纸张揭秘

刘仁庆

造纸一定要用树木吗?

树木只是造纸的原料之一。在我国古代通常是采取麻类、树皮和竹子等来造手工纸。而在18世纪末叶，欧洲的机制纸兴起后，才改用树木(木片)造纸。所以，现代造纸工业所用的原料可分为两大类：第一类是植物纤维，第二类是非植物纤维。前者包括有木材、竹子、芦苇、草类等。后者包括有玻璃丝、碳素纤维、尼龙纤维、金属丝等。此外，还有高分子树脂(如聚丙烯)、无机物(如石灰石粉)等也列入第二类。植物纤维原料主要用来生产普通纸；非植物纤维原料多用于制造特种纸。

在我国，造纸工业所用的植物纤维原料中：木材占20％，芦苇占13％，竹子占15％，稻麦草占22％，废纸占30％。而在国外经济比较发达的国家，他们的造纸工业所用的植物纤维原料：木材占90％，其他(含废纸)只有约10％。

目前，一般用于书写、印刷、包装的普通纸，仍旧是以植物纤维为主要原料制成的，约占总产量的95％。其他的纸张则为5％。由此可知，纸张不一定要用树木才能做成，造纸的原料多得很。当然，由于树木的纤维比较好，因此用它造的纸质量一般都比较高。

为什么报纸长期放置会变黄发脆?

纸张的基本原料是纸浆。一般纸浆大多数是来自植物——比如木材、草类等，经过一系列的处理后才能得到的。所谓纸浆，就是由许多单根纤维与水分组合而成的“集体户”。那些细长如丝的纤维中，则包含有纤维素、木素、半纤维素等化学成分。

在造纸工业中上，把植物原料经过物理和化学加工从而取得纤维的工作叫做制浆。制浆工序包括有切片、筛选、蒸煮、洗涤、漂白等一系列操作，其目的就是要除掉木素、适当保留半纤维素、最大限度地分离提取纤维素。所以，生产的纸张一般都是白色的，但是纸内的纤维中或多或少地残留有木素(肉眼是看不到的)。刚印的报纸虽然也是白色的、上边还有(酸性)油墨字。自然，它里边也少不了存有木索。

木素这个化学物质，具有高分子的立体结构，其中含有活泼性很大的化学基团，性质既顽强又敏感。因为在制浆过程之中，虽然经受强碱、强酸的处理，木素有一部分被打垮了，但仍旧“顽强抵抗”着，所以在纤维中仍然残留着一定数量的木素。也就是说，纸张内也或多或少地“隐藏”着木素。一旦纸张放置了较长的时间，受到日光曝晒或者与空气中的氧发生化学反应后，木素分子中对紫外光和氧分子特别敏感的化学基团，就会由无色转变为有色基团——黄褐色。再加上空气中飘浮的酸性物质以及酸性油墨的侵蚀。于是，报纸就变得发黄、发脆了。为什么湿纸不结实，一戳就破?

纸张主要是由植物纤维彼此交织形成的。在纤维与纤维之间，是通过纤维素大分子的羟基所形成的氢键结合起来的。

在造纸过程中，按照工艺流程，先将分散于水中的纤维(纸浆)经过脱水，然后再压榨挤干，最后是烘缸干燥。其间，利用水分子架起了“水桥”。水桥就是利用水分子自身的极性架起的一座“桥”，拉近纤维素分子之间的羟基达到很小的距离，于是便引起氧原子的负电性去吸引氢原子的正电性。如此众多的氢氧原子相联结的化学键，被称为氢键。氢键的键能比一般共价键小，可是许多许多个氢键结合的总能量却是很大的。因此，由于氢键结合，干纸就表现出了很好的强度，即结实、不容易破。

如果把纸泡在水里，换句话说就是让水分子挤进纸中的纤维之间，把原来已经紧密结合的纤维素分子推开，也就是水分子打破了氢键结合，其结果是使纤维网络遭到了巨大的损坏。于是，氢键破坏即纸张的强度也遭到了严重的摧毁，湿纸就变得十分软弱，一戳就破了。

为什么湿纸干了后会起皱?

一般情况下，纸张内所含有的水分(8％)应与周围空气中的相对湿度(即空气含有的水分)保持平衡。这时如果纸张被水打湿了，必然会引起局部变化。这是些什么样的变化呢?

第一，当液态水与纸面局部接触，这一部位会出现“粗化”的物理变化，即发生了纤维隆起和纤维翘起。这个现象是纤维形态的一种不可逆的转变；第二，水分子继续向纸页内渗透，会使纤维网络组织发生局部变形，导致纤维内部和纤维之间出现应力释放。这种变形也是不可逆的；第三，当纸页上水分蒸发后，原来的纤维之间发生了“位移”。在伴随着新的纤维结合键的形成，也丧失原有网络被破坏后再连接的可能性，这也是不可逆的变化。于是，被水润湿过再干燥的纸面，不仅抗张强度下降约lO％，而且还有不可能抹掉的皱纹。这是三种不可逆的变化的结果。

有没有法子让被水打湿了的纸干后不起皱呢?完全不起一点皱是不可能的。只有一个办法可以减轻这个现象，那就是当纸张被水打湿后，马上用吸水纸或(质量较好、表面平整的)卫生纸，分别贴附在湿纸的两面，再用重物压紧。经过24～36个小时的时间，等纸干了就会发现“皱纹”不是那么明显了。

为什么用纸锅能够烧开水呢?

纸锅烧水的关键是看用什么样的纸。过去，有人用牛皮纸折成纸盒装水，放到电炉上加热，不久水就开了。这是一种物理现象，可以启发人们更多的思考。因为纸页比较薄、比表面积大、传热速度快，加上水的温度低，所以即便是薄薄的纸也能承受加热作用。但是，严格地说这种“纸锅”烧开水，是一种科学游戏，没有实用价值。

现在，有一种导热纸做成的纸锅研制成功了。这种纸必须具有紧度大、耐破度大、物理强度高、抗燃性高等特点。由于加入的清水温度较低，与纸锅下边的热源有温度差；再加上纸有强度、厚度小、传热好，因此，一旦加热后(不宜用明火，用电炉)，锅内的水会被不断地受到加温而达到沸腾。因此，这种导热纸不但能够防水、受力，而且还可以制作餐具(如火锅)。

导热纸所用的原料是针叶材木浆，经过黏状打浆，再加上松香、硫酸铝和防水剂等，必要时还可加以涂布一层阻燃剂，以确保该纸的防水、抗热等功能得到充分的保证。正是因为这种纸具有良好的应用，所以，它是可以成为代替铜锅或不锈钢锅的一种餐具的。纸锅的使用与别的火锅相比，其优点是：一人一锅，保证卫生；免除清洗，降低成本；用完回收(当废纸)，何乐而不为?