植物纤维(plant fibre)是广泛分布在种子植物中的一种厚壁组织。它的细胞细长,两端尖锐,具有较厚的次生壁,壁上常有单纹孔,成熟时一般没有活的原生质体。植物纤维在植物体中主要起机械支持作用。
存在部位
1、茎:在植物茎杆中,如苎麻、大麻、亚麻和黄麻的草本茎,具特别发达的韧皮纤维束,可用制各种纺织品。这些纤维没有或很少木质化,称软纤维。在有些植物的木本茎中,韧皮纤维也很发达,它们是制造特种纸张的优良原料,如桑树、构树、青檀等。
2、叶:叶子纤维主要存在于单子叶植物的叶脉中,细胞壁木质化程度较高,质地坚硬,称为硬纤维。这类纤维拉力大,耐腐力强,主要用制绳索,或作粗纺之用,如剑麻、蕉麻等。
3、根:根中纤维一般较少,但有的植物根内纤维也可利用,如马蔺。
4、其它:有些植物果实的果皮中含有纤维,如椰子,或者生长有特殊用途的纤维毛,如吉贝。种子表面生长表皮毛的突出例子是棉花纤维,其他如木棉、杨柳等种子表面,也都有纤维。一些工业用的植物纤维长度与宽度的比较见表。
植物纤维中主要含有
1、纤维素
在棉花中,纤维素的含量在90%以上;木材、芦苇、荻苇中也含有40~50%的纤维素。从造纸角度看,在制浆过程中应极力设法保留纤维素,以提高纸浆得率和纸张强度。
2、半纤维素
在植物纤维原料中,阔叶木和草类原料中的半纤维素含量可高达30%左右;而在针叶木中一般只含有20%左右;在棉花中含量更少。为了提高制浆得率和纸张强度,在制浆过程中也要尽量多保留一些半纤维素。
3、木素
在针叶木材中,木素含量占30%左右,而草类原料一般含20%左右,棉花、亚麻则不含木素。化学制浆就是用化学药品使细胞之间粘结物质溶去一部分,使纤维互相分离成浆。原料中含木素愈多,则制浆愈困难,所要消耗的化学药品也愈多。
次要成分:
植物纤维原料中除含有纤维素、半纤维素、木素三大主要成分外,尚有其他含量较少的组分,如树脂、灰份等。在一般常用的原料中含量不大,对造纸不会造成太大的困难。但若含量过多,对某些有特殊要求的纸张则必须采取相应的措施予以除去。
1、树脂、脂肪
一般的原料含量较少,都在1%以下,但在松属木材中含量较多,它们的粘性较大,容易粘结成团,如粘在铜网和压辊上,造成抄纸困难,在纸上则形成透明的树脂点,降低了纸的质量。它们易与碱作用生成肥皂,而溶于水中,所以含树脂多的松木一般都用碱法制浆,以减少它们的危害。脂肪一般危害不大,也可以被皂化溶出。
2、淀粉、果胶
淀粉为细胞腔内的贮存物质,含量不多,易溶于热水,对制浆造纸没有什么影响。一般原料中含果胶不多,它们易被稀碱液分解溶出。在植物中以果胶酸盐的形式存在,被认为是植物中灰份的来源。亚麻等韧皮纤维细胞介质主要是果胶质,只需要少量的碱蒸煮即可脱胶。
3、单宁、色素
一般的原料中含量较少不致为害,它们易被热水抽出。但含量较多时应事先设法抽出,否则使纸浆的颜色变深不易漂白。
4、灰份
灰份是植物纤维原料中的无机盐类,主要是钾、钠、钙、镁、硫、磷、硅的盐类。木材中的灰份都在0.2~1.0%之间,草类原料中灰份稍高一些。一般纸张对原料中的灰份含量没有什么特殊要求。但在生产电器绝缘纸时,必须除去灰份才能达到一定的质量要求。草类原料中,尤其是稻草灰份高,灰份中的SiO2的含量较高,造成了碱回收的困难。减少或消除碱回收中硅的干扰,这是一个尚待解决的问题。