第一章纸和纸板.ppt
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1、第一章第一章 包装用纸及纸板包装用纸及纸板第一节第一节 概概 述述第二节第二节 纸的制造纸的制造第三节第三节 纸和纸板的性能纸和纸板的性能 及测试方法及测试方法第四节第四节 包装用纸包装用纸概概 述述第一节第一节 1.纸的定义纸的定义 广广义义:能能够够作作为为书书写写、印印刷刷、包包装装等方面使用的薄片材料的总称。等方面使用的薄片材料的总称。狭狭义义()是是指指从从悬悬浮浮液液中中将将植植物物纤纤维维、矿矿物物纤纤维维、动动物物纤纤维维、化化学学纤纤维维或或这这些些纤纤维维的的混混合合物物沉沉积积到到适适当当的的成成型型设设备备上上,经经过过干干燥燥制制造的平整、均匀的薄片(片状物)造的平整
2、、均匀的薄片(片状物)以以纸纸和和纸纸板板为为材材料料制制成成的的包包装装称称为为纸包装。纸包装。2.2.纸包装材料的特点纸包装材料的特点 原料来源丰富,成本低,生产方便;原料来源丰富,成本低,生产方便;重量轻、缓冲保护性能优良重量轻、缓冲保护性能优良;外观、外形易于改善造型;外观、外形易于改善造型;印刷印刷适性好;适性好;无毒、无味、卫生无毒、无味、卫生 贮运方便;贮运方便;易易与其它材料复合,应用广泛;与其它材料复合,应用广泛;绿色环保,无污染,利于回收。绿色环保,无污染,利于回收。3.3.3.3.加工纸与原纸加工纸与原纸加工纸与原纸加工纸与原纸:原纸:抄造后未经加工处理的纸。原纸:抄造后
3、未经加工处理的纸。原纸:抄造后未经加工处理的纸。原纸:抄造后未经加工处理的纸。加工纸:为提高纸的表面性质和装饰效果或加工纸:为提高纸的表面性质和装饰效果或加工纸:为提高纸的表面性质和装饰效果或加工纸:为提高纸的表面性质和装饰效果或为了赋予纸面一些特殊性能,对原纸进行再加工为了赋予纸面一些特殊性能,对原纸进行再加工为了赋予纸面一些特殊性能,对原纸进行再加工为了赋予纸面一些特殊性能,对原纸进行再加工后的成品称为加工纸。(如:涂布、浸渍、复合后的成品称为加工纸。(如:涂布、浸渍、复合后的成品称为加工纸。(如:涂布、浸渍、复合后的成品称为加工纸。(如:涂布、浸渍、复合纸)纸)纸)纸)4 4 4 4.纸
4、和纸板的区别纸和纸板的区别纸和纸板的区别纸和纸板的区别 纸纸纸纸-定量小于定量小于定量小于定量小于225g/m225g/m225g/m225g/m2 2 2 2,厚度小于厚度小于厚度小于厚度小于0.1mm0.1mm0.1mm0.1mm;纸板纸板纸板纸板-定量大于定量大于定量大于定量大于225g/m225g/m225g/m225g/m2 2 2 2,厚度大于厚度大于厚度大于厚度大于0.1mm0.1mm0.1mm0.1mm;5.5.纸和纸板的包装性能纸和纸板的包装性能l l外观性能外观性能 主要是指通过肉眼可以观察到得纸张质主要是指通过肉眼可以观察到得纸张质量缺陷,也称外观纸病,如斑点、孔洞、量缺
5、陷,也称外观纸病,如斑点、孔洞、针眼、裂口、皱纹、折子、条痕、显著的针眼、裂口、皱纹、折子、条痕、显著的网痕、鱼鳞斑、同批纸张色调的显著差别网痕、鱼鳞斑、同批纸张色调的显著差别等。等。l l强度性能强度性能 指在外力作用下,材料本身发生破裂时指在外力作用下,材料本身发生破裂时所能承受的最大应力,也是纸和纸板的物所能承受的最大应力,也是纸和纸板的物理力学强度。如纸袋纸的抗张强度和撕裂理力学强度。如纸袋纸的抗张强度和撕裂度,纸板的耐破度,瓦楞纸板的戳穿强度度,纸板的耐破度,瓦楞纸板的戳穿强度等。等。l l抗弯曲和压缩性能抗弯曲和压缩性能 是制造包装箱、盒的重要指标,包括挺是制造包装箱、盒的重要指标
