近年来纸张生产者和使用者都越来越关注纸张的松厚度。纸张的松厚度在很大程度上决定了纸张的不透明度和挺度。现代复印机和打印机要求纸张具有较高的挺度或厚度以使纸张能顺利地通过这些影印设备。对于造纸生产者来说，如果能达到高松厚度、挺度和不透明度，就有可能使用较少的纤维材料来达到同样的纸张质量指标。

     在造纸生产过程中，有几种可行的方法来提高纸张的松厚度。如在浆料中加入聚合物。通过不同的工艺操作也可以增加纸张松厚度，如在干燥或压榨过程中调节温度，在压光或超压过程中降低压力。Rtt等人研究了高温和软压对纸张紧度的影响。发现线压力对压光纸的总体紧度有主导性的作用，而加热辊的温度似乎对纸张紧度的影响更加显著。Nynren等人研究了机械浆和化机浆发现，如纸张在不同的温度下干燥，其松厚度会有很大的差别，这种差别或许可从纤维的黏塑性能得到解释，也就是可从木素的软化以及不同浆种中木素成分不同得到解释。

    使用具有高松厚度的高得率浆（HYP）来提高纸张松厚度将会是目前最有效的方法。HYP也称“漂白化机浆”，不仅具有与漂白阔叶木硫酸盐浆（HWKP）相类似的物理强度和白度，而且还具有一些较好的其他特性，如高松厚度、高不透明度和较高的细小纤维组分。因为大多数水素都保留在HYP中，HYP纤维一般较挺硬且在造纸过程中不容易扁塌。因此，如果纸张中含有HYP，那么，挺硬的纤维将会形成松厚的纸张结构。       

    在生产全化学浆印刷和书写纸中，杨木和烨木HYP是2种典型的用以取代部分HWKP的HYP。通过用杨木或烨木HYP取代一定比例的HWKP，不但提高了纸张的松厚度，而且也提高了纸张不透明度和纸张匀度。HYP纤维具有非常高的光散射性能从而提高了纸张的不透明度。另外，细小纤维能够填充在长纤维之间的空隙中而使纸张的匀度得以提高。纤维比表面积大也允许更多填料加入到纸张中。因此，用低成本的HYP取代HWKP，不仅提高了纸张的质量，而且也使生产成本下降。不过，如果纸张中使用过多的HYP 平滑度可能会受到负面的影响。本实验的目的在于探讨HYP加入量对纸张的松厚度和平滑度的影响。比较了杨木和烨木这2种具有代表性的HYP。还讨论了纸张的其他性能，包括不透明度、物理强度以及纸张的匀度性能。

1.l浆样

 杨木HYP和桦木HYP均由加拿大天柏公司提供。针叶木硫酸盐浆（SWKP）及HWKP也由天柏公司提供。浆样混合之前，SWKP及HWKP分别用PFI磨打浆4000转和30002转，游离度（CSF）分别为483mL和503mL。

1.2 手抄片特性

1.2.1 60g/m²（绝干）的手抄片桉TAPPI标准方法T205_om-88抄制。

1.2.2 全化学浆手抄片参照实际生产中具有代表性的浆料配比（全化学浆：30％的SWKP，70%的HWKP）抄制而成。

1.2.3 用10％、20％和30%的杨木HYP或桦木HYP取代相同比例的HWKP，抄片，SSKP的比例保持恒定（30％）。

1.2.4 手抄片抗纸强度、挺度和白度、不透明度按相关的TAPPI标准测试。纸张匀度用OPT-est Equipment Inc.Can ada生产的Pap-erPerF-ect Formation Tester来测试。

