(完整版)纸张结构及性能
纸的结构与性能详解
纸的结构与性能详解纸是一种由纤维素纤维构成的薄片状材料，由于其具有轻便、易于加工和可再生等特点，在人类社会中被广泛应用。
纸的结构和性能对其使用的场合和用途有着重要影响。
本文将详细介绍纸的结构和性能。
纸的结构主要由纤维、胶凝物和填料组成。
纤维是纸的主要成分，常用的纤维素纤维包括木质纤维、棉纤维和麻醉纤维等。
纤维的形状、长度和直径等参数会影响纸的结构和性能。
纤维的长度越长，纸的强度和透明度越高，但易于产生结聚现象；纤维的直径越细，纸的紧密程度越高，但易于断裂。
胶凝物是纤维之间的粘合剂，可以提高纸的强度和稳定性。
填料是增加纸的厚度和光泽度的材料，可以是无机物如粉状石灰、粉状白云石等，也可以是有机物如淀粉、天然胶等。
纸的性能主要包括机械性能、光学性能和化学性能。
1.机械性能：纸的机械性能是指其在受力时的表现。
纸的强度是衡量其机械性能的重要指标，主要有拉伸强度、撕裂强度、抗弯刚度等。
拉伸强度是指纸在一定宽度条件下，经受拉力时的最大承载力。
撕裂强度是指纸在撕裂方向上承受的最大力。
抗弯刚度是指纸在弯曲时所用的力和弯曲角度之间的关系。
纸的机械强度受纤维的长度、纤维之间的结合力以及纤维的排列方式等多个因素的影响。
2.光学性能：纸的光学性能是指其在光线照射下的表现。
透明度是衡量纸光学性能的重要指标，表示光线穿透纸的能力。
通常，纸的透明度与纤维的排列和纤维之间的结合力有关，透明度越高，纸的质量越好。
另外，纸的光泽度和白度也是光学性能的重要指标。
3.化学性能：纸的化学性能主要包括耐水性、耐酸碱性和保鲜性等。
耐水性是指纸对水的抵抗能力，其取决于纸的纤维和胶凝物的组成。
耐酸碱性是指纸对酸和碱的抵抗能力，纸的pH值决定其耐酸碱性。
保鲜性是指纸对食品等物体的保护能力，要求纸不能释放有害物质。
纸的结构和性能直接影响其在不同领域的应用。
根据不同的需求，纸可以制成各种类型的纸张，如普通纸、卫生纸、包装纸、卡纸等。
不同类型的纸有不同的结构和性能要求。
纸张结构及性能
纤维尺寸、几何形状对纤维 结合的影响。 纤维可塑性及润涨性对纤维 结合的影响。
半纤维素对纤维结合的影响
半纤维素使纤维细胞壁的可塑性更好，纤维表面的结合 更为良好。 半纤维素分子由于分子量低，分子链段更为柔顺，使得 半纤维素和纤维素通过羟基形成氢键结合更为容易。 Aiken实验：在破布浆中添加木糖可显著增加纸张强度， 而添加乙酰化的木糖显著降低纸张强度。 针叶木的半纤维素对于纤维结合的贡献比阔叶木大。 Klinstedt发现纸张强度与碱溶半纤维素含量更相关，而 与戊糖含量关系不大。 半纤维素含量太高也会降低纸张强度。
水是植物纤维结合的关键
水使纤维润涨和塑化。 水的表面张力可以使纸张在干燥过程中纤维结合得更为紧 密。 水是氢键形成的介质，并且可以破坏纤维之间的氢键。
纸张结构性能
1、两面差
（1）纤维几何特征差异造成的两面差 ◆大纤维未沉积或少量沉积之前，细小纤维 从成型网穿过。 ◆大、小纤维沉积速度的差异。 ◆在成型后由于真空箱或案棍的作用。 （2）染色后两面差 （3）填料引起的两面差
7、平滑度
平滑度表示纸张表面轮廓的粗燥程度。 平滑度影响纸张的手感、书写的流利性、印刷 质量。 影响平滑度的主要因素有纤维的种类、打浆、 网案摇振、网目、压榨、压光、填料、表面施胶、 涂布等。
2、纵横差
纤维在成纸过程中，纤维的排列呈一定的方向 性，造成纸张强度、吸水膨胀、断裂伸长率也 呈一定的方向性。 主要是由于浆速和网速的差异造成。 园网纸机的纵横差大于长网纸机 长网纸机纸张网面纵横差大于毯面 判断纵横向的几种方法： ◆肉眼判断 ◆改变纸的水分，纸张的变形 ◆抗张强度差异 ◆耐破破坏裂缝方向 ◆挺度差异
若干常见工程材料的裂断长比较
纸张的性能
总结
一、基本组成 纤维素 半纤维素 木质素 填料 胶料 三、纸张的基本结构 纵向和横向 正面和反面
纸张的性能 1.物理性能
厚度
平滑度 紧度
耐折度
2.力学性能 伸缩率 光泽度
挺度 撕裂度
耐破度
抗张强度
3.光学性能
透明度 白度
表面强度 掉毛 掉粉
纸的化学性质 湿度 灰分 吸湿性能
耐久度
Bye Bye !