6、,包括挺度、环压强度、边压强度、平压强度等。度、环压强度、边压强度、平压强度等。l l表面性能表面性能 包括粗糙度、平滑度、印刷表面强度及包括粗糙度、平滑度、印刷表面强度及掉毛、耐磨、粘合等性能。掉毛、耐磨、粘合等性能。l l透气与吸收性能透气与吸收性能 透气性能包括透气度、透气阻力、水透气性能包括透气度、透气阻力、水蒸气透过率等指标。蒸气透过率等指标。吸收性能主要是指吸水性、油墨吸收吸收性能主要是指吸水性、油墨吸收性、施胶度等。性、施胶度等。l l光学性能光学性能 反映了其对投射光线的反射、投射和反映了其对投射光线的反射、投射和吸收能力,给人的感官视觉就是纸张白度、吸收能力,给人的感官视觉就
7、是纸张白度、透明度、不透明度、光泽度和颜色等性能透明度、不透明度、光泽度和颜色等性能指标。如用于香烟包装、制作标签的铜版指标。如用于香烟包装、制作标签的铜版纸对纸张白度、光泽度要求较高。纸对纸张白度、光泽度要求较高。l l适印性能适印性能 包装纸和纸板必须具有良好的适印性能,包装纸和纸板必须具有良好的适印性能,才能制造出外观精美的包装。随着商品竞才能制造出外观精美的包装。随着商品竞争日趋激烈,包装装潢印刷技术要求越来争日趋激烈,包装装潢印刷技术要求越来越高,不论何种印刷方式,都要求纸和纸越高,不论何种印刷方式,都要求纸和纸板有良好的油墨吸收性、表面均一性、尺板有良好的油墨吸收性、表面均一性、尺
8、寸稳定性等,才能印刷出精美的包装效果寸稳定性等,才能印刷出精美的包装效果与制品。与制品。l l卫生、化学性能卫生、化学性能 对于专门用途的纸和纸板,除了一般对于专门用途的纸和纸板,除了一般性能外,在卫生、化学性能方面还有专门性能外,在卫生、化学性能方面还有专门的要求,如用于食品、药品、化妆品包装的要求,如用于食品、药品、化妆品包装用纸,必须检测安全卫生性,包括砷、铅用纸,必须检测安全卫生性,包括砷、铅含量、荧光物质、大肠杆菌检出水平,应含量、荧光物质、大肠杆菌检出水平,应当控制在安全的范围内。当控制在安全的范围内。纸和纸板的化学性能主要指水分、灰纸和纸板的化学性能主要指水分、灰分、化学组成和其
9、水提取物的酸碱度等。分、化学组成和其水提取物的酸碱度等。纸的制造纸的制造第二节第二节 一一.造纸原料的种类造纸原料的种类 二、造纸植物纤维原料的生物结构二、造纸植物纤维原料的生物结构常见的植物细胞形态示意图常见的植物细胞形态示意图常见的植物细胞形态示意图常见的植物细胞形态示意图薄壁细胞,壁薄壁细胞,壁薄壁细胞,壁薄壁细胞,壁薄短小,不适薄短小,不适薄短小,不适薄短小,不适合造纸,只会合造纸,只会合造纸,只会合造纸,只会在制浆过程中在制浆过程中在制浆过程中在制浆过程中消耗化学药品消耗化学药品消耗化学药品消耗化学药品和能源,造纸和能源,造纸和能源,造纸和能源,造纸上这类细胞称上这类细胞称上这类细胞
10、称上这类细胞称之为杂细胞之为杂细胞之为杂细胞之为杂细胞厚壁细胞,是厚壁细胞,是厚壁细胞,是厚壁细胞,是中空、细长。中空、细长。中空、细长。中空、细长。呈纺锤状、富呈纺锤状、富呈纺锤状、富呈纺锤状、富有挠曲、柔韧有挠曲、柔韧有挠曲、柔韧有挠曲、柔韧性的细胞,在性的细胞,在性的细胞,在性的细胞,在植物体内起到植物体内起到植物体内起到植物体内起到机械支撑的作机械支撑的作机械支撑的作机械支撑的作用,形成纸张用,形成纸张用,形成纸张用,形成纸张后使之具有良后使之具有良后使之具有良后使之具有良好的物理强度,好的物理强度,好的物理强度,好的物理强度,造纸上称为纤造纸上称为纤造纸上称为纤造纸上称为纤维维维维类
