保水值的测定

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸手册：第八分册纸料的准备》第39页（5076字）

保水值是一个与打浆度不同的全新的概念，它是湿纸浆在一定条件下进行离心分离，甩出浆中部分水分后，测定纸浆所保留下来的水分含量，以此表示纤维润胀的程度。

1．测定方法

测定保水值(纤维润胀程度)的方法很多，但是比较简单易行而又准确可靠的是离心保水值法。

早在1942年，国外就首先应用高速离心机测定纤维的保水能力。最早的一种测定方法是德国耶米(Jayme)提出的小球法，随后改用镍网法。国内一些研究者也对保水值的测定法进行了研究，曾采用不锈钢管法、固定斜管法和简易法等，现分述如下。

(1)小球法

1)仪器结构

①小球法的主要部分是玻璃离心管，其下部有一个小球，如图10—1—20所示。

图10—1—20 小球玻璃离心管和管座

1—玻璃离心管 2—磨光管塞 3—小球 4—木质管座 5—抽出螺栓

②玻璃离心管的底部呈漏斗状，以防离心出来的水的倒流。

③漏斗状的底部放有一个玻璃小球，其直径为4mm。

④玻璃离心管的外面有一木质管座，其外形与离心机上的金属离心管相似，但直径比金属离心管的内径小2mm，以保证木质管座遇水润胀能够充满金属离心管。

⑤木质管座最好用硬木制成，并事先用油浸渍，以便对于潮湿不敏感。

2)操作条件

①装相当于0．15g绝干浆的纸料于玻璃离心管中，加上管塞，连同木质管座一道放入离心机的金属离心管内。

②离心机经过1min启动达到离心加速度为3000g(g是重力加速度)的转速以后，运转10～15min，取出湿浆称量重量，然后在烘箱内105℃温度下烘至恒重，再按绝干浆中所含水分百分率计算保水值。

3)优缺点

①操作比较简便。

②小球与玻璃管壁间的缝隙容易被纸料所堵塞，脱水情况较差，测出的保水值的误差较大。

③小球式玻璃管在离心处理时易于破碎。

④小球法在测定高打浆度(60～90°SR)的纸料的保水值时，误差较大。

(2)镍网法

国外一些研究者随后建议改用镍网法，即用镍网管(图10—1—21)代替小球式玻璃管进行离心处理。镍网的网目为150目，其它试验条件与小球法相同。据认为，用镍网管测得保水值的再现性良好，精确度较高。

