Fibre properties as control variables in papermaking? Part 1. Fibre properties of key importance in the network

摘要

Artikkelissa tarkastellaan mahdollisuuksia parantaa paperin ominaisuuksia hallitsemalla kui-tuominaisuuksia. Verkostossa olevan kuidun funktionaalisia ominaisuuksia on valittu kuvaamaan seitsemän perusmuuttujaa: kuidun lujuus, pituus, kuidun leveys (ympärysmitta), kuidun pituusmassa, suhteellinen sitoutunut pinta-ala, ominaissidoslu-juus sekä valon absorptioker-roin. Näiden muuttujien antamia mahdollisuuksia ja rajoituksia on tarkasteltu yksinkertaisten teoreettisten mallien avulla. Modifioitua Shallhorn-Karnis -mallia käytetään kuvaamaan kuituomi-naisuuksien vaikutuksia paperin veto-ja repäisylujuuteen (murtu-missitkeyteen). Tarkastelut osoittavat tietyllä lujuustasolla valonsironnan voimakkaan riippuvuuden kuidun pituusmassas-ta, sitoutuneesta pinta-alasta sekä sidosten lujuudesta. Lujempien kuitusidosten muodostaminen on yksi mahdollisuus parantaa samanaikaisesti sekä vetolujuutta että optisia ominaisuuksia. Lopuksi artikkelissa keskitytään ominaissidoslujuuteen vaikuttaviin tekijöihin sekä selvitellään mahdollisuuksia alentaa paperin neliömassaa sidosten lujuutta nostamalla keskeisten ominaisuuksien heikkenemättä.%This paper discusses the potential for improving paper characteristics by controlling fibre properties. Seven fibre properties were chosen as the basic variables describing the functioning of fibres in a network: fibre strength, fibre length, fibre width (perimeter), fibre coarseness, relative bonded area, specific bond strength and light absorption coefficient. Their potential and limitations are reviewed on the basis of simple theoretical models. Modified Shallhorn-Kar-nis models are used to describe the effects of fibre properties on tensile and tear strength (fracture toughness) of paper. Theoretical considerations demonstrate the strong dependence of light scattering coefficient of paper on fibre coarseness, the extent of lumen bonding and inter- fibre bonding. Both the optical and strength properties of paper are strongly dependent on fibre coarseness and on relative bonded area and bond strength. Forming stronger fibre bonds is one way of improving simultaneously the tensile strength and optical properties of paper.