纸张结构及性能
(完整版)纸张结构及性能
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。
纸和纸板结构与性能实验指导书09级用
纸张性能及检测实验指导书编写：田晓辉湖北工业大学化学与环境工程学院2012.9目录1. 实验目的 (1)2. 实验计划 (1)3. 实验要求 (1)4. 实验内容 (1)实验一纸和纸板检测前准备实验二纸和纸板纵横向和正反面的测定实验三纸和纸板定量、厚度、紧度的测定实验四纸和纸板抗张强度和伸长率的测定…实验五纸和纸板撕裂度的测定实验六纸和纸板耐破度、湿纸强度的测定实验七纸和纸板耐折度的测定实验八纸板挺度的测定实验九纸板压缩强度的测定实验十纸张柔软度的的测定实验十一纸和纸板透气度的测定实验十二纸张不透明度、白度的测定实验十三…纸和纸板形稳性测定实验十四…纸和纸板纸施胶度的测定实验十五纸和纸板平滑度的测定实验十六纸和纸板吸收性的测定5. 实验报告要求一、实验目的本实验课是轻化工程专业专业课的一个重要组成部分，通过实验过程使学生进一步熟悉纸张几种性能指标的意义，并掌握各种检测仪器的原理、方法和基本操作技术，培养学生动手能力，为学生从事制浆造纸工艺生产、科研打下基础。
二、实验计划安排带*号实验本次不做三、实验要求学生在实验前必须做好实验预习，否则不允许参加实验。
实验预习主要包括以下两个方面的内容：1、检查实验预习报告（预习报告按实验报告要求，待实验完成后，填写实验结果，并对实验结果进行讨论）2、老师在实验前要检查学生的实验预习情况，可采取口头提问的方式了解学生对实验的预习情况。
四、实验内容实验一纸和纸板检测前准备1试样的采取样品是可以代表整体的一张，一卷或一个重量单位的纸或纸板。
通过对样品的检验，可以推断整个物质所具有的性能。
因而采取样品是测试工作最为基础又最为主要的操作。
没有样品就谈不上测试，样品没有代表性，测试结果就没有意义。
采样方法：GB/T450-20082试样的切取切纸要求：2.1样品边缘应整齐、光滑、不能有毛刺2.2保证样品的尺寸精度及样品两个平行边的平行度2.3试样纵横向相互垂直，最大偏斜度应小于2°2.4切样时，样品不能叠得太厚，总厚度不超过0.4mm。
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。
纸张结构特点及性能对印刷品质量的影响
４ ）光 学 特 性
向 选 择 油 墨 吸 收 性 能 好 ，干 燥 固 着 快 的 纸 张 ，这 有 利 于 大 批 量 的 印 刷 ； 在 印 制 精 美 画 册 时 ， 印 刷 油 墨
多 选 择 氧 化 结 膜 型 或 挥 发 干 燥 型 ， 为 很 好 地 体 现 印
纸 张 的 光 学 特 性 会 对 印 刷 品 的 呈 色 效 果 产 生
说 ，吸墨 性 过 大会 导 致 对 油 墨连 结 料 的过 分 吸 收 ，
印 迹 黯 淡 无 光 泽 ，甚 至 产 生 透 印 或 粉 化 现 象 ； 吸 墨
性 过 小 ，则 减 慢 油 墨 干 燥 速 度 ， 易 导 致 印 品 背 面 蹭 脏 。 在 实 际 应 用 中 ，根 据 纸 张 的 不 同 的 使 用 目 的 ， 选 择 不 同 的 纸 张 。 比 如 在 对 印 品 质 量 要 求 不 高 的 报 纸 业 中 ， 一 般 使 用 以 渗 透 干 燥 为 主 的 油 墨 ，我 们 倾
２ 纸 张 性 能 对 印 刷 品 质 量 的 影 响
１）平 滑 度
拉 版 的 方法 使 图 文变 形量 与 纸 张 变形 量 达 到 一致 ， 使 套 印 更 精 准 。 另 外 ， 纸 张 由 于 存 在 两 面 性 ，在 印 刷 过 程 中 会 因 吸 湿 不 均 而 卷 曲 ，这 会 造 成 输 纸 的 困 难 和 故 障 。 因此 ，印刷 前 应 将纸 张 充 分调 湿 ，直至
可 能 在 油 墨 转 移 时 转 移 效 果 不 均 匀 ， 使 网 点 形 状 失
真 ，低 密 度 处 网 点 丢 失 受 损 ， 高 密 度 处 网 点 并 级 ， 这 样 网 点 构 成 的 印 品 必 然 清 晰 度 低 ，层 次 不 丰 富 。
纸张承重的原理
纸张承重的原理
纸张承重的原理
纸张承重是指纸张能够支撑一定重量的物品，不会发生破裂或变形。
其原理主要涉及纸张的物理和化学性质。
1. 纤维结构：纸张是由纤维构成的，这些纤维相互交错、紧密排列。
这种结构使得纸张具有较强的抗拉强度和抗压强度，能够分散外力并支撑一定重量。
2. 纤维长度：不同类型的纸张有不同长度的纤维。
长丝素质较好，能够提供更好的承重性能。
而短丝则容易断裂，承重性能较差。
3. 纤维粗细：粗壮的纤维比较坚韧，可以提供更好的支撑力。
而细小的纤维则相对脆弱，承重性能较差。
4. 纤维间接触面积：在制造过程中，经过压缩和加工后，纸张上每个点之间都存在小孔隙。
