紙的結(jié)構(gòu)與性能

1、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、機械強度 三、滲透性能 四、光學性能 五、表面性能 六、印刷性能 七、環(huán)境條件對紙頁 性能的影響NextBack5 5、紙的結(jié)構(gòu)具有兩面性。、紙的結(jié)構(gòu)具有兩面性。一、概述一、概述紙張的結(jié)構(gòu)特點：紙張的結(jié)構(gòu)特點：1 1、由多相復雜的結(jié)構(gòu)要素、由多相復雜的結(jié)構(gòu)要素組成的非均質(zhì)的薄頁；組成的非均質(zhì)的薄頁；2 2、紙的結(jié)構(gòu)間具有結(jié)合力；、紙的結(jié)構(gòu)間具有結(jié)合力；3 3、具有復雜的多孔結(jié)構(gòu)；、具有復雜的多孔結(jié)構(gòu)；4 4、具有三維結(jié)構(gòu)；

2、、具有三維結(jié)構(gòu)；NextBack第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能二、紙的結(jié)構(gòu)間的結(jié)合二、紙的結(jié)構(gòu)間的結(jié)合紙的結(jié)構(gòu)紙的結(jié)構(gòu)間間的結(jié)合力的結(jié)合力氫鍵結(jié)合（最主要）氫鍵結(jié)合（最主要）化學主價鍵力化學主價鍵力范德華力范德華力表面交織力表面交織力NextBack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)。NextBack纖維形成的氫鍵結(jié)合第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能縱向：紙機的運行方向，也稱MD向，纖維軸向沿該方向多；NextBack三、紙的三維結(jié)構(gòu)橫向：與紙機運行方向垂直的方向，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

3、由于纖維在紙中的分布不同，造成紙張的各向異性，即紙張的各個方向的性能不同。NextBackZ向橫向縱向第二章 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。NextBack勻度對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、紙的五、紙的兩面性兩面性大多數(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，細小纖維含量多，結(jié)構(gòu)比較緊密;NextBack正面 反面第二章 紙的結(jié)構(gòu)與

4、性能六、紙的多孔性六、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)。NextBack1、穿透紙張的開孔：約占 1.6%；2、凹穴，紙張一面開口的小孔；3、纖維內(nèi)部的空隙：和凹穴一起約占 98.4%紙孔的三種形式：第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能紙的性能一般性能外觀質(zhì)量、定量、厚度、緊度、尺寸穩(wěn)定性等機械性能抗張強度、耐破度、耐折度、撕裂度、伸長率、環(huán)壓強度、挺度、抗張能量吸收。滲透性能透氣度、透濕度、透油度、抗水性、憎水性等光學性能白度、光澤度、色澤、 （不）透明度等表面性能平滑度、表面摩擦系數(shù)、粗糙度、粘合性能、掉毛掉粉性能等。印刷性能表面強度、油墨吸收性、平滑度、挺度、施膠度等其它特殊性能化學性

5、能、電氣性能、水溶性等NextBack第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能定量和厚度是紙和紙板的最定量和厚度是紙和紙板的最基本的性能，對紙的性能有基本的性能，對紙的性能有很大的影響。很大的影響。1 1、定量：單位面積紙或紙板的重、定量：單位面積紙或紙板的重量，以量，以 g/mg/m2 2 表示表示2 2、厚度：指在一定的單位面、厚度：指在一定的單位面積的壓力下，紙的兩個表面積的壓力下，紙的兩個表面間的垂直距離。間的垂直距離。NextBack一一. . 一般性能一般性能第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能3 3、緊度：單位體積紙的重量，即定、緊度：單位體積紙的重量，即定量和厚度的比值。量和厚度的比值。D緊度，緊度， g/c

6、m3 或或 Kg/m3 G定量，定量，g/m2 或或 Kg/m2 T厚度，厚度，cm 或或 mD=G/T松厚度：一定重量紙的體積，是緊度的倒數(shù)。松厚度：一定重量紙的體積，是緊度的倒數(shù)。NextBack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，保持其尺寸和形狀不變的能力。 NextBack吸濕放濕產(chǎn)生原因：（1）單根纖維的潤脹或收縮; （2）纖維間的散開或擰緊。第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能二、機械強度(一)、抗張強度NextBack抗張強度：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NextBack第二章 紙

7、的結(jié)構(gòu)與性能2、紙頁在拉力作用下的變化NextBackOA段：彈性階段紙是一種紙是一種彈塑性體彈塑性體aO應變應力彈性模量 E=tgaA B C 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） 裂斷長裂斷長：表示一定寬度的紙條被本身的重量所拉斷時的長度，是抗張強度和定量的比值。裂斷長和抗張強度的關(guān)系是： L裂斷長（m） Gp抗張強度（kN/m） W定量（g/m2）L=102 Gp/WNextBack3、衡量抗張強度的物理量第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能4、抗張強度的影響因素（1） 纖維結(jié)合強度（最重要）NextBack（2） 纖維本身的強度（3） 纖維平均長度（4） 纖維交錯系數(shù)第二章

