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纤维分析仪
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项目简介
纤维形态是植物纤维原料的基本特征之一。纤维形态除包括纤维的长度、宽度、壁厚、细胞腔直径等基本形态指标外，还包括由这些指标组合而成的其他形态指标，最常见的有长宽比、壁腔比、纤维粗度、卷曲（Curl）和扭结（Kink）等。由于纤维的抄造与成纸特性在很大程度上取决于纤维的形态参数，所以，在制浆造纸过程中，对纤维形态参数及其变化的测量是非常重要的。
本仪器具备以下能力：
1. 符合非偏振光测试的国家标准GBT29779-2013（纸浆 纤维长度的测定 非偏振光法）、ISO 16065-2_2007(E)；
2. 可测试纤维长度、细小纤维量等。
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结果展示
给出PDF报告和原始数据
样品要求
1. 样品用量：针叶木0.1g左右，阔叶木0.05g左右， 长度范围0.2mm—7mm之间、宽度100微米以内的纤维；纸浆类样品提供0.1g左右；
2. 平行测试请提供多份样品；
常见问题
1. 怎么对比数据
每个样品有5次平行数据（将样品采用标准解离器解离后稀释到合适浓度 取了5次样品进行的平行测试数据），可以取平均值，也可取二重质均，只要不同样品间用一样的表述就可以对比。
2. 纤维的长、宽度 定义是什么？
由于单根纤维的长度或宽度指标的测定对于评价纤维的应用价值并无实际意义，因此，通常我们所说的纤维长度和宽度均为统计意义上的纤维性能指标。根据ISO-16065标准，纤维长度的定义及计算方法如下：
（一）数量平均纤维长（mean length）L
数量平均纤维长（L）为所测纤维长度总和除以所测纤维总根数所得到的算术平均值。计算公式如下：
数量平均纤维宽也可采用公式（1-1）计算。
（二）质量平均纤维长（length-weighted mean length）Ll
国标为长度-重量平均纤维长度
质量平均纤维长（Ll）先前称为重量平均纤维长或长度-重量平均纤维长。即所测各长度级分的平均纤维长度与相应级分质量乘积的总和，被所测纤维质量之和除之。但实际上测量每根纤维的质量是不可能的，一个近似的计算方法是将同一试样中的纤维单位长度的质量（即粗度）视为一常数(k)，并按各级分统计则:
质量平均纤维宽也可采用公式（1-2）计算。
数量平均纤维长（L）受短纤维的影响较大，其往往不是最有意义的纤维长度指标。而采用质量平均纤维长（Ll）计算纤维平均长可避免短纤维的影响。同时，质量平均纤维长与纸张的物理强度有密切关系。Clark的研究表明：耐破因子与Ll 成正比，撕裂因子与Ll3/2成正比，裂断长与Ll1/2成正比，挺度因子与Ll1/2成正比。
（三）二重质量平均纤维长（length-length-weighted mean length）Lw
国标为：质量-重量平均纤维长度
二重质量平均纤维长（Lw）先前称为二重重量平均纤维长或质量-重量平均纤维长（mass-weighted mean length）。二重质量平均纤维长（Lw）计算公式如下：
式中
ni 第 i 级分中纤维根数
li 第 i 级分中纤维平均长，mm
（四）分布频率
测量纤维长度（或宽度）时，将纤维按不同长度（或宽度）的大小分级，计算每一级分纤维根数，并按式（1-4）和式（1-5）分别计算数量分布频率（the percentage frequency by number）fi 和质量分布频率（the percentage length-weighted frequency）fi’。将fi和fi’分别绘图，即为数量分布频率图和质量分布频率图。
（五）长宽比
纤维的长度，在测定原料的纤维形态时是指完整的纤维的长度，在测定纸浆的形态变化时则包括所有纤维的长度（即包括完整的和生产过程中折断的）。宽度，一般指纤维中段的直径。纤维长度／纤维宽度的比值，称为长宽比。一般认为，长宽比大的纤维，成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多，纤维分布细密，成纸强度高，特别是撕裂度、裂断长、耐折度等强度指标。反之，则单位面积中纤维之间交织的次数少，成纸的强度较低。所以，在相当长的时期内，长宽比被用以作为评价原料纤维的制浆造纸价值的重要标准。以往的经验认为，纤维长宽比小于45的原料，其制浆造纸价值将很低。
