第三章 纸张的结构
- 格式:ppt
- 大小:2.18 MB
- 文档页数:48
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。
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。
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。
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。