金属离子对纸张树脂留着的影响

北欧纸浆与造纸研究杂志2020；35(4)：649–659

纸张化学

金属离子和木材树脂对热磨机械浆留着及物理性能的影响

摘要

在pH8条件下，通过短柱和长柱气相色谱（GC）分析TMP纸张中的树脂含量，研究了金属离子Ca²⁺和 Mg²⁺对木材树脂留着的影响。本文还比较了两种不同干燥方法——风干和冷冻干燥——对树脂留着的影响。树脂乳液由脂肪酸、树脂酸和甘油三酯按一定比例配制，以模拟造纸厂封闭水系统中的树脂组成。随着pH值升高，部分树脂酸和脂肪酸会以金属皂形式溶解进入水相。本研究测定了在pH8时金属离子对TMP纸张中胶体沥青留着的作用。结果表明，添加5毫摩尔金属离子可提高树脂的留着量。抗张指数因金属离子的加入而降低，且随着金属离子浓度增加，抗张指数下降更为明显。此外，手抄纸样的疏水性仅发生轻微变化，这可能是由于形态结构以及表面残留的树脂共同影响了疏水性。

关键词 ：金属离子；造纸；软木；TMP；木材树脂。

引言

木材提取物主要位于树脂道和薄壁细胞中；少量提取物存在于管胞的中层和细胞壁中。管胞和韧型纤维细胞中（费格尔和韦格纳，1984）。木材提取物有亲水性和亲脂性两类。提取物的组成因树种而异，特定树种中提取物的总量取决于生长条件、地理地点以及季节（舍斯特伦，1993；埃克曼和霍尔姆博姆，2000）。亲脂性提取物，即木材树脂，由脂肪酸、树脂酸、甾醇、甾醇酯和甘油三酯组成。在木材采伐、运输和贮存过程中，其组成会发生变化（埃克曼和霍尔姆博姆，2000）。亲脂性提取物的混合物也可称为树脂。

许多金属离子存在于制浆和造纸过程中。常见的金属离子包括Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺和Al³⁺。这些金属离子来源于原材料、添加剂和杂质。在纸浆悬浮液中，脂肪酸和树脂酸在酸性条件下不溶于水。木材树脂的性质，即胶体稳定性和沉积倾向，取决于表面层（Sundberg, A.等1995，Sundberg,K.等1995，Sundberg,K.等 人，1996年，Qin等2003，Qin等2004， Tammelin等2007）。然而，在pH值高于6时，脂肪酸和树脂酸将逐渐溶解于水中，并与可利用的金属离子反应生成金属皂（McLean等2005）。所形成的皂类根据不同金属离子，可能溶于水或不溶于水（Allen1988，2000）。一些溶解的软木半纤维素的存在，即半乳葡萄甘露聚糖，已被证明有助于沥青的稳定化（ Welkener等1993，Sundberg,K.等，1994a， Sundberg,K.等，1994b，Hannuksela和 Holmbom2004）。

沥青沉积的原因有很多，例如pH值和温度的变化、剪切力增加以及树脂的胶体失稳（Allen1975,1980, Ekman等1990）。在机械制浆过程中，木材树脂以胶体液滴的形式存在，直径为0.1至2微米（Allen1975, Sundberg,K.等，1994a,Sundberg,K.等，1994b, Hubbe等2020）。在造纸机设备上的沉积会影响网部脱水，并在压榨和干燥辊上引发问题。沉积还可能导致纸张出现斑点和孔洞（Rying1978,OLM1984）。

在以往的研究中，已证实金属离子会影响木材树脂的稳定性。其他研究人员也探讨了木材树脂的稳定性或沉积倾向。但添加金属离子后对纸张样品物理性能的影响尚未得到研究。本工作的目的是确定金属离子和木材树脂对留着率及纸张性能的影响。将由树脂酸、脂肪酸和甘油三酯组成的树脂乳液加入热机械浆（TMP）悬浮液中，并同时添加不同浓度的Mg²⁺和Ca²⁺。本文展示了纸张中的树脂含量以及包括抗张指数、透气性和接触角在内的物理性能。

材料与方法

材料

实验中使用了挪威云杉（Picea abies）的热磨机械浆。该热磨机械浆取自芬兰纸浆厂。纸浆储存在−24度的冰箱中。

棕榈酸（16:0）和硬脂酸（18:0）从商用皂（ Raisapon105，CibaSpecialtyChemicals）中提取。将该皂溶解于86%蒸馏水和14%丙酮的混合液中，用浓盐酸酸化至pH值为3，并用甲基叔丁基醚（MTBE）进行萃取。通过蒸发去除MTBE后，将脂肪酸重新溶解于丙酮中。纯亚油酸（18:2）购自西格玛公司，纯油酸（18:1）购自弗卢卡公司。纯脂肪酸直接溶解于丙酮中。