六、纸的光学性能 纸的白度指的是纸张的洁白程度是对可见光在所有波长范围 内均匀漫反射的总反射率。
不透明度
光泽度
白度
其他光学性能也与反射率有关。
七、纸的表面强度
即纸张表面各个部分的结合强度。
纸张为什么会出现掉毛现象？
八、纸的化学性质
1.纸的含水量 纸张的水分一般在4%-8%左右。水分过低，纸张发脆，易破裂； 过高，会使印刷油墨难于干燥等。 2.平衡水分
当存放的纸张其吸湿速率与脱湿速率相等，并保持 动态平衡时，此时纸张所含有的水分。
3. 湿度 即表示空气中所含有的水分或水蒸气。 分为：相对湿度 绝对湿度 饱和湿度三种 注：平时我们所说的湿度是相对湿度 4.纸的吸湿性能 即纸张吸水和脱水的特性 吸湿性对纸张强度的影响 水分升高耐折度和撕裂度增强 水分升高抗张强度和表面强度下降 （水分会影响纤维间的氢键） 5.纸的灰分 指的是纸张燃烧后剩下的白色无机残留物。
平滑度 …….
五、纸的力学性能 抗张强度：单位宽度的纸断裂前所能承受的 最大拉力。 伸缩率：是以纸断裂前一瞬间为参考 耐破度：纸张在单位面积上所能承受的均匀增 大的最大压力 耐折度 挺度（抗弯曲的能力） 撕裂度：是指撕裂一定长度的纸页所需的力 分为：内撕裂度和边撕裂度 （内撕裂度：是指先将纸张切出一定长度的裂口，然 后测量从裂口开始，撕裂一定距离所需要的力）
(完整版)《纸页的结构与性能》摘要
《纸页的结构与性能》-------摘要1 在造纸领域，植物纤维经不断回用后，纤维的细胞壁发生了不可逆的变化-纤维的角质化。
二次纤维的角质化现象宏观表现为纤维润张能力，表面条件等纤维性能的劣化，以及再生纸页强度的衰变。
2 纤维发生角质化后，纤维润张能力下降，弹性模量增大，整根纤维挺硬，均一性差。
3 干纸是一种具有明显强度性质的非触变性结构。
只有在不会引起不可逆的范围内增加负荷时，纸才会表现出高度弹性的性质。
而在应力的作用下，纸页的变形由以下几种变形组成：（1）在纸的结构中，纤维素的分子及单根纤维之间的距离发生变化为特征的弹性变形。
（2）弹塑性变形，也称为弹性后效变形，产生这种变形时，组成纤维的大分子结构和纤维相互联结的分子之间的氢键发生改变，部分氢键发生破坏，纤维发生局部交错滑动。
（3）塑性变形，在产生这种变形时，纤维之间产生不可逆的位移，并且伴随纤维间氢键结合的大量破坏。
4 材料的5种损伤：4.1 延性、塑性损伤：微孔洞和微裂纹的形成和发展，使材料产生塑性应变，最后导致塑性断裂。
这类损伤的表现形式主要是微孔洞、微裂纹的萌生、成长和聚合。
主要发生在塑性材料。
4.2 蠕变损伤：在长期载荷作用或高温环境下，伴随着蠕变变形会发生蠕变损伤，其宏观表现为微裂纹、微孔洞，蠕变损伤的扩展导致材料的耐久性下降。
蠕变损伤使蠕变变形增加，最后导致裂纹。
4.3 疲劳损伤：在循环载荷作用下，材料性能逐渐劣化。
在每一步载荷循环中的损伤累计起来，将导致材料的寿命减少，导致疲劳破坏。
有趣的是纸页开始受到第一轮低应力循环载荷后其抗张强度反而有一定的提高。
4 .4 动态损伤：在动态载荷如冲击载荷作用下，材料内部会有大量的微孔纹形成并且扩展。
这些微孔纹的数量很大，但一般还来不及出现很大的扩展（因为载荷时间非常短，常常是几微秒）时就导致在一截面上布满微裂纹，断裂就发生了。
4.5 高分子损伤：上述几种损伤在高分子材料中都会发生。
高分子的损伤不同于金属。
纸和纸板结构与性能知识汇编
纸的定义:从悬浮液中适当处理（如打浆）过的植物纤维、矿物纤维、动物纤维、化学纤维或这些纤维的混合物，沉积到适当的成形设备上，经干燥制成一页均匀的薄片。
纸张的结构特点：1.具有多相复杂的结构要素成分，（长短纤维，填料，胶料，染料）2. 纸和纸板的结构间有结合力（纤维的氢键结合力和机械的互相扭结、物理的相互吸引）3. 具有复杂多孔的结构（网状结构，多孔结构）4.具有三维结构的结构要素：纤维的排列方向不同，不同尺寸的纤维分布不同、辅料的分布不同5..绝大多数纸的结构都具有两面性（成形网对细小纤维及细小物质截留程度的不同而引起的）纸张的功能性质：1.吸湿性显著、吸水性大 2. 有氢键结合3.有一定的强度4.纸张显白色5.具有柔软性6.具有易燃性为什么纸张强度比造纸纤维强度低的多?纸张的强度取决于纤维间的结合强度，纤维间起氢键结合的前提是游离状的羟基，纤维中能够游离出来的羟基只占纤维总羟基的0.5%--2%，而98%的羟基体现纤维本身的强度。
