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紙的主要性能

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紙的性能主要包括機械強度及其他相關指標。機械強度通常用紙的整體性遭到破壞和結構發(fā)生不可逆改變時的那些應力數值來表示。機械強度是大多數紙種的基本和重要的性質之一,如對紙袋紙、包裝紙等,都提出了很高的機械強度的要求。根據作用于紙上的力的性質不同,用抗張強度、耐折度、耐破度、撕裂度、抗沖擊強度等不同指標來表示紙的強度。

一般來說,成紙中纖維相互間的結合力和這些力作用的表面積;纖維本身的強度,它們的柔韌性大小;紙中纖維的分布,即它們排列的方向、堆積的密度等,都是影響紙強度的主要因素。具體測定紙的機械強度及其他性能的指標主要有以下幾方面。

1.抗張強度與伸長率

抗張強度是紙和紙板的一項基本物理量指標,是指紙樣單位橫截面上所受的抗張力。其表達式為:

P=T/F式中:P——單位橫截面上的抗張強度,單位為N/㎡;

T——試樣的絕對抗張力,單位為N;

F——試樣的橫截面積,單位為㎡。

紙張的抗張強度通常更普遍地以裂斷長度(即在一定寬度紙幅的本身的重力作用下將紙拉斷時的長度)來表示,因為裂斷長度可以消除定量不同的影響,使抗張強度便于比較。裂斷長度的表達式為:

L=(T/BW)×100式中:T——表示紙幅斷裂時的力,單位為kg;

B——試樣紙幅,單位為cm;

W——試樣定量,單位為g/㎡;

L——裂斷長度,單位為cm。

伸長率是紙樣受到張力至斷裂時所增加的長度對原試樣長度的百分比。

一般紙縱向和橫向的強度指標是不一樣的,紙的縱向(即在紙機上紙的運行方向)抗張強度高一些。這是因為成紙的纖維主要是朝這個方向排列的緣故,因此紙的縱向斷裂長一般比橫向大很多。

2.耐折度

紙的耐折度是紙的機械強度的物理指標之一。它表示紙張受一定外力拉伸之后,將其來回折疊使其斷裂,以其折疊的次數來表示紙張耐折的性能。耐折度測的也是紙張的抗張強度,進行耐折度測定,主要在于許多種類的紙張在使用過程中要承受多次加工和折疊,如白板紙、書皮紙、箱板紙等。因為白板紙、箱板紙是用來制作紙盒的,在制作時,紙板要經受折疊而不能斷裂。這些都對紙張的耐折度提出了特殊要求。

耐折度值是往復的次數,即單位是雙折次。分縱向耐折度和橫向耐折度兩種,一般縱向耐折度比橫向耐折度高些,是因為纖維的排列使其在縱向的結合力較大。當然也有例外,因為紙張的耐折度受紙張的撓曲性能影響很大,另外耐折度還與紙張的制造工藝及含水量有關。

常用的耐折度測試儀器有兩種:①肖泊爾式耐折度測試儀;②MIT式耐折度測試儀。

3.耐破度

耐破度是紙在單位面積上所能承受的均勻增大的最大壓力,單位為kPa。耐破度這個機械強度指標僅限于包裝用紙和紙板。耐破度有絕對耐破度和相對耐破度。直接從試樣儀器上得到的測定結果是絕對耐破度;相對耐破度則是測出的耐破度換算成相當于定量為100g/㎡的紙的耐破度。其表達式為:

C=S/W×100式中:c-相對耐破度,單位為kPa;

S——直接測出的耐破度,單位為kPa;

W——紙樣的定量,單位為g/㎡。

紙的耐破度既取決于紙的抗張力,也取決于它的伸長率。當其他條件相同時,隨著紙的抗張力和伸長率絕對值的提高,且在縱、橫向伸長率的比值接近于1時,紙的耐破度升高。另外,紙的耐破度的大小還取決于紙的纖維長度、纖維間的結合力及紙張含水量的大小及施膠情況。

