纸的结构与性能

第二章纸的结构与性能•第一节纸的结构一、概述二、纸的结构间的结合三、纸的三维结构四、纸的匀度五、纸的两面性六、纸的多孔性•第二节纸的性能一、一般性能二、机械强度三、渗透性能四、光学性能五、表面性能六、印刷性能七、环境条件对纸页性能的影响NextBack5、纸的结构具有两面性。一、概述纸张的结构特点：1、由多相复杂的结构要素组成的非均质的薄页；2、纸的结构间具有结合力；3、具有复杂的多孔结构；4、具有三维结构；NextBack第二章纸的结构与性能二、纸的结构间的结合纸的结构间的结合力氢键结合（最主要）化学主价键力范德华力表面交织力NextBack第二章纸的结构与性能纤维形成氢键结合的条件：①有游离羟基;②两羟基间的距离在2.8Å之内。NextBack纤维形成的氢键结合第二章纸的结构与性能纵向：纸机的运行方向，也称MD向，纤维轴向沿该方向多；NextBack三、纸的三维结构横向：与纸机运行方向垂直的方向，也称CD向，纤维轴向沿该方向少；Z向：垂直与纸面的方向，呈层状结构。第二章纸的结构与性能由于纤维在纸中的分布不同，造成纸张的各向异性，即纸张的各个方向的性能不同。NextBackZ向横向纵向第二章纸的结构与性能匀度表示纸的结构的均匀性，即纸的各结构要素分布的均匀性。NextBack匀度对纸的性能有直接的影响，匀度好，则纸的性能就好。磨砂玻璃状，匀度好；四、纸的匀度云彩斑点状，匀度差。第二章纸的结构与性能正反面间存在两面差，影响着纸的性能和使用。五、纸的两面性大多数纸张具有两面性，有正面和反面之分。反面：贴向网子的一面，比较粗糙，细小纤维含量少，结构比较疏松。正面：背离网子的一面，比较平滑，细小纤维含量多，结构比较紧密;NextBack正面反面第二章纸的结构与性能六、纸的多孔性纸的结构不具有连续性，是一种多孔性物质。NextBack1、穿透纸张的开孔：约占1.6%；2、凹穴，纸张一面开口的小孔；3、纤维内部的空隙：和凹穴一起约占98.4%纸孔的三种形式：第二章纸的结构与性能纸的性能一般性能外观质量、定量、厚度、紧度、尺寸稳定性等机械性能抗张强度、耐破度、耐折度、撕裂度、伸长率、环压强度、挺度、抗张能量吸收。渗透性能透气度、透湿度、透油度、抗水性、憎水性等光学性能白度、光泽度、色泽、（不）透明度等表面性能平滑度、表面摩擦系数、粗糙度、粘合性能、掉毛掉粉性能等。印刷性能表面强度、油墨吸收性、平滑度、挺度、施胶度等其它特殊性能化学性能、电气性能、水溶性等NextBack第二章纸的结构与性能定量和厚度是纸和纸板的最基本的性能，对纸的性能有很大的影响。1、定量：单位面积纸或纸板的重量，以g/m2表示2、厚度：指在一定的单位面积的压力下，纸的两个表面间的垂直距离。NextBack一.一般性能第二章纸的结构与性能3、紧度：单位体积纸的重量，即定量和厚度的比值。D——紧度，g/cm3或Kg/m3G——定量，g/m2或Kg/m2T——厚度，cm或mD=G/T松厚度：一定重量纸的体积，是紧度的倒数。NextBack第二章纸的结构与性能4、尺寸稳定性：指纸或纸板在水分发生变化时，保持其尺寸和形状不变的能力。NextBack吸湿放湿产生原因：（1）单根纤维的润胀或收缩;（2）纤维间的散开或拧紧。第二章纸的结构与性能二、机械强度(一)、抗张强度NextBack抗张强度：指一定宽度的试样所能承受的最大张力，单位为kN/m，衡量纸张抵抗外力拉伸的能力。1、定义第二章纸的结构与性能NextBack第二章纸的结构与性能2、纸页在拉力作用下的变化NextBackOA段：弹性阶段纸是一种弹塑性体aO应变应力弹性模量E=tgaABCAB段：屈服阶段BC段：断裂阶段第二章纸的结构与性能（1）裂断长裂断长：表示一定宽度的纸条被本身的重量所拉断时的长度，是抗张强度和定量的比值。