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GBT 4688-2002紙、紙板和紙纖維組成的分析
時間: 2021-10-07  來源: 廣東弗艾博纖維技術研究有限公司   作者: 小編

紙、紙板和紙漿纖維組成的分析

Paper ,board and pulps- Analysis of fiber furnish

編輯:弗艾博纖維技術研究中心

 

 

                       前  言

本標準是對GB/T 4688-1984《紙與紙板纖維組成測定方法》的修訂。

本標準等效采用ISO 9184-1:1990、ISO 9184-2: 1990、ISO 9184- 3: 1990、ISO 9184-4: 1990、ISO 9184-5:1990全部條款。

本標準的附錄A、附錄B、附錄C、附錄D均是標準的附錄。

本標準自實施之日起,同時代替GB/T4688-1984。

本標準由中國輕工業聯合會提出。

本標準由全國造紙工業標準化技術委員會歸口。

本標準起草單位:中國制漿造紙研究院。

本標準主要起草人:薛崇昀、林茹、龔凌。

本標準委托全國造紙工業標準化技術委員會負責解釋。

 

 

                                 ISO前言

ISO(國際標準化組織)是國際標準化團體(ISO成員)的全球性聯合體。國際標準的制定工作通常由ISO技術委員會完成,其中每一成員國對技術委員會曾經發布的標準感興趣的,都有權向委員會表達其意見。與ISO有關的政府的或非政府的國際組織也可參與這項工作。ISO與國際電工委員會(IEC)在電工標準方面有密切聯系。

國際標準的草案要經過技術委員會各個成員的投票表決才能正式通過。作為國際標準的正式發布要求達到不低于75%的投票率。

國際標準ISO9184是由ISO/TC6紙、紙板和紙漿技術委員會起草的。

ISO9184是由下列部分組成,在總題目《紙、紙板和紙漿-一纖維的組成分析》以下:

——第1部分:通用方法

——第2部分:染色指南

——第3部分:Hersberg染色試驗

——第4部分:Graff"C"染色試驗

——第5部分:Lofton-Merritt染色試驗(改進的Wisbar法)

——第6部分:用纖維粗度法測定重量因子

——第7部分:用對照法測定重量因子

第1部分是纖維組成分析過程的通用指南,應該與染色指南(見第2部分)和染色試驗(見第3~5部分)一起使用。

該標準的附加部分將隨著新的纖維種類或新的染色試驗的開發相繼發布。

附錄A和附錄B是ISO9184的組成部分。

 

1范圍

本標準規定了紙、紙板和紙漿纖維組成的分析方法。

本標準適用于各種紙漿及大多數紙和紙板。

2定義

本標準采用下列定義。

2.1纖維粗度 fiber coarseness

特定纖維每單位長度的質量(絕干量),單位為毫克每米。

2.2重量因子weight factor

特定纖維的纖維粗度與標準(指定)纖維的粗度之比。

3原理

纖維組成分析是從被測樣品中,取少量具有代表性的纖維進行染色,然后用顯微鏡進行觀察。

定性分析:根據纖維的染色反應和纖維的形態特征進行分析。

定量分析:測量出各種纖維與某計數線的交叉點數,并應用重量因子將此交叉點數轉換成質量分數。

4試劑

在分析過程中,應使用分析純試劑和蒸餾水或去離子水。

4.1氫氧化鈉(NaOH)溶液,質量分數約1%,每升溶液中含氫氧化鈉10 g。

4.2鹽酸(HCl)溶液,質量分數約0.2%,每升溶液中含鹽酸5 mL。

4.3磷酸(H3PO4)溶液,質量分數約5%,每升溶液中含質量分數85%磷酸35mL。

4.4硫酸鋁[Al2(SO4)3]溶液,質量分數約5% ,每升溶液中含硫酸鋁50 g。

4.5高錳酸鉀(KMnO4)溶液,質量分數約6.5%,每升溶液中含高錳酸鉀65 g.

