《纸张的基础知识》PPT课件.ppt

包装印刷材料 主讲 曾台英上海理工大学印刷与出版学院 第一篇承印材料 第一章纸张的基础知识知识点 第一节概述第二节纸张基本组成 植物纤维第三节辅料第四节造纸工艺简介第五节纸页的涂布加工第六节纸张的结构 第一节概述 一 纸的发展简史二 纸张的概念纸和纸板的统称 它是以处理的纤维为主要成分 结合使用目的加入适量的添加剂 在网上或帘上交织形成的纤维间相互黏结的薄片物质 具有一定强度 多孔性 三 纸张的分类和规格1 分类按造纸工艺分类 手工纸和机制纸 普通纸和加工纸等按造纸原料分类 植物纸 合成纤维纸 矿物纤维纸 金属纤维纸等按纸张特性分类 有光纸和无光纸 涂料纸和非涂料纸 绝缘纸和普通纸等按纸张用途分类 文化用纸 生活用纸 包装用纸等 纸张和纸板区别 纸张和纸板的区别没有统一的规定 一般通过定量 层数和厚度区分 定量在225g m2以下为纸张 在225g m2以上为纸板 单层纤维交织成薄片物为纸张 两层以上的纤维交织而成的薄片物为纸板 厚度在0 25mm以下为纸张 在0 25mm以上为纸板 产品用途分类 2 纸张规格 GB147 89 印刷 书写和绘图用原纸尺寸 将印刷用纸分为卷筒纸和平板纸两大类 卷筒纸卷筒纸宽度尺寸 mm 1575 1562 1400 1280 1230 1092 1000 900 880 787 允许偏差 3mm 卷筒纸长度 m 卷筒新闻纸和印刷纸的长度6000 平板纸的幅度尺寸 mm 1000 1400 900 1280 880 1230 787 1092 850 1168 889 1194等 还有常见的幅度尺寸 690 960 787 960 880 1092 允许偏差 3mm 偏斜度 3mm 平板纸 纸张常用的开法 四 纸张的计量 纸和纸板的计量单位 定量 令量定量 单位面积的纸或纸板具有的质量 以g m2表示令量1令 500张 全张纸880 1230 令量即为 500张全张纸的重量 是平板纸常用的计量单位 第二节 纸张的基本组成 植物纤维 一 造纸植物纤维原料的种类 1 木材纤维原料针叶木 软木 长纤 阔叶木 硬木 短纤 特点 纤维长短不一 约2 5 3mm 纤维聚合度5000左右 可制成各种浆料 如磨木浆 硫酸盐木浆和亚硫酸盐木浆等 是制造文化用纸的主要原料 2 非木材纤维原料茎杆纤维原料 稻草 竹 芦苇 玉米杆等韧皮纤维材料 各种麻类及某些树种的树皮等籽毛纤维材料 如棉纤维 茎秆纤维类 纤维大多短而细小 长约0 5 2mm 纤维聚合度3000左右 多与木浆一起制造中 低档文化用纸和包装用纸 韧皮纤维类 纤维粗而长 长约25 30mm 纤维聚合度36000左右 常用于制造有价证券纸和较薄且紧密地印刷纸 籽毛纤维类 纤维长20 40mm 聚合度12000左右 具有较高的强度和柔韧性 主要用于制造钞票纸及其他高级纸张 非木材纤维原料特点 3 再生纤维原料 混合废纸 旧报纸 废布 瓦楞纸箱 废棉胎等 节约森林资源 保护生态环境 几种纤维比较 亚麻木棉丝微细纤维 二 植物纤维结构 ML 胞间层P 初生壁S 次生壁外层S1中层S2内层S3W 瘤层 请见p4 三 植物纤维的组成及性能 1 纤维素2 半纤维素3 木质素4 少量果胶 树脂 无机矿物质等 1 纤维素是不溶于水和多数有机溶剂的碳水化合物 其分子式为 C6H10O5 n 每个分子单元上含有三个自由羟基 OH 由于含有大量的羟基 可明显形成氢键 亲水性很好 且有膨润性 膨润导致失去弹性而柔软性增强 但无水溶性 应尽量不破坏纤维素 以保证各种植物纤维的纤维素在纸张性能中起主导作用 2 半纤维素是植物中与纤维共存的多糖结构 