第三章 纸张的结构
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 。
纸张结构与印刷性质
0.纤维定量：将纤维单根排列所形成的纸页的定量，即一层纤维形成的纸的定量。
Bf=纤维粗度（mg/m）/纤维宽度（μm）*1000覆盖层：一定面积纸页上的纤维根数。
平均覆盖层：纸平面上任意一点的纤维平均数。
C=b/βf （b：纸的定量）相对键接面积：总键接面积对可用于键接的总面积之比，一般通过紧度和光散射系数来反映。
RBA=So-S/So(So:推算出的未键接的网状结构的光散射系数值。
S：纸页的光散射系数值。
纤维的定向排列指的是纸页结构中的各向异性。
各向异性形成原因：浆流中每个质点的流速不可能完全一致，因此，纤维上每个质点受到流速的作用力就不一样，这种作用力的差异使纤维受到力矩的作用，力矩作用使纤维顺浆流方向流动，也就是说，只有纤维的横断面上纤维受到的力矩最小。
影响纤维定向排列的因素：①纤维性质的影响（长度、挺度、浆浓）长纤维比短纤维更易于定向，浆浓较大，各向异性较弱。
②网部的层流剪切（速差）：浆网速差大，定向程度高。
③浆流喷射。
④湍动：适当湍动可以降低纤维排列的各向异性。
1.纤维定向排列对纸张的性能有何影响，如何降低纤维的定向排列？答：纤维的定向排列是机制纸的一个显著特点。
指纸页结构中的各向异性。
它直接影响纸的平面机械性能和尺寸稳定性。
通常用纤维定向排列指数和定向排列角来描述。
定向排列指数小，纸张在各方向上的性质相似，抗张强度或其他机械性能的纵横比较小，是有利的；纸水分变化时，偏离纸机方向的定向排列角导致纸张尺寸稳定性不好。
纤维在纸页厚度方向排列的变化，即纸页表面和中间层之间排列不同影响弯曲的挺度，两表面之间排列不同，会导致卷曲。
降低纤维定向排列的方法有：①调节浆网速差到合适值②纤维的流动和成形条件的改善（流浆箱角度、唇板开度、着网点位置等），产生高强微湍流，可以防止纤维絮聚，提高纸张匀度，降低纤维排列的各向异性③改善干燥方式，在保证纸张干度要求下，升温尽量缓慢和均匀，防止不均匀干燥造成纸幅收缩导致横向纸幅纤维定向排列角变化。
第三章 纸张的结构
2020/7/25
(2) 每根纤维交叉数量的分布
每根纤维交叉数量不同原因有两个： ➢纸页中的纤维具有不同的长度； ➢在整个纸页上，纤维与单位长度线交 叉的数量是变化的。
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2 纸张的垂直结构
纸张的垂直结构(Vertical Structure) 即纸张的z向结构。
横向纸比纵向纸在受湿度影响时 变形更为严重。
在单张纸胶印中更倾向用纵向纸 张。
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(4) 判定纸张纵横方向的方法
•将试样切成直径约50mmx50mm见方， 试样放在水面上，注意观察纸张卷曲的 方向，与卷曲轴平行的方向为纸张的纵 向。
2020/7/25
•按互相垂直的方向切取试样各一条， 长约200mm，宽15mm，并在每一条试 样上做一个记号，使其重叠，用手指捏 住一端，另一端自由地弯向左方或右方， 如两个纸条分开，下面的纸条弯曲大， 则为纸张的横向；再将两纸条弯向另一 方向，如上面纸条压在下面的纸条上， 两个纸条不分开，上面的纸条为横向。
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2 涂布印刷纸张的结构特点
在非涂布纸表面涂布非纤维性的 矿物原料，表面性质不为纤维素纤维 所决定。 ➢ 双层涂布纸两面性减小或消除； ➢ 表面平滑度提高； ➢ 空隙较均匀； ➢ 光泽度高； ➢ 印刷性能优于非涂布纸。
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第二节 纸张的基本结构性质
纸张的纵横向 纸张的正反面 纸张的匀度
第三章 纸张的结构
2020/7/25
主要内容
➢纸张的基本结构性质 ➢纸张的水平结构和垂直结构 ➢纸张的空隙结构
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第一节 概述
结
结构是指形成整体的元素
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。
【材料】印刷材料学PPT课件
d : 苯的密度
.
