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、機械強度三、滲透性能四、光學(xué)性能五、表面性能六、印刷性能七、環(huán)境條件對紙頁性能的影響,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：,1、由多相復(fù)雜的結(jié)構(gòu)要素組成的非均質(zhì)的薄頁；,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：紙機的運行方向，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,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。,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，對紙的性能有很大的影響。,1、定量：單位面積紙或紙板的重量，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：單位體積紙的重量，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，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,Next,Back,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,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,2、紙頁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,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：,Next,Back,3、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）,Next,Back,（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=(L-L0)/L0100%,L0試樣測試前的長度（mm）L試樣斷裂時的長度（mm）,Next,Back,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）,Next,Back,（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，抗張能量吸收值是表示紙張的強韌性的物理量。,（三）抗張能量吸收值,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,抗壓強度：材料受壓后至壓潰所能承受的最大壓力。,Next,Back,抗壓強度是白紙板和瓦楞紙板的重要性能指標(biāo)。,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(biāo),（四）抗壓強度,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的壓力。,（1）環(huán)壓強度,Next,Back,意義：是紙板的一項重要指標(biāo)，和紙盒、紙箱的抗壓強度有密切關(guān)系。,紙板的縱向環(huán)壓強度大于橫向環(huán)壓強度,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；,當(dāng)粗細(xì)比30時,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，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）平壓強度,Next,Back,平壓強度按下式計算：,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,（3）邊壓強度,Next,Back,邊壓強度按下式計算：,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；,Next,Back,紙板厚度；,紙板定量；,紙板平衡含水率。,（4）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、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,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,抗張強度,伸長率,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。,Next,Back,（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，戳穿強度是包裝紙和紙板的一項重要指標(biāo)。,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。,Next,Back,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)。,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,纖維本身的強度；,纖維結(jié)合強度；,Next,Back,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(yù)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。,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）纖維平均長度（最重要）,Next,Back,（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）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。,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,Next,Back,當(dāng)緊度一定時，挺度和厚度的三次方成正比；當(dāng)厚度一定時，挺度和緊度成正比。,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%。,Next,Back,4.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100cm3空氣所需要的時間來表示，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：透氣度反映了紙頁中的空隙程度及紙頁的防潮能力。,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的能力，也就是防潮的能力。,Next,Back,通過纖維本身傳遞.,3.透濕的成因：,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,（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。,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，考察紙張對墨水不洇、不滲透的程度，單位為mm。,應(yīng)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(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(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波長為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試樣對光的反射率與完全不透明的若干張試樣的相應(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。,Next,Back,表面性能是紙與紙板印刷適應(yīng)性的一個重要指標(biāo)，通常以平滑度來表征紙的表面性能。,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；,Next,Back,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：,用特制的K&N油墨，在無壓力和速度下，由紙頁吸收一段時間后，再將未吸收的油墨擦去，檢查紙頁反射率的變化情況,Next,Back,第二章紙的結(jié)構(gòu)與性能,1、紙頁的吸濕和放濕,七、環(huán)境條件對紙頁性能的影響,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、濕度對紙頁性能的影響,耐破度,抗張力,撕裂度,耐折度,