第3章纸和纸板印刷汇报材料

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1、第三章 纸和纸板包装材料 概 述 第一节 造纸原材料 第二节 纸张的制造 第三节 包装用纸的结构及性能 第四节 主要包装用纸 第五节 主要包装用纸板 概 述 纸和纸板在印刷包装材料中占有非常重要的地位 其优点由以下几个方面 I纸及纸制品原料广泛 价格便宜 I均匀性较好 单位面积强度较大 I容易印刷和粘结 I耐高低温性好 I无毒无味 包装卫生 I适合于自动包装 包装形状不易改变 第一节 造纸原材料 一 造纸的基本原料 1 对造纸植物纤维的要求 F纤维易分离 F合乎所要求的强度 长度和宽度 以及足够的弹 性 交织能力 F适宜大量生产 F原料来源广泛 成本低 2 基本造纸植物纤维 1 茎秆类植物纤维

2、 麦草 稻草 竹芦苇等 2 木材类植物纤维 杨 桦 松 杉等 3 韧皮类植物纤维 亚麻 大麻等 4 种毛类植物纤维 棉花 破布等 一般来说 茎秆类和木材类纤维比较细短 而韧 皮类和种毛类纤维比较粗长 二 造纸植物纤维的组成 造纸植物纤维原料 其化学组成主要为 纤维素 半纤维素 木素 不同造纸植物纤维 其纤维素 半纤维素和木素的含量 不同 表3 1 课本182页 列出了几种代表性的植物纤维的 主要化学成分 1 纤维素 1 结构 通过X射线对纤维素进行研究 证明纤维素分子是由许 多葡萄糖基通过氧桥结合成的链状大分子 也就是说葡萄 糖基是组成纤维素分子的基本化学单位 分 子 式 化学结构 OOH H

3、 H CH2OH H O OH H n 2 性质 无色无味 常温下化学性质稳定 不溶于水 有机溶剂 碱溶 液及稀释的无机酸中 但在水 碱溶液及稀酸中发 生溶胀现象 在蒸煮条件下 能够产生碱性降解和酸性水解 大 分子 小分子 易发生酯化 醚化反应 易发生氧化生成氧化纤维素 使性能下降 漂白时 应注意避免 聚合度一般为2000左右 在2000 4000之间 2 半纤维素 1 结构 由不同量的几种糖单元组成的共聚物 D 葡萄吡喃糖 D 甘露吡喃糖 D 半乳吡喃糖 D 木吡喃糖 L 阿拉伯呋喃糖 半纤维素是几种糖共聚物的总称 2 性质 聚合度一般为200左右 在100 600之间 与纤维素相比 可溶于

4、稀碱液 并能溶于水中 能够被稀酸水解 生成简单的五炭糖 即 很 易氧化 降解 3 木素 1 结构 基本结构单元 苯基丙烷 2 性质 原木素为白色或接近白色 一切分离的木素均 有颜色 乳白色 深褐色 能够溶于碱液 酸液 且在各种氧化剂作用下 分解 受日光 空气作用 会变成褐色 使纤维变脆 发黄 第二节 纸张的制造 造纸 简单来讲 就是将植物纤维经过加工处理 成细纤维 并添加有关的物质后制成薄膜纸张的过程 造纸是一个多工艺的过程 一般来讲 造纸由制 浆 造纸两大部分构成 一 制浆 一 定义 从植物体中提取纤维的工作称为制浆 制浆过程包括 备料 纤维分解 浆料的筛选 净化 漂白等 其中 浆料是造纸的

5、基本原料 浆料的性质如 何 对制成的纸张品质有决定性的影响 二 分类 机械法 化学法 化学机械法 化学法与机械法相结合 1 机械木浆 定义 利用机械磨制植物原料 主要是木材 制成的纸浆 称为机械木浆 本色木浆 褐色木浆 根据制造方法不同 机械木浆可分为 得浆率较高 达到90 95 且成本较低 不使用化学药 品 例如 新闻纸 30份 秒 要求吸墨 不粘连 质地疏松 具有较好的弹性和塑性 主要用于制造包装用纸和纸板 但 强度不高 2 化学木浆 定义 采用化学药品和原木在蒸球内共同蒸煮 通过药 品的作用去除非纤维素物质而制成的木浆称为化学木浆 根据蒸煮时使用的药品 可以分为 酸法木浆 亚硫酸盐 碱法

6、木浆 硫酸盐 1 酸法木浆 亚硫酸盐木浆 它是将硫磺燃烧 生成二氧化硫与石灰石和水反应制成混 合液 与木片蒸煮 亚硫酸与木素作用 使之分解 同时生成木素 磺酸与盐结合溶出 该法对纤维素与半纤维素也有一定的作用 使其聚合度下降 性质 纤维较长 性质柔软而富有强度 有良好的结 合力 易漂白 但得浆率较低 50 分类 按漂白程度 漂白 半漂白 未漂白 应用 可用于生产各种包装印刷纸和纸板 2 碱法木浆 硫酸盐木浆 对纤维素和半纤维素影响小 得浆率较高 60 性质 纤维损失比较少 纸浆的纤维强韧而有力 但漂白较困难 应用 主要用于制造牛皮纸及强度较高的包装纸 袋 3 化学法与机械法相结合 将化学法与机

