紙的結(jié)構(gòu)與性能.ppt

第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,第一節(jié)紙的結(jié)構(gòu)一、概述二、紙的結(jié)構(gòu)間的結(jié)合三、紙的三維結(jié)構(gòu)四、紙的勻度五、紙的兩面性六、紙的多孔性,第二節(jié)紙的性能一、一般性能二、機(jī)械強(qiáng)度三、滲透性能四、光學(xué)性能五、表面性能六、印刷性能七、環(huán)境條件對(duì)紙頁(yè)性能的影響,Next,Back,5、紙的結(jié)構(gòu)具有兩面性。,一、概述,紙張的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,1、由多相復(fù)雜的結(jié)構(gòu)要素組成的非均質(zhì)的薄頁(yè)；,2、紙的結(jié)構(gòu)間具有結(jié)合力；,3、具有復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu)；,4、具有三維結(jié)構(gòu)；,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,二、紙的結(jié)構(gòu)間的結(jié)合,紙的結(jié)構(gòu)間的結(jié)合力,氫鍵結(jié)合（最主要）,化學(xué)主價(jià)鍵力,范德華力,表面交織力,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,纖維形成氫鍵結(jié)合的條件：有游離羥基;兩羥基間的距離在2.8之內(nèi)。,Next,Back,纖維形成的氫鍵結(jié)合,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,縱向：紙機(jī)的運(yùn)行方向，也稱MD向，纖維軸向沿該方向多；,Next,Back,三、紙的三維結(jié)構(gòu),橫向：與紙機(jī)運(yùn)行方向垂直的方向，也稱CD向，纖維軸向沿該方向少；,Z向：垂直與紙面的方向，呈層狀結(jié)構(gòu)。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,由于纖維在紙中的分布不同，造成紙張的各向異性，即紙張的各個(gè)方向的性能不同。,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,勻度表示紙的結(jié)構(gòu)的均勻性，即紙的各結(jié)構(gòu)要素分布的均勻性。,Next,Back,勻度對(duì)紙的性能有直接的影響，勻度好，則紙的性能就好。,磨砂玻璃狀，勻度好；,四、紙的勻度,云彩斑點(diǎn)狀，勻度差。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,正反面間存在兩面差，影響著紙的性能和使用。,五、紙的兩面性,大多數(shù)紙張具有兩面性，有正面和反面之分。,反面：貼向網(wǎng)子的一面，比較粗糙，細(xì)小纖維含量少，結(jié)構(gòu)比較疏松。,正面：背離網(wǎng)子的一面，比較平滑，細(xì)小纖維含量多，結(jié)構(gòu)比較緊密;,Next,Back,正面反面,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,六、紙的多孔性,紙的結(jié)構(gòu)不具有連續(xù)性，是一種多孔性物質(zhì)。,Next,Back,紙孔的三種形式：,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,紙的性能,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,定量和厚度是紙和紙板的最基本的性能，對(duì)紙的性能有很大的影響。,1、定量：?jiǎn)挝幻娣e紙或紙板的重量，以g/m2表示,2、厚度：指在一定的單位面積的壓力下，紙的兩個(gè)表面間的垂直距離。,Next,Back,一.一般性能,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,3、緊度：?jiǎn)挝惑w積紙的重量，即定量和厚度的比值。,松厚度：一定重量紙的體積，是緊度的倒數(shù)。,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,4、尺寸穩(wěn)定性：,指紙或紙板在水分發(fā)生變化時(shí)，保持其尺寸和形狀不變的能力。,Next,Back,產(chǎn)生原因：（1）單根纖維的潤(rùn)脹或收縮;,（2）纖維間的散開(kāi)或擰緊。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,二、機(jī)械強(qiáng)度,(一)、抗張強(qiáng)度,Next,Back,抗張強(qiáng)度：指一定寬度的試樣所能承受的最大張力，單位為kN/m，衡量紙張抵抗外力拉伸的能力。,1、定義,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,2、紙頁(yè)在拉力作用下的變化,Next,Back,OA段：彈性階段,紙是一種彈塑性體,AB段：屈服階段,BC段：斷裂階段,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（1）裂斷長(zhǎng),裂斷長(zhǎng)：表示一定寬度的紙條被本身的重量所拉斷時(shí)的長(zhǎng)度，是抗張強(qiáng)度和定量的比值。