图10—1—21 镍网管和管座示意图

(3)不锈钢管法

1)仪器结构

①离心机为水平摆动管式离心机。

②离心管是用不锈钢制成，如图10—1—22所示。

图10—1—22 不锈钢管法保水值测定管示意图

1—管身 2—管帽 3—铜网

③不锈钢管管身的外径为30mm，内径为25mm，长度为50mm。

④管身上端有一厚度为8mm的突缘，突缘下部切成45°角度，以便放在钢制离心套管中而能恰当靠在套管的缩径部分。

⑤管身下端有外丝与管帽相连，管帽上钻有直径为2mm的孔眼，孔间距为4mm，孔眼总数为37个。

⑥管身与管帽之间放入一直径为28mm的铜网，铜网目数为120目。

2)操作条件

①称取相当于绝干浆0．3g的纸料试样，把称好的试样放入不锈钢测定管内，并用圆头玻璃棒铺平、铺匀。

②将测定管按相同号数放入离心管内，再按号数放于离心机内，但四个管子必须对称安放平衡(也可以对称地安放两个)。

③离心机启动时间5min。

④离心处理10min，离心加速度为3000g。

⑤待离心机停止运转后取出不锈钢管，将此管倒立或用镊子取出处理后的湿浆，放于称量瓶内，在分析天平上称出湿浆的重量。

⑥随后将称量瓶及湿浆用红外线快速水分测定器进行干燥，冷却后称量至恒重。

3)优点

不锈钢保水值测定管结构简单，坚固耐用，数据稳定，并能测定高打浆度纸料的保水值。这种方法如能与红外线干燥相结合，则可加快测定保水值的速度，趋于符合生产实际的要求。

(4)塑料管法

图10—1—23 塑料离心管示意图

1—塑料离心管 2—塑料外套 3—孔眼 4—铜网制小篮 5—泡沫塑料或海绵

1)仪器结构

①离心机是采用普通斜管式离心机。

②离心管是用硬塑料制成，如图10—1—23所示。

③塑料离心管的内径为17mm，长度为75mm，管身的底部有孔眼，四周也有孔眼。

④塑料离心管中安放一由100目铜网制成的小篮，用以盛放浆料。

⑤塑料离心管放在一个塑料外套中，离心管的底部距外套底部有一定的空间，在其中安放一块泡沫塑料或海绵用以吸收水分。

2)操作条件

①取相当于0．1g绝干的湿浆，放入小烧杯中，添加5m1水予以稀释分散，倒入塑料离心管中的铜网制的小篮内，用平头玻棒轻压均匀。

②离心加速度选用3000g。

③离心机启动时间3min。

④离心处理15min(包括启动时间3min)。

塑料管法的优点为设备简单，操作方便。

(5)简易保水值测定法

为了使纸料的保水值的测定能在一般造纸厂中作为一种简单的打浆管理方法，有些造纸厂利用医院常用的离心机稍加改进来进行保水值的简易测定，其操作条件如下。

①用150目尼龙网将相当于0．1g绝干的湿浆包好放入离心机的试管内，试管内安放一段约20mm长的胶管将所包好的湿浆托住，以便使浆中水分与纸浆分离。试管底部有一小块泡沫塑料用以吸收水分，以防止水分返回浆中。

②试管放入离心机中离心15min后，称其湿重。

③试管再在红外线干燥器中烘干15min(可达恒重)，在干燥器中冷却15min称重。

2．计算

保水值的计算

即保水值是以经离心处理的湿浆料所含水分的重量，与该浆样绝干重量的百分率表示之，例如浆料的绝干重量为0．15g，经离心后含有0．3g的水，其保水值即为300%。

3．测定保水值的几个有关参数

(1)离心力大小对测定结果的影响

离心力g在国内和国际上常用800g和3000g两种。

离心力大小对保水值的影响如表10—1—21所示。

表10—1—21

温度与保水值的关系如图10—1—24所示，从图中可以看出，温度上升时，由于水的粘度下降，保水值也降低。同时，纤维素的润胀随温度的升高而降低，因而一般测定纸料保水值时，温度都要求在20℃左右。

图10—1—24 漂白松木硫酸盐浆的温度与保水值的关系

(3)离心作用时间的影响

松木硫酸盐浆离心作用时间与保水值的关系如图10—1—25所示，从图中可看出，离心作用10min，纸浆中水分含量已达平衡状态。

图10—1—25 离心作用时间与保水值的关系15°SR，20℃，离心力为3000g

根据试验研究，不同°SR的纸浆不同离心时间对保水值的影响是不同的，漂白亚硫酸盐苇浆的°SR和离心时间对保水值的影响如表10—1—22所示。

表10—1—22

从表10—1—22可以看出，不同°SR的漂白亚硫酸盐苇浆，离心时间越长，保水值下降越多。°SR值越高，则离心时间对保水值的下降的影响越大。因此，在比较保水值时，必须在相同的离心时间下进行。

国际上常用的离心时间为15min。

(4)试样用量的影响

根据试验研究的结果，当保水值较低(例如≤250%)时，试样用量对保水值测定值影响不大。当保水值大于250%时，试样用量大，所测得的保水值也大，即保水值越高，则测定值的误差越大。测定保水值时，一般取浆样相当于绝干浆重0．1g左右。

(5)红外线干燥时间的影响

在研究试验中，干燥10min，测定的保水值为242%；干燥15min，测得的保水值为255%；干燥20min，测得的保水值为256%。

所以，一般采用15min的干燥时间，使浆中水分达到恒重。