这些孔隙增加了纸张表面积，并提高了其表面摩擦系数，从而增加了纸张的承重能力。
5. 纸张密度：纸张密度越大，其承重性能越好。
这是因为在相同的面
积下，更多的纤维可以提供更多的支撑力。
6. 纸张含水率：适当的含水率可以使纸张柔软，增加其弯曲性和抗压性能。
但是过高或过低的含水率都会影响其承重性能。
7. 纸张厚度：厚度越大，承重性能越好。
这是因为在相同的面积下，更多的纤维可以提供更多的支撑力。
总之，纸张承重能力受到许多因素影响。
了解这些因素可以帮助我们选择最适合我们需要的纸张类型，并确保它们具有足够的承重性能来满足我们的需求。
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）
纸的结构与强度关系试验研究
纸的结构与强度关系试验研究纸是由纤维素、纸浆和其他添加剂制成的一种薄片状材料，常用于书籍、报纸、包装和卫生产品等领域。
纸的结构与强度之间的关系是一个重要的研究课题，对于改进纸张质量、提高纸张强度具有重要的指导意义。
一、纸张结构与强度的关系纸张的结构对其强度具有直接的影响。
常见的纸张结构包括纤维的分布、纤维长度、纤维的连通情况等。
1.纤维分布：纸张中纤维的分布对其强度具有显著影响。
当纤维分布均匀时，纸张的强度较高。
相反，如果纤维分布不均匀，纸张的强度则会减弱。
2.纤维长度：纤维的长度也是影响纸张强度的重要因素。
纤维长度越长，纸张的强度也会越高。
这是因为长纤维能够提供更多的纤维连接点，从而增强纸张的结构稳定性和强度。
3.纤维的连通性：纤维的连通性指的是纤维之间的连接情况。
当纤维之间有较好的连通性时，纸张的强度也会相应提高。
这是因为纤维之间的连接能够增强纸张的整体结构，并提供更好的抵抗压力和拉伸能力。
二、纸张结构与强度关系的试验研究方法为了研究纸张结构与强度之间的关系，可以采用以下试验方法：1.纤维分布试验：通过显微镜观察和图像处理技术，对纸张样本的纤维分布进行分析。
可以使用纺织纤维计数器等仪器来得到纤维的数量和分布情况。
通过比较不同纤维分布的纸张样本的强度，可以初步了解纤维分布对纸张强度的影响。
2.纤维长度试验：采用纤维长度仪等设备来测量纸张样本中纤维的长度分布。
可以将纸张样本在显微镜下观察，并使用图像处理软件进行分析。
通过比较不同纤维长度的纸张样本的强度，可以得出纤维长度对纸张强度的影响。
3.纤维连通性试验：可以采用纤维强度试验仪等设备，对纸张样本进行拉伸或压缩试验，观察纸张样本的破裂情况。
通过比较不同纤维连通性的纸张样本的强度，可以初步了解纤维连通性对纸张强度的影响。
三、纸张结构与强度关系的实际应用纸张结构与强度关系的研究具有广泛的实际应用价值，包括以下方面：1.纸张生产：通过研究纸张结构与强度之间的关系，可以优化纸张生产工艺，改进纸张品质，提高纸张的强度。
纸张结构及其性能对印刷品质量的影响
性 的一项 指标 ，是表 示 纸 张表面 平 整 、
光 滑和均 匀程度 的物理 量 ，是 由在 一定 的真空度 下一定容 积 的空气 通过在 一定
即要 求纸 张能 顺利地 以预 定 的速 度通 过
印刷 机 ，不产 生断纸 且对 纸张 本身及 表 面 不构成损伤 ，续纸 要顺 利 ；其二 ，要 求 印刷纸 张具 有 良好 的 印刷适性 ，印刷
和 使 用 设 备 。 纤 维 在 纸 张 的 纵 向
形 网对 细小纤 维及细 小物 质截 流程度 的
不 同而 引起 的靠 网面 长纤 维含 量较 多而
细小 纤维 及 细 小物 质含 量 较 少 的现 象 ， 这 是结 构上 的两面性 。也 可 由于两面整 饰 程度 的 不 同 ，引起 对 光 反 射 率 的 差
维普资讯
印材 刷料
繇 ｇ薯 ％ 琢 麓 鼙 繇 蔫 ． 镌 麴 虢 籀％
一 臻 一 —一 技术专栏 一
以 ，正确 认识 纸张性 能与 印品 呈色性能
的关 系 ，根据 印刷产 品 、工艺条件 特点
纸 张 结 构 履 其 性 能
等 合理地 选择 纸张进 行 印刷 ，对提 高产
纸 张吸 收油 墨的过 程可 分为两个 阶 段 ：第一阶 段是在 压 印瞬间 ，依靠 印刷 压力 的作用 ，把转 移到 纸张 表面 墨膜 的
一
维 排 列 较 多 ，所 以 纸 张 的 纵 向 强 度最 大 。纸张 的这 种三维 结构特 性 以及 纤维
絮聚 的倾 向对 纸张 的各个方 向 的性 质均 有一定 的影响 。 ３ 具有复 杂的多孔结构 ．
（ ＭＤ） 、横 向 （ ｃＤ）及厚 度方 向 （ Ｄ） ｚ
纸张结 构 上的两面 性会 引起 两面性
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。
第二章 纸张的结构
4.纸张纵横向的确定: ①将纸切成5050mm,浮于水面, 观察卷曲方向,卷曲的轴向为纤 维的纵向. ②根据纸张的抗张强度来判断, 纵向抗张强度横向.