,裂斷長(zhǎng)和抗張強(qiáng)度的關(guān)系是：,Next,Back,3、衡量抗張強(qiáng)度的物理量,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,4、抗張強(qiáng)度的影響因素,（1）纖維結(jié)合強(qiáng)度（最重要）,Next,Back,（2）纖維本身的強(qiáng)度,（3）纖維平均長(zhǎng)度,（4）纖維交錯(cuò)系數(shù),第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,2.意義：伸長(zhǎng)率是衡量紙和紙板在拉力作用下的形變能力，伸長(zhǎng)率越大，形變能力越強(qiáng)，韌性越好。,(二）伸長(zhǎng)率,1.定義：紙和紙板受到張力作用，至斷裂時(shí)所增加的長(zhǎng)度與紙和紙板原長(zhǎng)度的百分比。,伸長(zhǎng)率=(L-L0)/L0100%,L0試樣測(cè)試前的長(zhǎng)度（mm）L試樣斷裂時(shí)的長(zhǎng)度（mm）,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,3、伸長(zhǎng)率的影響因素,（1）纖維結(jié)合強(qiáng)度（最重要）,Next,Back,（2）纖維本身的強(qiáng)度,（3）纖維平均長(zhǎng)度,（4）纖維交錯(cuò)系數(shù),（5）紙頁(yè)平衡含水率,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,指紙張被拉斷時(shí)外力所做的功，它的幾何意義就是抗張強(qiáng)度與伸長(zhǎng)率曲線所包圍的面積，抗張能量吸收值是表示紙張的強(qiáng)韌性的物理量。,（三）抗張能量吸收值,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,抗壓強(qiáng)度：材料受壓后至壓潰所能承受的最大壓力。,Next,Back,抗壓強(qiáng)度是白紙板和瓦楞紙板的重要性能指標(biāo)。,環(huán)壓強(qiáng)度平壓強(qiáng)度邊壓強(qiáng)度,1、表征紙板抗壓強(qiáng)度的指標(biāo),（四）抗壓強(qiáng)度,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,定義：在一定的速度下，使環(huán)形試樣平行受壓，壓力逐漸增加至使試樣壓潰時(shí)的壓力。,（1）環(huán)壓強(qiáng)度,Next,Back,意義：是紙板的一項(xiàng)重要指標(biāo)，和紙盒、紙箱的抗壓強(qiáng)度有密切關(guān)系。,紙板的縱向環(huán)壓強(qiáng)度大于橫向環(huán)壓強(qiáng)度,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,紙箱堆碼,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,環(huán)壓強(qiáng)度常用環(huán)壓指數(shù)表示,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（2）紙板在壓力作用下的屈服形式,Next,Back,紙板在壓力作用下發(fā)生的變化受紙板的粗細(xì)比的影響。,l紙板高度h紙板厚度,當(dāng)粗細(xì)比30時(shí)；,當(dāng)粗細(xì)比30時(shí),第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,當(dāng)粗細(xì)比30時(shí)，抗壓強(qiáng)度反映的是材料本身的真正的抗壓能力。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（2）平壓強(qiáng)度,Next,Back,平壓強(qiáng)度按下式計(jì)算：,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（3）邊壓強(qiáng)度,Next,Back,邊壓強(qiáng)度按下式計(jì)算：,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,纖維本身的強(qiáng)度；,纖維結(jié)合強(qiáng)度；,Next,Back,紙板厚度；,紙板定量；,紙板平衡含水率。,（4）抗壓強(qiáng)度的影響因素,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（三）耐破性能,1、耐破度,Next,Back,(1)定義：指一定面積的紙和紙板在勻速加壓直至破裂時(shí)所能承受的最大壓力，以壓力表示。它屬于靜態(tài)強(qiáng)度。,意義：包裝用紙和紙板，在使用過(guò)程中，常受到外力的擠壓、頂撞、沖擊等，紙和紙板須具有一定的耐破能力。,衡量耐破能力的物理量:耐破度和戳穿強(qiáng)度。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,耐破度的大小常用耐破因子或耐破指數(shù)表示,耐破因子,耐破指數(shù),Next,Back,（2）表征耐破度的物理量：,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,（3）耐破度的影響因素,抗張強(qiáng)度,伸長(zhǎng)率,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（1）定義：指一個(gè)由高處落下的三角錐體戳穿紙板時(shí)所做的功，單位為J或kgf.cm2。