2.1 HYP与硫酸盐浆（KP）的基本特征

    HYP纤维的长度几乎和hP纤维相同，但是HYP中的细小的纤维含量却是KP的2倍以上。细小纤维的短小尺寸和高比表面积都将有助于提高纸张的匀度和不透明度。杨木HYP纤维的粗度为0.60mg/m，桦木为0.182mg/m，均大于KP纤维的粗度（0.092mg/m），这正是用HYP取代KP从而提高纸张松厚度最主要的原因。但值得注意的是，粗糙的纤维同时也会降低纸张的平滑度。从实验结果可以看到，由不同纸浆抄造的手抄片物理强度和松厚度具有非常显著的差异。SWKP的抗张强度最大，这与其具有最长的纤维（SWKP为2mm，HWKP为0.8mm）和更加柔软的纤维特性相吻合。而较柔软的纤维形成紧密的纸张结构从而导致较低的松厚度。杨木和桦木2种HYP的松厚度比2种KP要高许多。桦木HYP的松厚度比杨木HYP的高，分别为3．43cm³/g和2.46cm³/g，这是因为桦木纤维形态粗大。同时还可以看出，即使同样的阔叶木HYP，不同的木材种类具有非常不同的特性。所以对造纸生生产者来说必须选择适当的HYP浆种来适应其特殊的生产过程和不同的产品品种。事实上，即使是同样的材种，HYP生产者也能调整其生产工艺从而使生产的纸浆具有不同的特性。

    HWKP主要是长而柔软的纤维，这些纤维将形成一个紧凑的纸张网络结构。阔叶木HYP则由长而粗的纤维以及很大一部分的细小纤维构成。当用HYP取代一部分HWKP时，这些细小纤维将对纸张的匀度有利，而且粗糙而挺硬的纤维将会使纸张结构更松厚。但是，如果这些粗糙的纤维都堆积在纤维的表面，那么纸张的平滑度可能会下降。

2.2  松厚度和平滑度

    全化学浆纸张的生产中，大多数生产商都在未涂布纸中加人5％-20％的HYP，而在涂布纸中加人5％-15％的HYP。随着HYP加人量的增加，纸张松厚度也增加，以10％-30％的取代比例，桦木HYP的松厚度都是最高的。这是由于烨木HYP纤维比杨木粗大的结果。   

    在取代比例为20％时，杨木HYP和桦木HYP的松厚度分别提高了10％和15％。与全HYP相比，可以通过加人更多的HYP来提高松厚度。但HYP配比的增加受到纸张其他性能的影响。随着HYP取代比例的增加，表面粗糙度增加（平滑度下降）。在桦木HYP配比为30％时，表面粗糙度从3.75 µm变为5.25 µm。令人感兴趣的是杨木HYP对表面粗糙度的影响非常小。在杨木HYP配比增至20％以前，表面粗糙度几乎保持不变，这是因为杨木浆纤维较短的原因。另外，杨木HYP中细小纤维含量高，大约在23％左右，而杨木KP中细小纤维含量仅为 10％。因此，尽管粗糙的杨木HYP对纸张平滑度有负面影响，但高含量的细小纤维可能在一定程度上抵消了这种负面影响。

    HYP纤维对纸张松厚度和平滑度的影响也可通过含HYP手抄片的横切面来观察。在仅含有KP纤维的手抄片里，纤维是完全彻底地扁塌而且看不到任何纤维细胞腔的存在。因此，手抄片就更加紧密从而得到较低的松厚度。扁塌而扁平的纤维在纸张表面形成了相对平滑的表面。在含有HYP的手抄片中，HYP纤维则没有扁塌呈现出管状，致使纸张结构疏松，松厚度增大。如未压溃的管状纤维沉积在纸张表面，纸张表面就会变得粗糙。

    为了更进一步理解HYP及其取代比例对松厚度和平滑度的影响，松厚度和PPS粗糙度与抗张指数的关系。随着抗张指数的增加，松厚度是逐渐减少的。抗张指数越高，意味着纤维更加柔韧或者纤维之间有更多的联接形成。因此，由于纤维之间的联接更多纸张结构就越紧凑，松厚度也就越低。与此相类似，如果纤维之间紧密地固联在一起，纸张表面的纤维将形成很紧凑而平滑的表面。所以，表面粗糙度将随着抗张指数增大而下降，表明纸张的平滑度提高。在相同抗张指数下，与杨木HYP相比，桦木HYP纤维会有较高的松厚度和较低的表面粗糙度。这主要是由于烨木纤维有较粗大的形态所致。