通过正己烷从挪威云杉（Picea abies）的固体松脂中提取得到混合树脂酸。提取物经滤纸（BlueRibbon，施莱彻尔与舒尔公司）过滤，蒸发后重新溶解于丙酮中。

本研究中使用的甘油三酯为大豆油（比利时Oilio公司）。该甘油三酯含有14%的饱和脂肪酸、24%的单不饱和脂肪酸和62%的多不饱和脂肪酸。大豆油直接溶解于丙酮中。

使用了Ca²⁺和Mg²⁺金属离子溶液。这些溶液通过将 CaCl₂·2H₂O（纯度：99.0%，J·T·贝克公司）溶于蒸馏水配制成1M，将MgCl₂·6H₂O（纯度：100.7%，普罗拉博公司）溶于蒸馏水配制成1M。

方法

树脂乳液的制备

将树脂酸和甘油三酯按15:32:53的比例混合。在氮气下蒸发丙酮，残留物重新溶解于丙酮中，浓度为30克/升。丙酮溶液储存在4摄氏度的冷藏室中。在搅拌条件下，将13.3毫升丙酮溶液注入2000毫升蒸馏水中（ SundbergK.等人，1996年）。该乳液使用透析膜（ Medicell国际有限公司，截留分子量12000至14000道尔顿）对蒸馏水进行八次透析。在加入热磨机械浆悬浮液之前，将透析后的树脂乳液加热至60摄氏度，并用H₂SO₄或氢氧化钠溶液调节pH值至8。

热磨机械浆悬浮液的制备

每个试验系列使用16克绝干量的热磨机械浆。将热磨机械浆用60摄氏度的蒸馏水稀释至2.2%的浓度，并用手持式搅拌器疏解两分钟。在pH11、60摄氏度条件下对热磨机械浆进行碱处理一小时，该条件足以使热磨机械浆中的所有半乳葡萄甘露聚糖脱乙酰化，从而使其在水中不可溶（Hannuksela等，2002）。然后用0.5MH₂SO₄将悬浮液的pH值调节至pH8。将热磨机械浆悬浮液用树脂乳液和蒸馏水稀释至0.5%的浓度，并在60摄氏度、pH8条件下搅拌半小时。向悬浮液中加入一定量的金属离子。再用蒸馏水将热磨机械浆悬浮液进一步稀释至0.1%的浓度，使悬浮液的总重量达到16公斤。再次测量pH值，并在需要时重新调节至pH8。

造纸手抄纸样

使用实验室纸样成型器，每张纸样采用800毫升 TMP悬浮液制备。每张湿纸页均夹在两张吸水纸之间，形成“吸水纸‐纸样‐吸水纸”的夹层结构，并通过重压辊去除多余水分。最后，其中三张纸样进行冷冻干燥，其余纸样在纸张检测室的室温条件下风干。各试验系列中所用的添加剂见表1。

试验系列	添加剂
1	TMP
2	热磨机械浆 + 树脂
3	热磨机械浆 + 树脂 + 1毫摩尔 Ca²⁺
4	热磨机械浆 + 树脂 + 5毫摩尔 Ca²⁺
5	热磨机械浆 + 树脂 + 10毫摩尔 Ca²⁺
6	热磨机械浆 + 树脂 + 1毫摩尔 Mg²⁺
7	热磨机械浆 + 树脂 + 5毫摩尔 Mg²⁺
8	热磨机械浆 + 树脂 + 10毫摩尔 Mg²⁺

压光

风干纸张在进行接触角测量和抗张指数测定之前，使用实验室压光机在60摄氏度（外部温度）和30巴钢制压区压力下压光两次。其中三张纸样在接触角测量前储存在冰箱中，其余纸样在23摄氏度和50%相对湿度的纸张检测室中储存，以备进行抗张指数和空气透过率的测定。

接触角测量

纸张的疏水性使用接触角和表面张力仪进行测试，测试介质为空气中 3 μL的去离子水。在手抄纸样表面接触后 1秒时记录接触角。该设备配备长焦镜头。CAM200包含火线摄像机、可调样品台和LED光源。