11、别类别类别类别原料原料原料原料纤维含量纤维含量纤维含量纤维含量/%/%/%/%纤维平均长度纤维平均长度纤维平均长度纤维平均长度/mm/mm/mm/mm针叶木针叶木针叶木针叶木红松红松红松红松98.298.298.298.23.623.623.623.62落叶松落叶松落叶松落叶松98.598.598.598.53.413.413.413.41阔叶木阔叶木阔叶木阔叶木山杨山杨山杨山杨76.776.776.776.70.860.860.860.86白皮桦白皮桦白皮桦白皮桦73.373.373.373.31.211.211.211.21禾草类禾草类禾草类禾草类稻草稻草稻草稻草464646460.920
12、.920.920.92麦草麦草麦草麦草62.162.162.162.11.321.321.321.32棉杆棉杆棉杆棉杆71.371.371.371.30.830.830.830.83常用造纸原料的纤维含量及长度常用造纸原料的纤维含量及长度常用造纸原料的纤维含量及长度常用造纸原料的纤维含量及长度 作为造纸植物纤维原料,纤维比例越高,细长均匀,杂细胞含量低,作为造纸植物纤维原料,纤维比例越高,细长均匀,杂细胞含量低,作为造纸植物纤维原料,纤维比例越高,细长均匀,杂细胞含量低,作为造纸植物纤维原料,纤维比例越高,细长均匀,杂细胞含量低,生产出来的纸强度就越高。生产出来的纸强度就越高。生产出来的纸强度
13、就越高。生产出来的纸强度就越高。1.1.纤维素(纤维素(纤维素(纤维素(cellulosecellulose)(1)(1)(1)(1)纤维素的化学结构及生物合成纤维素的化学结构及生物合成纤维素的化学结构及生物合成纤维素的化学结构及生物合成 纤维素是构成植物细胞的基本成分,它存在纤维素是构成植物细胞的基本成分,它存在纤维素是构成植物细胞的基本成分,它存在纤维素是构成植物细胞的基本成分,它存在于所有植物当中,是植物界中一种最丰富的可再于所有植物当中,是植物界中一种最丰富的可再于所有植物当中,是植物界中一种最丰富的可再于所有植物当中,是植物界中一种最丰富的可再生的有机资源。生的有机资源。生的有机资源
14、。生的有机资源。纤维素在纺织工业、造纸工业、木材工业等纤维素在纺织工业、造纸工业、木材工业等纤维素在纺织工业、造纸工业、木材工业等纤维素在纺织工业、造纸工业、木材工业等领域有着多种重要的用途。领域有着多种重要的用途。领域有着多种重要的用途。领域有着多种重要的用途。纤维素是植物纤维原料的主要化学组成之一,纤维素是植物纤维原料的主要化学组成之一,纤维素是植物纤维原料的主要化学组成之一,纤维素是植物纤维原料的主要化学组成之一,它与半纤维素、木素一起,构成植物体得支持骨它与半纤维素、木素一起,构成植物体得支持骨它与半纤维素、木素一起,构成植物体得支持骨它与半纤维素、木素一起,构成植物体得支持骨架。架。
15、架。架。三三.造纸植物纤维的化学组成造纸植物纤维的化学组成 纤维素一词在不同领域使用时,其意义不同。纤维素一词在不同领域使用时,其意义不同。纤维素一词在不同领域使用时,其意义不同。纤维素一词在不同领域使用时,其意义不同。学术上的纤维素:特指常温下不溶于水、稀酸、学术上的纤维素:特指常温下不溶于水、稀酸、学术上的纤维素:特指常温下不溶于水、稀酸、学术上的纤维素:特指常温下不溶于水、稀酸、稀碱的稀碱的稀碱的稀碱的D-D-D-D-葡萄糖基以葡萄糖基以葡萄糖基以葡萄糖基以1 1 1 1,4 4 4 4糖苷键连接而成的线型高分糖苷键连接而成的线型高分糖苷键连接而成的线型高分糖苷键连接而成的线型高分子聚合
16、物。子聚合物。子聚合物。子聚合物。工业上的纤维素:指植物原料经过特定的纤维工业上的纤维素:指植物原料经过特定的纤维工业上的纤维素:指植物原料经过特定的纤维工业上的纤维素:指植物原料经过特定的纤维化工程所得到的剩余物,即纸浆,其中含有一些半纤化工程所得到的剩余物,即纸浆,其中含有一些半纤化工程所得到的剩余物,即纸浆,其中含有一些半纤化工程所得到的剩余物,即纸浆,其中含有一些半纤维素和木素。维素和木素。维素和木素。维素和木素。纤维素的结构纤维素的结构纤维素的结构纤维素的结构(2 2 2 2)纤维素的物理及化学性质)纤维素的物理及化学性质)纤维素的物理及化学性质)纤维素的物理及化学性质 纤维素的吸附