2.3 纸张挺度

    挺度与纸张在打印机和复印机运行中的表现有直接关系。纸张挺度越大，就越容易通过这些影印设备，卡纸的问题就会减少。通过加入少量（10％）的HYP 纸张挺度就明显增加。在 10％的HYP配比时，桦木HYP和杨木HYP分别增加了55％和43％的挺度。进一步增加HYP的配比，挺度逐渐增加，但增加减缓。杨木HYP和桦木HYP对挺度的增加比例几乎是一样的，这与其对松厚度和平滑度的影响稍有不同。很明显，在低松厚度时，微小的松厚度增加会导致较大的挺度增加。这个观察结果显示在低的HYP取代比例时，虽然对松厚度的增加不是那么显著，但是对挺度增加却是很大的。

2.4 不透明度

    不透明度高是HYP纤维的一个主要优势，也是用HYP替代HWKP生产全化学浆纸的主要原因之一。杨木HYP和桦木HYP的不透明度比SWKP和HWKP的高得多。较高的不透明度可以防止透印，尤其是纸张定量较低时。杨木HYP和桦木HYP都能很明显的提高不透明度。替代比例为10％时，不透明度分别增加4个百分点和5个百分点；替代比例为30％时，不透明度增加 9个百分点。杨木HYP和桦木HYP对不透明度提高的影响几乎是一样的。这可以理解为不透明度主要是由纤维的高散射性所决定，而纸浆中的细小纤维则是高光散射性的主要贡献者。杨木HYP和桦木HYP中几乎具有相同的细小纤维含量，所以对提高不透明度的贡献是类似的。

2.5 强度性能

    HYP取代比率增加时对抗张指数的影响。在低HYP比例时（10％），抗张指数基本上未改变。在30％的取代比例时，抗张指数只下降10%－15％。根据HYP和KP的抗张指数，可以预测到通过加入HYP，抗张指数会有很大的下降。HYP纤维粗而且硬挺，所以纤维之间的联接区较小。但HYP具有高的细小纤维含量，这会缓和、抵消粗硬的纤维对强度的负面影响。一些研究者甚至发现所谓的“协同作用”，即在加人HYP后，纸张的抗张指数反而增加。

    随着HYP取代比例的增加，纸张内结合强度大幅度下降。在30％的取代比例时，内结合强度下降50％。杨木HYP和桦木HYP对内结合强度的影响基本上一致的。内结合强度由结合区域及纤维个体结合强度所决定。根据李可成等人的研究，HYP纤维表面部分地覆盖着富含木素的胞间层残留物。因此，随着HYP取代比例的增加，内结合强度将会随之下降。抗张强度不仅由内结合强度所决定，也受纤维本身强度的影响，或者是二者的共同“配合”作用。由于加人HYP而造成的抗张强度的降低并不是很显著。

2.6 纸张匀度

    The PaperPerFect方法（PPF）通过将匀度归成10种成分范围来测定分布的均匀性。从理论上讲，成形尺寸和特殊纸张性能之间可建立起对应关系。

    由于HYP中含有较高的细小纤维，用阔叶木HYP取代 KP能够提高纸张的匀度性能。杨木HYP取代比例为30％时，RFV显著提高，在2.6－60mm范围内。这是因为HYP中的细小纤维填充在纸张网络的空穴、孔洞之中，不仅有助于纤维与纤维之间的结合，而且也提高了纸张的匀度。

    桦木 HYP对RFV也有相似的作用。随着桦木HYP取代比例从10％增加到30％，RFV持续增长。

    杨木HYP和桦木HYP都具有比SWKP和HWKP更粗糙和更挺硬的纤维。无论用杨木HYP还是用桦木HYP取代HWKP都能提高纸张松厚度、不透明度及挺度。一般而言，由于桦木HYP纤维比杨木HYP纤维具有更粗大的形态，所以桦木HYP效果更明显。

    用HYP取代KP，纸张平滑度有所下降。在30％的取代率时，平滑度下降20％左右。杨木HYP比桦木HYP对平滑度的负面影响作用相对较小。

    由于HYP具有较粗硬的纤维和富含本素的物质沉积在纤维表面，纸张内结合强度较低，但对纸张抗张指数的影响作用却不明显，这主要是由于HYP中细小纤维的正面影响所致。

    研究结果表明，不同材种的HYP有不同的纤维性能，用其取代KP时，会对松厚度和平滑度产生不同的影响，应根据纸张品种和等级来选择HYP的浆种和取代比例。