因此纸张的强度小于纤维的强度为什么草浆造纸紧度大?1.半纤维素含量高,纤维间的结合力大;2.草浆纤维短;3.草浆纤维中杂细胞含量高,在纸张中有填充作用;4.纸浆纤维中暴露的羟基多纸张纵向:与纸机运行平行的方向横向:与造纸机运行方向垂直影响纸的方向性的主要因素1.纤维有方向性的排列所影响：网面纤维纵向排列明显，正面纤维纵向排列不明显造成纸张正反面纤维纵横向分布差的原因是:纸页在抄造过程中,受到铜网的加速作用,形成了纵向剪切,使纤维沿着纵向排列,靠近铜网网面的纤维,受到加速作用大,故纤维排列的方向性明显,距成型网愈远这种加速作用愈弱,故正面纤维排列方向性较弱2.受牵引力大小的影响, ：,为了避免纸幅的产生皱褶,,必须以一定的牵引力来维持纸幅的前进,牵引力大些,方向性也大些,反之亦然3.受浆速与网速关系的影响速度差小,方向性小些,反之亦然4.网案振动网案的振动是沿着纸机横向运动,可以使顺着纸料流动方向排列的纤维,在横动的牵引力下,改变其排列方向,降低纤维排列的方向性5.纸机的形式：圆网纸机长网纸机夹网纸机，大多数纸张要求纵横向性质比较接近减少纸张纵横向差别的主要途径对于中低速长网造纸机1..调整浆速与网速的关系,根据纸张的品种，造纸机的车速和纸料的性质等因素进行调节R=浆速/网速R 增大浆速增大速度差减小纤维横向排列增大，方向性降低;R减小浆速减小速度差增大纤维间纵向排列增大匀度增大印刷纸书写纸R=0.87—0.93纸袋纸胶版纸R=1.0—1.05 纸绳纸电缆纸R=0.83—0.872采用网案摇振并合理调节振幅和振次3调节干燥过程中纸幅的牵引力和干毯的张紧程度对于圆网纸机，网案的振动是不可控的，浆速和网速的调节也是很有限。
(完整版)纸和纸板结构与性能知识汇编(2)
纸的定义:从悬浮液中适当处理（如打浆）过的植物纤维、矿物纤维、动物纤维、化学纤维或这些纤维的混合物，沉积到适当的成形设备上，经干燥制成一页均匀的薄片。
纸张的结构特点：1.具有多相复杂的结构要素成分，（长短纤维，填料，胶料，染料）2. 纸和纸板的结构间有结合力（纤维的氢键结合力和机械的互相扭结、物理的相互吸引）3. 具有复杂多孔的结构（网状结构，多孔结构）4.具有三维结构的结构要素：纤维的排列方向不同，不同尺寸的纤维分布不同、辅料的分布不同5..绝大多数纸的结构都具有两面性（成形网对细小纤维及细小物质截留程度的不同而引起的）纸张的功能性质：1.吸湿性显著、吸水性大 2. 有氢键结合3.有一定的强度4.纸张显白色5.具有柔软性6.具有易燃性为什么纸张强度比造纸纤维强度低的多?纸张的强度取决于纤维间的结合强度，纤维间起氢键结合的前提是游离状的羟基，纤维中能够游离出来的羟基只占纤维总羟基的0.5%--2%，而98%的羟基体现纤维本身的强度。
因此纸张的强度小于纤维的强度为什么草浆造纸紧度大?1.半纤维素含量高,纤维间的结合力大;2.草浆纤维短;3.草浆纤维中杂细胞含量高,在纸张中有填充作用;4.纸浆纤维中暴露的羟基多纸张纵向:与纸机运行平行的方向横向:与造纸机运行方向垂直影响纸的方向性的主要因素1.纤维有方向性的排列所影响：网面纤维纵向排列明显，正面纤维纵向排列不明显造成纸张正反面纤维纵横向分布差的原因是:纸页在抄造过程中,受到铜网的加速作用,形成了纵向剪切,使纤维沿着纵向排列,靠近铜网网面的纤维,受到加速作用大,故纤维排列的方向性明显,距成型网愈远这种加速作用愈弱,故正面纤维排列方向性较弱2.受牵引力大小的影响, ：,为了避免纸幅的产生皱褶,,必须以一定的牵引力来维持纸幅的前进,牵引力大些,方向性也大些,反之亦然3.受浆速与网速关系的影响速度差小,方向性小些,反之亦然4.