7、械法结合在一起使用 一般将木 片在一定的温度下用化学药品进行预处理 然后进行 机械磨浆 或在常温下用化学药品进行预处理 再在 一定的温度 100 下将木片进行机械磨浆 所生产的纤维强度略高于机械磨木浆 可用于 新闻纸及各种箱纸板 瓦楞原纸等 3 化学草浆 定义 用草料和氢氧化钠 NaOH 的水溶液共同蒸煮而成 的纸浆 性质 纤维组织均匀且较紧密 表面较平整 具有良好的印 刷性能 但纸张的强度较差 原料 麦草 稻草等 应用 可制成包装纸及各类包装纸板 4 苇浆 长纤维纸张的辅料 机械解离 5 破布浆 定义 利用破布和废棉 麻等经过除尘 拣选和切碎 然后和药液蒸煮而成的纸浆 性质 强度大 没有木质

8、素 纤维柔软 而富有弹性 交织能力强 6 废纸浆 废纸纸浆是生产包装纸板的组合成份之一 废纸浆用于 制作纸板的基础层或内层 而表层用化学木纸浆制成 利用废纸前应按种类进行预选 最有用处的废纸是硫酸 盐化学纸浆制成的纸或纸板 二 纸和纸板的制造 一般分为湿法和干法两种 目前绝大多数采用湿法抄造 抄造过程的主要工序如下 打浆 加填 施胶 浆料的稀释与精选 抄纸 整理 1 打浆 定义 将混合在水当中的纤维束疏解成单纤维 且横向切 断到适当的长度 纵向摩擦分裂 两端 帚化 发毛的过程 作用 F增加纤维的交织面积 增强交织能力 F使得纤维当中 OH有较多浮出水面造成氢键结合的机 会增多 F通过压溃 使得

9、内部渗水发生膨胀水化 变成柔软而 可塑的纤维 2 加填和施胶 1 加填 作用 F填塞纤维间的缝隙 使得表面均匀 使纸柔软 减少纸的 透明度和伸缩性 F提高纸的白度 节约纤维原料 常用的填料 白土 白瓷土 滑石粉 碳酸钙 硫酸镁等 一般填料的加入量为20 左右 2 施胶 作用 F涂塞纤维表面及纤维间缝隙 减少其吸湿性 F改善纸张强度 防止直面起毛等 常用胶料 松香 硫酸铝 明矾 改性淀粉 水玻璃 干酪 素 聚乙烯醇等 一般加入量 0 5 9 0 3 浆料的稀释和精选 1 稀释 纸越薄 稀释的浓度就越低 一般稀释浓度到0 5 1 2 精选 进一步除尽浆料中的砂子以及残余的纤维束等杂质 4 抄纸 利

10、用抄纸机将处理好的浆料通过抄纸机相互交织成纸 张 抄纸机在结构上可以分为 湿部 使稀释的浆料通过铜网传送到毛毯上 滤去水 分 形成湿纸层部分 干部 将从毛毯上分离出的湿纸层通过回转着的压辊 榨出水分 在进入干燥部加热以蒸发水分 一般纸张的含水量为5 9 5 整理 纸张经抄制并干燥后 需要经过整理工作才能成为成品 整理工作主要包括 压光 复卷 切纸和成令 经过检查 包装成品 第三节 包装用纸的结构及性能 一 纸的结构 一 纸的结构特点 J具有多相复杂的结构成分 且各向异性 J具有多毛细孔交替的特性 J纸的结构要素之间的结合力直接影响其机械强度及其他性能 J多数纸具有两面性 二 纸的结构对纸的性能

11、的影响因素 1 纸的孔隙率 定量 又称克重 就是每平方米的质量g m2 定量是表示 纸张厚薄的标志 定量越大 纸张越厚 紧度 每平方米纸的质量与其厚度的比值 g cm3 松厚度 纸张紧度的倒数 cm3 g m3 kg 也叫纸的比体积 纸张的松厚度是纸张中孔径体积的函数 松厚度与裂断长 耐破度和撕裂度的指标紧密相关 P137 纸的孔隙率 孔隙体积对纸张总体积之比 对纸张性能的影响 吸墨 吸水 透气性等 2 纸的比表面积 纸的比表面积 单位质量或单位体积的表面总面积 纸的比表面积与打浆程度有关 对纸张性能的影响 外比表面积对孔隙率 透气度 抗张强度 耐破度 耐 折度 透明度 吸墨性有很大的影响 内