应该指出，用长宽比作为标准来评价某些原料的纤维特性是有一定的意义，但用以比较木材原料和草类原料时则存在一定的片面性。不少禾本科原料纤维的长宽比远比针叶材纤维大，但其成纸的强度则比针叶材纤维低得多。由此可见，纤维长度是一项非常重要的指标，原料纤维的绝对长度是最基本、最重要的，对纸张的裂断长、耐折度、撕裂度等指标影响更大。
3. 壁腔比是什么？
纤维细胞的壁厚及细胞腔直径的大小是植物纤维原料的另一主要特征。生产实践表明，仅用纤维的长度、宽度以及长宽比来表达原料的纤维形态特征是不够全面的。因为长宽相似而柔软性（壁厚）不同的纤维，可以抄造出强度性质差别甚大的纸页来。
纤维的壁腔比（即细胞壁厚度／细胞腔直径的比值）不同，则它们的柔软程度不同。壁腔比小的纤维，纤维的柔软性好，成纸时纤维间的接触面积较大，故结合力强，成纸的强度高；反之，壁腔比大的纤维则较僵硬，成纸时纤维间的接触面积较小，结合力小，成纸的强度差。
纤维细胞的壁腔比可用如下公式计算：
（1-6）
也可以用刚性系数和柔性系数表示纤维细胞的柔软性。
（1-7）
（1-8）
Runkel在研究纤维细胞的壁腔比对纸张的强度性质影响时曾经提出：
壁腔比 <1者为很好原料
壁腔比 = 1者为好原料
壁腔比 >1者为劣等原料
这些研究结果，可一定程度上反映柔软性不同的各种原料纤维在成纸时的结合能力及纸张的强度性质，以及各种纤维在打浆时的行为等方面的差别。实际生产中，对壁腔比大的纸浆纤维，可以通过适当的打浆使纤维分丝帚化，从而提高纸浆纤维成纸时的结合能力，改善纸张的紧度和强度。我国北方的落叶松和南方的马尾松（尤其是前者），均以纤维细胞壁厚度大而著称，其硫酸盐浆的打浆对提高纸页强度是非常重要的。
但是应该指出，纤维的壁腔比并非越小越好。因为，壁腔比太小（如部分品种的甘蔗纤维）的纤维，其本身的强度太差（特别是挺度太差），尽管其柔软性好，成纸的紧度高，但成纸的强度仍不高。所以，对壁腔比极小的纸浆纤维，对其打浆的要求，与壁腔比大的针叶材纤维是不相同的。
4. 纤维的粗度（Coarseness）
纤维粗度是指纤维单位长度的质量，单位为mg/100m，用decigrex（dg）表示。也有用mg/m或μg/m表示的。
纤维的粗度与纤维细胞壁厚、纤维细胞腔直径及纤维中各组分密度密切相关。纤维粗度是评价纸浆质量、预测纸浆在纸机上的适应性以及成纸印刷适应性的很好方法。一般来说，纤维粗度大于30dg的纸浆，抄造的纸页较粗糙，平滑度低；少于10dg者，造纸的纸页细腻，平滑度好。粗度大，纸页的松厚度增加，而裂断长、耐破度、撕裂度及耐折度则下降。
5. 纤维的卷曲指数（Curl Index）
木材原料中的纤维细胞通常都是直的，但由于木材中相邻纤维细胞间的相互作用，它们又不是“笔直”的。但是纸浆中的纤维却不是直的，由于受到制浆、打浆等过程的影响，它们以各种不同的卷曲形式存在。而纤维的卷曲程度与纸张的物理性能的变化密切相关。
纤维卷曲是指纤维平直方向的弯曲。单根纤维卷曲的程度可以由卷曲指数（Curl Index）来表示。其定义如下：
公式（1-9）中纤维的真实长度（Contour length，L）和纤维的投影长度（Projected length，D）意义如图2。
表征纤维的卷曲也有用纤维形态因数（Shape factor）表示，其计算公式如下：
6. 纤维的扭结指数（Kink index）
纤维的扭结是指由于纤维细胞壁受损而产生的突然而生硬的转折。如下图所示。
现在普遍采用Kibblewhite所定义的方法来表征纤维的扭结程度。扭结指数的Kibblewhite公式定义如（1-11）所示。Kibblewhite发现，扭结程度高的纤维在纸张的物理性质，如抗张强度、撕裂强度等方面会受到较大的削弱。
纤维扭结指数可用单位长度上扭结平均个数（个/mm）或单根纤维上扭结平均个数（个/单根纤维）表示。
7. 细小纤维（Fines）
细小纤维是造纸纤维原料或纸浆中的重要组成部分，因造纸纤维原料、制浆工艺、打浆工艺等条件的不同，纸浆细小纤维在形态、数量、甚至表面电荷等方面各不相同。细小纤维不但会影响到纸机的运行过程，比如留着、滤水、白水回收系统、助剂效用、湿纸页干燥速度等，还会影响到纸张的多种性能，比如纸张结构、物理强度性能、光学性能、印刷性能等。
纸浆细小纤维的概念和特征有两种表示方法：一种，造纸原料中那些长度等于或小于0.2mm纤维定义为细小纤维；另一种，造纸原料中的那些通过纤维筛分仪的200目筛的纤维，被看作是细小纤维。
