委员会各个成员的投票表决才能正式通过。作为国际标准的正式发布要求达到不低于75%的投票率。

国际标准ISO9184是由ISO/TC6纸、纸板和纸浆技术委员会起草的。

ISO9184是由下列部分组成,在总题目《纸、纸板和纸浆-一纤维的组成分析》以下:

——第1部分:通用方法

——第2部分:染色指南

——第3部分:Hersberg染色试验

——第4部分:Graff"C"染色试验

——第5部分:Lofton-Merritt染色试验(改进的Wisbar法)

——第6部分:用纤维粗度法测定重量因子

——第7部分:用对照法测定重量因子

第1部分是纤维组成分析过程的通用指南,应该与染色指南(见第2部分)和染色试验(见第3~5部分)一起使用。

该标准的附加部分将随着新的纤维种类或新的染色试验的开发相继发布。

附录A和附录B是ISO9184的组成部分。

 

1范围

本标准规定了纸、纸板和纸浆纤维组成的分析方法。

本标准适用于各种纸浆及大多数纸和纸板。

2定义

本标准采用下列定义。

2.1纤维粗度 fiber coarseness

特定纤维每单位长度的质量(绝干量),单位为毫克每米。

2.2重量因子weight factor

特定纤维的纤维粗度与标准(指定)纤维的粗度之比。

3原理

纤维组成分析是从被测样品中,取少量具有代表性的纤维进行染色,然后用显微镜进行观察。

定性分析:根据纤维的染色反应和纤维的形态特征进行分析。

定量分析:测量出各种纤维与某计数线的交叉点数,并应用重量因子将此交叉点数转换成质量分数。

4试剂

在分析过程中,应使用分析纯试剂和蒸馏水或去离子水。

4.1氢氧化钠(NaOH)溶液,质量分数约1%,每升溶液中含氢氧化钠10 g。

4.2盐酸(HCl)溶液,质量分数约0.2%,每升溶液中含盐酸5 mL。

4.3磷酸(H₃PO₄)溶液,质量分数约5%,每升溶液中含质量分数85%磷酸35mL。

4.4硫酸铝[Al₂(SO₄)₃]溶液,质量分数约5% ,每升溶液中含硫酸铝50 g。

4.5高锰酸钾(KMnO₄)溶液,质量分数约6.5%，每升溶液中含高锰酸钾65 g.

4.6草酸(C₂H₂O₄．2H₂O)溶液,质量分数约5% , 每升溶液中含草酸50 g。

4.7有机溶剂:乙醇(C₂H₅OH),乙醚(C₂H₅OC₂H₅),乙酸乙酯(CH₃COCH₃),丙酮(CH₃COCH₃),二

甲苯[C₅H₄(CH₃)₂],甲苯(C₇,H₈),三氯甲烷(CHCl₃),四氯化碳(C₂Cl₄) 和三氯乙烷(C₂H₂Cl₃)。

5仪器

5.1 显微镜:带有机械载物台,十字测微尺,中心点或水平目镜。

测定和统计纤维根数时采用40~120倍的放大倍数,研究详细结构时建议用200~500倍的放大倍数。

5.2 照明:日光灯或具有日光滤光片的一般真空灯。

5.3分散器:一种是用于 易分散样品的低速搅拌器,另一种是用于难分散样品的机械或超声波分散器。

5.4红外灯或热板:能维持温度在50C~60C。

5.5过滤装置

5.5.1玻璃过滤器:200 mL,带有15 μm~40 μm的砂芯板。

5.5.2滤筛:直径50 mm~70 mm,具有金属或塑料边,高约10 mm,筛底部带有200目的滤网。

5.6滴管:长约 100 mm,内径为5 mm~8 mm,玻璃管一端粗细平滑但不封闭,另一端套一个橡胶囊，管上刻有0.5 mL、1.0 mL的刻度。

5.7显微镜载片:尺寸为25 mm X 75 mm。

5.8显微镜盖玻片:尺寸 为22 mm X 22 mm。

5.9解剖针和镊子:不锈钢。

5. 10培养皿:直径约为100 mm。

5.11滴瓶:30 mL或50 mL。

 