网案振动网案的振动是沿着纸机横向运动,可以使顺着纸料流动方向排列的纤维,在横动的牵引力下,改变其排列方向,降低纤维排列的方向性5.纸机的形式：圆网纸机长网纸机夹网纸机，大多数纸张要求纵横向性质比较接近减少纸张纵横向差别的主要途径对于中低速长网造纸机1..调整浆速与网速的关系,根据纸张的品种，造纸机的车速和纸料的性质等因素进行调节R=浆速/网速R 增大浆速增大速度差减小纤维横向排列增大，方向性降低;R减小浆速减小速度差增大纤维间纵向排列增大匀度增大印刷纸书写纸R=0.87—0.93纸袋纸胶版纸R=1.0—1.05 纸绳纸电缆纸R=0.83—0.872采用网案摇振并合理调节振幅和振次3调节干燥过程中纸幅的牵引力和干毯的张紧程度对于圆网纸机，网案的振动是不可控的，浆速和网速的调节也是很有限。
纸和纸板结构与性能
纸和纸板结构与性能.湖北工业大学09轻一第一章纸的含义：根据中华人民共和国国家标准（GB4687-84）规定，所谓纸就是从悬浮液中将植物纤维矿物纤维动物纤维化学纤维或这些纤维的混合物沉积到适当的成型设备上，经干燥制成的一页均匀的薄片。
第一代纸：以纤维素纤维为主构成的纸。
第二代纸：合成纸。
以化工树脂等为基材制成的纸。
成膜→纸型化处理第三代纸：功能纸。
采用某些特殊材料，抄出具有某些性能的新纸种。
如：气味吸收纸、太阳能保温化、金属纤维纸（钢纸）、发热纸、陶瓷纸。
纸张的功能性质纸张的功能性质就是那些与纤维性质有密切关系的性质。
吸湿性显著，吸水性大。
纤维→纤维素→葡萄糖基→游离羟基吸附极性水分子提高纸页的孔隙率，可以抵挡一部分单根纤维对纸页的影响。
有氢键结合；有强度；显白色；有柔软性；易燃性3、纸张结构的特点?（1）具有多相、复杂的结构要素成分。
（2）纸的结构要素之间具有结合力。
（3）具有复杂的多孔结构。
（4）具有三维结构的结构要素。
纤维的排列方向不同，不同尺寸的纤维分布不同，辅料分布不同。
（5）大多数纸的结构都具有两面性。
4 为什么纸张的强度小于造纸纤维的强度？纸张的强度主要取决于纤维间的结合强度；而纤维间氢键结合的前提是具有游离状态的羟基，纤维中能够游离出来的羟基只占纤维总羟基的0.5-2%，而98%的羟基体现的是纤维本身的强度。
因此，纸张强度小于造纸纤维的强度。
1造成纸张纵横向差别的原因。
答：①纤维大多数是纵向排列：（反面：纵向排列纤维数量是横向的10倍；正面：纵向是其他方向的2倍）；②在干燥时纵向纸张所受张力交大；③受浆速与网速关系的影响。
由于纸张具有方向性，因此纸张的抗张强度和耐折度，纵向比横向大；撕裂度和伸长率则是横向比纵向大。
2怎样鉴别纸张的纵横向？（1）纸条弯曲法平行切取两条互相垂直的纸条，将其重叠，用手指捏住一端，使另一端自由地弯向左方或右方，如果两个纸条分开，则下面的纸条为纸的横向；如果两个纸条弯向另一方，则上面的纸条为横向。
纸的结构与性能详解
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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 2.8 Å 之内。
纤维形成 的氢键结合
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第二章 纸的结构与性能
三、纸的三维结构
纵向：纸机的运行方向，也称 MD向，纤维轴向沿该方向多；
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；
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第二章 纸的结构与性能
（2）表征耐破度的物理量：
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/W
P——试样绝对耐破度，即压力 表或显示器的读数，KPa
W——试样的定量，g/m2
X——耐破因子， Kpa.m2/g
I——耐破指数,kPa.m2/g W，P——同上
