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1、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,Next,Back,5、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；,Next,Back,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
2、交织力,Next,Back,第二章 纸的结构与性能,纤维形成氢键结合的条件： 有游离羟基; 两羟基间的距离在 2.8 之内。,Next,Back,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；,Next,Back,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。,Next,Back,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。,Next
3、,Back,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;,Next,Back,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。,Next,Back,纸孔的三种形式：,第二章 纸的结构与性能,纸的性能,Next,Back,第二章 纸的结构
4、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。,Next,Back,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。,松厚度：一定重量纸的体积，是紧度的倒数。,Next,Back,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。,Next,Back,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
5、强度,Next,Back,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,Next,Back,第二章 纸的结构与性能,2、纸页在拉力作用下的变化,Next,Back,OA段：弹性阶段,纸是一种弹塑性体,AB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：,Next,Back,3、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）,Next
6、,Back,（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)/L0100%,L0试样测试前的长度（mm） L试样断裂时的长度（mm）,Next,Back,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）,Next,Back,（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
7、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 。,（三）抗张能量吸收值,Next,Back,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。,Next,Back,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,Next,Back,第二章 纸的结构与性能,Next,Back,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。,（1）环压强
8、度,Next,Back,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,Next,Back,纸箱堆码,第二章 纸的结构与性能,Next,Back,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,Next,Back,纸板在压力作用下发生的变化受纸板的粗细比的影响。,l纸板高度 h纸板厚度,当粗细比 30时；,当粗细比 30时,第二章 纸的结构与性能,Next,Back,第二章 纸的结构与性能,Next,Back,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
9、构与性能,（2） 平压强度,Next,Back,平压强度按下式计算：,第二章 纸的结构与性能,（3） 边压强度,Next,Back,边压强度按下式计算：,第二章 纸的结构与性能, 纤维本身的强度；, 纤维结合强度；,Next,Back, 纸板厚度；, 纸板定量；, 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,Next,Back,(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
10、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,耐破指数,Next,Back,（2）表征耐破度的物理量：,第二章 纸的结构与性能,Next,Back,（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。,Next,Back,（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。,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。,Next,Bac
11、k, 纤维结合强度；, 纤维本身的强度；, 纤维平均长度；, 纤维交错系数；, 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。,Next,Back,（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,Next,Back,第二章 纸的结构与性能, 纤维本身的强度；, 纤维结合强度；,Next,Back, 纤维平均长度；, 纤维交错系数；, 纸页平衡含水率。,（4）耐折度的影响因素,第二章
12、纸的结构与性能, 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, 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。, 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。,Next,Back,第二章 纸的结构与性能,Next,Back,第二章 纸的结构与性能, 撕裂度常用撕裂指数表示,撕裂指数,Next,Back,第二章 纸的结构与性能, 撕裂度的影响因素,（1）纤维平均长度（最重要）,Next,Back,（2）纤维结合强度,（3）纤维本身的强度,
13、（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。,Next,Back,（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,Next,Back, 纤维结合强度;, 纤维平均长度;, 打浆度;, 半纤维素的含量;, 木素的含量;, 纸板的厚度与紧度;,第二章 纸的结构与性能,Next,Back,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 410
14、%。,Next,Back,4. 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。, 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 100 cm3 空气所需要的时间来表示，单位为 mL/min或s/
15、100mL。,Next,Back,2. 表征透气性大小的物理量: 透气度,第二章 纸的结构与性能, 意义：透气度反映了纸页中的空隙程度及纸页的防潮能力。,Next,Back,紧度,施胶,填料, 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。,Next,Back,通过纤维本身传递.,3. 透湿的成因：,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，以单位表面积在一定的时间内透过的水蒸汽量表示，单位是g/m2,（二）透湿度,第二章 纸的结构与性能,（三）憎液性能,憎液性能是和吸收性能相对的一个概念，是指纸和纸板抗拒液体渗透和扩散的能力，常以施胶度和透油度表示。,Next,Back,1. 施胶度,第二章 纸的结构与性能,Next,Back, 墨水划线法:,定义：利用标