32
二、平均孔半径 指长度等于纸页厚度之孔隙的当量半径 仅表示孔隙量的相对大小，并不能说明孔
隙的大小、形状和分布 经测定发现：
沿纸页纵向的平均孔径半径最大 沿厚度方向的平均孔径半径最小 三、孔径分布 孔径分布对于印刷纸的重要性
.
33
第三章 纸和纸板的基本物理性能
学性能 3、 匀度的测量
MK Formation Analyzers: Drum Scanner Model MK975
.
24
第三节 纸张的水平结构及垂直结构
一、纸张的水平结构
纸页的力学性质不仅取决于纤维间的 接触，即纤维间交叉总量，还取决于纤 维网络中每根纤维的交叉数量。
.
25
Microscopic image of paper surface
纸张表面 微观结构
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26
Two-dimensional random fiber network approximation excluding the free fiber ends.
.
27
二、纸张的垂直结构：
1、纤维间粘结的程度——垂直结构中最重 要的结构性质
Z向强度：纸张在垂直方向的抗张强度
第一篇 承印材料
第一章 印刷纸的组成
第一节 印刷纸的基本组成——植物纤维 一、造纸植物纤维原料的种类 1、木材纤维原料 2、非木材纤维原料
.
1
几种纤维的比较
.
亚麻 木 棉 丝 微细纤维
2
二、造纸纤维原料的化学组成及特点
1、纤维素 2、半纤维素 3、木素 4、木材、草类和棉纤维的组成特点
.
3
(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。
印刷纸的组成与结构
印机101/印机102
2021/2/2
1
课程简介
1. 《印刷材料及适性》是印刷工程专业学生的 专业基础课，内容包括纸张、油墨两部分。 本课程的任务是分析和研究实际印刷过程中 有关纸张、油墨的问题。主要包括印刷用纸 及其他承印材料的印刷性能，油墨及其组成， 油墨的印刷适性等。
2. 必修课，3学分，考试课 3. 课程考核：平时成绩：40%，期末成绩：
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皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
1. 皮肌炎是一种引起皮肤、肌 肉、心、肺、肾等多脏器严重损 害的，全身性疾病，而且不少患 者同时伴有恶性肿瘤。它的1症 状表现如下：
2. 1、早期皮肌炎患者，还往往 伴有全身不适症状，如-全身肌 肉酸痛，软弱无力，上楼梯时感 觉两腿费力；举手梳理头发时， 举高手臂很吃力；抬头转头缓慢 而费力。
2. 纤维原料 ① 植物纤维 ② 非植物纤维
3. 制造方法 ① 手工纸 ② 机械纸
4. 加工类型 ① 涂料纸 ② 非涂料纸
36
3.纸的分类
5. 用途
① 文化用纸：新闻纸、印刷纸、书写纸、制图纸、复印纸 等
② 包装用纸：牛皮纸、纸袋纸、玻璃纸、防锈纸、防油纸 等
③ 技术用纸：传真纸、心电图纸、电容器纸等 ④ 生活用纸：卫生纸、壁纸、肥皂纸、餐巾纸等 ⑤ 包装用纸板：箱纸板、白纸板、瓦楞纸板等 ⑥ 技术用纸板：过滤纸板、钢纸纸板、绝缘纸板等 ⑦ 建筑用纸板：石膏纸板、隔音纸板、油毡纸等 ⑧ 印刷用纸板：字型纸板、封面纸板、车票纸板等
1.57
瓷土
39% Al2O3, 45%SiO2 2.58
1.56
沉淀碳酸钙 98.6%CaCO3
2.65
1.658
钛白
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。
造纸概论1
购物袋
绪论
一我国制浆造纸工业的发展史
公元105年，蔡伦利用渔网破布、韧皮纤维
才等通过挫、煮、打、抄四字工艺成功发 明了造纸术, 所生产的纸张广泛用于书写、 记事等。
公元610年经朝鲜传到日本
公元751年传到阿拉伯 公元900年传到埃及 公元1189年传到法国 公元1271年传到意大利
半乳糖基、阿拉伯糖基、鼠李糖基等。
糖醛酸基（半乳糖醛酸基、葡萄糖醛酸基等）。 乙酰基
注意
判断题
（1）、半纤维素不是均一聚糖； （2）、分子中带有支链，不是线状分子；
（3）、不是一种物质，是一类物质
半纤维素的特点：
