纸和纸板的结构与性能复习

纸和纸板的结构与性能纤维间的结合力和力作用面积纤维本身强度及其柔韧性纸中纤维分布，即排列方向、堆积密度等成纸性能概述纸页强度的形成过程纤维本身强度湿润纸页湿强度纸页强度纤维间结合强度纤维分布概述第一节纸和纸板的基本组成——植物纤维造纸纤维的首要条件是在不加任何连结料的条件下纤维之间自身就能相互粘结。在自然界中，能满足这一条件的纤维只有纤维素纤维。所以，纤维素纤维是最基本的造纸原料，也是纸张最基本的组成。第一章纸和纸板的组成一、造纸植物纤维原料的种类1·木材纤维原料：针叶木和阔叶木两类2、非木材纤维原料(1)草类纤维原料。如稻草、麦草、芦苇、玉米杆等。(2)韧皮纤维材料。各种麻类及某些树种的树皮，如亚麻、黄麻、大麻、檀皮等。(3)籽毛纤维材料;如棉纤维。二、造纸纤维原料的化学组成及特点第一类是碳水化合物第二类为苯酚类物质第三类为帖烯类第四类为其它少量组分oooCH2OHHOHOoCH2OHHOHOnFigure1Thestructureofcellulosemolecule1纤维素第二节辅料辅料是指为满足纸张的不同使用性能而添加到纸张中的各种助剂。填料、胶料、色料等统称为辅料。一、胶料胶料的作用就是给予纸张抗液体渗透和扩散的性能。在造纸工业中施加胶料的工艺过程称为施胶。内部施胶是将胶料加入纸浆中，再抄成具有憎液性的纸和纸板，这是主要施胶方法。表面施胶是将纸或纸板浸人成膜性胶料溶液中，在纸面形成部分连续的憎液性膜，从而使纸张具有憎液性能。内部施胶用胶料(1)松香胶料。它是由多种化合物组成的复杂的混合物，随其来源和分离方法的不同，其组成不同。松香的主要组分为松香酸。最常用的沉淀剂为硫酸铝，通常称为矾土。酸性条件。(2)合成胶料常用合成胶料有烷基乙烯酮二聚物(AKD)硬酯酸酐烷基丁二酸酐(ASA)3·表面施胶用胶料(1)淀粉(Starch):直链淀粉和支链淀粉氧化淀粉：烃基被氧化成了羧基，用这种淀粉进行表面施胶，不仅可以提高纸张的纵、横向强度，而且可以增加纸张的Z向强度。阳离子淀粉：用醚化剂对淀粉进行醚化，在淀粉结构上引进一个叔胺基团而使淀粉分子具有阳离子性。表面施胶(2)动物胶(3)聚乙烯醇(PVA)(4)羟甲基纤维素和甲基纤维素(MC)(5)其它表面施胶用胶料。石蜡胶、藻元酸钠、合成树脂、苯乙烯等合成胶料均可用作表面施胶剂。4·表面施胶对纸性能的影晌(1)对纸张抗水能力的影响(2)对纸张油渗性的影响(3)对纸张可擦性的影响(4)对纸张强度的影响二、填料填料是为了使纸张取得特定性能，如不透明度、白度等，而加入浆料中的不溶于水或微溶于水的矿物质。普通印刷纸中填料含量约为10~15%。1·常用填料：滑石粉、白土和碳酸钙是最常用的造纸填料，钛白具有特殊的性质，是最优质的填料。无机合成填料最常见的是沉淀碳酸盐有机合成填料为一些高分子物质2·填料对纸张性质的影晌增加白度、平滑度和不透明度还能改进纸张的柔软度和形稳性填料量太高，纸张强度降低和施胶效果下降，在印刷中易发生掉粉、掉毛现象。三、色料色料就是用作纸张染色和调色的颜料和染料。颜料大多是无机物，大部分颜料是不溶于水的。染料有天然染料和合成染料之分目前合成染料己完全取代了天然染料。染料大部分都能溶于水，或经过一定化学处理后能溶于水。四、其它化学助剂1·湿强剂:脲醛树脂、三聚氰胺树脂和酚醛树脂，聚酰胺环氧氯丙烷等。2·干强剂：阳离子淀粉、聚丙烯酣胺等。3·助留剂：如聚丙烯胺、聚氧化乙烯和聚乙烯亚胺等。4·消泡剂：如硅油、松节油、十三醇、磷酸三丁酯、戊醇和辛醇等。5·抗水剂：如石蜡、金属皂、乙二醛、三聚氰胺甲醛树脂和丙烯酸二甲胺基乙酯等。第二章纸张的结构第一节概述结构是指形成整体的元素及其分布。研究纸张的结构也就是研究构成纸张的元素，如纤维、填料等及其这些组分在整个纸页中的排列和分布。造纸原料和工艺决定了纸张的结构，纸张的结构又决定了纸张的性能。纸页结构特点(1)具有多相复杂的结构元素。(2)3个相互垂直方向上分布各向异性。(3)具有孔隙结构。(4)结构元素之间存在结合力。(5)大多数纸张的结构都具有两面性。