③重叠法:按相互垂直的方向各 切一条20015mm纸条,并标注, 用手拿住一端,另一端自由弯曲 来判断.
三.纸张的垂直结构 1.特点: ①纸页中的纤维基本上都平行与 纸平面排列,它表明尽管纤维长 度是纸厚的十几倍,并没有纤维 沿纸的垂直方向穿透纸层. ②细小纤维和填料量正面高于反 面,这是由于成纸时填料与细纤 维通过铜网流失所致.
2.性质:纤维与纤维间的粘结强度, 称为剥离强度或Z向强度,它是由纤 维间的粘结状态所决定,粘结状态 是用相对粘结面积来表示:
RBA =
Sb S fe
= 1
Se S fe
式中Sb总粘结面积,Sfe总的比表 面积,Se未发生粘结的比表面积.
四.纸张的孔隙结构: 1.形成孔隙的原因: ①纤维与纤维交织造成的空隙; ②填料与纤维间的空隙; ③填料与填料之间的空隙. 2.孔隙率:指纸张空隙体积与纸张 总体积之比,可由下式近似计算
ε = 1 绝干纤维密度d
表观密度d p
f
3.平均孔半径:它是用流体通过单 位面积上所有孔隙的流体流量与流 体流过一定孔半径的流体总量是相 等的,这个孔径就为平均孔半径.
�
第二章
纸张的结构
一.纸张的两面性:
1.定义:纸张具有正反两面,
正面为毛布面,较平滑,紧密 反面为网面,因与同铜网接触而较 粗糙,疏松这种正反两面不均的 现象称之为～.
2.造成两面性的原因: 主要是由于造纸的工艺方法造 成的,长网机,园网机:纸张的纤维排列方向同 纸张的长边方向平行时为纵向纸.
2.纸张的纤维排列方向同纸张的长 边方向垂直时为横向纸.
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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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了解纸的形状结构与纸的承重力的关系评价方式
了解纸的形状结构与纸的承重力的关系评价方式了解纸的形状结构与纸的承重力的关系评价方式一、引言二、纸的形状结构1. 纸的基本组成2. 纸张的形态特征2.1 纸张厚度2.2 纸张密度2.3 纸张表面光滑度三、纸的承重力1. 定义和作用2. 影响因素2.1 纸张厚度和密度2.2 纸张尺寸和形状2.3 纸张质量和强度四、纸的承重力评价方式1. 实验方法评价1.1 单点支撑实验法1.2 悬臂梁实验法1.3 悬挂实验法2. 数值模拟评价方法五、纸的形状结构与承重力关系评价方式比较与分析六、结论引言：介绍了解纸的形状结构与纸的承重力之间关系评价方式的目的和意义。
纸的形状结构：解释了纸张基本组成以及纸张形态特征，包括厚度、密度和表面光滑度等。
纸的承重力：定义了纸的承重力的概念和作用，并分析了影响纸的承重力的因素，包括纸张厚度和密度、尺寸和形状以及质量和强度等。
纸的承重力评价方式：介绍了评价纸的承重力的实验方法，包括单点支撑实验法、悬臂梁实验法和悬挂实验法，并解释了每种方法的原理和适用范围。
同时，还介绍了数值模拟评价方法，可以通过计算机模拟来预测纸张在不同条件下的承重能力。
纸的形状结构与承重力关系评价方式比较与分析：对不同评价方式进行比较与分析，包括实验方法和数值模拟方法。
通过对比它们在准确性、可行性、成本等方面的优缺点，可以选择适合特定需求或情况下使用的评价方式。
结论：总结了了解纸的形状结构与纸的承重力关系评价方式对于提高纸张质量和应用效果具有重要意义，并根据分析结果提出了进一步研究方向或改进措施。
纸的承重原理
纸的承重原理
纸张的承重原理是指纸张能够承受一定的重量而不易发生破裂或变形的特性，以下是关于纸张承重原理的介绍。
纸张的承重能力与其组织结构有关。
纸张由纤维组成，纤维之间通过纤维间的夹杂物、架桥物质以及天然胶质等黏结在一起，形成纸页。
纤维的粗细、长度以及排列密度都会影响纸张的强度和承重能力。
首先，纸张的纤维长度对承重能力有很大影响。
较长的纤维能够提供更好的机械强度和抗撕裂性能，使纸张具有较高的承重能力。
其次，纸张中纤维的排列密度也决定了其承重能力。
排列密度越高，纤维之间的相互作用力越大，纸张的强度就越高，从而能够承受更大的重量。
另外，纸张中的夹杂物和架桥物质的存在也能增强纤维间的连接，提高纸张的强度和承重能力。
这些物质通常是纤维生产过程中的副产品，具有黏合纤维的作用，使纸张更加牢固。
而天然胶质也是纤维之间黏结的重要因素，能够增强纸张的粘结力和强度，提高纸张的承重能力。
总体来说，纸张的承重能力取决于纤维的长度、密度以及纤维之间的黏结力。
优质的纸张通常具有较长的纤维、高密度的纤维排列以及良好的纤维黏结，因此能够承受更大的重量。
在实
际应用中，人们可以根据需求选择不同材质和厚度的纸张来满足承重要求。
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。
纸张结构与性能思考题参考答案
1．掌握基本概念，如：①覆盖层（coverage）：描述完全无规则二维网状结构的一个概念，是指一定面积上的纤维根数，平均覆盖层则指纸平面上任意一点的纤维平均层数。
通常也可以只被纤维覆盖的那一部分面积。
②相对键接面积（RBA）：总键接面积对于可用于键接的总面积之比。
③纸张的匀度（Formation）：在一定面积的纸张上，纸张的质量和定量的真实分布状况。
指纸页平面内小规模定量的波动，是克里不均匀分布的结果。
（部分取决于单根纤维沉积内在的随机性，部分取决于纤维的相互作用）④纤维定向排列等（）：是机制纸的一个结构特点，纸纸页结构的各项异性，即纸机方向排列的纤维对于垂直纸机方向排列的纤维。
直接影响纸的平面机械性能和尺寸稳定性。
