下载文档原格式
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。
纸结构承重设计范文
纸材料的力学特性决定了纸结构的承重性能。
首先，纸的弹性模量较低，柔软度较大，因此在受力时容易形成较大的变形。
此外，纸的抗压、抗拉、抗剪强度也较低，这限制了纸结构的承载能力。
因此，在纸结构设计中，需要采取一系列的措施来提高其承载能力。
在纸结构设计中，首先需要对所设计的结构进行负荷分析。
根据结构的用途和受力情况，确定结构所要承受的最大荷载，并进行静力学计算。
在计算中需要考虑结构的强度、稳定性和刚度等因素。
其次，在纸结构的设计中需要选择合适的材料。
纸材料的性质和种类繁多，有单层纸、双层纸、多层纸等，以及各种不同厚度的纸张。
在选择纸材料时，需要考虑结构的强度和刚度要求，以及结构的重量和成本等因素。
此外，纸结构承重设计还需要考虑纸的抗压性能。
纸的抗压性能是指纸材料在受压力作用下的承载能力。
为了提高纸的抗压性能，可以采用增加纸层、增加材料厚度等方式。
在纸结构承重设计中，还需要考虑纸的抗剪性能。
纸的抗剪性能是指纸材料在受剪力作用下的承载能力。
为了提高纸的抗剪性能，可以采用增加纸张的面积、增加材料的厚度等方式。
综上所述，纸结构承重设计需要综合考虑纸材料的强度、刚度、重量和成本等因素。
通过合理选择纸材料、增强纸张的粘合性能以及提高纸的抗压、抗剪、抗拉性能，可以使纸结构具有更高的承载能力。
纸结构设计的发展将为新材料领域带来更多的创新和应用。
纸的化学成分
纸是一种由植物纤维或其他材料制成的薄片状物品，广泛应用于书籍、报纸、包装、艺术品等各个领域。
纸的化学成分主要由纤维素、半纤维素、木质素和其他杂质组成。
纤维素是纸张最主要的成分，占据了纸张质量的60%-90%。
它是一种长链有机物质，由葡萄糖分子组成，是植物细胞壁的主要成分。
纤维素的分子结构紧密，使得它具有高度的强度和稳定性。
半纤维素是从植物细胞壁和木材中提取出来的一种多糖物质，它与纤维素类似，但分子结构更加松散，容易溶解于水。
半纤维素在纸张的制造过程中，可以增加纸张的厚度和柔韧性。
木质素是植物细胞壁中的一种有机物质，它使得木材具有硬度和耐久性。
在纸张制造过程中，木质素会影响纸张的颜色和稳定性。
除了以上主要成分外，纸张中还包含一些杂质，例如纸浆中的沙子、灰尘和树皮等，这些杂质可以通过纸张的制造过程中的筛选和清洁来去除。
总的来说，纸张的化学成分包含纤维素、半纤维素、木质素和其他杂质，这些成分决定了纸张的强度、稳定性和颜色等特性。
- 1 -。
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A上的纤维根数N，平均覆盖层C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。
C=N.Lf.Wf/A=b/Bf，其中，.Lf.Wf分别为纤维的长度和宽度，b为纸张定量，Bf为纤维的定量，指将纤维单根排列而形成的单层纤维纸页的定量，N是单层排布时所有的纤维总数，A是测定面积。
2、相对键接面积（RBA）：总键接面积对于可用于键接的总表面面积之比。
它不可能是100%，通常用来描述纸页的结合度。
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。
指在纸页平面内小规模定量的波动，是颗粒不均匀分布的结果。
（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（Fiber Orientation）：机制纸的一个结构特点，纸页结构的各项异性，纸机方向排列的纤维和垂直纸机方向排列的纤维。
直接影响纸的平面机械性能、尺寸稳定性。
5、纤维定量：单位面积单层纤维层的纤维的质量，可表示为g/cm2（basis weight of fibers）6、（Hydrodynamic smoothing）流体动力滤波：指的是悬浮液在脱水过程中能够改善匀度，在纤维层的最低定量区域内，通过沉积的纤维层流速最高，流动阻力小。