① 、是无定形物质，填充在纤维之间和微 细纤维之间； ② 、聚合度较低；
③ 、容易吸水润胀。
阔叶材的抽出物
量少：小于1％
存在部位：木射线细胞、木薄壁细胞
成分：脂肪酸、中性物；松香酸（微
量）。
禾本科原料的抽出物 乙醚抽出物含量比木材低，主要成分
蜡质，含有少量高级脂肪酸和高级醇。
但是苯醇抽出物含量较高：
年轮除热带外多数地区中年轮界线明显除环孔材和部分半孔材外不明显细胞类型细胞种类少管胞占9095此外仅有少量木射线结构简单细胞种类多木纤维含量低有导管木射线及纵向薄壁细胞还有少量的管胞结构复杂木射线特点一般为单列且为同型木射线部分为单列多数为双列甚至多列有同型射线和异型射线纤维形态较粗且长纹孔明显又短又细多数纤维的纹孔不明显树脂道部分针叶材中有树脂道无树脂道纤维排列规则性横切面中纤维排列规则性强木材结构较均匀受导管影响纤维排列规则性不如针叶材且不同材种的规则性差别甚大禾本科原料的生物结构纤维形态化学组成等方面都具有与木材原料显著不同的特点了解这些特点是发展我国制浆造纸工业所必备的
(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。
纸和纸板的结构及
• 概念：在一定面积上质量或定量的真实 分布状况—是各个微细部分定量、厚度 的差别程度
• 测定
– 目测法、匀度测试仪：光透射法、β-射线 透射法、β－射线照相法
• 影响匀度的主要因素
– 纤维的物化特性：长短，柔软性 – 非纤维添加物的影响：带电
– 流送介质的流体力学状态：浓度、流送（流 浆箱）、成形
同步测试抗张强度。 • 影响因素：纤维长度、结合力、纸页匀
度、干燥方式
耐折度 • 耐折度指在一定张力作用下，纸张可折
叠次数。 • 影响耐折度的主要因素有：纤维的长度
和强度，纤维的结合力，纸张的弹性。
挺度 • 挺度指抵抗沿厚度方向受力变形的能力。
柔软度与挺度成反比 • 影响因素：厚度、紧度、定量；浆料性
质、打浆度；水分含量（5～7％）
抗压溃强度： 包括环压强度、平压强度、边压强度 环压强度：边缘受压至压溃能承受的最大压力 环压强度指数：环压强度/定量 平压、边压强度瓦楞纸板测。 • 影响抗压强度的主要因素：纤维的粗细、刚
度，纤维之间的交织、ຫໍສະໝຸດ 分。3.2动态强度• 少数纸种用 • 抗张能量吸收（韧性） • 耐摔破性能：纸袋纸 • 戳穿强度：瓦楞纸
Z
D
T 试 验 仪 测 定 的 是 力
• 对纸使用性能的影响 Z向强度提高，纸的不透明度提高，紧度、
平滑度下降；吸收性和柔软性增加，耐折 度提高，戳穿强度下降。
• 提高Z向抗张强度的途径 – 适当提高打浆度 – 增加纸的厚度、定量
– 采用高浓成形 – 增加湿压 – 加干强剂 – 生产纸板时，注意各层的上浆
3.3 脆性
• 纸或纸板使用过程中，经弯曲、压折时断裂、 破碎等即脆
终于弄清楚了，原来纸张结构受到这么多因素的影响！
终于弄清楚了，原来纸张结构受到这么多因素的影响！本文节选自《纸页的结构与性能》著作纸是我们人类生活中不可缺少的一种材料，自从人类发明了纸，人们就一直在研究纸的结构、性能和生产。
纸的结构与纸的各种性能有着十分密切的关系。
影响纸页结构的因素很多，主要有：纤维材种，制浆和漂白方法，纸浆的打浆，纸料的流送，纸料的特性，纸页的成形、压榨、干燥、抄造过程的牵引力等。
今天我们就一起看看纤维材种和制浆方法对纸张结构的影响。
不同的材种，纤维的性质不同，对成纸结构的影响也不同，它会影响湿纸页在抄造过程中的成形与固化。
成形与固化对成纸的性质十分重要。
原料给定了纤维的结构和尺寸，但在制浆过程中对纤维进行了改性。
造纸浆料可分为化学浆和机械浆两大类。
这两类浆对成纸的结构与特性有很大不同的影响。
纸页结构取决于纤维的尺寸和湿纤维的机械特性及干燥过程的应力。
纤维材种纤维的材种不同，抄造出的纸的结构不同从而会影响到纸张的性能。
常用的造纸材种主要包括：针叶材、阔叶材、非木材等，而非木材又包括麦草、稻草、芦苇、芒秆、棉秆、蔗渣等。
纸通常由木材纤维组成，但有些国家和地区则以非木材为主。
有些特种纸，非木材纤维在全球范围内使用。
纤维的特性很大程度随木材的种类和生长地以及制浆和造纸过程中纤维经历的处理不同而不同。
由于这些因素的随机性，造纸浆料的特性分布范围很大。
纤维长度是造纸纤维最重要的特性之一。
长纤维与其他纤维能形成更多的结合，因此，比短纤维在纸页中结合的更牢固。
随着纤维长度的增加，湿纸幅的抗张强度迅速增加。
