纸张的主要性能与纸张老化

纸张的主要性能与纸张老化

|作者:杨开吉|

纸张与古代其他文字载体材料相比，有纸草之便，不易破裂；有竹木之廉，体积不大；有缣帛羊皮之软，无其贵；有金石之坚，而不笨重。

一、纸张的主要性能(property)

物理性能：包括定量、厚度、紧度、透气度、施胶度和吸收性等

光学性能：包括白度、不透明度等

机械性能（机械强度）：包括抗张强度、耐破度、耐折度和撕裂度等化学性能：包括化学成分的含量、水分、PH值、灰分、铜价和粘度等（一）纸张的物理性能

1.定量与厚度（quantityandthickness）

定量是指纸张单位面积的重量，一般以每平方米纸张有多少克表示，即

g/m2。

厚度是指在一定的面积和一定的压力下，测得纸样两面之间的垂直距离。

2.紧度(tightness)

紧度是指每立方厘米纸张的重量，其结果以g/cm3表示。

3.施胶度

施胶度表示纸张抗水性能的大小。施胶度是以标准墨水划线时，不扩散也不渗透的线条最大宽度（mm）表示。

4.吸收性(absorptivity)

纸张对液体、气体具有吸收能力。吸收的原理：1）纸张纤维之间具有无数毛细孔隙，2）纤维素和半纤维素具有大量亲水基团—OH。

纸张的含水量（正常含水量一般为7%）吸收有害气体，不利于纸张的耐久性。

（二）纸张的光学性能

白度(whiteness)是指纸张受到光照后全面反射的能力，以百分数表示。某一纸张白度下降表示纸张老化耐久性下降的指标。

（三）纸张的机械性能

纸张的机械性能又称机械强度，是指纸张在一定机械外力条件下，抵抗外力作用的能力。也是衡量纸张耐久性的重要指标。

机械强度(mechanicalshrength)取决于纸张纤维的原始强度，和纤维与纤维之间的结合强度。

1.抗张强度(tensilingstrength)：纸张能承受的最大张力。通常以一定宽度的试样的抗张力，以N/15mm、KN/m表示。

2.耐破度(wearproofstrength)：纸张在单位面积上所承受的均匀增大的最大压力，以Pa、Mpa、Kpa表示。

3.耐折度(foldproofstrength)：纸张在一定张力下，试样来回做一定角度折叠，直至其断裂时的折叠次数，以双次表示。

4.撕裂度(tearproofstrength)：纸张被切出一定长度的裂口，再从裂口开始撕破所需要的力，以mN表示。

（四）纸张的化学性能

1.水分

结合水(boundwater)：纤维素非结晶区上有许多游离氢氧基，能于水分子氢键结合，这部分水是结合水。结合水分子排列有一定方向，赋予纤维柔韧性和好的机械强度。

游离水(freewater)：

纤维结构中的各个单元，如微纤维之间、原细纤维之间或大分子之间存在大量毛细管，由毛细管作用所吸附的水称之为游离水。促使纸张纤维素发生各种有害化学反应，并为微生物和档案害虫提供水分。

2.纸张的PH值酸是纤维素水解反应的催化剂，氢离子浓度越大，刺激氧桥断裂，影响纸张耐久性。

3.纸的铜价(cupricvalue)

铜价是指在特定的条件下，100g绝干纤维素（纸浆）使氧化铜（CuO，二价铜）还原为氧化亚铜（Cu2O,一价铜）的克数。铜价主要用于鉴别纤维素C1还原基的多少以及链的长短。纤维素分子水解、氧化后聚合度下降，暴露出更多的还原基

团，铜价增大，耐久性下降。

二、纸张老化(aging)

（一）张老化的概念：在外界各种不利环境作用下，纸张主要化学成分发生不可逆的化学变化，从而使纸张性能下降的过程。

微观表现：纤维素、半纤维素和木质素的化学结构发生变化；宏观表现：纸张泛黄，白度下降；机械强度下降；铜价上升；酸度上升PH值减小。

（二）纸张老化原因

1.老化的内因

（1）主要化学成分的变化

维素和半纤维素水解、氧化、氧化降解、光解、光氧化作用木质素氧化和光解反应

纤维素>半纤维素>木质素（表示分子稳定性，不宜老化程度）（2）纸张内部的有害物质

生产过程中残留的酸、氧化剂、施胶明矾、金属离子等

2．老化的外因

高温、高湿、光线、酸、氧化剂、微生物等加速发生水解、氧化和光解反应。

（三）人工老化试验(acceleratedagingtest)

人为给纸张不利的外因条件，加速纸张老化速度，测出纸张白度、机械强度、酸度等理化指标，判断纸张耐久性的试验。干热老化试验表明：纸张在温度105℃±2℃老化72小时，相当于自然室温下保存25年。以此判断纸张耐久性的好坏，并可推算出纸张的预期寿命。