物理性能

使用精度为0.0001g的实验室天平称重。纸样的厚度通过L&W测厚仪SE250测量5张纸张叠加的厚度来确定。纸样的空气透过率使用L&W透气度测定仪SE166进行测量。纸样的抗张指数使用L&W抗张强度测试仪SE060测定。物理性能测试在23℃和50%相对湿度条件下预处理至少48小时后进行。

测定与分析

纸张预处理方案以及测定和分析如图1所示。

热磨机械浆干度的测定：取约一克热磨机械浆放入铝盘（Φ= 100mm，h= 7mm），并测定干燥度。使用赛多利斯MA30水分分析仪在105°C条件下进行重量法测定。该水分分析仪配备有两个红外暗辐射加热器，用于提供测定水分所需的热量。测试开始时，腔体被完全加热至设定温度，当样品重量达到恒定值时，加热自动停止（电子水分分析仪安装与操作说明，赛多利斯，1990）。热磨机械浆的干物质含量为44%。

树脂分析

使用丙酮、蒸馏水和乙酸按90:9:1的比例混合的溶液进行提取，以确保提取以皂化形态存在的树脂酸和脂肪酸。对于每个平行样品，分别使用50毫升丙酮混合溶液在100毫升索氏提取器中对三份冷冻干燥纸和三份风干纸进行提取。提取完成后，在室温下将提取物的体积调整至50毫升。提取物储存于冷藏室中，待后续使用。

取一定体积的提取物（表2），转移至试管中，加入 2mL含有0.02mg/mL二十一烷酸（C21）、桦木醇、胆固醇十七烷酸酯（CH17）和1,3‐二棕榈酰‐2‐油酰甘油（TG‐std）的标准溶液。然后在40°C下用氮气将提取物蒸发。再于40°C真空干燥器中进一步干燥15分钟。样品在70°C下用20μL吡啶、80μL双(三甲基硅基)三氟乙酰胺（BSTFA）和20μL三甲基氯硅烷（TMCS）进行硅烷化处理45分钟（Örså和Holmbom1994）。

试验系列	提取物体积（风干纸张），毫升	提取物体积（冷冻干燥纸张），毫升
TMP	20	20
热磨机械浆 + 树脂	20	20
热磨机械浆 + 树脂 + 1毫摩尔 Ca²⁺	20	12
热磨机械浆 + 树脂 + 5毫摩尔 Ca²⁺	20	12
热磨机械浆 + 树脂 + 10毫摩尔 Ca²⁺	12	6
热磨机械浆 + 树脂 + 1毫摩尔 Mg²⁺	20	20
热磨机械浆 + 树脂 + 5毫摩尔 Mg²⁺	20	20
热磨机械浆 + 树脂 + 10毫摩尔 Mg²⁺	12	6

结果与讨论

纸张样品由热磨机械浆制备，并添加了树脂乳液和不同量的金属离子。测定了纸张中的树脂含量和一些物理性能。纸张中的树脂含量是胶体沥青与金属离子相互作用（即聚集）导致在纸张中留着程度的度量。测定抗张指数、接触角和空气透过率，以评估滞留的沥青‐金属离子聚集体对手抄纸样性能的影响。

纸张中的树脂含量

纸张在室温下风干纸张中树脂的总量随着Ca²⁺浓度的增加而增加（图2）。在没有电解质的情况下，由于在pH8时沥青分散体系通过静电作用得到了良好稳定，因此胶体沥青的聚集和沉积较少（ Sundberg,K.等，1994a，Sundberg,K.等，1994b）。秦等在2004年发现了相同的结果。在pH8条件下，由于脂肪酸和树脂酸中的羧基存在，沥青的胶体液滴带负电荷（Allen2000）。液滴之间的排斥力阻止了其聚集。此外，在较高pH值下，脂肪酸起到乳化剂的作用，防止沥青沉积（Hassler1988，Sihvonen等，1998）。将 Ca²⁺浓度从0毫摩尔增加到1毫摩尔时，纸张中沥青含量仅有轻微上升；而将Ca²⁺浓度从1毫摩尔增加到5毫摩尔时，纸张中沥青含量显著上升，从1.1毫克/克增至5.2毫克/克。这表明5毫摩尔Ca²⁺在pH8条件下引发了胶体沥青的聚集，而1毫摩尔Ca²⁺不足以引起明显的聚集。将Ca²⁺浓度从5毫摩尔增加到10毫摩尔时，纸张中沥青含量从5.2增至5.8毫克/克，i.e.仅增加了0.6毫克/克（附录表A1）。这说明胶体沥青的聚集与Ca²⁺浓度之间不存在线性回归关系。该结果与麦克尼尔的研究一致。他们指出，添加Ca²⁺可降低脂肪酸和树脂酸的溶解度 （MacNeil等，2011）。