12、比表面积对纤维的柔韧性和可塑性有较大的影响 3 纸的匀度 纸的匀度表示它的结构的均一性 即纤维在纸中分布的匀 度 在透光处观察来判断纸的匀度 此时作透光检查 能很容 易观察这张纸张在多大程度上对光是均一的 纸的云彩花 即 在纸中有发亮和发暗的地方 证明纸中纤维分布不均匀 并且 纸的厚度也不均匀 带有浓云彩花的纸极不均匀 对纸张性能的影响 透气度 吸收性能 机械强度等 4 平滑度 在一定的真空度下 一定的压力下试样与 玻璃的接触面之间的间隙 通过一定量的气体所 需要的时间 S 对印刷效果有影响 二 纸的力学性能 对纸的强度有影响的主要因素 纤维本身的强度 它们的柔韧性和大小 纸中纤维的分布 即排

13、列方向 堆积的密度 成纸中纤维相互间的结合力和这些力作用的表面积 一 抗张强度 抗张强度是指纸试样单位横截面积上所受的抗张力 P T A T 绝对张力 N A 截面积 m2 P 抗张强度 kN m2 kPa 裂断长 表示当纸条的一端悬挂时 在其重力的作用下 拉伸直至断裂时的长度 以千米表示 式中 T 表示纸张拉断时的力 kg b 试样纸幅的尺寸 cm w 试样的定量 L 裂断长 km 影响抗张强度的因素 1 纤维间的结合力 2 纤维本身的强度 二 耐折度 耐折度 是表示纸的机械强度的重要物理指标之一 它表 示纸张受一定外力拉伸之后 将其来回折叠使其断裂 以其折 叠的次数来表示纸张耐折的性能 耐

14、折度值是往复的次数 即单位是双折次 分纵向耐折度 和横向耐折度两种 一般纵向耐折度比横向耐折度高些 是因 为纤维的排列使其在纵向的结合力较大所致 影响耐折度的因素 纤维长度及强度 纤维的韧性即纤维间的结合力 三 耐破度 耐破度 纸在单位面积上所能承受的均匀增大的最大 压力 kPa 相对耐破度 式中 S 直接测出的耐破度 kPa w 试样纸张的定量 影响纸张耐破度的因素 纤维的长度及其本身的强度 纤维间的结合力 伸长 率 另外 还与纸张的含水量和施胶度有关 四 撕裂度 将边缘有切口的纸继续撕裂到一定长度所需的力 N 1 绝对撕裂度 爱利门道夫测试仪 式中 R 仪器上所测数据 16 n 校正系数

15、2 相对撕裂度 式中 绝对撕裂度 mN a 纸样的定量 100 定量或换算为100 的纸 3 撕裂面积 纸的绝对撕裂度与定量之比 影响纸的撕裂度的因素 1 纸的类型 2 纸张的松厚度 3 若在湿的条件下 随干燥度的增大 纸的撕裂度增大 若在干的条件下 随干燥度的增大 纸的撕裂度减小 五 耐磨强度 在给定条件下 用磨料或橡皮摩擦纸样表面 并在摩擦试 验前后称量试样 得到磨下的物料量 磨下的物料量越小 则 耐磨强度越大 影响耐磨强度的因素 1 浆料的类型 纤维越长越耐磨 2 打浆度 打浆度越高耐磨强度越大 3 环境的相对湿度 六 冲击强度 为了评价在装卸工作中 抵抗集中冲击载荷的包装强度 要确定冲

16、击强度 影响纸和纸板的冲击强度的主要因素有 1 纤维种类 2 纤维间的结合力 3 纸的伸长率 4 纸的含水量 七 湿强度 纸的湿强度是根据纸在湿态下保留的最初强度 即在润 湿以前 纸张在风干状态下所具有的强度 的程度来判断 影响纸的湿强度的因素有 1 制浆方法 2 人工处理 三 纸的光学性质 纸的光学性质有透光性 透明度及白度等 这些直接关系 到包装材料的表面质量 包装箱的外观及纸张的印刷效果 一 透光性和透明度 透光性是指透过投射光线的能力 纸的透光性是以透过光 线的多少来确定 纸在反射光线中 印在背衬上的图和字透过纸张的清 晰度 可见度 叫作透明度 纸的透光性决定于所用的纤维种类 打浆度 在纸的成 分中有无填料和染料 还决定于纸的表面特性 当纸的表面 涂以白垩涂料层时 其不透明度升高 不透明度也随涂料层 厚度增加而增加 二 白度 纸与纸板的白度 是指白色或接近白色的纸或纸 板的表面对蓝光的反射率 以相对于蓝光照射氧化镁 标准板表面的反射百分率表示 这种纸或纸板受光照 射后反射的能力 也是纸或纸板的光亮程度 因此也 有以亮度表示的 影响白度的因素 组成纸的纤维的白度 以及多 种无机填