,Next,Back,（2）意義：戳穿強(qiáng)度屬于動(dòng)態(tài)強(qiáng)度。和耐破度相比，更具有實(shí)際意義，戳穿強(qiáng)度是包裝紙和紙板的一項(xiàng)重要指標(biāo)。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（3）構(gòu)成：戳穿強(qiáng)度由撕裂紙板所需的能量和穿透紙板所需的能量構(gòu)成。,Next,Back,纖維結(jié)合強(qiáng)度；,纖維本身的強(qiáng)度；,纖維平均長(zhǎng)度；,纖維交錯(cuò)系數(shù)；,紙頁(yè)平衡含水率。,（4）戳穿強(qiáng)度的影響因素,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（2）意義：耐折度對(duì)制箱、制盒用紙板特別重要，反映了紙盒和紙箱搖蓋的可折疊次數(shù)。,（四）耐折度,（1）定義：指試樣在一定張力的條件下，將其折疊一定角度至其斷裂時(shí)的折疊次數(shù)。,Next,Back,（3）紙和紙板的縱向耐折度大于橫向耐折度。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,纖維本身的強(qiáng)度；,纖維結(jié)合強(qiáng)度；,Next,Back,纖維平均長(zhǎng)度；,纖維交錯(cuò)系數(shù)；,紙頁(yè)平衡含水率。,（4）耐折度的影響因素,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,撕裂度的構(gòu)成：抵抗撕裂的力主要表現(xiàn)為兩部分，纖維間的結(jié)合力和纖維本身的強(qiáng)度。,（五）撕裂度,意義：包裝用的某些紙和紙板在使用過(guò)程中，要受到撕扯的作用。撕裂度是衡量紙或紙板耐撕裂能力的物理量。,定義：撕裂度是指預(yù)先將試樣切出一定長(zhǎng)度的裂口，然后在從裂口處撕至一定長(zhǎng)度所需要的力，以N或mN表示。,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,撕裂度常用撕裂指數(shù)表示,撕裂指數(shù),Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,撕裂度的影響因素,（1）纖維平均長(zhǎng)度（最重要）,Next,Back,（2）纖維結(jié)合強(qiáng)度,（3）纖維本身的強(qiáng)度,（4）纖維交錯(cuò)系數(shù),第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（六）挺度,（1）定義：在一定條件下，彎曲一端夾緊的紙板至15度時(shí)的力矩。,Next,Back,（2）意義：挺度是表征紙和紙板抵抗彎曲能力的物理量。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,纖維結(jié)合強(qiáng)度;,纖維平均長(zhǎng)度;,打漿度;,半纖維素的含量;,木素的含量;,紙板的厚度與緊度;,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,當(dāng)緊度一定時(shí)，挺度和厚度的三次方成正比；當(dāng)厚度一定時(shí)，挺度和緊度成正比。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（七）濕強(qiáng)度,1.定義：指紙頁(yè)在潤(rùn)濕的狀態(tài)下所表現(xiàn)出來(lái)的強(qiáng)度。它比干強(qiáng)度低的多，一般只有干強(qiáng)度的410%。,Next,Back,4.提高濕強(qiáng)度的措施：為了改善濕強(qiáng)度，須向紙漿中添加濕強(qiáng)劑。,3.表征濕強(qiáng)度的物理量：紙的濕強(qiáng)度一般是指抗張強(qiáng)度或耐破度，以潤(rùn)濕后的實(shí)際強(qiáng)度或以濕強(qiáng)度對(duì)潤(rùn)濕前試樣強(qiáng)度的百分率表示。,2.意義：提高濕強(qiáng)度對(duì)包裝紙和紙板具有特別重要的意義。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,三、滲透性能,紙的滲透性能包括透氣性、透濕性、憎液性等，滲透性能和紙的多孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。,（一）透氣性,1.概念：在一定的壓力作用下，空氣可以穿透紙頁(yè)，紙頁(yè)具有透氣性。,定義：透氣度是在一定面積、一定真空度下，以每秒透過(guò)的空氣量或透過(guò)100cm3空氣所需要的時(shí)間來(lái)表示，單位為mL/min或s/100mL。,Next,Back,2.表征透氣性大小的物理量:透氣度,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,意義：透氣度反映了紙頁(yè)中的空隙程度及紙頁(yè)的防潮能力。,Next,Back,緊度,施膠,填料,透氣度是紙袋紙、卷煙紙等的重要指標(biāo)。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,2.