6试样的制备

从样品的不同部位各撕下少量试样共约0.5g,对于多层结构的样品,切取5个50mmX50mm的试样。

6.1 普通样品

6.1.1水中煮沸

将试样放人试管或小烧杯中煮沸几分钟,不断地搅拌并在分散器中分散,制成滤片备用。

6.1.2在NaOH溶液中煮沸

如果按上述方法试样不能完全散开，就将试样移人试管或烧杯中,在不断搅拌的状态下用NaOH煮沸几分钟。用玻璃过滤器过滤,用水洗两次,再用HCI中和。然后经水洗多次后,在分散器中分散。

注:含有羊毛或天然丝的样品不能用NaOH溶液处理,因为羊毛和天然丝溶于碱,而且在NaOH中煮沸也影响着色。

6.2特殊 处理的样品

如果.上述方法不能将试样分散,应选用下述方法中的一种对试样进行处理。

6.2.1湿强纸

将撕碎的试样放人烧杯中,加入Al₂(SO₄)₃或H₃PO₄溶液,视试样的分散速度煮沸5min~30min。用水清洗并倾出溶液后分散试样,如果试样不能分散,可选用有机溶剂抽提后再分散。

注:用次氯酸盐分散这类产品有效。

6.2.2植物羊皮纸和高打浆度的纸

将撕碎的试样放人盛有KMnO。溶液的烧杯中静置1h,然后倾出溶液,洗涤两次,用草酸溶液处理后再洗涤分散。

6.2.3经浸渍或特殊胶合的样品——纤维内结合强度高的样品

用冷、热有机溶剂抽提,通常能使纤维分散,选择的溶剂应不对纤维产生影响。

6.2.4带色的样品

纤维分散之后如果仍带颜色,将很难进行纤维的鉴别,为此常用一种与浆料特性有关的方法除去这种颜色。如使用以上试剂对试样进行抽提、氧化和还原处理等。

6.2.5多层样品

当样品为两层或两层以上的纸或纸板时,应对这些层分别进行分析。从样品上切取5片约50mm X 50mm的试样,浸在大约70⁰C热水中直至各层完全分开。假如分层困难,就用NaOH溶液代替水,如果分离层带有相邻层的纤维,浸湿后应小心移除它们,每一层的处理应按普通样品进行。

7染色和纤维载玻片的准备

染色的方法和载玻片的制备取决于所使用的染色剂。从附录A中选择适当的染色剂,并从附录B、附录C、附录D中选择相应的染色方法,在载玻片或试管中进行纤维的染色。

7.1 载玻片上染色

用于染色的纤维载玻片可以用稀释的纤维悬浮液制备,也可以用滤片中的纤维制备。

7.1.1 用纤维悬浮液制片

在烧杯中将大约一半的、分散好的纤维悬浮液稀释至质量分数约0. 05%浓度,用滴管将1.0mL悬浮液滴置于干净无油脂的显微镜载玻片上,用解剖针或轻击载玻片的方法使纤维均匀分散。在热板或红外灯下干燥载玻片,冷却后选择相应的染色剂染色。染色1 min~2 min后,盖上盖玻片,避免气泡存在，用滤纸吸去多余的染色剂,试样即可供观察分析。

7.1.2 用滤片纤维制片

用滤筛或玻璃过滤器过滤分散好的纤维悬浮液,将过滤的纤维滤片放人小的带盖培养皿里以防干燥。取少量纤维移于载玻片上,滴上两滴选用的染色剂,用解剖针均匀分散纤维。盖上盖玻片后,应尽量

避免纤维絮聚,最好是倾斜纤维载玻片,并用吸水纸从边缘吸除多余的染色剂。

7.2 在试管中染色

从过滤的纤维滤片中取样,放在试管中按相应的方法进行染色，然后用水代替染色剂，按上述方法制备载玻片。

8试验步骤

由于某些染色剂着色不稳定,所以一完成制片就应立即进行分析。

8.1定性分析

将染色的纤维载玻片置于显微镜的载物台上,沿水平或垂直方向一条线一条线地慢慢地、有规律地移动载玻片,以便观测到全部纤维区。根据纤维形态特征和染色情况,鉴别纤维种类以及制浆方法。