17、和解吸纤维素的吸附和解吸纤维素的吸附和解吸纤维素的吸附和解吸 吸附:在纤维素的无定形区内,游离羟基与吸附:在纤维素的无定形区内,游离羟基与吸附:在纤维素的无定形区内,游离羟基与吸附:在纤维素的无定形区内,游离羟基与极性水分子形成氢键结合,使纤维素的水分含量极性水分子形成氢键结合,使纤维素的水分含量极性水分子形成氢键结合,使纤维素的水分含量极性水分子形成氢键结合,使纤维素的水分含量增加的过程。增加的过程。增加的过程。增加的过程。解吸:因蒸汽分压下降,无定形区的氢键结解吸:因蒸汽分压下降,无定形区的氢键结解吸:因蒸汽分压下降,无定形区的氢键结解吸:因蒸汽分压下降,无定形区的氢键结合破坏,水分子被释
18、放的过程。合破坏,水分子被释放的过程。合破坏,水分子被释放的过程。合破坏,水分子被释放的过程。吸附与解吸不是完全可逆的。吸附与解吸不是完全可逆的。吸附与解吸不是完全可逆的。吸附与解吸不是完全可逆的。纤维素的吸附只发生在无定形区,结晶区并纤维素的吸附只发生在无定形区,结晶区并纤维素的吸附只发生在无定形区,结晶区并纤维素的吸附只发生在无定形区,结晶区并没有吸附,结晶区内的氢键没有被破坏,链分子没有吸附,结晶区内的氢键没有被破坏,链分子没有吸附,结晶区内的氢键没有被破坏,链分子没有吸附,结晶区内的氢键没有被破坏,链分子的有序排列也没有被改变。的有序排列也没有被改变。的有序排列也没有被改变。的有序排列
19、也没有被改变。吸附水量随纤维素无定形区百分率的增加而吸附水量随纤维素无定形区百分率的增加而吸附水量随纤维素无定形区百分率的增加而吸附水量随纤维素无定形区百分率的增加而增加。增加。增加。增加。吸湿与解吸对纸张强度的影响:吸湿与解吸对纸张强度的影响:纸张强度一部分来源于纤维之间的氢键纸张强度一部分来源于纤维之间的氢键结合力。水分含量高,纤维之间的氢键结结合力。水分含量高,纤维之间的氢键结合减少,纸张强度下降;水分含量低,纸合减少,纸张强度下降;水分含量低,纸张发脆,强度亦下降。张发脆,强度亦下降。(3)纤维素常用的溶剂)纤维素常用的溶剂无机碱:无机碱:NaOH、KOH等等无机酸:无机酸:72%硫酸
20、、硫酸、40-42%盐酸、盐酸、77-78%磷酸磷酸无机盐:无机盐:ZnCl2铜氨溶液、铜乙二胺溶液:与纤维素大分子铜氨溶液、铜乙二胺溶液:与纤维素大分子形成络合物,具有较高的溶解能力。形成络合物,具有较高的溶解能力。2.2.半纤维素半纤维素(HemicelluloseHemicellulose):是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体,这是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体,这是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体,这是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体,这些糖是五碳糖和六碳糖,包括木糖、葡萄糖、阿拉些糖是五碳糖和六碳糖,包括木糖、葡萄糖、阿拉些糖是五碳糖和六碳糖,包括木糖、葡萄糖、阿拉