測定紙的耐破度多用繆倫式耐破度儀,該儀器有油壓(一般以甘油和乙二醇為傳遞介質)和氣壓兩種,也分為電動和手動兩類。

4.撕裂度

在表示紙的機械強度的指標中,撕裂度具有特殊意義。因為在各種紙的實際應用中,紙幅的斷頭在很大程度上是由于撕裂度數值不高的結果。撕裂度用將邊緣有切口的紙繼續(xù)撕裂到一定長度所需的力來表示。紙的這個指標的增加與抗張強度和耐破度的提高不呈正相關關系,并且比較松軟的紙,比緊密的紙抗張強度高,表面結構致密的紙具有更高的撕裂度。例如,濾紙比描圖紙具有更高的撕裂度指標。

撕裂度一般用絕對撕裂度、相對撕裂度、撕裂面積來表示。

?絕對撕裂度。在愛利門道夫儀器上測定的紙張絕對撕裂度Ra,相當于在儀器上同時放16張紙的條件下,此儀器的讀數,以R(N)表示。如果采用的試樣張數為n,那么為了確定紙的絕對撕裂度數值(N),得到的結果需要乘以校正系數16/n。具體表達式為:Ra=R*16/n,

?相對撕裂度。紙張的相對撕裂度是R。,即被檢驗的試樣定量等于100g/㎡紙頁所表現的撕裂阻力。因此,撕裂度與紙的定量成正比。用絕對撕裂度的值乘以系數100,即可以得到相對撕裂度的數值,其中G為紙樣的定量,單位為g/㎡,此表達式為:Ra=(R*16/n)*100/G

?撕裂面積。撕裂面積(㎡),是表示紙張的絕對撕裂度(N)與其定量(g/㎡)之比的術語。從上面列出的關系可以看出,將表示撕裂度面積數值乘以100,即可以得到相對撕裂度的值。

影響紙撕裂度的因素有:干燥條件、緊度、紙漿的類型及周圍空氣的相對濕度等。

5.耐磨強度

包裝用紙和紙板的表面耐磨強度指標是確定其使用性質的一項標準,有各種用于定量測定紙的耐磨強度的儀器。在多數情況下,所有這些儀器都是基于在給定的條件下,用磨料或橡皮摩擦紙樣表面,并在摩擦試驗前后稱量試樣,得出磨下的物料量。磨下的物料越小,則試驗的紙或紙板的耐磨強度越高。紙漿的類型、原始纖維打漿度、周圍空氣的相對溫度等因素都會影響紙的耐磨強度。

6.抗沖擊強度

為了評價在裝卸搬運等流通作業(yè)中,抵抗集中沖擊載荷的包裝強度,需要測定包裝用材料的抗沖擊強度,例如,硫酸鹽漿水泥袋,在裝滿水泥時,紙袋不是在靜負荷作用下,而是在動負荷——紙袋落下時的沖擊作用下破裂,或者在轉運時,裝滿的紙袋在長時間的振動負荷作用下破裂。紙袋是包裝紙中應用最廣泛的品種之一,世界上每年用包裝紙制造約150億個紙袋,動力負荷的穩(wěn)定性,是對紙袋質量提出的基本要求。因此,抗沖擊強度是包裝用紙及紙板的重要性質之一。

紙抗沖擊強度的測定在專門的沖擊試驗機上進行。儀器的作用原理是用沖頭從高25.4

mm處沖擊試樣,在此情況下,將損耗一部分與試樣破壞抗力等價的能量,而且隨著能量損耗的多少,沖擊后的擺角較之沖擊前的擺角幅度相應減小。這樣,可以用表明能量損失的擺角減小值來確定試樣的抗沖擊強度,其值可按下式計算:

A=C*L*cosα式中:G——附加載荷的擺錘總質量(N);

L——從橫幅中心到擺錘重心的距離(m);

α——沖擊后的擺錘幅角;

A-抗沖擊強度(N/㎡)。

影響紙及紙板抗沖擊強度的主要因素有纖維間的結合力、伸長率及紙張含有的水分。為了達到最高抗沖擊強度,紙張應有最適宜的水分,在這樣的水分之下,使得纖維間具有較高的結合力,同時又有相當大的伸長率。紙張這時的水分含量約等于9%。