2．纸张中纤维的相对键合面积与纸张的紧度、光散射系数有什么关系？纤维的相对键接面积是指总键接面积对可用于键接总面积之比。
光散射系数直接与每1g纤维可散射（反射）光线的表面积有关。
纸张的紧度是指定量与厚度的比值，及单位体积的质量。
光谱的可见光部分光线的散射，是由于纤维和空气之间折射指数不同造成的。
因此，相对键接面积越大，孔隙的光散射系数就越小。
光散射系数的测量值常用以计算RBA。
而当相对键接面积增加时，更多的材料被压缩进了同样的体积中，造成紧度增加。
3．纸张中的干纤维与单根自由干燥的纤维有什么不同？在干燥过程中，单根自由干燥的纤维（错位）受轴向张力作用，抗张强度和弹性模量增加而裂断长下降。
（例如，某早材纤维在3g干燥负荷的作用下，抗张强度变为原来的2倍，弹性模量增长为原来的3倍）而纸张中的干纤维在干燥过程中受到轴向的压力作用，抗张强度和弹性模量下降，而裂断长上升。
自由干燥的纤维主要在横向收缩，纵向收缩很少，横向收缩会对周围纤维产生轴向的压缩了，该力会对于其相交织的所有纤维起作用。
纤维在干燥过程中受到的压缩力是其键接部分和自由部分受力的平均。
在干燥过程中，两部分受到的力是不同的，键接部分受到压缩力有三部分组成：由与它相交的纤维的横向作用力引起的压缩力；由干燥应力引起的压缩力或张力；交织部分轴向挺度引起的反作用力。
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
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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。
制浆造纸原理与工程
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。
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。 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。
第七章 纸和纸板的 结构及结构
制浆造纸原理与工程
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。
制浆造纸原理与工程
制浆造纸原理与
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。
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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。
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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
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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
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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。
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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。
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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
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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。
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纸页的固化机理
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
制浆造纸原理与工程
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。 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
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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、 表面液体吸收性、水分含量、尘埃度、耐久性、 吸湿润涨性。
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制浆造纸原理与工程
– 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。
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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。