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。
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第二章 纸的结构与性能
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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/W
X——撕裂指数， mN.m2/g T——撕裂度，mN W——试样定量，g/m2
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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。 （4）戳穿强度的影响因素
① 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。
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纸和纸板结构与性能
7、定量：单位面积纸或纸板的质量，g/cm2,kg/m2,水分含量 4~8% 8、厚度：一定单位面积压力下，纸和纸板上下两表面间的垂直距离，用 mm 或 m 表示。 9、紧度：单位体积的纸或纸板的重量，g/cm3，kg/m3,一定程度上紧度与强度成正比。 影响因素 原料：针叶材浆>阔叶材浆>机械浆 打浆：打浆度↗，匀度↗ 填料：↗，匀度↗ 助剂：↗，匀度↗ 压榨：压力↗，匀度↗ 干燥：毛毯张力、干燥速度↗，匀度↗ 表面施胶：↗，匀度略↗ 压光：压力↗，匀度↗（软压光，纸张平滑度好，松厚度不变，挺度好） 10、透气性能 多孔性，纸张中的孔分为：通孔、凹孔、孔穴（其中，通孔和透气性有关） 影响印象 原料：针叶材浆>阔叶材浆>机械浆（纤维越粗、长、硬，透气性越好） 打浆度：↗，透气性↗ 定量：↗，透气性↘ 填料：↗，透气性↘ 助剂：↗，透气性↘ 压榨：压榨强度↗，透气性↘ 干燥：毛毯张力、线压力，干燥速度↗，透气性↘ 表面施胶：↗，透气性↘ 压光：线压力↗，透气性↘ 11、柔软性能 纸张定量低，起皱，纤维结合强度低，纸张越柔软 起皱的方法：刮刀起皱，加剥离剂或粘缸剂 降低纤维结合强度的方法：低打浆度，加柔软剂 影响因素：（餐巾纸的制作） 原料：棉浆>针叶材浆>阔叶材浆>机械浆 打浆：低 定量：低 填料：不加 助剂：不加施胶剂、荧光增白剂；加柔软剂、剥离剂或粘缸剂、湿强剂；加分散剂（解决打 浆度低、匀度差问题） 压榨：线压力低 干燥：大烘缸，起皱刮刀 12、形稳性：指浸于水中或在不同温度下增湿或减湿时尺寸的相对变化，以尺寸的增减对于 原尺寸的百分率表示。 纸张在干燥过程中会收缩，收缩越大，纸张膨胀也越大，形稳性就越差。纤维的横向收缩率 大于纵向收缩率。 影响因素 原料：机械浆>阔叶浆>针叶浆 打浆：打浆度↗，结合强度↗，形稳性↘
纸和纸板结构与性能
一、名词解释定量：单位面积纸或纸板的质量。
厚度：在一定的单位面积压力下，纸和纸板两个表面间的垂直距离。
紧度：单位体积的纸或纸板的质量。
松厚度：单位质量的纸或纸板的体积。
干纸强度：纸张经过干燥以后的强度。
（干度﹥50%）湿纸强度：在抄造过程中，干度在35——50%以前纸张的强度。
湿强度：纸张经干燥以后再浸湿所具有的强度，一般只保持干纸强度的4——10%。
静态强度：纸或纸板在缓慢受力的情况下所显示出来的强度。
动态强度：纸或纸板所能经受瞬时冲击的程度，即表示纸或纸板受力后瞬时扩散而破裂的动态情况。
抗张强度：纸或纸板能够承受的最大张力。
环压强度：一定尺寸的环形试样在一定的加压速度下平行受压，当压力增大至样品压溃时所能承受的最大压力。
撕裂度：撕裂预先切口的纸或纸板至一定长度所需要的力。
耐折度：纸或纸板在一定张力下所能经受往复折叠的能力，以往复折叠的次数的对数表示。
挺度：纸或纸板的抗弯曲能力。
测定时是将规定尺寸的试样一端夹紧，另一端受力弯曲至一定角度所需的力或力矩。