向浆料中添加Mg²⁺也引起了留着，这可能是由于胶体沥青的聚集以及纸张中树脂的留着（图3）。然而，在相同金属离子浓度下，Mg²⁺对树脂的留着效果不如Ca²⁺。1毫摩尔的Mg²⁺浓度产生的留着量与使用1mMCa²⁺时树脂留着量较高，但5mMMg²⁺下的树脂含量明显低于5mMCa²⁺的情况。当使用10mMMg²⁺时，纸张中的树脂含量约为3.8mg/g，而使用10mMCa²⁺时对应的值为5.8mg/g。Ca²⁺与树脂形成的聚集体可能更大且更具粘性，因此比树脂与Mg²⁺形成的聚集体更容易留在纸张中。树脂的粘性特性可能显著变化，具体取决于其是否发生空气氧化、聚合、温度变化或其他材料混合（Dreisbach和Michalopoulos1989）。

图4显示了空气干燥纸张中保留的沥青的化学组成。添加热磨机械浆和树脂乳液但未添加金属离子的纸张中的树脂含量与仅含热磨机械浆的纸张非常相似。这表明在pH8条件下，树脂呈胶体稳定状态，仅有少量被保留在纸张中。已有研究显示，在无金属离子存在的情况下，树脂对热磨机械浆的亲和力较低（Strand等，2011）。一些树脂酸和脂肪酸在pH8时可溶于水，形成钠皂（孙德伯格A.等，2009）。此外，研究还表明，树脂酸的钙皂在pH8时可溶于水，而在pH8和10毫摩尔Ca²⁺条件下，几乎没有任何脂肪酸溶解（MacNeil等，2011）。

在5毫摩尔Ca²⁺条件下，纸张中保留的树脂酸和脂肪酸均显著多于10毫摩尔（图4）。在10毫摩尔Ca²⁺条件下，树脂酸的保留量减少，可能是由于在高浓度Ca²⁺下形成了水溶性树脂酸皂或胶体稳定聚集体。已有研究表明，树脂酸的钙皂在水中的溶解度高于脂肪酸的钙皂（ MacNeil等，2011），这可以解释为何在高Ca²⁺浓度下，纸张中树脂酸的减少量大于脂肪酸。

纸张中中性物的含量随着Ca²⁺浓度的增加而增加（图4）。已有研究显示，在pH8和10毫摩尔Ca²⁺条件下，未漂白TMP中大部分胶体沥青发生失稳（Strand等，2011）。

在5毫摩尔Mg²⁺条件下比在10毫摩尔Mg²⁺条件下保留了更多的树脂酸（图4）。这可能是因为树脂酸‐Mg²⁺‐皂聚集体具有胶体稳定性，或者在pH8时高浓度的Mg²⁺使更多的树脂酸‐Mg²⁺‐皂溶解于水中。纸张中保留的脂肪酸随着Mg²⁺浓度从1增至5毫摩尔而增加，而在5或10毫摩尔Mg²⁺条件下的纸张中保留的脂肪酸量则相当接近。原因可能是当Mg²⁺浓度为5毫摩尔时，脂肪酸‐Mg²⁺‐皂聚集体呈胶体不稳定状态。在1和5毫摩尔Mg²⁺条件下纸张中中性物的含量大致相同，而在10毫摩尔Mg²⁺条件下的纸张中中性物含量约为5毫摩尔Mg²⁺条件下的三倍大。

冷冻干燥纸中树脂的总含量

在冷冻干燥纸中，随着Ca²⁺或Mg²⁺浓度的增加，树脂含量也随之增加（图4）。研究发现，钙离子的加入会引发胶体沉淀，进而导致凝聚（Stack等，2014）。与风干纸张相比，冷冻干燥纸中保留了更多的树脂。

冷冻干燥纸中保留的沥青的化学组成如图5所示。加入树脂乳液后，纸张中的树脂含量显著增加。尤其是加入树脂乳液后，在冷冻干燥纸中发现了更多的中性物。而在风干纸张中未观察到此现象。其原因可能是中性物无法从风干纸张中同样程度地被去除，或是在风干过程中中性物附着到了吸水纸上。