裂断长和抗张强度的关系是：L——裂断长（m）Gp——抗张强度（kN/m）W——定量（g/m2）L=102Gp/WNextBack3、衡量抗张强度的物理量第二章纸的结构与性能4、抗张强度的影响因素（1）纤维结合强度（最重要）NextBack（2）纤维本身的强度（3）纤维平均长度（4）纤维交错系数第二章纸的结构与性能2.意义：伸长率是衡量纸和纸板在拉力作用下的形变能力，伸长率越大，形变能力越强，韧性越好。(二）伸长率1.定义：纸和纸板受到张力作用，至断裂时所增加的长度与纸和纸板原长度的百分比。伸长率=(L-L0)/L0100%L0——试样测试前的长度（mm）L——试样断裂时的长度（mm）NextBack第二章纸的结构与性能3、伸长率的影响因素（1）纤维结合强度（最重要）NextBack（2）纤维本身的强度（3）纤维平均长度（4）纤维交错系数（5）纸页平衡含水率第二章纸的结构与性能指纸张被拉断时外力所做的功，它的几何意义就是抗张强度与伸长率曲线所包围的面积，抗张能量吸收值是表示纸张的强韧性的物理量。伸长率抗张强度（三）抗张能量吸收值NextBack伸性纸袋纸普通纸袋纸第二章纸的结构与性能抗压强度：材料受压后至压潰所能承受的最大压力。NextBack抗压强度是白纸板和瓦楞纸板的重要性能指标。环压强度平压强度边压强度1、表征纸板抗压强度的指标（四）抗压强度第二章纸的结构与性能NextBack第二章纸的结构与性能NextBack第二章纸的结构与性能定义：在一定的速度下，使环形试样平行受压，压力逐渐增加至使试样压潰时的压力。P（1）环压强度NextBack意义：是纸板的一项重要指标，和纸盒、纸箱的抗压强度有密切关系。纸板的纵向环压强度大于横向环压强度第二章纸的结构与性能NextBack纸箱堆码第二章纸的结构与性能r——环压指数，N.m/gR——环压强度，N/mP——试样所能承受的最大压力，NW——定量，g/m2r=R/W(R=P/0.152)NextBack环压强度常用环压指数表示第二章纸的结构与性能（2）纸板在压力作用下的屈服形式NextBack纸板在压力作用下发生的变化受纸板的粗细比的影响。hl32粗细比l—纸板高度h—纸板厚度屈服形式压断：失稳：当粗细比＜30时；当粗细比＞30时第二章纸的结构与性能NextBack第二章纸的结构与性能粗细比抗压力30100NextBack当粗细比30时，抗压强度反映的是材料本身的真正的抗压能力。第二章纸的结构与性能（2）平压强度NextBack平压强度按下式计算：X=10F/AX——平压强度，N/m2F——试样承受的最大压缩力,NA——试样面积，g/m2在一定的速度下，使试样受到垂直于纸面的压力，压力逐渐增加至使试样压潰时的压力。它是瓦楞纸板的一项重要指标。平面压力第二章纸的结构与性能（3）边压强度NextBack边压强度按下式计算：X=1000F/LX——边压强度，N/mF——试样承受的最大压缩力,NL——试样长边尺寸，mm在一定的速度下，使直立的试样受压，压力逐渐增加至使试样压潰时的压力。它是瓦楞纸板的一项重要指标。垂直压力平行压力第二章纸的结构与性能②纤维本身的强度；①纤维结合强度；NextBack③纸板厚度；④纸板定量；⑤纸板平衡含水率。（4）抗压强度的影响因素第二章纸的结构与性能（三）耐破性能1、耐破度NextBack(1)定义：指一定面积的纸和纸板在匀速加压直至破裂时所能承受的最大压力，以压力表示。它属于静态强度。意义：包装用纸和纸板，在使用过程中，常受到外力的挤压、顶撞、冲击等，纸和纸板须具有一定的耐破能力。衡量耐破能力的物理量:耐破度和戳穿强度。