4.6草酸(C2H2O4.2H2O)溶液,質量分數約5% , 每升溶液中含草酸50 g。

4.7有機溶劑: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儀器

5.1 顯微鏡:帶有機械載物臺,十字測微尺,中心點或水平目鏡。

測定和統計纖維根數時采用40~120倍的放大倍數,研究詳細結構時建議用200~500倍的放大倍數。

5.2 照明:日光燈或具有日光濾光片的一般真空燈。

5.3分散器:一種是用于 易分散樣品的低速攪拌器,另一種是用于難分散樣品的機械或超聲波分散器。

5.4紅外燈或熱板:能維持溫度在50C~60C。

5.5過濾裝置

5.5.1玻璃過濾器:200 mL,帶有15 μm~40 μm的砂芯板。

5.5.2濾篩:直徑50 mm~70 mm,具有金屬或塑料邊,高約10 mm,篩底部帶有200目的濾網。

5.6滴管:長約 100 mm,內徑為5 mm~8 mm,玻璃管一端粗細平滑但不封閉,另一端套一個橡膠囊,管上刻有0.5 mL、1.0 mL的刻度。

5.7顯微鏡載片:尺寸為25 mm X 75 mm。

5.8顯微鏡蓋玻片:尺寸 為22 mm X 22 mm。

5.9解剖針和鑷子:不銹鋼。

5. 10培養皿:直徑約為100 mm。

5.11滴瓶:30 mL或50 mL。

 

6試樣的制備

從樣品的不同部位各撕下少量試樣共約0.5g,對于多層結構的樣品,切取5個50mmX50mm的試樣。

6.1 普通樣品

6.1.1水中煮沸

將試樣放人試管或小燒杯中煮沸幾分鐘,不斷地攪拌并在分散器中分散,制成濾片備用。

6.1.2在NaOH溶液中煮沸

如果按上述方法試樣不能完全散開,就將試樣移人試管或燒杯中,在不斷攪拌的狀態下用NaOH煮沸幾分鐘。用玻璃過濾器過濾,用水洗兩次,再用HCI中和。然后經水洗多次后,在分散器中分散。

注:含有羊毛或天然絲的樣品不能用NaOH溶液處理,因為羊毛和天然絲溶于堿,而且在NaOH中煮沸也影響著色。

6.2特殊 處理的樣品

如果.上述方法不能將試樣分散,應選用下述方法中的一種對試樣進行處理。

6.2.1濕強紙

將撕碎的試樣放人燒杯中,加入Al2(SO4)3或H3PO4溶液,視試樣的分散速度煮沸5min~30min。用水清洗并傾出溶液后分散試樣,如果試樣不能分散,可選用有機溶劑抽提后再分散。

注:用次氯酸鹽分散這類產品有效。

6.2.2植物羊皮紙和高打漿度的紙

將撕碎的試樣放人盛有KMnO。溶液的燒杯中靜置1h,然后傾出溶液,洗滌兩次,用草酸溶液處理后再洗滌分散。

6.2.3經浸漬或特殊膠合的樣品——纖維內結合強度高的樣品

用冷、熱有機溶劑抽提,通常能使纖維分散,選擇的溶劑應不對纖維產生影響。

6.2.4帶色的樣品

纖維分散之后如果仍帶顏色,將很難進行纖維的鑒別,為此常用一種與漿料特性有關的方法除去這種顏色。如使用以上試劑對試樣進行抽提、氧化和還原處理等。

6.2.5多層樣品

當樣品為兩層或兩層以上的紙或紙板時,應對這些層分別進行分析。從樣品上切取5片約50mm X 50mm的試樣,浸在大約700C熱水中直至各層完全分開。假如分層困難,就用NaOH溶液代替水,如果分離層帶有相鄰層的纖維,浸濕后應小心移除它們,每一層的處理應按普通樣品進行。

7染色和纖維載玻片的準備

染色的方法和載玻片的制備取決于所使用的染色劑。從附錄A中選擇適當的染色劑,并從附錄B、附錄C、附錄D中選擇相應的染色方法,在載玻片或試管中進行纖維的染色。

7.1 載玻片上染色

用于染色的纖維載玻片可以用稀釋的纖維懸浮液制備,也可以用濾片中的纖維制備。

7.1.1 用纖維懸浮液制片

在燒杯中將大約一半的、分散好的纖維懸浮液稀釋至質量分數約0. 05%濃度,用滴管將1.0mL懸浮液滴置于干凈無油脂的顯微鏡載玻片上,用解剖針或輕擊載玻片的方法使纖維均勻分散。在熱板或紅外燈下干燥載玻片,冷卻后選擇相應的染色劑染色。染色1 min~2 min后,蓋上蓋玻片,避免氣泡存在,用濾紙吸去多余的染色劑,試樣即可供觀察分析。

7.1.2 用濾片纖維制片

用濾篩或玻璃過濾器過濾分散好的纖維懸浮液,將過濾的纖維濾片放人小的帶蓋培養皿里以防干燥。取少量纖維移于載玻片上,滴上兩滴選用的染色劑,用解剖針均勻分散纖維。蓋上蓋玻片后,應盡量