半纤维素的羟基更具有游离性 因而半纤维素的吸水 润胀能力大于纤维素 纸浆中要保留一定量的半纤维素 对打浆及纸张性能都有好处提供极性基团 打浆过程中增加纤维的润胀和纤维细化 提高纤维的柔软性 提高纸张强度 但半纤维素含量过高 纸张尺寸稳定性较差 易因环境温湿度变化产生吸湿性而发生变形 3 木质素由三种基本的苯丙烷结构单元通过C O C C键连接的立体网状分子 在化学结构上极不稳定 在光 热 空气 酸 碱的作用下 都会引起木质素结构的化学变化 使纤维发黄 变脆 使纸张质地变脆 机械强度下降 颜色发黄 影响纸张的白度 木质素起到黏结纤维的作用 因此要解离纤维 必须去除木质素 化学制浆的原理 不同造纸纤维原料的化学组成 要尽可能保持植物纤维中的纤维素成分适当保留半纤维素成分必须去除木质素成分 在造纸过程中 为什么 填料 白色粉末状的无机矿物质 加填量最多可达25 加填 造纸时加入填料 填充纤维间交织的空隙和纸张凹凸不平的表面 工业上称之为加填 方法 使用白色粉沫状的矿物质和水调成悬浮液 再在打浆机或其它适当地方加入 填料特点 1 颗粒细腻而均匀2 色纯而白度高3 具有良好的化学稳定性4 透明度小而折射率大5 成本低 第三节 辅料 一 填料 常用填料的性质和组成 加填作用 1 增加纸张的平滑度 不透明度 紧度和白度 2 提高纸张的定量和降低成本 3 可在纸张中形成更多细小的毛细孔 且填料粒子比纤维易被油墨润湿 因而可改善纸张对油墨的亲和力 过量加填副作用1 纸张强度降低 施胶效果下降 在印刷中易发生掉毛 掉粉现象 而脱落下来的毛 粉易传递到橡皮布或印版上 造成糊版现象 2 填料有摩擦作用 会磨损印版 使印版的耐印力下降 不同纸张的加填量 二 胶料 施胶的目的1 纸张获得一定抗拒液体渗透的能力 2 防止印刷时网点扩散和书写时发生洇水 3 提高纸张的机械性能和表面强度 纸张为什么容易吸水 1 由植物纤维交织而成的纸张 纤维间存在大量的空隙2 纸张的纤维间存在着大量的毛细孔3 纤维中含有大量的纤维素和半纤维素 施胶方法 内部施胶 表面施胶 施胶效果 重施胶 轻施胶 胶料加入量 施胶量一般约占浆料重量的0 25 9 内部施胶 在造纸过程中向纸浆中加入胶料 使胶料沉淀在纤维上再抄造成具有憎液性的纸和纸板松香 聚烷基烯酮胶料 石蜡 松香乳剂 沥青胶等 表面施胶 将纸或纸板浸入成膜性胶料溶液中 在纸面上形成部分连续的薄膜 从而使纸张具有憎液性作用 用以改善纸张的表面性能 使吸墨性 匀均性得到提高 表面平滑度也提高 同时也提高了纸张的表面强度和挺度 表面施胶胶料 改性淀粉 动物胶 聚乙烯醇 羧甲基纤维素 甲基纤维素 石蜡胶 三 色料包括颜料和染料 色料可改变和调整纸张的颜色 又称为调色和染色减光法和加光法 请见p8 常用色料碱性染料 盐基槐黄 盐基玫瑰红 盐基品蓝等 酸性染料 酸性金黄 酸性桃红 酸性湖蓝 酸性青莲等 直接染料 直接大红 直接橘黄 直接品蓝等 四 其它化学助剂 1 湿强剂2 干强剂3 助留剂4 消泡剂5 抗水剂 第四节 造纸工艺简介 将植物纤维原料加工处理成细小的纤维 并加入适量的添加剂抄制成薄膜状物质的过程 制浆 造纸 两大工艺流程 制浆 利用化学 机械或化学机械两者相结合的方法将植物原料离解 变成以纤维素为主体的漂白浆或本色浆的生产过程 造纸 将纸浆通过各种加工过程制得纸张的过程 制浆工艺 请见p9 制浆 制浆方法 机械法 化学法 化学机械法机械法 利用机械摩擦力磨解植物原料而得到纤维浆料的方法 机械木浆 磨木浆 机械草浆磨木机磨浆 筛选 本色磨木浆原料储存 备料蒸煮处理 磨木机磨浆 筛选 褐色磨木浆 机械浆特点 