因此，悬浮液流向定量低的地方，这种机理就是流体动力学滤波。
7、Jentzen effect：指从未干燥过的纤维，如果在干燥过程中对其施加轴向拉力，则干燥后其弹性模量和抗张强度会增大，而伸长率减小，如果施加轴向的压缩力，则效果相反，能够解释什么样的干燥条件会改变纤维特性。
8、MD：纸和纸板的纵向，即为纸机运行的方向。
CD：纸和纸板的横向，即为垂直于纸机运行的方向。
9、Density/bulk：（紧度/松厚度）：紧度是指单位体积纸或纸板的质量，以g/cm3或kg/m3。
、纸张的构成纸张是由植物纤维加入填料、胶料、色料等成分成加工提成的一种物质材料。
构成纸张的原材料，主要有稻草、竹木、棉麻及可利用的废料等。
根据原料的不同，所构成的纸张的性质也会不同。
填料是为了增加纸张的柔韧性、减少纸的透明度和伸缩性，并使纸张的表面平整均匀而采用的物料，如一般印刷用纸用滑石粉，高级纸用高岭土和硫酸钡等。
填料的使用应该适量，一般是占纸张的20%左右，过多则会降低线张的抵抗力和柔韧性，并会阻碍油墨的吸收，从而造成印刷时的掉粉弊病。
胶料是为了将纸张中的小孔隙进行填塞，以提高纸张的抗水性，也能改善纸张的光泽度、强度并起到防止纸面起毛的作用。
常用的胶料有松香、明矾、淀粉等。
色料是为了增强纸张的色泽纯度，大都使用无机颜料或有机染料。
2、纸张的规格纸张根据印刷用途的不同可以分为平板纸和卷筒纸，平板纸适用于一般印刷机，卷筒纸一般用于高速轮转印刷机。
纸张的大小一般都要按照国家制定的标准生产。
印刷、书写及绘图类用纸原纸尺寸是：卷筒纸宽度分1575mm、1092mm、880mm、787mm四种；平板纸的原纸尺寸按大小分为：880mm x 1230mm、850mm x 1168mm、880mm x 1092mm、787mm x 1092mm、787mm x 960mm、690mm x 960mm等六种。
图书杂志开本及纸张幅面尺寸的标准，国家规定是采用880mm x 1230mm、900mm x 1280mm、1000mm x 1400mm未裁切的单纸张尺寸印刷。
由于设备、生产、供应等原因，原787mm x 1092mm、850mm x 1168mm大小的纸张，目前仍可继续使用，但需要注意的是这种尺寸是要逐步淘汰的老标准开本，以后的纸张尺寸将向新的国家标准过渡。
在沿海地区，因为众多的外资印刷企业，很多印刷机构还在广泛地采用一些老版纸张，纸张的重量是以定量和令重表示的。
一般是以定量来表示，即我们日常俗称的“克重”。
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。
纸吸水的原理
纸吸水是我们日常生活中经常会遇到的现象，无论是用纸巾擦拭水渍还是用吸
水纸巾吸收水分，都是利用了纸张的吸水特性。
那么，纸张是如何实现吸水的呢？下面我们就来探讨一下纸吸水的原理。
首先，我们需要了解纸张的组成结构。
纸张主要由纤维素和纤维素以外的其他
物质组成，纤维素是纸张吸水的主要成分。
纤维素分子内部含有大量的羟基（-OH），这些羟基具有很强的亲水性，能够与水分子形成氢键，从而使纸张具有较
强的吸水性能。
其次，纸张的吸水过程是一个复杂的物理过程。
当纸张与水接触时，水分子会
通过毛细管作用渗入纸张内部。
毛细管作用是指在细小的管道或孔隙中，由于表面张力的作用使液体产生上升的现象。
纸张的纤维结构形成了许多微小的孔隙和通道，这些孔隙和通道就像毛细管一样，能够将水分子向纸张内部输送。
同时，纤维素分子的亲水性使得水分子更容易在纤维之间扩散，从而加速了纸张吸水的过程。
此外，纸张的吸水性能还与纸张的厚度、密度和表面处理有关。
一般来说，较
薄的纸张吸水更快，因为水分子更容易渗透到纸张内部；而较厚的纸张吸水速度较慢。
此外，纸张的密度越大，吸水性能越差；而经过表面处理的纸张（如涂布、涂膜等）则会减弱纸张的吸水性能。
总的来说，纸张吸水的原理是通过纤维素分子的亲水性和纤维结构的毛细管作用，使得水分子能够快速渗透到纸张内部。