干燥方法比较

可从冷冻干燥纸张中提取出更多的树脂。与风干纸张相比，冷冻干燥纸张中的树脂更易被提取（图6）。在风干过程中，树脂内部或树脂与纤维之间可能形成了键合，从而降低了树脂的可提取性。先前的研究发现，风干会导致泡沫成形纸样具有更致密的形态结构和更高的密度（Korehei等2016）。另一种可能是，在干燥过程中，风干纸张中的树脂被一层物质覆盖，从而降低了其可提取性。部分风干纸张中的树脂也可能在干燥过程中被吸水纸去除。冷冻干燥还可以保留纸张的多孔结构，使树脂更易于用溶剂提取。

在TMP或TMP与树脂乳液的冷冻干燥纸张中检测到的树脂酸和脂肪酸含量与风干纸张中的相似，而中性物的含量在冷冻干燥纸张中显著高于风干TMP纸张（图3 和图5）。

即使添加了Ca²⁺或Mg²⁺，从冷冻干燥纸张中可提取出的树脂也比风干纸张更多。尤其是冷冻干燥纸张中含有的中性物质更多。冷冻干燥是一种更温和的方法，在金属离子存在的情况下，该方法使树脂组分保持更完整且更易于提取（Korehei等2016）。

纸张性能

抗张指数

不含树脂乳液的TMP纸张在所有测试纸张中具有最高的抗张指数，约为30kNm/kg（图7）。该纸张中的树脂含量也是最低的（附录表A3），风干纸张中约为0.43mg/g（附录表A1）。

当将树脂乳液加入到热磨机械浆悬浮液中时，抗张指数从30降至27kNm/kg（图7；附录表A3），即使树脂含量仅从0.43毫克/克略微增加至0.62毫克/克（附录表A1）。当同时加入1或5毫摩尔的Ca²⁺时，抗张指数进一步降低至26和22kNm/kg。当Ca²⁺浓度为10毫摩尔时，纸张的抗张指数未再进一步降低。已有研究表明，0–2毫克/克的树脂即可降低纸张的抗张指数，而当树脂含量为2–10毫克/克时，未观察到进一步的下降。其他研究小组也观察到了类似现象（Zhang等，1999；孙德伯格A.等，2000）。

当向浆料中添加1和5毫摩尔Mg²⁺时，纸张的抗张指数与仅含热磨机械浆和树脂乳液的纸张相似或更高（图7）。当添加10毫摩尔Mg²⁺时，抗张指数下降。

抗张指数与纸张中树脂含量的关系如图8所示。在热磨机械浆和树脂乳液的悬浮液中加入1毫摩尔Ca²⁺、1或5毫摩尔Mg²⁺后，即使树脂含量从0.6毫克/克（热磨机械浆和树脂）增加到2.2毫克/克（5毫摩尔Mg²⁺），抗张指数也未出现显著下降。先前的研究表明，在由化学浆和热磨机械浆制成的纸张中，当树脂含量从0增加到2毫克/克时，抗张指数会下降（孙德伯格A.等人2000）。当时使用了Ca²⁺或有机聚合物来使树脂形成聚集体并提高留着率，但纸张未经压光处理。压光可能会将纤维压紧，从而减弱树脂的影响，或者Mg²⁺形成的树脂聚集体的留着方式可能不同于Ca²⁺和树脂形成的聚集体。

当向浆料中加入10mMMg²⁺或5或10mMCa²⁺以及树脂乳液时，抗张指数下降（图8）。此时树脂含量为3.8–5.8毫克/克。约4毫克/克的树脂含量可能已足以削弱手抄纸样中的纤维‐纤维结合，即使纸样经过压光处理。这一说法与伦德洛夫及其同事先前的研究结果一致，即树脂会降低手抄纸的强度（伦德洛夫等人2000）除了伦德洛夫团队的研究外，孙德伯格A.还发现了树脂对纸张强度的削弱作用（Sundberg,A.etal.2000）。

接触角

在风干和压光纸张上，测定水滴接触0.2秒后的接触角。TMP纸的接触角最高，为83°（图9）。在造纸前向浆料中添加树脂乳液后，接触角降至63°，表明在pH8条件下，加入的树脂乳液使纸张疏水性降低。这与预期结果相反。接触角可能受到可溶性金属皂的干扰，据发现其会影响水滴的表面张力（Strand等，2011；Strand，2013）。似乎在pH8条件下添加的树脂乳液以及溶解的树脂和脂肪酸可起到类似洗涤剂的作用，去除纸张表面的疏水性物质。