1 得浆率高达90 98 2 环境污染小 设备和生产工艺简单 成本低 3 纸张组织均匀 质地松软 可压缩性强 吸收性好 不透明度高 4 机械强度较差 纤维短小 木质素未被除去 弹性较小 伸缩性大 易发黄发脆 磨木浆机 Bauerdoublediscrefiner early1950s 药液漂白剂原料切片蒸煮洗涤筛选漂白蒸汽 化学法 将化学药品与植物纤维原料放入蒸煮容器中蒸煮 将原料中的木质素溶解除去 使原料纤维彼此分离出来成浆的方法 化学浆 碱法制浆 酸法制浆 化学试剂 碱法制浆 NaOH Na2S硫酸盐浆 由碱法制得的化学浆 纤维粗而坚韧 物理强度好 抗热性好 不透明度差 漂白难 用途 抄制纸袋纸 电缆纸 电容器纸 包装纸 印刷用纸和文化用纸等 酸法制浆 亚硫酸 亚硫酸氢钙亚硫酸盐浆 由酸法制得的化学浆 特点是纤维长 并有良好的结合力 漂白容易 纤维虽硬但具有一定的韧性 它的机械强度不如碱法制得的纤维好 用途 抄制新闻纸 凸版纸 各种高级书写纸 印刷用纸 证券纸等 化学机械法 采用半化学法和化学机械法两种 制浆时首先用化学药品对原料进行预处理 然后再用机械方法进一步磨解 特点 得浆率较高 可达60 85 但纤维束较多 木质素还大量存在 用途 可抄制新闻纸 包装纸和各种包装纸板等 打浆加入调料纸料的稀释和精选纸页的抄造纸张的完成整理阶段 压光 涂布 复卷 成令 造纸 打浆纸浆为什么要进行打浆 1 成束纤维2 纤维长短不一3 纤维粗细不一打浆作用 1 增加纤维间结合力 2 提高纸张强度 3 增加纸张平滑度和紧度 4 降低吸收性和不透明度 纸料浓度调节纸浆储浆池调节箱尘砂箱筛浆机充分搅拌均匀 调料的加入 向打浆完毕后得到的浆料中加入各种辅料 填料 胶料 色料等纸料稀释和精选 根据纸张厚度和定量进行浓度调节 纸料含量0 5 1 精选目的 进一步除去纸料中的尘埃和杂质及残存的纤维束 纸页的抄造抄纸即为由纸浆形成纸页的过程 方法 湿法造纸和干法造纸 送入纸浆湿纸湿纸干纸成品纸含水99 含水85 含水65 含水3 5 请见p12 第五节纸页的涂布加工 1 涂布加工的目的及对纸张的影响 2 印刷涂料纸 铜版纸 的种类 3 印刷涂料纸的生产 涂料纸 即铜版纸涂布加工 利用瓷土 碳酸钙 钛白 胶黏剂和助剂等配制成白色涂料 在涂布设备上将涂料涂敷在原纸表面 再经过干燥和压光 制得的颜色洁白 表面光滑 具有良好吸收性和印刷性能的涂料纸 分单面涂布纸 双面涂布纸涂布量 15 20g m2 涂布加工作用 使凹凸不平的纸张表面平滑度和均匀性得到改善 吸墨性提高 同时还可以改善纸张的光泽度 改善纸张的形稳性和不透明性 涂料纸的生产 原纸的制备涂料制备涂布机涂布干燥压光和表面整理分切或复卷 非涂料纸和涂料纸的显微表面 非涂料纸和涂料纸的网点再现 未涂料纸网点再现 涂料纸网点再现 第六节纸张的结构 构成纸张的元素及它们在整个纸页中的排列和分布 纸张的结构特点 1 具有多相复杂的结构元素 2 结构元素在三个方向上分布各向异性 3 具有孔隙结构 4 结构元素之间存在结合力 构成纸张强度基础 5 多数纸张结构具有双面性 纸张的正面和反面请见p241 纸张两面性2 纸张两面不匀的现象3 对印刷纸质量的影响4 克服纸张两面性的措施 采用立式加网造纸机 纸张的两面性对印刷的影响 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 当纸张两面吸收性差别较大时 印品两面墨迹深浅不一 甚至会发生透印故障 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