至少观察两块载玻片,对于难以鉴别的纤维,应多观察一个或多个载玻片。

8.2 定量分析

借助于载物台移动纤维载玻片,使目镜的中心光点落在盖玻片，上方角的3 mm~5 mm处,然后慢慢地依次移动载玻片,沿水平或垂直方向一条线一条线地进行,使整个纤维范围都观测到,并按下述方法统计各种纤维。

使用一个多位计数器,当纤维穿过视野中心符号时,数取并记录每一根纤维或断纤维的数目。如果一根纤维多次通过此中心点,每过一次计一个数。如果一根纤维总沿着视野中心移动,只计一次就可以了。非常细小的纤维碎片可以忽略不计,但应统计那些纵裂较大的纤维碎片。在同一条观察线上观察到同类型的纤维碎片时,二、三个即为一个。假如薄壁细胞和其他小细胞含量非常少,可以忽略不计,纤维束中的纤维有一根计一根。如果纤维穿过视野一次难以数出每一种纤维的根数,可以重复进行直至数取所有的纤维数。在连续计数的过程中,不应从原来的一行移动载玻片重又回到原来的行位上。

当数完一条观察线上的纤维时,应将载玻片移动约5 mm至另一条观察线,按上述方法数取这一行的纤维。应数两个以上的载玻片,使所数纤维的交叉点数多于600个。

如果不同种类的纤维颜色差别不大,就只能借助于纤维的形态特征来数取它们。

如果存在大量的薄壁细胞,应将它们作为一部分记录下来。当在同一行中出现同样的四个薄壁细胞时,应将它们累计为一个数。

9结果的表示

9.1定性分析

根据显微镜分析所得结果,可分析出纤维的种类和制浆方法。将那些难以与其他纤维区分的以及少 量存在而形态非常相近似的纤维看成一组。

9.2定量分析

9.2.1重量分数

每一纤维组分的重量分数W;可由式(1)得出。

 

10 试验报告

试验报告应该包括下列内容:

a)本标准号;

b)对于完成样品鉴定所必须的各项说明;

c)对于纸板这样多层结构的产品,应分别进行分层分析;

d)所使用的染色方法;

e)定性分析结果包括:

——纤维类型;

——制浆方法;

——漂白与否。

f)定量分析结果:

——每种纤维的根数;

——重量因子;

——是否包括了薄壁细胞。

g)任何有可能影响试验结果的情况。

 

 

 

                                          附录B

                                      (标准的附录)

                                   Herzberg染色试验

Herzberg染色剂可用来定性和定量的区别化学浆、机械浆及破布浆。这一染色剂也可用于定性鉴别半化学浆以及区别粘胶纤维和合成纤维。

B1 试剂

应使用分析纯试剂和蒸馏水或去离子水。

B1.1窒温下 饱和氯化锌溶液

将氯化锌(ZnCl₂)加人到约100 mL的温水中,直至剩余溶质不再溶解。使其冷却至室温,并观察有氯化锌结晶析出,贮存此溶液于棕色试剂瓶中备用。

B1.2碘溶液

混合碘化钾(KI)2.1 g和碘(I₂)0.1 g,用移液管一滴一滴地加人水5 mL,边加水边搅拌使其混合。碘在少量水中的溶解是很重要的,碘化钾是为溶解碘而加入的。如果有碘残留而未被溶解,可能是由于水加入的太快,此溶液应废弃。

B1.3 Herzberg 染色剂

将氯化锌溶液15mL与B1.2的碘溶液混合,静置6h以上,使任何沉淀物都沉淀下去轻轻倒出上层清液至棕色滴瓶中,并在滴瓶中加人一小片碘。不用时将该溶液放在黑暗处保存，每两个月应制备一次新鲜染色剂。

新染色剂在使用之前,应用已知纤维检查。棉纤维应呈酒红色，如呈浅蓝色,则说明氯化锌溶液浓度太高,应加入很少量的水进行稀释。

化学浆纤维应呈蓝色至浅蓝紫色,如呈淡红色，说明氯化锌浓度太低,应加入少量氯化锌结晶片进行调整。

B2试验步骤

B2.1 染色

加人2滴~3滴Herzberg染色剂在纤维载玻片上,使纤维染色。

B2.2 测定

置染色的纤维载玻片于显微镜下,并在40~120倍放大倍数下进行观察。根据Herzberg染色剂所染的颜色(见表B1)及纤维形态特征,来鉴别纤维种类并计算纤维配比。