避免纖維絮聚,最好是傾斜纖維載玻片,并用吸水紙從邊緣吸除多余的染色劑。

7.2 在試管中染色

從過濾的纖維濾片中取樣,放在試管中按相應的方法進行染色,然后用水代替染色劑,按上述方法制備載玻片。

8試驗步驟

由于某些染色劑著色不穩定,所以一完成制片就應立即進行分析。

8.1定性分析

將染色的纖維載玻片置于顯微鏡的載物臺上,沿水平或垂直方向一條線一條線地慢慢地、有規律地移動載玻片,以便觀測到全部纖維區。根據纖維形態特征和染色情況,鑒別纖維種類以及制漿方法。

至少觀察兩塊載玻片,對于難以鑒別的纖維,應多觀察一個或多個載玻片。

8.2 定量分析

借助于載物臺移動纖維載玻片,使目鏡的中心光點落在蓋玻片,上方角的3 mm~5 mm處,然后慢慢地依次移動載玻片,沿水平或垂直方向一條線一條線地進行,使整個纖維范圍都觀測到,并按下述方法統計各種纖維。

使用一個多位計數器,當纖維穿過視野中心符號時,數取并記錄每一根纖維或斷纖維的數目。如果一根纖維多次通過此中心點,每過一次計一個數。如果一根纖維總沿著視野中心移動,只計一次就可以了。非常細小的纖維碎片可以忽略不計,但應統計那些縱裂較大的纖維碎片。在同一條觀察線上觀察到同類型的纖維碎片時,二、三個即為一個。假如薄壁細胞和其他小細胞含量非常少,可以忽略不計,纖維束中的纖維有一根計一根。如果纖維穿過視野一次難以數出每一種纖維的根數,可以重復進行直至數取所有的纖維數。在連續計數的過程中,不應從原來的一行移動載玻片重又回到原來的行位上。

當數完一條觀察線上的纖維時,應將載玻片移動約5 mm至另一條觀察線,按上述方法數取這一行的纖維。應數兩個以上的載玻片,使所數纖維的交叉點數多于600個。

如果不同種類的纖維顏色差別不大,就只能借助于纖維的形態特征來數取它們。

如果存在大量的薄壁細胞,應將它們作為一部分記錄下來。當在同一行中出現同樣的四個薄壁細胞時,應將它們累計為一個數。

9結果的表示

9.1定性分析

根據顯微鏡分析所得結果,可分析出纖維的種類和制漿方法。將那些難以與其他纖維區分的以及少 量存在而形態非常相近似的纖維看成一組。

9.2定量分析

9.2.1重量分數

每一纖維組分的重量分數W;可由式(1)得出。

 

10 試驗報告

試驗報告應該包括下列內容:

a)本標準號;

b)對于完成樣品鑒定所必須的各項說明;

c)對于紙板這樣多層結構的產品,應分別進行分層分析;

d)所使用的染色方法;

e)定性分析結果包括:

——纖維類型;

——制漿方法;

——漂白與否。

f)定量分析結果:

——每種纖維的根數;

——重量因子;

——是否包括了薄壁細胞。

g)任何有可能影響試驗結果的情況。

 

 

 

 

 

                                                 附錄B

                                              (標準的附錄)

                                           Herzberg染色試驗

Herzberg染色劑可用來定性和定量的區別化學漿、機械漿及破布漿。這一染色劑也可用于定性鑒別半化學漿以及區別粘膠纖維和合成纖維。

B1 試劑

應使用分析純試劑和蒸餾水或去離子水。

B1.1窒溫下 飽和氯化鋅溶液

將氯化鋅(ZnCl2)加人到約100 mL的溫水中,直至剩余溶質不再溶解。使其冷卻至室溫,并觀察有氯化鋅結晶析出,貯存此溶液于棕色試劑瓶中備用。

B1.2碘溶液

混合碘化鉀(KI)2.1 g和碘(I2)0.1 g,用移液管一滴一滴地加人水5 mL,邊加水邊攪拌使其混合。碘在少量水中的溶解是很重要的,碘化鉀是為溶解碘而加入的。如果有碘殘留而未被溶解,可能是由于水加入的太快,此溶液應廢棄。

B1.3 Herzberg 染色劑

將氯化鋅溶液15mL與B1.2的碘溶液混合,靜置6h以上,使任何沉淀物都沉淀下去輕輕倒出上層清液至棕色滴瓶中,并在滴瓶中加人一小片碘。不用時將該溶液放在黑暗處保存,每兩個月應制備一次新鮮染色劑。