第二章纸的结构与性能耐破度的大小常用耐破因子或耐破指数表示耐破因子X=100P/WP——试样绝对耐破度，即压力表或显示器的读数，KPaW——试样的定量，g/m2X——耐破因子，Kpa.m2/g耐破指数I——耐破指数,kPa.m2/gW，P——同上I=P/WNextBack（2）表征耐破度的物理量：第二章纸的结构与性能NextBack（3）耐破度的影响因素抗张强度伸长率第二章纸的结构与性能（1）定义：指一个由高处落下的三角锥体戳穿纸板时所做的功，单位为J或kgf.cm2。NextBack（2）意义：戳穿强度属于动态强度。和耐破度相比，更具有实际意义，戳穿强度是包装纸和纸板的一项重要指标。2、戳穿强度第二章纸的结构与性能（3）构成：戳穿强度由撕裂纸板所需的能量和穿透纸板所需的能量构成。NextBack①纤维结合强度；②纤维本身的强度；③纤维平均长度；④纤维交错系数；⑤纸页平衡含水率。（4）戳穿强度的影响因素第二章纸的结构与性能（2）意义：耐折度对制箱、制盒用纸板特别重要，反映了纸盒和纸箱摇盖的可折叠次数。（四）耐折度（1）定义：指试样在一定张力的条件下，将其折叠一定角度至其断裂时的折叠次数。NextBack（3）纸和纸板的纵向耐折度大于横向耐折度。第二章纸的结构与性能NextBack第二章纸的结构与性能②纤维本身的强度；①纤维结合强度；NextBack③纤维平均长度；④纤维交错系数；⑤纸页平衡含水率。（4）耐折度的影响因素第二章纸的结构与性能③撕裂度的构成：抵抗撕裂的力主要表现为两部分，纤维间的结合力和纤维本身的强度。（五）撕裂度①意义：包装用的某些纸和纸板在使用过程中，要受到撕扯的作用。撕裂度是衡量纸或纸板耐撕裂能力的物理量。②定义：撕裂度是指预先将试样切出一定长度的裂口，然后在从裂口处撕至一定长度所需要的力，以N或mN表示。NextBack第二章纸的结构与性能NextBack第二章纸的结构与性能④撕裂度常用撕裂指数表示撕裂指数X=T/WX——撕裂指数，mN.m2/gT——撕裂度，mNW——试样定量，g/m2NextBack第二章纸的结构与性能⑤撕裂度的影响因素（1）纤维平均长度（最重要）NextBack（2）纤维结合强度（3）纤维本身的强度（4）纤维交错系数第二章纸的结构与性能（六）挺度（1）定义：在一定条件下，弯曲一端夹紧的纸板至15度时的力矩。NextBack（2）意义：挺度是表征纸和纸板抵抗弯曲能力的物理量。第二章纸的结构与性能NextBack（3）挺度的影响因素①纤维结合强度;②纤维平均长度;③打浆度;④半纤维素的含量;⑤木素的含量;⑥纸板的厚度与紧度;第二章纸的结构与性能NextBack当紧度一定时，挺度和厚度的三次方成正比；当厚度一定时，挺度和紧度成正比。第二章纸的结构与性能（七）湿强度1.定义：指纸页在润湿的状态下所表现出来的强度。它比干强度低的多，一般只有干强度的4~10%。NextBack4.提高湿强度的措施：为了改善湿强度，须向纸浆中添加湿强剂。3.表征湿强度的物理量：纸的湿强度一般是指抗张强度或耐破度，以润湿后的实际强度或以湿强度对润湿前试样强度的百分率表示。2.意义：提高湿强度对包装纸和纸板具有特别重要的意义。第二章纸的结构与性能三、渗透性能纸的渗透性能包括透气性、透湿性、憎液性等，渗透性能和纸的多孔结构有关。（一）透气性1.概念：在一定的压力作用下，空气可以穿透纸页，纸页具有透气性。①定义：透气度是在一定面积、一定真空度下，以每秒透过的空气量或透过100cm3空气所需要的时间来表示，单位为mL/min或s/100mL。NextBack2.表征透气性大小的物理量:透气度第二章纸的结构与性能②意义：透气度反映了纸页中的空隙程度及纸页的防潮能力。NextBack紧度施胶填料③透气度的影响因素：④透气度是纸袋纸、卷烟纸等的重要指标。第二章纸的结构与性能2.意义：透湿度衡量纸和纸板抵抗水蒸汽透过的能力，也就是防潮的能力。NextBack通过纤维本身传递.3.透湿的成因：纸页的孔隙;1.定义：透湿度指材料的两个面在一定的蒸汽压力条件下，水蒸汽从一面透到另一面，以单位表