成纸的抗张强度，裂断应力和断裂韧性也随着纤维长度的增加而增加。
阔叶材纤维较针叶材纤维短，并且其长度分布范围较窄。
由于阔叶材所制备的化学浆半纤维素含量高，在打浆过程中，浆料易于吸水润胀细纤维化，从而其成纸结构紧密，紧度高，不透明度低。
而针叶材所制的浆则不同。
早材和晚材也存在明显的不同，早材纤维是薄壁的，而晚材纤维是厚壁的。
通常薄壁纤维，易于打浆，抄造过程中，纤维易于压溃，纤维与纤维之间的结合较好，成纸后纸页结构紧密，强度高。
纸张基础知识
精选2021版课件
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B、按纸张表面质量分类：
一般分为涂料纸与非涂料纸。 第二类：涂布纸
E.中涂纸：又叫优光、雅光纸，纸张正面涂布量 适中，主要用于印刷期刊、杂志、产品目录、 海报等；
F. 铜版卡：通常是指克重大于250G，纸张双面涂 布，挺度较好，主要
精选2021版课件
3
B、辅料：
纸张的辅料主要是指填料、胶料和染料等。
a、填料：
在纸浆中加入适量的某种白色粉末状矿物 质（如白土、滑石粉等），用以提高成纸 的不透明性、平滑度，改善其白度与弹性， 减少吸湿性，并使其尺寸保持相对的稳定 性。
精选2021版课件
4
b、胶料：
起着堵塞纤维间毛细管的作用或使纸面生成胶 膜。可以提高成纸的抗水性，增加纸的机械强 度等。一般常用松香和硫酸铝溶液作为胶料。
细小纤维、填料、涂料粒子，将印版上图
像的网纹堵塞或堆积在橡皮上，引起“糊
版”并使印版的耐印力下降。
精选2021版课件
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Ｄ、含水量：
指纸样在规定的烘干温度下，烘至恒重时， 所减少的重量与原纸重量之比，用百分率 表示。一般纸张的含水量在6%—8%之间， 若含水量过低，则在印刷过程中，会发生 静电吸附现象，导致输纸困难，套印不准 以及印品背面蹭脏等故障。
对应第三条
精选2021版课件
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令重是每令纸张的总重量，单位是kg。1令 纸为500张，每张纸的大小为标准规定的尺 寸，即全张纸。根据纸张的定量和幅面尺 寸，可以用下面的公式计算令重。
令重（kg）=纸张的幅面（㎡）*500*定量 （g/㎡）/1000
卷筒纸的计量是以重量表示的，卷筒纸的 净重可由下式计算。
纸的层中教案
纸的层中教案教案：纸的层中一、教学目标1.了解纸的厚度是由多层纸叠加而成的。
2.理解纸的层中的结构及其作用。
3.能够通过实验观察纸的厚度与纸张层数之间的关系。
二、教学准备1.多张纸张，一张裁纸刀。
2.实验室或课堂上可以进行实验的地方。
3.学生笔记本和铅笔。
三、教学流程1.导入（5分钟）–引发学生对纸的层中的兴趣，可以问学生对纸厚度和纸张层数之间的关系有什么了解。
–通过问题引导学生思考，激发学生的探索欲望。
2.实验演示（15分钟）–展示一张纸，并让学生观察并描述纸的特点（厚度、质感等）。
–逐步叠加纸张，每叠加一层纸就让学生观察纸的厚度变化，并记录下来。
–实验结束后，让学生观察不同层数纸叠在一起时的厚度，并总结厚度和纸张层数的关系。
3.理论解释（10分钟）–引导学生思考：为什么纸的厚度会随着纸张层数的增加而增加？纸的厚度是如何形成的？–解释纸的层中的概念：纸的层中由多层纸叠加而成，每一层纸都是极薄的，当多层纸叠加在一起时，厚度也会随之增加。
–讲解纸的层中的作用：增加纸的强度、保护内部物体、提升纸的质感等。
4.拓展练习（15分钟）–让学生自行设计一个实验，验证纸的厚度与纸张层数之间的关系。
–学生可以选择其他类型的纸进行实验，如报纸、瓦楞纸等，观察它们之间的差异。
–学生需要记录实验过程和结果，并回答实验中遇到的问题。
5.总结（5分钟）–让学生回顾本节课学到的知识点，对纸的层中有一个全面准确的认识。
–鼓励学生积极参与课堂讨论和实验，培养他们的观察能力和科学思维能力。
四、教学反思本教案通过实验和理论解释相结合的方式，引导学生探索纸的层中的结构和作用。
实验操作让学生亲自参与，培养了他们的观察和探究能力，同时拓展练习的设计也促进了学生的创造思维。
通过这样的教学方式，能够提高学生的学习兴趣和动手能力。
教案：纸的层中（续）五、教学巩固1.作业布置（5分钟）–让学生回家观察家中不同类型纸张的厚度，并记录下来。