透气度：在规定的条件下，在单位时间和单位压力差情况下，单位面积的纸或纸板所通过的平均空气量。
白度：对波长为457nm蓝光的反射因数。
透明度：单层试样反映被覆盖物影响的显著程度。
不透明度：单页纸张在“全吸收”的背衬标准黑垫的反射率与完全不透明的一叠同种纸张做衬垫的单页纸的反射率的比率。
形稳性：纸或纸板被水浸湿或在增湿或减湿的环境中形状尺寸的伸缩性变化。
平滑度：在一定的真空度下，一定体积的空气通过受一定压力、一定面积的试样与玻璃面之间的间隙所需的时间。
匀度：纸或纸板中纤维及其他固体物质分散的相对均匀程度。
脆性：纸或纸板使用过程，经弯曲、压折时易断、易产生裂口、易碎，或韧性欠佳，承受冲击能力差，易受外力冲击而破裂或破碎即脆。
柔软度：在一定作用力下，把一定宽度和长度的试样压入一定宽度的缝隙中一定深度时，试样本身抗弯曲力和试样与仪器缝隙之间摩擦阻力的矢量和。
(完整版)《纸页的结构与性能》摘要
《纸页的结构与性能》-------摘要1 在造纸领域，植物纤维经不断回用后，纤维的细胞壁发生了不可逆的变化-纤维的角质化。
二次纤维的角质化现象宏观表现为纤维润张能力，表面条件等纤维性能的劣化，以及再生纸页强度的衰变。
2 纤维发生角质化后，纤维润张能力下降，弹性模量增大，整根纤维挺硬，均一性差。
3 干纸是一种具有明显强度性质的非触变性结构。
只有在不会引起不可逆的范围内增加负荷时，纸才会表现出高度弹性的性质。
而在应力的作用下，纸页的变形由以下几种变形组成：（1）在纸的结构中，纤维素的分子及单根纤维之间的距离发生变化为特征的弹性变形。
（2）弹塑性变形，也称为弹性后效变形，产生这种变形时，组成纤维的大分子结构和纤维相互联结的分子之间的氢键发生改变，部分氢键发生破坏，纤维发生局部交错滑动。
（3）塑性变形，在产生这种变形时，纤维之间产生不可逆的位移，并且伴随纤维间氢键结合的大量破坏。
4 材料的5种损伤：4.1 延性、塑性损伤：微孔洞和微裂纹的形成和发展，使材料产生塑性应变，最后导致塑性断裂。
这类损伤的表现形式主要是微孔洞、微裂纹的萌生、成长和聚合。
主要发生在塑性材料。
4.2 蠕变损伤：在长期载荷作用或高温环境下，伴随着蠕变变形会发生蠕变损伤，其宏观表现为微裂纹、微孔洞，蠕变损伤的扩展导致材料的耐久性下降。
蠕变损伤使蠕变变形增加，最后导致裂纹。
4.3 疲劳损伤：在循环载荷作用下，材料性能逐渐劣化。
在每一步载荷循环中的损伤累计起来，将导致材料的寿命减少，导致疲劳破坏。
有趣的是纸页开始受到第一轮低应力循环载荷后其抗张强度反而有一定的提高。
4 .4 动态损伤：在动态载荷如冲击载荷作用下，材料内部会有大量的微孔纹形成并且扩展。
这些微孔纹的数量很大，但一般还来不及出现很大的扩展（因为载荷时间非常短，常常是几微秒）时就导致在一截面上布满微裂纹，断裂就发生了。
4.5 高分子损伤：上述几种损伤在高分子材料中都会发生。
高分子的损伤不同于金属。
纸张的结构与性能
印 定义：纸板的挺度是指纸板抗弯曲能力
刷 测量 ：共振法
材
振幅
料
共振长
与
横向振动
振幅一定时，共振长 越大，挺度越大
适
性
可上下移动
印刷纸的挺度大，有 利于印刷过程中的送 纸和收纸
第二章 纸张的结构与性能
第三节 纸和纸板的力学性质
五、纸张的表面强度
印 (一) 纸张的表面强度与拉毛
刷 表面强度是指纸张表面纤维、胶料、填料间或
结合力时才发生
第二章 纸张的结构与性能
第三节 纸和纸板的力学性质
(五) 纸张表面强度的测量
印 1、Dennision蜡棒法
刷 采用 20根胶粘能力不同的蜡棒，按胶粘能
材 力由小到大编号。测量时将蜡棒的一端加热
料 熔化后，垂直加于纸张表面，15min后拔起，
与
用能将纸面损坏的蜡棒的号数表示纸张的表 面强度，号数越高，表示纸张表面强度越高。
性
结果，这一部分再旋转半周并与橡皮 布接触后，使橡皮布上也无法上油墨，
从而使图文部分产生白斑，这种白斑
会越积越多。
第二章 纸张的结构与性能
第三节 纸和纸板的力学性质
（２）图像边缘拉毛现象(堆墨现象)