新染色劑在使用之前,應用已知纖維檢查。棉纖維應呈酒紅色,如呈淺藍色,則說明氯化鋅溶液濃度太高,應加入很少量的水進行稀釋。

化學漿纖維應呈藍色至淺藍紫色,如呈淡紅色,說明氯化鋅濃度太低,應加入少量氯化鋅結晶片進行調整。

B2試驗步驟

B2.1 染色

加人2滴~3滴Herzberg染色劑在纖維載玻片上,使纖維染色。

B2.2 測定

置染色的纖維載玻片于顯微鏡下,并在40~120倍放大倍數下進行觀察。根據Herzberg染色劑所染的顏色(見表B1)及纖維形態特征,來鑒別纖維種類并計算纖維配比。

針葉硫酸鹽木漿粗漿得率約60%呈現深黃色。

化學漿纖維呈現藍色,其藍色深淺程度取決于制漿過程和脫木素程度,脫木素不完全的纖維呈現黃色。

由Herzberg染色劑得到的顏色是不穩定的,化學漿纖維的藍色會逐漸變深,機械漿纖維的黃色會逐漸呈現灰色調。

注:除了以上主要的顏色差別外,還有其他現象可用來幫助進行纖維組成分析。Herzberg染色可根據亞硫酸鹽針葉木漿中木射線細胞因含樹脂呈現黃色這一特點,來判斷有無亞硫酸鹽針葉木漿存在。

 

 

 

                                             附錄C

                                        (標準的附錄)

                                     Graff"C"染色試驗

Graff"C"染色劑的應用范圍很廣,它可鑒別幾乎所有的常用造紙纖維。

在實際應用中Graff"C"染色劑主要應用于以下幾方面。.

  • 區別化學漿、半化學漿和機械漿。
  • 區別針葉漂白硫酸鹽木漿和亞硫酸鹽木漿。一般來說其顏色差別能夠滿足纖維計數的需要。
  • 區別闊葉硫酸鹽木漿和亞硫酸鹽木漿,未漂漿的顏色差別比漂白漿的顏色差別明顯。
  • .區別針葉木漿和闊葉木漿(溶解漿除外)。硫酸鹽漿顏色差別明顯,而亞硫酸鹽漿雖多數情況下可以辨別纖維,但其顏色差別稍小些。
  • 區別針葉木漿中的漂白稻麥草漿和西班牙草漿,顏色差別明顯。

C1試劑

應用分析純試劑和蒸餾水或去離子水。

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

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

C1.3氯化鋅溶 液(200C ,p=1.82 g/mL) :將干燥的氯化鋅(ZnCl2)約100 g加人約50 mI.的溫水中,直至殘余物不再溶解,使其冷卻至室溫,觀察應有少許氯化鋅晶體析出。.

C1.4碘溶液,將碘化鉀(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,并不斷攪拌。如仍有一些碘未溶解,可能是水加得過快,此溶液應廢棄。

貯存以上溶液于棕色試劑瓶中,碘溶液應每2個月或3個月重新制備一次。

C2 Graff"C"染 色劑的制備

按以下要求混合四種溶液:氯化鋁溶液(C1.1)20 mL,氯化鈣溶液(C1.2)10 mL,氯化鋅溶液

(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于一個量筒中,使之均勻混合。再加入所需儲備液。

(C1.4),進一步混合并靜置暗處。12h~24 h以后,當所有的沉淀物沉淀后,傾倒上層清液于棕色滴瓶中,并加入一小片碘。不用時染色劑應放于暗處保存,大約每2~3個月應制備一次新鮮染色劑。新鮮染色劑在使用之前,應用含有漂白針葉硫酸鹽木漿和亞硫酸鹽木漿的樣品進行檢查。如果染出顏色與表C1中給出的顏色不相符,可加入少許碘液(I2)再檢查,如果顏色仍不滿意,則應重新混合配制。

C3試驗 步驟

C3.1染色

加入2或3滴Graff"C”染色劑于纖維載玻片上,使纖維染色。

C3.2測定

置染色的纖維載玻片于顯微鏡下,在40~120倍放大倍數下觀察,根據Graff"“C"染色劑獲得的顏色反應,鑒別和測定纖維,如表C1所示。

對表C1的幾點說明:

(1)由Graff"C"染色劑獲得的顏色具有多種色調,故不同的分析人員表示出不同的觀點。因此在報告文件中不必對顏色作類似描述。有些纖維的組成不能僅根據染色劑顏色的變化來進行分析,還需一些纖維形態學方面的知識。

(2) Graff"C”染色劑將含有樹脂的木射線細胞染成黃色,同時針葉亞硫酸鹽木漿也常出現這種顏色。

(3)不同種類的溶解漿之間往往是不能區分的。

(4)如果樣品在預處理前或染色前經氫氧化鈉溶液煮沸過,則闊葉機械木漿和針葉機械木漿相互間的區別如下:

——針葉機械木漿:亮黃色;

——闊葉機械木漿:淡綠色。

 

 

 

                                             附錄D

                                         (標準的附錄)

                                   Lofton-Merritt染色試驗

Lofton-Merritt染色試驗可用于下列漿種的定性定量分析。

——未漂和漂白的針葉化學木漿;

——針葉木漿中的未漂硫酸鹽漿和未漂亞硫酸鹽漿;

——未漂硫酸鹽半化學漿和未漂亞硫酸鹽漿。

D1試劑

注意:此染色劑中所使用的一些化學藥品是有毒的,因此染色劑的制備和染色處理應在安全實驗室中進行。

應用分析純試劑和蒸餾水或去離子水。

D1.1質量分數為 1%的品紅溶液

在250 mL的燒杯中煮沸水50 mL ,將單體氯化氫品紅(C20H2N,CI)1g一點兒- -點兒地加人,并用力攪拌,然后稀釋至100mL.

D1.2質量 分數為2%的孔雀石綠溶液

取孔雀石綠(CgHzsN2Cl)2g,其配制過程如品紅溶液所述。

D1.3質量分數為0.5%的鹽酸溶液

將37%鹽酸(HCl)5mL溶液稀釋至400mL。

分別將上述溶液貯存在棕色試劑瓶中。

D1.4 L.ofton-Merritt 染色劑的制備

按以下要求混合:品紅溶液(D1.1)4.4 mL;孔雀石綠溶液(D1.2)2.2 mL;鹽酸溶液(D1.3)

20.0 mL。

用移液管分別取所需體積的上述溶液于100mL容量瓶中,并稀釋至100mL。不用時將此溶液貯 存在棕色試劑瓶中,并置于暗處,使用前搖勻。

注:用增加孔雀石綠和品紅溶液的方法,調節染色劑混合液,以獲得表D1所給出的顏色反應。

用含有針葉未漂硫酸鹽木漿、亞硫酸鹽木漿和機械漿的已知樣品來檢驗新配制的染色劑。如果未漂硫酸鹽漿纖維或機械漿纖維顯出淡紅色,則應加點孔雀石綠溶液;如果未漂亞硫酸鹽漿纖維出現淡藍色或淡綠色,則應加點品紅溶液。此染色劑混合液比較穩定,但最好每2個月用已知纖維檢查一次。使用新鮮混合液,會得到更好的染色辨別力。

D2步驟

D2.1染色

從濕纖維濾片上采取一小部分試樣放入試管中,加Lofton-Merritt染色劑5 mL~10 mL,并在不斷攪拌的狀態下煮沸1min~2min。將懸浮液倒人篩子或玻璃過濾器中,并用少量水淋洗至濾液無色為止。取少量已染色的纖維于載玻片上,加水2~3滴,用解剖針將纖維分散成均勻的網狀,蓋上蓋玻片,并沿邊緣吸去多余的水。

纖維載片也可用稀的染過色的纖維懸浮液制備,可用蒸餾水或相同純度的凈化水代替染色劑。

D2.2測定

將染過色的纖維載玻片置于顯微鏡下,在40~ 120倍放大倍數下觀察,根據Lofton-Merritt染色劑纖維染色的結果,鑒別和統計纖維。

對表D1的幾點說明:

(1)不同生產廠、不同批量的品紅和孔雀石綠染出的顏色略有不同。

(2)顏色的深淺程度隨脫木素程度的增加而減少。

(3)在Lofton-Merritt染色試驗中,具緣紋孔中心部位常常染成深紫色,這種“眼形”在亞硫酸鹽漿輕微染色的纖維中最明顯,硫酸鹽漿纖維從不出現這種情況。因此,這種現象可以說是未漂亞硫酸鹽漿的特有反應。該現象在堿性染色劑染色纖維時常常出現。

(4)木射線細胞中由于含有樹脂,用Lofton-Merritt染色劑染呈淡藍綠色,該特性常用來鑒別針葉木亞硫酸鹽漿。