–要求学生写一份观察报告，包括纸张的类型、层数和厚度的变化情况。
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2020/7/25
解决方法
为了克服纸张的这种两面性， 目前国外抄纸设备已采用立式夹网 造纸机，在网部采用两面同时脱水， 从而大大减少了纸张两面的差别， 也有效地解决了非涂料印刷纸在印 刷中的掉粉掉毛问题。
目前国际上开发了3种主要测量纸张 匀 度 的 仪 器 ， 分 别 为 STFI 匀 度 仪 、 QNSM匀度仪和MK公司的三维纸页结 构分析仪。
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第三节纸张的水平结构及垂直结构
➢水平结构 ➢垂直结构
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1 纸张的水平结构
纸张的水平结构就是纸张的理想二维网络 的统计几何结构。
纸页中每mm2的纤维交叉数在整个纸 页平面上是不等的，每根纤维交叉的数 量平面上各纤维间也各不相等。
了解2-D纸页的结构，应确定每mm2 纤维交叉数量的分布和每根纤维交叉数 量的分布。
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(1) 每mm2纤维交叉数量的分布
取决于每平方毫米内的纤维或纤 维段数量的变化。每平方毫米上纤维 段的变化是由于纤维的不均匀分布， 即纤维中心的不均匀分布造成的。
在纸内，一些纤维沿纸页顶面 沉积，一些在中层，还有一些则沿 本身全长接
在纸张的垂直结构中，最重 要的结构性质是纤维间粘结的程 度。
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相对黏结面积 RBA%
RBA=Sb/Sfe＝1-Se/Sfe Sfe 发生黏结的纤维的总比表面积
Sb 纸页中纤维间的总黏结比表面积
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3 纸张的匀度
纸 张 的 匀 度 （ Formation) 是 指 纸张中纤维分布的均匀程度 (Uniformity)。
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匀度的重要性
外观质量 物理性能 光学性能 非涂料印刷纸的印刷质量
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匀度的检测
匀度一般在均匀的光线照明下，利 用目测透视纸页来检查。
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1 纸张的纵向和横向
在纸页抄造过程中与造纸机 运转方向平行的为纸张的纵向 （Machine Direction，MD）；
与造纸机运转方向垂直的方 向为纸张的横向(Cross Direction, CD)。
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(1) 纸张的方向性
在纸页成型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 成纸张的纵向和横向在许多性能上存 在差别，即纸张的方向性。
Se 未发生黏结部分的比表面积
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剥离强度
纸张中纤维间的粘结状态决定了 纸张在垂直方向的抗张强度，称为剥 离强度或z向强度。
剥离强度在印刷中，尤其在轮转 胶印中十分重要，印刷过程的拉毛现 象就是由于纸张的z向强度不足造成的。
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第四节 纸张的孔隙结构
纸张是一种多孔材料。 纸张的孔隙结构对于印刷纸、书写 纸、过滤纸、防水(油)纸及其他纸的适 用性有重大的影响。
印刷油墨的颜料粒子也具有一定分 布，两者之间只有很好地匹配才能印刷 出高质量的印刷品。
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测量方法
