包装材料学第2节-包装纸和纸板

包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板第一章纸包装材料与制品第一节概论第二节包装纸和纸板第三节加工纸第四节瓦楞纸板第五节瓦楞纸箱第六节纸盒、纸袋和其它纸包装制品包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板第二节包装纸和纸板一、造纸原料二、制浆工艺三、造纸工艺四、纸和纸板的性能及测试方法包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板第二节包装纸和纸板一、造纸原料二、制浆工艺三、造纸工艺四、纸和纸板的性能及测试方法(一)造纸原料分类（二）纤维原料的生物结构（三）化学组成包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（三）造纸植物纤维原料的化学组成化学组成特点：1、化学元素单一：C、H、O2、化学成分复杂分为：主要组分纤维素半纤维素木素少量组分有机溶剂抽出物灰分包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板1.纤维素(1)纤维素定义：纤维素分子是由大量的D-吡喃式葡萄糖基通过1,4-β苷键构成的线状高分子化合物(2)纤维素大分子的化学结构式为：OCH2OHOHHOHHHHHOHOHHCH2OHOOOCH2OHOOHHOHOHOHHCH2OHHHOHOHHHHHHHOHOHn-22包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（3）纤维素的主要性质①聚合度：----n－－越大越好！棉花纤维素木材纤维素草类纤维素天然纤维素153008000~100008000以下制成纸浆纤维1500800-1000800以下二次纤维进一步降低②羟基的性质A.形成氢键氢键：氢原子与电负性较强的原子之间形成的一种键能仅次于化学键的键型ROHδ—δ+ROHδ—δ+氢键使张具有强度包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板B、吸水与解吸脱水干燥a.吸水羟基和水分子之间形成氢键结合b.解吸水分子蒸发，纤维素羟基之间重新形成氢键OHOHOHOHOHOHOHHOHH水桥OHOHOHOHOHOH氢键包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板③纤维素大分子的易降解OCH2OHOHOHOOHOHOCH2OH+H2OH+OCH2OHOHOH+OHOOHOHCH2OHHO降解条件：降解结果：C、易发生化学反应醚化：酯化：硝化：包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板2、半纤维素（1）定义：除纤维素以外的多种聚糖的总称（2）半纤维素特点：结构单元的非均一性②半纤维素聚合度低：n约为200③半纤维素含有支链④半纤维素性质活泼①半纤维素有多种糖基：D-木糖、D-甘露糖、D-葡萄糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、4-O-甲基-D葡萄糖醛酸包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板阔叶材半纤维素的结构聚—氧—乙酰基—4—氧—甲基葡萄糖醛酸木糖针叶材半纤维素的结构1.聚半乳糖葡萄糖甘露糖类2.聚阿拉伯糖—4—氧—甲基葡萄糖醛酸木糖小麦杆半纤维素的结构聚阿拉伯糖—4—氧—甲基葡萄糖醛酸木糖⑤半纤维素组成复杂：包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板3.木素（1）定义木素是由苯基丙烷结构单元，通过醚键和碳—碳键联接起来的立体高分子化合物。（2）木素的分子结构①结构单元CCCαβγ123456CCCOCH3OHCCCOCH3OHH3COCCCOH愈创木基丙烷紫丁香基丙烷对-羟苯基丙烷H2OHHHH2OHH2OHHHHH包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板不同植物的木素，结构单元种类不同愈创木基紫丁香基对羟本基针叶木大量微量少量阔叶木大量大量微量禾草类大量大量少量包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板②木素结构单元之间的连接结构单元二聚体三聚体、四聚体大分子几个木素二聚体：包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板4、三种主要成份的作用、含量（1）作用①它们都是细胞壁的填充物质②纤维素和半纤维素是造纸时尽量保留的物质③一般，木素是造纸时尽量除去的物质（2）含量棉花%木材%禾草类%纤维素95—9840—6040—50半纤维素116-2618-26木素017-3010-25（3）纤维素含量越多越好木素含量越少越好包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板5、三种主要化学成分在纤维细胞中的分布层次三种主要成分含量(%)纤维素半纤维素木素胞间层PS1S2S30103555551020253540907040155研究结果：①胞间层木素浓度最高，次生壁纤维素浓度最高②木素总量的大部分存在于细胞的次生壁中。③木素的作用：粘合剂、提高纤维硬度包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板二、制浆工艺制浆：利用化学的或机械的方法把植物纤维原料离解成单根纤维的过程。制浆方法的分类化学法制浆机械法制浆化学机械法制浆包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（一）化学法制浆－－将化学药品配成药液，然后与备好料的料片一起在蒸煮器内高温蒸煮，以获得纸浆化学法制浆主要工艺流程备料蒸煮洗涤筛选漂白2、蒸煮1、备料碱法制浆(碱法制浆)酸法(碱法制浆蒸煮)包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（1)碱法制浆(蒸煮)①石灰法药品：Na2CO3+水②烧碱法(苏打法)药品：NaOH+水，--OH③硫酸盐法药品NaOH+Na2S+水，S-2、HS-、-OH★硫酸盐法与烧碱法的比较包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板A、烧碱法制浆的主要反应CHCH3CHOHORROOH-CHCH3CHOOαβαβRORCHCH3COαβROOR-只能破坏木素单元在α位的醚健β位的醚键远多于α位的醚健包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板B、硫酸盐法制浆的主要反应OCH3OHCCH2OHHCOROCH3OOCH3OHCCH2OHHCOCH3OOCH3OHCCH2OHHCSOCH3OCH2OHHCOCH3OHCSOCH3OCH2OHHCSOCH3OCH2OHCHOCH3OCH2OHHCOCH3OHCCH2OHOCH3OCH2CH2IR=H，AlKkIIIIIOH-+SH--ORIV+100oCCHCHSSCHCHCHOH2OH3CO170oC170o_S包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板B.