包装材料学_纸包装材料与制品第2章分析课件.ppt
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1、第二章 包装纸和纸板(Packaging Paper and Board),第一节 造纸原料,纸和纸板的生产过程:,一、造纸原料的种类,二、造纸植物纤维原料的生物结构 1 粗视结构(肉眼辨别)树皮、形成层、木质部、树芯年轮,造纸,纤维与细胞(光学纤维经辨别),微细纤维(电子显微镜辨别),三、造纸植物纤维的化学组分纤维素,(1)主要性能特点吸水在酸和或碱性条件下发生水解和降解;易发生氧化反应,结果甙键断裂或未端基氧化剥离(剥皮反应)羟基中的氢易为其它基团取代而硝化(-OONO2)、醚化(-OCOCH3)(2)作用提高纸张强度透明,2 半纤维素(1)半纤维素的组成与性能 a 半纤维素也是一种碳水化
2、合物,与纤维素不同的是:主要由木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖等种基团构成的支链高分子化合物,聚合度约为200 b 化学性能更活泼,易水解、降解、氧化(2)作用提高阻隔性能如不透气、不透光,提高吸收性等,3 木素,(1)组成:网络状高分子化合物,其化学成分主要为对羟苯基、愈疮木基、紫丁香基。(2)性能:它是一种胶质,主要存在于胞间层、初生壁中,起粘合剂作用;与酸、碱易生成水滤物;(3)作用:适量时可提高纸和纸板挺度。,4 少量成分松香、胶质、脂肪、无机物等 5 化学成分在纤维中的分布胞间层主要是木素,S1层-纤维素、木素,S2层-纤维素,四、化学成分在纤维中的分布常用造纸原料的化学组成,
3、针叶木纤维细胞中化学成分的分布,第二节制浆工艺,一、定义 将造纸原料分散为单根纤维的过程叫制浆(Pulping),获 得的产品称为纸浆(pulp)。二、备料 制浆前把粗长的木材、禾草切成小块的料片并去除杂质(树皮、树节、草根、草叶等)的操作。一般木材要切成长15-20mm,厚3-5mm,宽不超过20mm的木片,禾草类为30mm长的草段。,三、制浆 一般的制浆过程:,化学法制浆(CP,Chemical Pulping)(1)原理 用化学药液蒸煮料片,在高温下化学药剂与料片中的木素反应生成水溶物,使纤维分离分散成为浆料。(2)特征 这种方法制得的纸浆大致保留了纤维的天然长度,去除了大部分木素,能用
4、来生产强度高、柔软的高档纸;缺点是得率低,污染大。得率=纸浆/原料100%,(3)化学法制浆方法比较,(4)化学法制浆工艺 根据蒸煮过程分类:间歇式和连续式蒸煮。以回转式蒸球为例。,(5)漂白 a.白度:白色或接近白色的纸和纸板表面对蓝光的反射率相对于蓝光照射标准白板表面时反射率之比,称为白度,以%表示。,b.漂白方法氧化性漂白:漂白剂:ClO2,NaClO,H2O2,l2特点:漂白白度高,稳定性好,永久漂白,但破坏纤维 素。还原性漂白:漂白剂:Na2S2O4,ZnS2O4特点:漂白稳定性差,短时漂白,但不破坏纤维素。,2 机械法制浆(MP,Mechanical Pulping)(1)原理 通
5、过机械摩擦、剪切、撕裂、切割等作用将原料分 散成纤维。(2)特点 得率高,无污染。因保留了所有成分(杂细胞、木素)及对纤维的切断,使得用这种浆生产的纸强度低、发脆,漂后发黄等。,(3)生产工艺 通过链式磨木机、磨石磨木机或盘磨机磨解原木或木片。以链式磨木机为例。它由料箱、送料链条、磨石等组成。,链式磨木机,化学机械法制浆(Semi-chemical Pulping)原理 先将原料用低浓度的化学药液在较低温度下作短时间蒸煮处理,使原料松弛、松软,然后用盘磨机磨制成浆。(2)特点 得率介于化学浆和机械浆之间,只能得到本色浆。,第三节 造纸工艺,造纸定义 将制得的纸浆分散开来通过抄造技术制得交织均匀
6、的薄片。造纸方法,目前以湿法造纸为主。,一、打浆与调料1 打浆(Beating)(1)原理与作用 利用物理机械方法处理浆料,使纤维经挤压、摩擦、揉搓、剪切等作用,互相分离成单根纤维;并且使纤维脱出ML、P、S1层,分丝帚化,以利于纸页成型时纤维柔软地互相交织在一起,增加接触面积,提高机械缠绕力和化学结合力,增强纸张强度与紧度。,氢键的形成:纤维分散于水中,当水在网上大部脱除之后,其间少量残留水与纤维上的羟基形成水桥;加热时水被蒸发,促使纤维足够接近(2.552.75A)形成氢键。b.打浆机 槽式打浆机、盘磨机、磨浆机。,2 施胶(Sizing)通过向纸浆冲加入耐水性胶料或在纸幅表面涂胶,使纸张
7、获得抗拒液体扩散和渗透的能力。a 施胶的作用洇水:纤维交织成纸时形成众多毛细孔,毛细作用产生泅水,结果纸张吸潮、印刷效果劣。胶料填塞毛细孔,阻止水分渗入。b 施胶方法 以松香胶为例,先将松香加碱和蒸汽熬成胶料,然后加入打浆后的纸浆中,用明矾作用将松香粒子沉淀在纤维上,在干燥高温下松香熔化堵塞毛细孔。另外石蜡、沥青亦可作为施胶剂。,3 加填(Fill)向纸浆中加入适当的无机填料,以改善纸页的光学性能(不透明)、印刷性能(表面干滑、均匀、吸墨性好),降低成本。滑石粉(成分:MgO 30.6%,SiO2 62%,白度96.8%,粒度0.25-5),瓷土(成分:Al2O3 39%,SiO2 45%,白
8、度82%,粒度0.5-10),另外还可加:CaCO3,TiO2,BaSO4。*但是,加入填料会使纸张强度降低,加入量在240%。,4 调浓及其它处理染色 根据要求可加入适当染料制成希望色泽的纸张增强 加入增强剂(羧甲基纤维素,CMC)、耐磨、抗湿剂(脲醛、三聚氰胺树脂)等调浓至0.11.5%,二、造纸机(Papermaker)造纸机主要有长网造纸机、圆网造纸机等。1 长网造纸机,(1)流浆箱:以稳定的流速、均匀地将浆料迸上铜网。(2)成型网部:浆料在网上脱水,形成厚薄均匀的湿纸 幅。定量(Grammage)、厚度(Thickness)的形成正面(Felt side)反面(Wire side)的
9、形成:纸幅接触网的一面为反面,由于细小纤维流失而显粗糙;正面较平整,从而产生了两面差。纵向(Machine direction)、横向(Cross direction)的形成:沿纸幅运行的方向为纸的纵向,另一为横向。,(3)压榨部:挤压脱水,增加纸页紧度,干度达3040%。(4)干燥部:蒸发水分,干度达8896%。烘缸 直径达1.5-6m,表面温度为70-105(5)压光:提高紧度、平滑度、光泽度及不透气性(6)整理:卷取、复卷、裁切、分选、打包等,2 圆网造纸机(Cylinder Machine)(1)构成 由网槽、圆网、毛布、伏辊、压榨、烘缸等构成(2)单圆网造纸机:主要用于生产薄纸(3)
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