印 由细小纤维和填料粒子等脱落、积累而引起， 刷 大量的细小粒子在橡皮布表面堆积，使该处 材 油墨粘稠，对纸表面的剥离力增大，产生局 料 部拉毛现象，并逐渐加重。 与 2、对印刷操作的影响 适 胶印中橡皮布及墨辊清洗次数增加
0 t
液体的形变状态取决于液体粘度，属粘性流 动，与时间有关
第二章 纸张的结构与性能
第三节 纸和纸板的力学性质
纸张的粘弹性变形
印 不同负荷下纸张的变形随时间变化曲线
第二章 纸张的结构
2-３ 纸张的孔隙结构
纸张的纤维原料和纸页成 决定 纸张的
形中纤维间的交织情况
孔隙结构
印品的光泽 影响 纸张对油墨
度和密度
的吸收性能
2-３ 纸张的孔隙结构
纸张的孔隙结构直接决定了纸张对油墨、水等液 体的吸收和过滤性能，从而影响油墨在纸张上的 分布情况。
孔隙率——纸张孔隙体积与纸张的总体积之比。 平均孔半径——长度等于纸页厚度的孔隙的当量
一、纸张的两面性
1.产生的原因？
纸页成形过程中单面脱水引起的。
2.正反面性能差异：
正面——毛布面：细小纤维、胶料、填料较多，平滑度高， 印刷适性好，表面强度相对较低；
反面——网面：脱水面，细小纤维和填料流失，长纤维多， 粗糙、疏松，着墨效果差，但表面强度较高，不易纸张的结 构
2-1 纸张的基本结构性质 2-2 纸张的水平结构与垂直结构 2-3 纸张的孔隙结构
概述
造纸原料 +
造纸工艺
纸张的 结构
纸张的 用途
纸张的 性能
纸张的结构特点：
① 结构元素复杂； ② 结构单元分布各向异
性； ③ 孔隙结构； ④ 结构元素间存在结合
力； ⑤ 结构具有两面性。
2-1 纸张的基本结构性质
2-1 纸张的基本结构性质
2-1 纸张的基本结构性质
三、纸张的匀度
指纸张中纤维分布的均匀程度，表示纸张结构的 均一性。
匀度不仅影响纸张的外观质量，同时影响纸张的 物理性能、光学性能以及印刷质量。
2-２ 纸张的水平与垂直结构
一、纸张的水平结构
纸页中纤维都是在平面上分布的，平行于纸页平 面而排列。
1.产生的原因？
纸页成形过程中纤维受到造纸机运转方向较大的牵引力作 用，使纤维大多数沿造纸机运转方向排列，造成横纵方向 上性能的差别。
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4、匀度：纤维在纸张中分布的均匀性 影响的主要因素包括：流送介质的流体力学状态、流送介
质的物化特性、纤维的物化特性
纤维的分散因子：相当于纤维长度的球体所含纤维的根数。
5、定量：单位面积纸张的重量
吸湿性对纸张定量的影响。 定量波动主要受匀度和浆料流送设备稳定性影
响。 定量波动对纸张性能的重要影响： 价格 强度 厚度 电学性能 光学性能 平滑度、摩擦因数、表面强度、表面导电率、
氢键结合理论
Brougton和Wang的实验：纸页在水中成型后， 分别采用三种方法干燥：正常干燥，冷冻后升 华，用有机溶剂取代水后蒸发。发现后两种处 理后纸页强度都比较低。
Campbell的实验：纸分别用水，甲醇，丙醇三 种液体浸渍，强度降低依次减小。
Nissan的实验：将纤维表面乙酰化，随着乙酰 化程度的增加，纸页强度降低。
纤维有效结合面积、结合键密度、纤维交织次 数、纸页单位体积结合键数量对纸张的各种性 能有直接的影响。
纤维尺寸、几何形状对纤维 结合的影响。
纤维可塑性及润涨性对纤维 结合的影响。
半纤维素对纤维结合的影响
半纤维素使纤维细胞壁的可塑性更好，纤维表面的结合 更为良好。
半纤维素分子由于分子量低，分子链段更为柔顺，使得 半纤维素和纤维素通过羟基形成氢键结合更为容易。
部分溶出理论
在溶液中纤维表面高分子链段部分溶解，在接触区域相 互扩散，在溶剂脱除后粘结在一起。
植物纤维表面在水中部分溶解，但不溶于丙酮或非极性 溶剂，所以在水中能形成强度好的纸页，在丙酮和非极 性溶剂中不能形成强度良好的纸张。
醋酸纤维正好相反。
纸页的固化机理
纤维在纸机上沉积成纸页后，随着水分的脱除， 在表面张力的作用下，纤维之间的距离越来越 小，表面张力在纤维之间产生的压强越来越大， 当纤维表面的羟基距离小到2.5-3.5A0以内时， 纤维表面羟基中的氧原子与相邻纤维中的氢原 子形成氢键结合，使纤维之间相互结合，从而 使纸张具有一定的强度。