硫酸盐法制浆的主要反应SH—、S2—是比OH—强的亲核反应试剂硫酸盐法木素的β-芳基醚的裂解迅速★硫酸盐法与烧碱法的比较a.对木素的反应能力强b.硫酸盐法应用范围广，适应原料广c.成浆强度大d、纸浆得率高E、纸浆颜色较深包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（2）酸法制浆(亚硫酸盐法)pH：2--11酸性亚硫酸盐法微酸性亚硫酸盐法中性亚硫酸盐法碱性亚硫酸盐法亚硫酸镁(钙)+亚硫酸亚硫酸镁(钙)+亚硫酸氢镁(钙)亚硫酸铵亚硫酸钠脱木素的反应：SO32-和HSO3-，在木素结构单元引进了亲水性基团——磺酸基，使木素溶出特点纸浆色浅易漂成纸比较柔软蒸煮时间长蒸煮操作麻烦废液回收技术不成熟包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板3、洗涤－－将纤维与废液分离的过程衡量洗涤技术的指标：洗净度、用水量、废液浓度包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板除去纸浆中残余木素、提高纸浆白度的操作纸浆产生颜色的原因漂白方法还原性漂白少量残余木素纤维素分子上的生色基团氧化性漂白4、漂白包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板2、机械法制浆（1）机械浆分类普通磨木浆木片磨木浆热磨机械浆①普通磨木浆原料形式：木段设备：普通链式磨木机包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板②木片磨木浆原料：木片、草片设备：圆盘磨进料固定盘旋转盘出料进水包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板进料固定盘旋转盘出料进水木片加热器木片、水、蒸汽原料：木片、草片设备：加热器、圆盘磨③热磨机械浆----预热木片磨木浆包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（2）机械浆特点－－与化学浆比较①得率高②无污染④纸浆强度低木素保留的多纤维断裂的多③成本低⑤适印性能较好不透明度高可压缩性好吸墨性好（3）三种机械浆的不同特点得率强度白度包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板3、化学机械法化学法和机械法的结合得率65-80%强度不如化学浆，远好于机械浆特点：各项特点介于化学法和机械法之间包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板复习1、机械法制浆与化学法制浆相比有什么特点？2、什么是漂白？漂白方法分为哪两种？各有什么特点？3、硫酸盐法制浆与烧碱法制浆相比有什么特点？（化学反应和制浆效果）4、纤维素、半纤维素、木素的概念、结构、性质5、纤维素、半纤维素、木素在植物纤维细胞壁中的分布包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板三、造纸工艺造纸：将制得的纸浆纤维经适当的工艺处理后在造纸机上抄造成纸和纸板的过程称为造纸湿法造纸主要工艺过程：打浆与调料抄纸包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（一）打浆与调料1、打浆－－利用机械方法处理水中的纤维，使其具有造纸所要求的特性(1)打浆对纤维的作用①初生壁(P)和次生壁外层(S1)破裂包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板②纤维吸水润胀润胀---高分子化合物吸收液体体积膨胀意义---其内聚力下降，纤维内部组织结构变得更为松弛。纤维柔软性增加,成纸的紧密度提高,强度提高包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板③细纤维化分丝帚化现象:纤维获得纵向分裂，并分离出细纤维，使纤维产生起毛现象意义:纤维的比表面积增加－－表面羟基量增加－－纤维之间氢键结合增多包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板以上几个作用互相促进④切短作用提高均度、吸收性打浆前的纤维状态提高均度，吸收性等包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（２）打浆设备包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板间歇式打浆机包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板2、调料向纸浆中加入各种辅助材料的过程施胶加填染色（1）施胶---向纸浆或纸面表面施加胶料的工艺过程称为施胶施胶目的：就是给予纸张抗液体渗透和扩散的性能施胶纸、不施胶纸施胶度及检测施胶方法分类内部施胶表面施胶包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板①内部施胶A、施胶剂－－松香胶多种松香酸的混合物，C19H29COOH憎液端亲液端纤维R-COOH包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板施胶效应的完成松香胶沉淀物定着到纤维表面之后，发生定向排列，取得抗液性干燥前干燥后包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板B、松香胶的施胶理论在溶液中，松香酸电离为松香酸离子，带负电荷，•纤维表面带负电荷，•沉淀剂：水合硫酸铝，俗称矾土，其化学式为：Al2(SO4)3·nH2O(n=12－18)Al2(SO4)3在水中水解为Al(OH)3胶体和H2SO4，Al(OH)3胶体带有很强的正电荷，能与游离的松香粒子结合形成沉淀物并吸附在纤维表面从而达到施胶的目的。包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板②表面施胶（2）加填为了使纸张具备某些特性而向纸料中的加入矿物质的操作①加填目的：A、改善性能B、降低成本②填料种类：滑石粉（主要成分为MgO、SiO2）、瓷土（主要成分为Al2O3、SiO2）、CaCO3和TiO2等（3）加入其它助剂包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（二）纸张的抄造1、长网造纸机流浆箱和网部、压榨部、干燥部、压光卷取部包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（1）流浆箱和网部网部的作用是纸页脱水成形网部可以控制纸页的某些性能定量均度两面差纤维的定向排列速度宽度上网浓度出网部浓度流浆箱网部重要参数包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板湿纸页过滤沉积过程包装材料学第一章纸包装材料与制品第二节包装纸和纸板（2）压榨部压榨部流程示意压榨脱水必要性组成：由几组表面光滑的重辊组