8、紙的結(jié)構(gòu)與性能2. 意義：伸長率是衡量紙和紙板在拉力作用下的形變能力，伸長率越大，形變能力越強，韌性越好。(二）伸長率1. 定義：紙和紙板受到張力作用，至斷裂時所增加的長度與紙和紙板原長度的百分比。伸長率伸長率=(L-L0)/L0 100% L0試樣測試前的長度（mm） L試樣斷裂時的長度（mm）NextBack第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能3、伸長率的影響因素（1） 纖維結(jié)合強度（最重要）NextBack（2） 纖維本身的強度（3） 纖維平均長度（4） 纖維交錯系數(shù)（5） 紙頁平衡含水率第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能指紙張被拉斷時外力所做的功，它的幾何意義就是抗張強度與伸長率曲線所包圍的面積，抗張能量吸收值

9、是表示紙張的強韌性的物理量 。伸長率抗張強度（三）抗張能量吸收值NextBack伸性紙袋紙普通紙袋紙第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能抗壓強度：材料受壓后至壓潰所能承受的最大壓力。NextBack抗壓強度是白紙板和瓦楞紙板的重要性能指標。環(huán)壓強度平壓強度邊壓強度1、表征紙板抗壓強度的指標（四）抗壓強度第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能NextBack第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能NextBack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的壓力。P（1 1）環(huán)壓強度）環(huán)壓強度NextBack意義：是紙板的一項重要指標，和紙盒、紙箱的抗壓強度有密切關(guān)系。紙板的縱向環(huán)壓強度紙板的縱向

10、環(huán)壓強度大于橫向環(huán)壓強度大于橫向環(huán)壓強度第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能NextBack紙箱堆碼第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能r環(huán)壓指數(shù)，N.m/gR環(huán)壓強度，N/mP試樣所能承受的最大壓力，NW定量，g/m2r r=R/W (R=P/0.152)=R/W (R=P/0.152)NextBack環(huán)壓強度常用環(huán)壓指數(shù)表示環(huán)壓強度常用環(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NextBack紙板在壓力作用下發(fā)生的變化受紙板的粗細比的影響。hl32粗細比l紙板高度h紙板厚度屈服形式壓斷：失穩(wěn)：當粗細比 30時；當粗細比 30時第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能NextBack第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能粗細比抗

11、壓力30100NextBack當粗細比30時，抗壓強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 2） 平壓強度平壓強度NextBack平壓強度按下式計算： X=10F/A X=10F/AX平壓強度，N/ m2F 試樣承受的最大壓縮力, NA試樣面積，g/m2在一定的速度下，使試樣受到垂直于紙面的壓力，壓力逐漸增加至使試樣壓潰時的壓力。它是瓦楞紙板的一項重要指標。 平面壓力第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能（3） 邊壓強度NextBack邊壓強度按下式計算： X=1000F/L X=1000F/LX邊壓強度，N/ mF 試樣承受的最大壓縮力, NL試樣長邊尺寸，mm在一定的速度下，使直立

12、的試樣受壓，壓力逐漸增加至使試樣壓潰時的壓力。它是瓦楞紙板的一項重要指標。垂直壓力平行壓力第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能 纖維本身的強度；纖維本身的強度； 纖維結(jié)合強度；纖維結(jié)合強度；NextBack 紙板厚度；紙板厚度； 紙板定量；紙板定量； 紙板平衡含水率。紙板平衡含水率。（4 4）抗壓強度的影響因素）抗壓強度的影響因素第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能（三） 耐破性能1 1、耐破度、耐破度NextBack(1) 定義：指一定面積的紙和紙板在勻速加壓直至破裂時所能承受的最大壓力，以壓力表示。它屬于靜態(tài)強度。意義：包裝用紙和紙板，在使用過程中，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

13、耐破能力的物理量: 耐破度和戳穿強度。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 P試樣絕對耐破度，即壓力 表或顯示器的讀數(shù)，KPa W試樣的定量，g/m2 X耐破因子， Kpa.m2/g耐破指數(shù) I耐破指數(shù),kPa.m2/g W，P同上I=P/WNextBack（2）表征耐破度的物理量：第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能NextBack（3）耐破度的影響因素）耐破度的影響因素第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能（1）定義：指一個由高處落下的三角錐體戳穿紙板時所做的功，單位為 J 或 kgf.cm2。 NextBack（2）意義：戳穿強度屬于動態(tài)強度。和耐破度相比，更具有實際意義，戳穿強度是包

14、裝紙和紙板的一項重要指標。2、戳穿強度第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能（3）構(gòu)成：戳穿強度由撕裂紙板所需的能量 和穿透紙板所需的能量構(gòu)成。NextBack 纖維結(jié)合強度； 纖維本身的強度； 纖維平均長度； 纖維交錯系數(shù)； 紙頁平衡含水率。（4）戳穿強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的折疊次數(shù)。NextBack（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NextBack第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能 纖維本身的強度； 纖維結(jié)合強度；Ne