第三章纸和纸板的物理特性纸和纸板的物理特性，一般可划分为如下几个范畴：(1)一般特性，包括定量．厚度、紧度、规格尺寸、包装等。(2)机械强度特性，包括抗张强度、伸长率、能量吸收、耐破度、耐折度、撕裂度、抗磨损能力、结合强度、戳穿强度等。(3)光学特性，包括颜色、白度、透明度、不透明度、光泽度等。(4）表面性能，包括平滑度、粗糙度、摩擦系数等。(5)吸收性能，包括施胶度、吸水性、吸油性等。(6)电气性能，包括耐电压强度、导电质点等。(7)印刷性能，包括表面强度、油墨吸收性．印刷密度、油墨干燥速度等。此外还有诸如尘埃度、洞眼等外观特性。第二节机械强度一、纸和纸板的拉伸性能1.抗张强度的基本概念纸和纸板的拉伸特性包括了抗张强度、伸长率和抗张能量吸收值这三个主要方面。2.抗张强度的测定：4.抗张力与其它特性之间的关系及其影响因素张力的大小，主要取决于纤维之间的结合力。从纸料处理工艺上来看，抗张力的大小受打浆度、填料及施胶的影响，通过提高打浆度，可增加抗张强度。影响因素：相对湿度和温度:由于湿度提高，纸页水分含量增加，导致纤维间结合力下降，抗张强度随之有所降低。6.抗张强度的影响因素纤维之间的结合力纤维平均长度及纤维长度分布纤维在纸中的排列方向纤维本身的强度造纸助剂纸张含水率二、纸板抗压强度抗压强度主要是表征材料受压后至压溃时所能承受的最大的压力。抗压强度，与抗张强度类似，只不过材料所受的力方向相反．在受压时，纸板同样产生应变，只不过这个应变是缩小而已。三、纸和纸板的挺度纸和纸板的抗弯曲能力称之为挺度1.影响挺度的因素理论上，纸和纸板的挺度随着厚度的立方而增加。厚度是影响挺度的最重要的因素。原料及制浆方法不同，所抄出的纸其挺度不同。依次为未漂针叶木亚硫酸盐浆、漂白针叶木亚硫酸盐浆、漂白针叶木硫酸盐浆、未漂针叶木硫酸盐浆、硫酸钠浆、磨木浆。打浆度高的浆抄成的纸其挺度比轻微打浆制戍的纸的挺度高；浆中半纤维素含量高的纸(例如半化学浆)其挺度比半纤维素含量低的纸的挺度高；短纤维浆制成的纸其挺度通常比长纤维浆的纸挺度高；在配料中增加淀粉或其它助剂可以增加挺度湿度对挺度的影响很大，潮湿以后，试祥的挺度将会直线下降。四、纸和纸板的耐破强度耐破度是指纸或纸板在一定条件下单层所能承受的垂直于试样表面均匀分布的最大压力。它表达了纸或纸板耐外压的能力。耐破度实际上是抗张力与伸长量的一个复合函数，其应力大部分体现为纸页两面间的压力差。4.耐破强度的影响因素纤维之间的结合力纤维平均长度纤维本身的强度匀度与纤维交织排列情况伸长率抄造层数纸张含水率五、纸和纸板的耐折度纸和纸板的耐折度是测定纸或纸板在一定张力条件下，将其折叠一定角度至其断裂时的折叠次数。在我国，这个特性是直接以折叠次数来表示的。ISO—5626中规定采用以10为底耐折次数的对数表示。纸和纸板耐折度纵横向有较大的差别，一般来讲纵向耐折度大于横向。但有时也有反常现象。这就牵涉到纸张的挠性和流变性。六、纸和纸板的撕裂度一个形状规则物体的断裂，主要有三种形式，一种是被劈断裂，另外一种是横向剪切，还有一种就是撕裂．对于一般支撑件主要性能是剪切应力的大小及其它强度，而对于纸张来讲，更主要的性能还有一个耐撕裂度。纸和纸板的撕裂度被定义为已被切口的试样继续撕开一定距离所需的力，又称为内撕裂度。此外还有一种边撕裂度，它实际上是将预先没有切口的试样，从纸的边沿开始撕裂一定长度所需要的力。纸和纸板抵抗撕裂时的力主要表现为两个部分，一部分是纤维与纤维间的结合力，撕力要克服结合力而把纤维拉出。另一部分来自于纤维本身强度，即将纤维拉断时所需力的大小。这二者的结合，使试样体现出耐撕裂的能力。七、柔软度柔软性包括两个方面的因素：(1)纸的挺硬性；(2)纸对人手的摩擦力。对柔软度可以下一个定义，即柔软度是指在一定作用力下把试样压入一定宽度的缝隙中一定深度时，试样本身抗弯曲能力与试样与试验台之间的摩擦阻力之和。八、纸和纸板的耐磨性（摩擦损失）纸和纸板在日常使用中难免受到摩擦，有摩擦就必然会带来程度不同的摩擦损失，这个特性所反映出来的就是纸或纸板的耐磨性能。