基于毛细管模型而提出的测量纸张 孔径分布的方法有：水银压入法、置换 法、毛细管吸入法和毛细管上升法。
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横向纸比纵向纸在受湿度影响时 变形更为严重。
在单张纸胶印中更倾向用纵向纸 张。
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(4) 判定纸张纵横方向的方法
•将试样切成直径约50mmx50mm见方， 试样放在水面上，注意观察纸张卷曲的 方向，与卷曲轴平行的方向为纸张的纵 向。
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•按互相垂直的方向切取试样各一条， 长约200mm，宽15mm，并在每一条试 样上做一个记号，使其重叠，用手指捏 住一端，另一端自由地弯向左方或右方， 如两个纸条分开，下面的纸条弯曲大， 则为纸张的横向；再将两纸条弯向另一 方向，如上面纸条压在下面的纸条上， 两个纸条不分开，上面的纸条为横向。
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•按纸条的强度分辨纸张的纵横向。 一般纵向抗张强度大于横向抗张强 度，抗张强度大的方向为纸张纵向， 小的为横向。
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2 纸张的正面和反面
纸张有正反两面，正面为毛布面 (Felt Side)，反面为网面(Wire Side)。
在纸页成型过程中，反面与网接触， 使纸面产生网印。
z
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纸页截面图
纸页中每根纤维都平行于纸页 平面而排列，或者仅仅与平面成很 小的角度，纸页具有多层结构。
纸页中纤维间完全是分层排列 的，可以把纸页看成由多层2-D纸 页 组 成 的 多 平 面 纤 维 网 络 ， 即 MP 纸页。
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在纸页z向没有不连续层，对于 任意纤维，其长度是纸页厚度的 10～20倍，却没有沿纸页z向穿透 到一定厚度。
纤维中心的不均匀分布是纸页不 均匀性最基本的原因。
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(2) 每根纤维交叉数量的分布
每根纤维交叉数量不同原因有两个： ➢纸页中的纤维具有不同的长度； ➢在整个纸页上，纤维与单位长度线交 叉的数量是变化的。
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2 纸张的垂直结构
纸张的垂直结构(Vertical Structure) 即纸张的z向结构。
理想二维网络是指把n根纤维通过随机方 法放于面积为A的平面上形成的理想纤维网络， 简称为2-D纸页。
纸张具有多层结构，纸页中纤维都是 在平面上分布的。
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水平结构对力学性质的影响
纸页的力学性质取决于纤维间 的接触包括：
纤维间交叉的总量 每根纤维交叉的数量
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单位面积的交叉和单根纤维的交叉
通过半径为平均孔半径的孔的流体 流量与通过单位面积上所有孔隙的流体 流量相等。
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平均孔半径仅能表示出孔隙量的相对 大小，不能说明孔隙的大小、形状和分布。
不同类型的纸张，其平均孔半径差别 较大。
沿纸页纵向的平均孔半径最大，而沿 厚度方向的孔半径最小。
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孔径分布
纸张孔径的分布是印刷纸张非常重 要的性质。
第三章 纸张的结构
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主要内容
➢纸张的基本结构性质 ➢纸张的水平结构和垂直结构 ➢纸张的空隙结构