纸张的厚度、密度和表面处理也会影响纸张的吸水性能。
了解纸张吸水的原理不仅有助于我们更好地使用纸张，还能够启发我们在工程和科技领域中更好地利用纸张的吸水特性。
希望本文能够帮助您更好地了解纸张吸水的原理。
第二章纸张的结构
1、纸张的两面性产生的原因
是造纸的工艺方法造成的。
由于长纤维和细小纤维、填料粒子、胶料粒子在纸幅两面的分布不同（网子滤水、真空箱吸水），网子和毛毯对纸面的印痕不同等造成的。
2、纸张两面性的差别：
纸张的正面平滑度较高，着墨效果较好，但表面强度较反面低，在印刷中更易发生拉毛现象。
相反，纸张的反面较粗糙，着墨效果较正面差，但表面强度高，在印刷中不易发生拉毛现象。
在实际印刷中也发现，与纸张正面接触的橡皮布表面的堆粉堆毛现象要比反面严重得多。
3、纸张的两面性对印刷纸质量的影响
纸张两面平滑度和施胶度的差别，造成纸张两面对油墨的接受性和吸收性不同。
它可导致印刷品质量的不均匀性，不利于印品质量的控制。
4、纸张的方向性对印刷的影响
纸张吸湿引起的伸缩，总是在其横向比纵向要大些，实验证实横向纸比纵向纸在受湿度影响时变形更为严重，为了减少套印不准、发生卷曲等故障，所以印刷纸最好切成纵向纸。
在单张纸平印中，纸张方向对印刷的影响很大。
对多色印刷来说，原则上都应使用纵向纸。
单张纸印刷机是以纸张长边与滚筒轴向平行进行印刷的，所以当纸张短边有伸长时，也就是在滚筒圆周方向有伸长时，可以利用绷紧印版、调整印版橡皮布下面的衬垫来补偿，而轴向的变形则很难弥补。
如果采用横向纸，会因较大的左右伸长得不到补偿而套印不准。
沿着丝绺方向对活件进行折页是印刷厂一贯追求的目标。
在印刷后装订成书时要让纸的纵向在书页的上下方向，这样书打开时能更好地保持敞开着。
5、纸张匀度对纸张性能的影响
不仅影响纸张的外观，也影响纸张的物理和光学性能，及其均一性。
匀度较差的纸，表面的平滑性相应差一些，纤维疏密不均匀，纸对水、墨的接受和吸收性不均匀，不透明度也在不同部位出现差异，不可能达到好的印刷效果。
特别是在印刷的实地部分，会出现浓度和光泽上的不均匀。
6、孔隙结构影响哪些性能？
纸张的多种性能，如对油墨、水及其他液体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不相适应，在油墨固着之前过多吸收油墨中的连接料，会导致印品光泽和密度的降低。
7、涂布印刷纸的结构特点
涂布印刷纸是在涂布原纸的表面涂上非纤维性的矿物质颜料制成的，所以其表面性质不为纤维所决定，涂布印刷纸表面看不到象非涂布纸那样的“纹理”及网痕和毯痕，也分不清纵横向和正反面。
涂布印刷纸实质是由原纸纸基层和涂料层构成的多层结构，其紧度和相对密度较大，耐折性、燃烧性较差，纤维回收利用价值不高。
其表面性能和印刷性能比非涂布纸有突破性的进步，满足高精细印刷的要求。
第三章纸和纸板的基本物理性能
1、纸病
硬质块印刷时会轧坏印版和橡皮布；孔洞和针眼在印刷时容易漏字，脏污压印滚筒和弄
脏印刷品等故障；斑点的地方印刷时着墨性差，印刷色彩与纸页其他地方不一致；有褶子的印刷品只能作为废品处理。
外观质量与纸的物理性能也有密切关系（不均匀的纸施胶度、平滑度等受到影响）。
2、纸张印刷平滑度的测量方法
空气泄露法是目前使用最为普遍的一种方法。
利用这种原理设计的平滑度仪，是在一定压力和一定面积下，测量一定量空气通过纸张表面与另一个表面之间的间隙所需的时间，或空气的流速、流量以及空气压力的变化。
（1）别克（Bekk）型平滑度仪
我国现行的国标方法。
其测定原理：将一块试样放于环形玻璃面上，中心孔为真空状态，施加规定的压力，在一定真空度下，一定量的空气在试样与玻璃面之间流动，通过这个接触面直到最后消失所需的时间。
单位为s。
时间越长，则表示试样越光滑。
测量条件：压力1kg/cm2，有效面积，空气量10ml，真空度，孔径面积
特点：对低平滑度试验较适宜，空气会由于渗透性而泄露穿透纸张，这会导致测量结果与实际平滑度的不一致。