意義：透濕度衡量紙和紙板抵抗水蒸汽透過(guò)的能力，也就是防潮的能力。,Next,Back,通過(guò)纖維本身傳遞.,3.透濕的成因：,1.定義：透濕度指材料的兩個(gè)面在一定的蒸汽壓力條件下，水蒸汽從一面透到另一面，以單位表面積在一定的時(shí)間內(nèi)透過(guò)的水蒸汽量表示，單位是g/m2,（二）透濕度,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（三）憎液性能,憎液性能是和吸收性能相對(duì)的一個(gè)概念，是指紙和紙板抗拒液體滲透和擴(kuò)散的能力，常以施膠度和透油度表示。,Next,Back,1.施膠度,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,Next,Back,墨水劃線法:,定義：利用標(biāo)準(zhǔn)墨水在紙上劃線，考察紙張對(duì)墨水不洇、不滲透的程度，單位為mm。,應(yīng)用：該法適合于書(shū)寫(xiě)紙等文化用紙。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（2）應(yīng)用：該法適合于包裝紙和紙板。,Next,Back,考勃表面吸水重量法,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（1）概念：指在一定的溫度和壓力的條件下，標(biāo)準(zhǔn)變壓器油在一定時(shí)間內(nèi)以一定面積的紙頁(yè)上滲透過(guò)來(lái)的重量，以mg表示。,（2）意義：透油度是用于包裝油脂類食品的防油紙的重要指標(biāo)。,Next,Back,2.透油度,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（一）紙被光照射后的反映,鏡面反射,透射,漫反射,吸收,四、光學(xué)性能,Next,Back,折射,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（二）表征光學(xué)性能的物理量,1、白度,意義：表示紙和紙板的潔白程度。,概念：白度表示白色或接近白色的紙和紙板表面對(duì)波長(zhǎng)為457nm的藍(lán)光的反射度與氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)板在同樣光照射下的反射度的百分比，也稱為亮度。,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,2、光澤度,Next,Back,測(cè)試角度：,光澤度是紙面發(fā)生鏡面反射的一種性質(zhì)。它能反映印刷品光澤和光彩上的質(zhì)量。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,透明度是單層試樣反映被覆蓋物的顯明程度，以%表示。,Next,Back,3透明度,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,不透明度是墊在全吸收的黑色襯墊上的單張?jiān)嚇訉?duì)光的反射率與完全不透明的若干張?jiān)嚇拥南鄳?yīng)的反射率之百分比。,Next,Back,4不透明度,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,1.意義：平滑度是表征紙張表面凹凸和平整程度的一個(gè)物理量。,2.定義：平滑度指在一定的真空度下，一定體積的空氣，通過(guò)受一定壓力、一定面積的試樣的表面與玻璃面之間的間隙所需要的時(shí)間，以秒表示。,Next,Back,表面性能是紙與紙板印刷適應(yīng)性的一個(gè)重要指標(biāo)，通常以平滑度來(lái)表征紙的表面性能。,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,紙頁(yè)表面填料的分布狀況；,紙頁(yè)表面纖維的分布狀況；,Next,Back,濕紙頁(yè)的壓榨程度；,紙頁(yè)是否經(jīng)過(guò)壓光。,3.平滑度的影響因素,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,表面強(qiáng)度通常用IGT型印刷適性儀測(cè)定，在一定壓力下，以一定粘度的油墨，使紙?jiān)诓煌乃俣认掠∷?，紙張表面出現(xiàn)起毛時(shí)的最大速度。,六、印刷性能,影響印刷效果的因素很多，如平滑度、施膠度、尺寸穩(wěn)定性、挺度、表面強(qiáng)度、油墨吸收性等。,1、表面強(qiáng)度:是指紙和紙板的印刷表面的拉毛阻力，也叫拉毛速度。,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,2、油墨吸收性,常用的方法是K&N油墨吸收試驗(yàn)：,用特制的K&N油墨，在無(wú)壓力和速度下，由紙頁(yè)吸收一段時(shí)間后，再將未吸收的油墨擦去，檢查紙頁(yè)反射率的變化情況,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,1、紙頁(yè)的吸濕和放濕,七、環(huán)境條件對(duì)紙頁(yè)性能的影響,環(huán)境條件主要指溫度和濕度,Next,Back,吸濕滯后,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,2、濕度對(duì)紙頁(yè)性能的影響,耐破度,抗張力,撕裂度,耐折度,