紙張揭秘

劉仁慶

造紙一定要用樹木嗎?

樹木只是造紙的原料之一。在我國古代通常是采取麻類、樹皮和竹子等來造手工紙。而在18世紀末葉，歐洲的機制紙興起后，才改用樹木(木片)造紙。所以，現代造紙工業所用的原料可分為兩大類：第一類是植物纖維，第二類是非植物纖維。前者包括有木材、竹子、蘆葦、草類等。后者包括有玻璃絲、碳素纖維、尼龍纖維、金屬絲等。此外，還有高分子樹脂(如聚丙烯)、無機物(如石灰石粉)等也列入第二類。植物纖維原料主要用來生產普通紙；非植物纖維原料多用于制造特種紙。

在我國，造紙工業所用的植物纖維原料中：木材占20％，蘆葦占13％，竹子占15％，稻麥草占22％，廢紙占30％。而在國外經濟比較發達的國家，他們的造紙工業所用的植物纖維原料：木材占90％，其他(含廢紙)只有約10％。

目前，一般用于書寫、印刷、包裝的普通紙，仍舊是以植物纖維為主要原料制成的，約占總產量的95％。其他的紙張則為5％。由此可知，紙張不一定要用樹木才能做成，造紙的原料多得很。當然，由于樹木的纖維比較好，因此用它造的紙質量一般都比較高。

為什么報紙長期放置會變黃發脆?

紙張的基本原料是紙漿。一般紙漿大多數是來自植物——比如木材、草類等，經過一系列的處理后才能得到的。所謂紙漿，就是由許多單根纖維與水分組合而成的“集體戶”。那些細長如絲的纖維中，則包含有纖維素、木素、半纖維素等化學成分。

在造紙工業中上，把植物原料經過物理和化學加工從而取得纖維的工作叫做制漿。制漿工序包括有切片、篩選、蒸煮、洗滌、漂白等一系列操作，其目的就是要除掉木素、適當保留半纖維素、最大限度地分離提取纖維素。所以，生產的紙張一般都是白色的，但是紙內的纖維中或多或少地殘留有木素(肉眼是看不到的)。剛印的報紙雖然也是白色的、上邊還有(酸性)油墨字。自然，它里邊也少不了存有木索。

木素這個化學物質，具有高分子的立體結構，其中含有活潑性很大的化學基團，性質既頑強又敏感。因為在制漿過程之中，雖然經受強堿、強酸的處理，木素有一部分被打垮了，但仍舊“頑強抵抗”著，所以在纖維中仍然殘留著一定數量的木素。也就是說，紙張內也或多或少地“隱藏”著木素。一旦紙張放置了較長的時間，受到日光曝曬或者與空氣中的氧發生化學反應后，木素分子中對紫外光和氧分子特別敏感的化學基團，就會由無色轉變為有色基團——黃褐色。再加上空氣中飄浮的酸性物質以及酸性油墨的侵蝕。于是，報紙就變得發黃、發脆了。為什么濕紙不結實，一戳就破?

紙張主要是由植物纖維彼此交織形成的。在纖維與纖維之間，是通過纖維素大分子的羥基所形成的氫鍵結合起來的。

在造紙過程中，按照工藝流程，先將分散于水中的纖維(紙漿)經過脫水，然后再壓榨擠干，最后是烘缸干燥。其間，利用水分子架起了“水橋”。水橋就是利用水分子自身的極性架起的一座“橋”，拉近纖維素分子之間的羥基達到很小的距離，于是便引起氧原子的負電性去吸引氫原子的正電性。如此眾多的氫氧原子相聯結的化學鍵，被稱為氫鍵。氫鍵的鍵能比一般共價鍵小，可是許多許多個氫鍵結合的總能量卻是很大的。因此，由于氫鍵結合，干紙就表現出了很好的強度，即結實、不容易破。

如果把紙泡在水里，換句話說就是讓水分子擠進紙中的纖維之間，把原來已經緊密結合的纖維素分子推開，也就是水分子打破了氫鍵結合，其結果是使纖維網絡遭到了巨大的損壞。于是，氫鍵破壞即紙張的強度也遭到了嚴重的摧毀，濕紙就變得十分軟弱，一戳就破了。

為什么濕紙干了后會起皺?

一般情況下，紙張內所含有的水分(8％)應與周圍空氣中的相對濕度(即空氣含有的水分)保持平衡。這時如果紙張被水打濕了，必然會引起局部變化。這是些什么樣的變化呢?

第一，當液態水與紙面局部接觸，這一部位會出現“粗化”的物理變化，即發生了纖維隆起和纖維翹起。這個現象是纖維形態的一種不可逆的轉變；第二，水分子繼續向紙頁內滲透，會使纖維網絡組織發生局部變形，導致纖維內部和纖維之間出現應力釋放。這種變形也是不可逆的；第三，當紙頁上水分蒸發后，原來的纖維之間發生了“位移”。在伴隨著新的纖維結合鍵的形成，也喪失原有網絡被破壞后再連接的可能性，這也是不可逆的變化。于是，被水潤濕過再干燥的紙面，不僅抗張強度下降約lO％，而且還有不可能抹掉的皺紋。這是三種不可逆的變化的結果。

有沒有法子讓被水打濕了的紙干后不起皺呢?完全不起一點皺是不可能的。只有一個辦法可以減輕這個現象，那就是當紙張被水打濕后，馬上用吸水紙或(質量較好、表面平整的)衛生紙，分別貼附在濕紙的兩面，再用重物壓緊。經過24～36個小時的時間，等紙干了就會發現“皺紋”不是那么明顯了。

為什么用紙鍋能夠燒開水呢?

紙鍋燒水的關鍵是看用什么樣的紙。過去，有人用牛皮紙折成紙盒裝水，放到電爐上加熱，不久水就開了。這是一種物理現象，可以啟發人們更多的思考。因為紙頁比較薄、比表面積大、傳熱速度快，加上水的溫度低，所以即便是薄薄的紙也能承受加熱作用。但是，嚴格地說這種“紙鍋”燒開水，是一種科學游戲，沒有實用價值。

現在，有一種導熱紙做成的紙鍋研制成功了。這種紙必須具有緊度大、耐破度大、物理強度高、抗燃性高等特點。由于加入的清水溫度較低，與紙鍋下邊的熱源有溫度差；再加上紙有強度、厚度小、傳熱好，因此，一旦加熱后(不宜用明火，用電爐)，鍋內的水會被不斷地受到加溫而達到沸騰。因此，這種導熱紙不但能夠防水、受力，而且還可以制作餐具(如火鍋)。

導熱紙所用的原料是針葉材木漿，經過黏狀打漿，再加上松香、硫酸鋁和防水劑等，必要時還可加以涂布一層阻燃劑，以確保該紙的防水、抗熱等功能得到充分的保證。正是因為這種紙具有良好的應用，所以，它是可以成為代替銅鍋或不銹鋼鍋的一種餐具的。紙鍋的使用與別的火鍋相比，其優點是：一人一鍋，保證衛生；免除清洗，降低成本；用完回收(當廢紙)，何樂而不為?