Факторы, обусловливающие силы связи в бумаге. Межволоконные силы связи обусловливают не только механическую прочность, но и почти все остальные физические свойства бумаги: объемный вес, непрозрачность, воздухопроницаемость, впитывающую способность, деформацию и др. Поэтому очень важно знать величину этих сил и факторы, определяющие их развитие.
Считают, что величина межволоконных сил связи определяется площадью контакта между волокнами и концентрацией связей на ней или удельной силой связи на единицу поверхности. Для оценки величины связанной поверхности между волокнами в бумаге Тодом, Игмансоном, Л. Нордманом и другими исследователями были предложены различные методы, основанные на измерении коэффициента рассеивания света бумагой в сравнении с коэффициентом рассеивания света образцом, у которого волокна не были связаны межволоконными силами связи при отливе в полярной жидкости.
Изучение этих методов показало, что они дают завышенные результаты и оптическая площадь контакта между волокнами, определяемая этими методами, всегда выше истинной. Были попытки определить значения межволоконных сил связи при обрыве друг от друга связанных между собой элементарных волокон древесной целлюлозы, при этом площадь отрыва определяли с помощью микроскопа. Однако полученные результаты нельзя считать достоверными. Таким образом, в настоящее время еще не располагают надежными методами для определения истинной площади контакта между волокнами, на которой действуют межволоконные силы связи, и для определения концентрации на ней связей. Вполне очевидно, что концентрация водородных сил связи на площади контакта между волокнами значительно меньше, чем в кристаллитах целлюлозы, и только некоторые поверхностные гидроксильные группы включаются при листообразовании в водородную связь. По этой причине эти связи более доступны и разрушаются при намокании бумаги в воде, тогда как внутрь кристаллитов вода не проникает.
В 1946 г. автором был разработан способ определения величины межволоконных сил связи в бумажном листе путем разрыва образца двухслойной бумаги методом сдвига в плоскости соприкосновения слоев. Этим способом определяют суммарные силы связи независимо от их природы и общее усилие разрыва связей относят к геометрической площади листа, включая поры и капилляры между волокнами. Таким образом, величину сил связи получают в килограммах на 1 мм2 или 1 см2 площади листа. Если бы это усилие отнести к истинной поверхности разрыва связей (которую еще не умеем определять), то полученная величина характеризовала бы межволоконные силы связи в бумаге. Тем не менее этот метод позволил получить ряд весьма интересных данных о величине межволоконных сил связи в бумаге и выяснить факторы, влияющие на их развитие. К таким факторам относятся в первую очередь процессы размола, прессования и сушки бумажного листа, влажность бумаги, природа волокна, а также наличие в бумаге проклеивающих веществ и наполнителей.
На развитие сил связи между волокнами оказывает существенное влияние также режим сушки бумаги на машине. Максимальное развитие этих сил происходит при осторожной сушке бумаги. При форсированной же сушке пары воды, прорываясь через толщу бумаги, разрыхляют ее структуру и сцепление волокон уменьшается.