针叶硫酸盐木浆粗浆得率约60%呈现深黄色。

化学浆纤维呈现蓝色,其蓝色深浅程度取决于制浆过程和脱木素程度,脱木素不完全的纤维呈现黄色。

由Herzberg染色剂得到的颜色是不稳定的,化学浆纤维的蓝色会逐渐变深,机械浆纤维的黄色会逐渐呈现灰色调。

注:除了以上主要的颜色差别外,还有其他现象可用来帮助进行纤维组成分析。Herzberg染色可根据亚硫酸盐针叶木浆中木射线细胞因含树脂呈现黄色这一特点,来判断有无亚硫酸盐针叶木浆存在。

 

 

 

                                      附录C

                                 (标准的附录)

                              Graff"C"染色试验

Graff"C"染色剂的应用范围很广,它可鉴别几乎所有的常用造纸纤维。

在实际应用中Graff"C"染色剂主要应用于以下几方面。.

• 区别化学浆、半化学浆和机械浆。
• 区别针叶漂白硫酸盐木浆和亚硫酸盐木浆。一般来说其颜色差别能够满足纤维计数的需要。
• 区别阔叶硫酸盐木浆和亚硫酸盐木浆,未漂浆的颜色差别比漂白浆的颜色差别明显。
• .区别针叶木浆和阔叶木浆(溶解浆除外)。硫酸盐浆颜色差别明显,而亚硫酸盐浆虽多数情况下可以辨别纤维,但其颜色差别稍小些。
• 区别针叶木浆中的漂白稻麦草浆和西班牙草浆,颜色差别明显。

C1试剂

应用分析纯试剂和蒸馏水或去离子水。

C1.1氯化铝溶液(20⁰C,p=1.16 g/mL):六水合氯化铝(AICl₃．6H₂O)约40g溶解于10 mI水中。

C1.2氯化钙溶液(20⁰C,p=1. 37 g/mL):氯化钙(CaCl₂)约100g溶解于150 mL水中。

C1.3氯化锌溶 液(20⁰C ,p=1.82 g/mL) :将干燥的氯化锌(ZnCl₂)约100 g加人约50 mI.的温水中，直至残余物不再溶解，使其冷却至室温,观察应有少许氯化锌晶体析出。.

C1.4碘溶液,将碘化钾(KI)0.90g和碘(I₂)0.65 g混合后,用滴管逐滴加入50 mL水到混合液中,并不断搅拌。如仍有一些碘未溶解,可能是水加得过快,此溶液应废弃。

贮存以上溶液于棕色试剂瓶中,碘溶液应每2个月或3个月重新制备一次。

C2 Graff"C"染 色剂的制备

按以下要求混合四种溶液:氯化铝溶液(C1.1)20 mL,氯化钙溶液(C1.2)10 mL,氯化锌溶液

(C1.3)10 mL和碘溶液(C1.4)12.5 mL。

用移液管取，所需溶液C1.1、C1.2和C1.3于一个量筒中,使之均匀混合。再加入所需储备液。

(C1.4),进一步混合并静置暗处。12h~24 h以后,当所有的沉淀物沉淀后,倾倒上层清液于棕色滴瓶中，并加入一小片碘。不用时染色剂应放于暗处保存,大约每2~3个月应制备一次新鲜染色剂。新鲜染色剂在使用之前,应用含有漂白针叶硫酸盐木浆和亚硫酸盐木浆的样品进行检查。如果染出颜色与表C1中给出的颜色不相符,可加入少许碘液(I₂)再检查,如果颜色仍不满意,则应重新混合配制。

C3试验 步骤

C3.1染色

加入2或3滴Graff"C”染色剂于纤维载玻片上,使纤维染色。

C3.2测定

置染色的纤维载玻片于显微镜下,在40~120倍放大倍数下观察,根据Graff"“C"染色剂获得的颜色反应,鉴别和测定纤维,如表C1所示。

对表C1的几点说明:

(1)由Graff"C"染色剂获得的颜色具有多种色调,故不同的分析人员表示出不同的观点。因此在报告文件中不必对颜色作类似描述。有些纤维的组成不能仅根据染色剂颜色的变化来进行分析,还需一些纤维形态学方面的知识。