21、些糖是五碳糖和六碳糖,包括木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖等。单糖聚合体间分别以共伯糖、甘露糖和半乳糖等。单糖聚合体间分别以共伯糖、甘露糖和半乳糖等。单糖聚合体间分别以共伯糖、甘露糖和半乳糖等。单糖聚合体间分别以共价键、氢键、醚键和酯键连接,其中半纤维素木聚价键、氢键、醚键和酯键连接,其中半纤维素木聚价键、氢键、醚键和酯键连接,其中半纤维素木聚价键、氢键、醚键和酯键连接,其中半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的糖在木质组织中占总量的糖在木质组织中占总量的糖在木质组织中占总量的50%50%50%50%,它结合在纤维素微纤,它结合在纤维素微纤,它结合在纤维素微纤,它结合在纤维素微纤维的表面,并
22、且相互连接,这些纤维构成了坚硬的维的表面,并且相互连接,这些纤维构成了坚硬的维的表面,并且相互连接,这些纤维构成了坚硬的维的表面,并且相互连接,这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。细胞相互连接的网络。细胞相互连接的网络。细胞相互连接的网络。半纤维素在植物细胞壁中与纤维素共生、可溶于半纤维素在植物细胞壁中与纤维素共生、可溶于半纤维素在植物细胞壁中与纤维素共生、可溶于半纤维素在植物细胞壁中与纤维素共生、可溶于碱溶液,遇酸后远较纤维素易于水解。但能提高纸碱溶液,遇酸后远较纤维素易于水解。但能提高纸碱溶液,遇酸后远较纤维素易于水解。但能提高纸碱溶液,遇酸后远较纤维素易于水解。但能提高纸张的断裂长、
23、耐折度、吸收性和不透明张的断裂长、耐折度、吸收性和不透明张的断裂长、耐折度、吸收性和不透明张的断裂长、耐折度、吸收性和不透明半纤维素的分离与提取半纤维素的分离与提取半纤维素的分离与提取半纤维素的分离与提取分离前的准备分离前的准备分离前的准备分离前的准备 制取无抽提物试样制取无抽提物试样制取无抽提物试样制取无抽提物试样-先用水抽提,再用苯先用水抽提,再用苯先用水抽提,再用苯先用水抽提,再用苯-乙乙乙乙醇混合液抽提,必要时再用草酸盐溶液抽提。醇混合液抽提,必要时再用草酸盐溶液抽提。醇混合液抽提,必要时再用草酸盐溶液抽提。醇混合液抽提,必要时再用草酸盐溶液抽提。对阔叶木和禾本科可直接从无抽提物中分离
24、半对阔叶木和禾本科可直接从无抽提物中分离半对阔叶木和禾本科可直接从无抽提物中分离半对阔叶木和禾本科可直接从无抽提物中分离半纤维素;纤维素;纤维素;纤维素;针叶木中因为高度木质化,必须先将其制为综针叶木中因为高度木质化,必须先将其制为综针叶木中因为高度木质化,必须先将其制为综针叶木中因为高度木质化,必须先将其制为综纤维素(纤维素和半纤维素的总称),在进行半纤纤维素(纤维素和半纤维素的总称),在进行半纤纤维素(纤维素和半纤维素的总称),在进行半纤纤维素(纤维素和半纤维素的总称),在进行半纤维素分离。维素分离。维素分离。维素分离。漂白化学浆中,漂白化学浆中,漂白化学浆中,漂白化学浆中,-纤维素为纤维
25、素和抗碱的纤维素为纤维素和抗碱的纤维素为纤维素和抗碱的纤维素为纤维素和抗碱的半纤维素,半纤维素,半纤维素,半纤维素,-纤维素为高度降解纤维素及半纤维素,纤维素为高度降解纤维素及半纤维素,纤维素为高度降解纤维素及半纤维素,纤维素为高度降解纤维素及半纤维素,-纤维素全为半纤维素纤维素全为半纤维素纤维素全为半纤维素纤维素全为半纤维素半纤维素与纤维素在化学结构上的比较:半纤维素与纤维素在化学结构上的比较:组成半纤维素的糖基种类多;组成半纤维素的糖基种类多;半纤维素上含有短的支链,还原性末端基半纤维素上含有短的支链,还原性末端基较多;较多;糖基的构型复杂,有吡喃式、呋喃式,糖基的构型复杂,有吡喃式、呋喃
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