15、xtBack 纖維平均長度； 纖維交錯系數(shù)； 紙頁平衡含水率。（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度。（五）撕裂度 意義：包裝用的某些紙和紙板在使用過程中，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：撕裂度是指預先將試樣切出一定長度的裂口，然后在從裂口處撕至一定長度所需要的力，以 N或 mN表示。NextBack第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能NextBack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)X=T/WX=T/WX撕裂指數(shù)， mN.m2/gT撕裂度，mNW試樣定量，g/m2Next

16、Back第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能 撕裂度的影響因素（1）纖維平均長度（最重要）NextBack（2）纖維結(jié)合強度（3）纖維本身的強度（4） 纖維交錯系數(shù)第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能（六）（六） 挺度挺度（1）定義：在一定條件下，彎曲一端夾緊的紙板 至15度時的力矩。NextBack（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NextBack（3）挺度的影響因素挺度的影響因素 纖維結(jié)合強度; 纖維平均長度; 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NextBack第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能（七）濕強度1. 定義：指紙頁在潤濕的狀態(tài)下所

17、表現(xiàn)出來的強度。它比干強度低的多，一般只有干強度的 410%。NextBack4. 提高濕強度的措施：為了改善濕強度，須向紙漿中添加濕強劑。3. 表征濕強度的物理量：紙的濕強度一般是指抗張強度或耐破度，以潤濕后的實際強度或以濕強度對潤濕前試樣強度的百分率表示。2. 意義：提高濕強度對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，紙 頁具有透氣性。 定義：透氣度是在一定面積、一定真空度下，以每秒透過的空氣量或透過 100 cm3 空氣所需要的

18、時間來表示，單位為 mL/min或s/100mL。NextBack2. 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：透氣度反映了紙頁中的空隙程度及紙頁的防潮能力。NextBack緊度施膠填料 透氣度的影響因素： 透氣度是紙袋紙、 卷煙紙等的重要指標。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的能力，也就是防潮的能力。NextBack通過纖維本身傳遞.3. 透濕的成因：紙頁的孔隙;1. 定義：透濕度指材料的兩個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間內(nèi)透過的水蒸汽量表示，單位是g/m2（二）透濕度第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能（

19、三）憎液性能憎液性能是和吸收性能相對的一個概念，是指紙和紙板抗拒液體滲透和擴散的能力，常以施膠度和透油度表示。NextBack1.1. 施膠度施膠度墨水劃線法、考勃表面吸收重量法（2）測試方法：測試方法： 施膠度施膠度是評價紙和紙板憎水能力的 物理量。(1) (1) 意義：意義：第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能NextBack 墨水劃線法:定義：利用標準墨水在紙上劃線，考察紙張對墨水不洇、不滲透的程度，單位為 mm。應用：該法適合于書寫紙等文化用紙。第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能（2）應用：該法適合于包裝紙和紙板。NextBack 考勃表面吸水重量法一定時間內(nèi)，單位面積的紙和紙板一面在98 Pa.S 壓力下與水

20、接觸時所吸收水的重量，以 g/m2 表示。（1）定義：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，標準變壓器油在一定時間內(nèi)以一定面積的紙頁上滲透過來的重量，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。NextBack2. 透油度透油度第二章 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、光學性能NextBack折射第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能 （二）表征光學性能的物理量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波長為457nm的藍光的反射度與氧化鎂標準板在同樣光照射下的反射度的百分比，也稱為亮

21、度。NextBack反射散射第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能2、光澤度NextBack角角度度754520適適用用范范圍圍較低光澤度的涂料、非涂料加工紙和油墨膜中等光澤度的紙和紙板高光澤度的紙和紙板及高光澤油墨等測試角度：光澤度就是試樣表面在鏡面反射的方向反射到規(guī)定孔徑的光通量與標準條件下標準鏡面反射光通量之比。反射光澤度是紙面發(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透明度是單層試樣反映被覆蓋物的顯明程度，以物的顯明程度，以%表示。表示。T = Rw-RoRw 100%Rw單層試樣背襯白色標準板的反射率Ro單層試樣背襯黑色標準板的反射率N

22、extBack3 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試樣對光的反射率與完全不透明的若干張試樣的相應的反射率之百分比。NextBackO = 100%RoRRo單層試樣背襯黑色 標準板時的反射率R 試樣的白度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間，以秒表示。NextBack表面性能是紙與紙板印刷適應性的一個重要指標，通常以平滑度來表征紙的表面性能。五、表面性能第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能 紙頁表面填料的分布狀況； 紙頁表面纖維的分布狀況；NextBack 濕紙頁的壓榨程度； 紙頁是否經(jīng)過壓光。3. 平滑度的影響因素第二章 紙的結(jié)構(gòu)與性能表面強度通常用 IGT 型印刷適性儀測定，在一定壓力下，以一定粘度的油墨，使紙在不同的速度下印刷，紙張表面出現(xiàn)起毛時的最大速度。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、表面強度、油墨吸收性等。1、表面強度:是指紙和紙板的印刷表面的拉毛