(2) Graff"C”染色剂将含有树脂的木射线细胞染成黄色,同时针叶亚硫酸盐木浆也常出现这种颜色。

(3)不同种类的溶解浆之间往往是不能区分的。

(4)如果样品在预处理前或染色前经氢氧化钠溶液煮沸过,则阔叶机械木浆和针叶机械木浆相互间的区别如下:

——针叶机械木浆:亮黄色;

——阔叶机械木浆:淡绿色。

 

 

 

                                      附录D

                                  (标准的附录)

                             Lofton-Merritt染色试验

Lofton-Merritt染色试验可用于下列浆种的定性定量分析。

——未漂和漂白的针叶化学木浆;

——针叶木浆中的未漂硫酸盐浆和未漂亚硫酸盐浆;

——未漂硫酸盐半化学浆和未漂亚硫酸盐浆。

D1试剂

注意:此染色剂中所使用的一些化学药品是有毒的,因此染色剂的制备和染色处理应在安全实验室中进行。

应用分析纯试剂和蒸馏水或去离子水。

D1.1质量分数为 1%的品红溶液

在250 mL的烧杯中煮沸水50 mL ,将单体氯化氢品红(C20H2N,CI)1g一点儿- -点儿地加人,并用力搅拌,然后稀释至100mL.

D1.2质量 分数为2%的孔雀石绿溶液

取孔雀石绿(CgHzsN2Cl)2g,其配制过程如品红溶液所述。

D1.3质量分数为0.5%的盐酸溶液

将37%盐酸(HCl)5mL溶液稀释至400mL。

分别将上述溶液贮存在棕色试剂瓶中。

D1.4 L.ofton-Merritt 染色剂的制备

按以下要求混合:品红溶液(D1.1)4.4 mL;孔雀石绿溶液(D1.2)2.2 mL;盐酸溶液(D1.3)

20.0 mL。

用移液管分别取所需体积的上述溶液于100mL容量瓶中,并稀释至100mL。不用时将此溶液贮 存在棕色试剂瓶中,并置于暗处,使用前摇匀。

注:用增加孔雀石绿和品红溶液的方法,调节染色剂混合液,以获得表D1所给出的颜色反应。

用含有针叶未漂硫酸盐木浆、亚硫酸盐木浆和机械浆的已知样品来检验新配制的染色剂。如果未漂硫酸盐浆纤维或机械浆纤维显出淡红色,则应加点孔雀石绿溶液;如果未漂亚硫酸盐浆纤维出现淡蓝色或淡绿色,则应加点品红溶液。此染色剂混合液比较稳定,但最好每2个月用已知纤维检查一次。使用新鲜混合液,会得到更好的染色辨别力。

D2步骤

D2.1染色

从湿纤维滤片上采取一小部分试样放入试管中,加Lofton-Merritt染色剂5 mL~10 mL,并在不断搅拌的状态下煮沸1min~2min。将悬浮液倒人筛子或玻璃过滤器中,并用少量水淋洗至滤液无色为止。取少量已染色的纤维于载玻片上,加水2~3滴,用解剖针将纤维分散成均匀的网状,盖上盖玻片,并沿边缘吸去多余的水。

纤维载片也可用稀的染过色的纤维悬浮液制备,可用蒸馏水或相同纯度的净化水代替染色剂。

D2.2测定

将染过色的纤维载玻片置于显微镜下,在40~ 120倍放大倍数下观察,根据Lofton-Merritt染色剂纤维染色的结果,鉴别和统计纤维。

对表D1的几点说明:

(1)不同生产厂、不同批量的品红和孔雀石绿染出的颜色略有不同。

(2)颜色的深浅程度随脱木素程度的增加而减少。

(3)在Lofton-Merritt染色试验中,具缘纹孔中心部位常常染成深紫色，这种“眼形”在亚硫酸盐浆轻微染色的纤维中最明显,硫酸盐浆纤维从不出现这种情况。因此,这种现象可以说是未漂亚硫酸盐浆的特有反应。该现象在碱性染色剂染色纤维时常常出现。

(4)木射线细胞中由于含有树脂,用Lofton-Merritt染色剂染呈淡蓝绿色,该特性常用来鉴别针叶木亚硫酸盐浆。