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第一节 概述
结
结构是指形成整体的元素
构 及其分布。
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纸张的结构是研究构成 内 纸张的元素，纤维、填料等 容 及其这些组分在整个纸页中
的排列和分布。
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长网造纸机
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(2) 纵向纸和横向纸
纸张纵向 纵向纸
印刷方向
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787x1092M
纸张横向 横向纸
(3) 印刷纸的使用方法
纸张纤维在吸湿润胀时，纤维直 径方向膨润的幅度比其长度方向要大， 故纸张吸湿时，横向伸长率比纵向大， 一般大2～8倍。
纸张的方向性在单张纸印刷中有 重要作用，特别是在胶印中。
简便！误差大！
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用苯饱和在不同温度下干燥的手抄 纸样，通过对试样饱和前后称重的 方法确定纸张的孔隙率。
苯 ε＝(W2-W1)/V.d
饱 W1 ：试样饱和前的质量
和 法
W2：试样饱和后的质量 V：纸张的体积 d：苯的密度
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较准确！
平均孔半径
平均孔半径又称等效孔半径 (Equivalent Pore Radius)，指长度等于纸 页厚度之孔隙的当量半径。
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规格为787*1092mm的单张印刷纸， 当相对湿度从50%升到65%时，纵向伸 长率为0.05%，横向伸长率为0.15%。
若787*1092mm为纵向纸，则其长 边伸长为0.55mm，短边伸长为1.18mm， 若为横向纸，则其长边伸长为1.64mm， 短边伸长为0.40mm.
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纸张的两面性
反面粗糙，也比较疏松，细小纤维少。 正面平滑、紧密，细小纤维和填料较多。 正、反面的各种性质都不一样，纸张的这种两 面不均的现象，称之为纸张的两面性。 产生纸张两面性的是在纸页成型过程中单面脱 水，网面细小纤维和填料流失所致。
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纸张两面性对印刷的影响
造纸原料和工艺决定了纸张的 结构，纸张的结构又决定了纸张的 性能，从而决定了纸张的使用效果。
结构不同的纸张具有不同的用 途。了解纸张的结构特点，对认识 它的性能和使用效果是非常重要的。
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1 非涂布印刷纸张的结构特点
具有多相复杂的结构元素； 结构元素在3个相互垂直方向上分布各向 异性； 大多数纸张的结构都具有两面性； 结构元素之间存在结合力，是纸张强度的 基础； 具有孔隙结构。
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(1) 孔隙结构对纸张性能的影响
纸张对油墨、水及其他乳浊液、 悬浊液的吸收和过滤性能，都由其孔 隙结构所决定。
若纸张的孔隙结构与油墨特性之 间不相匹配，在油墨固着之前过多吸 收油墨中的连结料，则会导致印刷品 光泽和密度的降低。
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(2) 孔隙结构的决定因素
纸张的孔隙结构是由多孔的纤维 和纸张成形过程中纤维之间的交织情 况决定的。
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2 涂布印刷纸张的结构特点
在非涂布纸表面涂布非纤维性的 矿物原料，表面性质不为纤维素纤维 所决定。 ➢ 双层涂布纸两面性减小或消除； ➢ 表面平滑度提高； ➢ 空隙较均匀； ➢ 光泽度高； ➢ 印刷性能优于非涂布纸。