第七章 纸和纸板的 结构及结构
纸页结构的特征表述 纸张是由随机散乱的纤维排列而成，纤维一般平
置于纸张平面内，很少有厚度方向的排列，同时 在顺纸机的方向排列的纤维多于垂直纸机方向的 纤维。纤维的长度较短，纤维之间的交织力较低， 纤维之间必须有足够的结合力以提供纸张所必需 的强度。纤维的规格和性能都具一定的分散性。 因此，纸张是一种多相、非均质、非均匀分布且 具有三维结构的网状物材料。表征网状物参数主 要有：纤维的规格（长度、长径比等）、纤维物 理性能、纤维的几何学定向、纤维结合力（结合 面积、结合强度）、多孔性等。 即使是采用的纤维原料完全一样，纸和无纺布以 及织物结构、性能都有明显的差异。
纸张结构性能
1、两面差
（1）纤维几何特征差异造成的两面差 ◆大纤维未沉积或少量沉积之前，细小纤维
从成型网穿过。 ◆大、小纤维沉积速度的差异。 ◆在成型后由于真空箱或案棍的作用。 （2）染色后两面差 （3）填料引起的两面差
2、纵横差
纤维在成纸过程中，纤维的排列呈一定的方向 性，造成纸张强度、吸水膨胀、断裂伸长率也 呈一定的方向性。
木素对纤维结合的影响
木素分子阻碍水进入纤维细胞壁，限制了纤维的润涨和 塑化。
木素分子阻碍纤维素之间氢键的形成。 木素分子使纤维更加挺硬，纤维之间的交织结合减弱。
水是植物纤维结合的关键
水使纤维润涨和塑化。 水的表面张力可以使纸张在干燥过程中纤维结合得更为紧
密。 水是氢键形成的介质，并且可以破坏纤维之间的氢键。
主要是由于浆速和网速的差异造成。 园网纸机的纵横差大于长网纸机 长网纸机纸张网面纵横差大于毯面 判断纵横向的几种方法： ◆肉眼判断 ◆改变纸的水分，纸张的变形 ◆抗张强度差异 ◆耐破破坏裂缝方向 ◆挺度差异
3、纸的竖向（Z向） 纸张竖向结构特点 影响纸张竖向强度的因素 竖向性质对纸张性能的影响
Aiken实验：在破布浆中添加木糖可显著增加纸张强度， 而添加乙酰化的木糖显著降低纸张强度。
针叶木的半纤维素对于纤维结合的贡献比阔叶木大。 Klinstedt发现纸张强度与碱溶半纤维素含量更相关，而
与戊糖含量关系不大。 半纤维素含量太高也会降低纸张强度。
纤维素对纤维结合的影响
纤维素分子量越大，纤维可以在机械力的作用下充分润涨， 细纤维化，增加纤维之间的结合面积和结合强度，从而制造 出强度更高的纸张。
多孔性表示纸张的孔隙率和孔径分布。
孔隙有三种形式：ture pores, recess,voids 孔隙率=1-纸张的相对密度/纤维的相对密度 孔径分布通过汞法、氮法测定。
透气度是指纸张在一定压力作用下，单位面积单 位时间透气的多少。
影响透气性的主要因素包括纸张的紧度，纤维的 几何形状，纸张的三维结构
7、平滑度
平滑度表示纸张表面轮廓的粗燥程度。
平滑度影响纸张的手感、书写的流利性、印刷 质量。
影响平滑度的主要因素有纤维的种类、打浆、 网案摇振、网目、压榨、压光、填料、表面施胶、 涂布等。
8、尺寸稳定性
尺寸稳定性是指纸张水分变化引起纸张尺寸的 变化。
若干常见工程材料的裂断长比较
纤维之间的结合理论
氢键结合理论
高分子材料界面的粘结力：化学主价键力 （30kcal/mole）、氢键结合力(5 kcal/mole)、 范德华力(2 kcal/mole)、色散力。
纸页干燥、吸水后强度发生巨大变化，并且 可以逆转。
Brougton和Wang的实验：用一系列不同极性 的液体浸渍纸页，纸页的强度与液体的极性 成反比，而与液体的表面张力无关。
表面液体吸收性、水分含量、尘埃度、耐久性、 吸湿润涨性。
6、紧度（松厚度）、多孔性和透气性
紧度是指单位体积的纸张重量。 影响紧度的主要因素： 纤维的物化特性 流送介质的物化特性 纤维的打浆处理 网部脱水成型工艺 压榨 压光 纸张的其它组分
紧度对纸张的抗张强度、耐破度、撕裂度、透气 性、多孔性、吸油墨性、不透明度、电性能、形 稳性、模量、脆性等有显著影响。