浆料中1mM的Ca²⁺浓度导致纸张的接触角略有下降，从63°降至59°（图9）。由于添加1mMCa²⁺，纸张中的树脂含量仅略微增加0.5毫克/克（附录表A1），这可以解释为何接触角没有显著变化。当添加5mMCa²⁺时，纸张的接触角与添加1mMCa²⁺时几乎相同。然而，含有5mMCa²⁺的纸张其树脂含量相比含1mMCa²⁺的纸张高出约五倍（附录表A1）。这表明压光纸的接触角与这些纸张中的树脂含量并无直接相关性。当浆料中Ca²⁺浓度增加时，纸张中的树脂含量从5.2毫克/克上升至5.8毫克/克。当向浆料中添加10毫摩尔Ca²⁺时，接触角显著增加（图9）。

纸张在添加Mg²⁺后，其接触角随着Mg²⁺浓度的增加而增大（图9）。当向浆料中加入1毫摩尔Mg²⁺时，纸张的接触角仅为55度。尽管这些纸张的树脂含量处于相近水平（分别为1.5毫克/克和1.0毫克/克），但1毫摩尔Mg²⁺条件下的接触角仍低于1毫摩尔Ca²⁺条件下的接触角。这表明浆料中存在的金属离子类型对纸张的接触角具有重要影响。

在图10中，可以看出接触角与树脂含量的关系。树脂含量与接触角之间没有明显的关系，这表明树脂含量并不是影响纸张疏水性的唯一因素，还有其他因素，例如金属离子的种类和纸张表面的形态。斯旺森和科丁利（1956年）提出，由二价离子稳定存在的脂肪酸皂膜相对较脆的性质可能有利于材料的起皱。

空气透过率

将树脂乳液加入浆料后，透气性从69毫升/分钟增加到90毫升/分钟（图11）。这表明保留的沥青使纸张结构变得不那么致密。树脂很可能嵌入纤维基质中，可能导致形成更疏松的多孔结构，从而提高了对空气的透过性。

将Ca²⁺浓度增加至1或5mM会导致纸张的空气透过率下降（图11）。然而，当Ca²⁺浓度从5mM增加到10mM时，并未观察到进一步的下降；含Ca²⁺的纸张空气透过率在84mL/min趋于稳定。然而，随着Mg²⁺浓度的增加，纸张的空气透过率上升。当Mg²⁺浓度为1或5mM时，纸张的空气透过率低于热磨机械浆和树脂乳液的纸张。含有10mMMg²⁺的纸张则具有高于热磨机械浆和树脂乳液纸张的空气透过率。这表明不同金属离子对纸张空气透过率的影响存在显著差异，且可能存在其他更为重要的影响因素。

图12显示了热磨机械浆、热磨机械浆与树脂乳液以及热磨机械浆、树脂乳液和金属离子所制风干纸张的空气透过率随树脂含量的变化情况。未发现纸张的空气透过率与树脂含量之间存在明显关系。这表明树脂含量并不是影响风干纸张空气透过率的唯一因素。

图13显示了空气透过率与纸张密度的关系。随着纸张密度的增加，纸张的空气透过率降低。因此，与树脂含量相比，密度对空气透过率而言是一个更为重要的特性。

结论

TMP纸中的树脂含量随着金属离子浓度的增加而增加。在相同浓度下，添加Ca²⁺比Mg²⁺保留更多的树脂。发现在使用5毫摩尔Ca²⁺或Mg²⁺制成的纸张中，树脂酸的含量高于10毫摩尔的情况。在10毫摩尔时形成了胶体稳定的树脂酸和金属离子聚集体，但这些聚集体未被保留在纸张中。

冷冻干燥纸张中树脂的可提取量明显高于风干纸张。冷冻干燥可能保留了纸张的多孔结构，从而提高了树脂提取的可及性。另一种可能是，在风干纸张中的树脂被吸水纸去除，或者在干燥过程中树脂被一层物质覆盖，从而降低了其可提取性。

由于树脂可能改变或削弱纤维‐纤维结合力，手抄纸的抗张指数发生了变化。添加1毫摩尔金属离子或5毫摩尔Mg²⁺后，风干纸和压光纸的抗张指数未受到显著影响。当添加10毫摩尔Mg²⁺或5毫摩尔、10毫摩尔Ca²⁺时，抗张指数略有下降。热磨机械浆纸张的接触角受树脂含量影响不大。树脂的影响可能会被表面形貌的变化所抵消。

空气透过率与纸张中的树脂含量或金属离子类型无关，而是取决于纸张的密度。