7.紙的濕強度

濕強度或紙濕態(tài)下的強度,對產品包裝有很大的意義。在紙和紙板變濕時,材料的強度和耐破度將急劇降低。因此,要求這些紙及紙板在包裝使用或加工時必須經過潤濕而不破裂。

紙的濕強度是根據紙在濕態(tài)下保留最初強度(即在潤濕以前,紙張在風干狀態(tài)下所具有的強度)的程度來判斷的。這樣,濕強度的量度通常是以濕紙張的抗張力對同一紙張在風干狀態(tài)下的抗張力之比值的百分數表示的。有時抗張力的比值也可用相應的耐破度的比值來代替。

測定濕強度的方法是把紙完全浸在室溫的水中,對于未施膠的紙不少于2h,對于施過膠的紙不少于24h,直到完全為水所飽和,然后從槽中取出濕紙,輕輕地用濾紙把表面的水吸去,并測定濕試樣的抗張強度和耐破度。用同樣的方法檢驗同一種預先經過一晝夜恒濕處理的紙試樣,根據所得數據計算出紙的濕強度。一般品種的紙,濕強度大多數在3%~10%的范圍,極少達到14%。在生產特種紙和紙板時,可以用人工方法使?jié)駨姸冗_到60%。

增加紙張組分中的化學漿含量,濕強度升高。隨著新聞紙組分中化學漿含量由9.1%增加到23.1%,紙在干度為20%時的強度(最初濕強度)增長18%。若在磨木漿中添加10%的化學漿,紙張的最初強度可提高25%。

8.紙的塑化

為了改善使用性能對某些紙進行塑化處理。塑化就是使紙變?yōu)樗苄缘?,并失去剛性,翻頁時甚至沒有聲響,而且這樣的紙在平面上沒有卷曲的傾向。同時,塑化使紙的耐折和伸長率指標提高,而抗張強度卻明顯降低。

羊皮紙、仿羊皮紙、防油紙、毛巾紙、手帕紙等都要進行塑化處理。一般用添加增塑劑來相應地潤濕使紙塑化,是提高其伸長能力的有效辦法。紙的增塑劑通常使用甘油、山梨糖醇、甘露醇或乙二醇的水溶液,有時還添加糖漿。在某些情況下,使用增塑劑的混合液。對于羊皮紙增塑常使用食鹽水溶液。這是因為大多數增塑劑加到紙漿中會有流失,所以通常運用增塑劑對成紙進行表面加工、增塑處理。

9.透氣度

由于紙張是由多種纖維交織而成的,纖維之間留有很多空隙,使氣體可以在壓差作用下透過紙張,衡量透氣性強弱的指標稱為透氣度。紙張透氣度以一定面積、一定真空度下,每秒透過紙張的空氣量(單位為m3/s)或透過100mL空氣所需的時間(單位為s)表示。紙袋紙、防銹包裝紙、卷煙紙、電纜紙等都對透氣度有一定要求。

測定透氣度的常用儀器是:肖伯爾式透氣度儀及格爾萊式透氣度儀。

10.施膠度

施膠度是表示紙與紙板對墨水書寫不滲透的程度,及抗?jié)駶櫟鹊男阅???梢杂梦锢?、化學、電氣方法測定施膠度,不同方法各有千秋,可根據紙和紙板本身的使用性能分別選擇不同方法。目前國內使用較多的是墨水畫線法。該法是用充有標準墨水的畫線器(或鴨嘴筆)在試樣上畫線,觀察風干后的墨水線條既不滲透又不擴散時,所畫線條的最大寬度,該值即為施膠度。線條寬度越大,表明施膠度越高,施膠度以mm表示。

11.環(huán)壓強度

在一定的加壓速度下,使環(huán)形的試樣平行受壓力,壓力逐漸增加,最后使試樣壓毀,此時該試樣所承受的壓力即為環(huán)壓強度。

本文網址:http://www.xuefengshequ.com/article/2013141043128320.html

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