（2）本特生平滑度仪（Bendtsen）
工作原理：使微弱压缩空气（1.47KP）通过一定测量面积的金属环，以漏过空气多少来测定纸及纸板粗糙度（纸张越粗糙，流过的空气量就越大），测定结果以ml/min表示。
特点：操作简单，测量快速准确，测量稳定性好，还可以测定可压缩性及弹性。
该技术也很难消除因纸层的渗透性而造成的误差。
（3）PPS型粗糙度仪
1965年由派克博士提出的改良方法，它消除了因空气穿透纸层和纸样面积较大造成的测试误差。
粗糙度是平滑度的相对概念，由于使用的仪器不同，才有两个术语。
优点：
（1）测试压力490-1960kPa，在实际印刷压力范围之内。
纸样背衬了一种模拟印刷衬垫的材料，借此与印刷条件更接近。
（2）以纸面与测量环面间隙的均立方根来表示，单位（um），数值越大，纸的表面越粗糙。
相比空气流速，以um表示的粗糙度更容易与墨膜厚度联系起来。
现在这种方法得到了广泛接受，它提供了一种检测纸张印刷质量和油墨消耗的指导方向。
3、印刷平滑度对印刷质量的影响
首先平滑度影响纸张的油墨需要量，即达到一定印刷密度，纸面所需的油墨量。
当达到一定印刷密度，纸张印刷平滑度PPS越大，达到相同反射密度，版上所需墨膜越厚。
印刷平滑度不好的纸张对油墨的需求量大。
印版上墨膜太厚，会减低印版上实际油墨消耗的比例，增大了印版版面粘脏以及堵塞的机会，同时也浪费了油墨。
版上墨膜厚度的增加，将增加墨层的不均匀性和透印性，并导致不良网点质量，增加机械性网点增大的可能。
第二,印刷平滑度影响纸张着墨的均匀性。
第三,印刷平滑度影响印刷品的光泽度。
4、不同印刷方式对纸张印刷平滑度的要求
对于凹和凸印纸面直接与印版接触，而印版大多为不可压缩的金属，因而纸张的印刷平滑度对油墨转移的均匀性起着决定作用；
对现代数字印刷技术（依靠从光导鼓上来的色粉进行转移）也很重要，如果纸张的平滑度不足以使其与光导鼓完全接触，转移的色粉不连续会使图象边缘模糊化。
对于胶印要求没那么严格，因胶印是靠富有弹性的橡皮布来间接转移油墨，其弹性可以弥补纸面的轻微粗糙。
小结：纸张平滑度是很重要的印刷适性，它对于获得高质量的网点再现是必不可少的条件。
网线数越高的精细印刷品，要求纸张平滑度越高。
这是选用纸张的一个原则。
纸张平滑度是由造纸工厂决定，对印刷工作者来讲，主要是合理选择纸张和按纸张平滑度调整油墨的一些性能或改变工艺参数来提高印品质量。
（比如平滑度差的纸张印刷时可适当增大印刷压力，并使用流动性大润湿性强的油墨这样可以弥补因纸张的不平而出现的印迹空虚）
5、纸张的油墨吸收性能与印刷压力、印刷时间、油墨的黏度、纸张的毛细管半径等有关，纸张的吸墨性能大小影响印迹固着和干燥速度，也影响印品质量。
6、纸张吸墨性与印品质量的关系：
1）印迹无光泽、墨层粉化
光泽主要靠连接料结膜产生，油墨中的连接料大量被吸收，表面墨膜中连接料比例降低，颜料等颗粒残留在印迹表面，形成漫反射，所以不能产生光泽，甚至有的印迹一经摩擦，颜料就会剥落，造成粉化现象（由于没有足够的连接料成膜来保护色料）。
当粉化严重时，在套印过程中，印刷后一色时会将前一色的墨层从纸面上剥离下来，严重影响印刷的顺利进行。
（非涂布纸由于油墨的吸收性很大，相应的印刷光泽度、饱和度和亮度总是比涂布纸的密度低一些正因为如此，高质量的彩色印刷品只有采用更高级的铜版纸才能得到更好的印刷质量。
）
2）墨色密度降低、色相发生改变
连接料过量渗入纸内，使印迹干瘪，在纸面上不能呈现应有色彩饱和度；在毛细孔大的纸张上会使部分颜料与连接料一起渗入纸内，墨层颜色浓度明显降低，影响印品的视觉效果。
如:非涂布印刷纸纸张的松厚度大,毛孔大,具有开放性,会吸收油墨中的颜料和连接料,特别是当油墨的黏度较低时(如照相凹印油墨和柔印油墨)
3）透印
油墨黏度较小，印刷压力过大，纸张对油墨吸收性过强，毛细管不仅吸收连接料，还吸收颜料
4）背面蹭脏
吸收性过慢，油墨固着速度降低，不会很快被纸张吸收，这样未干的油墨就会转移到上面覆盖的另一张纸张的背面。
如:与胶印油墨匹配使用的纸张。
