§11.1造纸原料及其性能.ppt

第一篇纸包装材料第一章 包装用纸与纸板 纸包装的发展 1852年，美国人弗朗西斯·沃勒发明纸袋机。 1871年美国人艾伯特·琼斯制成单面瓦楞纸板，在此基础上不久便出现了瓦楞纸板箱。 1879年美国人罗伯特·盖尔发明制造折叠纸盒的模切压痕机， 1888年，法国人路易斯·埃伯朗又完成了折叠纸盒的联机生产，使纸盒生产达到了高度的机械化和规范化，大大提高了生产效率和质量。 纸包装材料的发展 进入20世纪，随着包装工业、印刷工业和加工纸技术的不断发展，如今以纸和纸板作为基材，进行各种涂布、浸渍、复合加工，制造出具有各种性能的包装用纸和纸容器。 目前，纸和纸板在各种包装材料中已成为使用最为广泛，品种最多，用量最大的包装材料，在很多国家中纸包装材料在包装材料中所占比重已近50%。 未来纸和纸板的品种 高产值的涂布加工纸（铜版纸、涂布白板纸等）、 特种功能纸 （如耐水、耐湿、耐高温、耐低压、耐低温的特殊包装纸， 高强度低定量的纸及纸板， 各种纸包装容器（如多层的重型瓦楞纸，各种纸杯、纸罐、纸袋等）也将有较大的发展。 纸包装材料的特点 1．价格低廉。 §1.1造纸原料及其对纸性能的影响 一、造纸植物纤维原料的种类 造纸原料的要求：作为造纸原料必须具有抄纸的经济价值，就是说纤维的含量高，提取加工要容易。 目前造纸工业所应用的植物纤维原料是根据原料的形态特征、来源和行业习惯来分类的。 1.木材纤维原料 其树叶多呈针状。 以杉、松类树木为主。 造纸业最常用的是云杉、冷杉、铁杉、落叶松、马尾松、湿地松、火炬松等。 其树叶宽阔。 造纸工业使用最多的是阔叶木中材质相对较软的一些材种，如杨木、桦木、枫木、桉木、榉木、槭木、楹木等。 2.非木材纤维原料 非木材纤维原料品种繁多，主要是一年生的农业废料、自然生长或人工栽培的禾本科植物。 （1）禾本科纤维原料 主要有竹类、芦苇、荻、芦竹、甘蔗渣、稻草、麦草等。我国主要以竹、芦苇、获、甘蔗渣及麦草等。 （2）韧皮纤维原料 包括麻类纤维原料（如红麻、大麻、黄麻、青麻、芒麻、亚麻、罗布麻等）和树皮类（如桑皮、檀皮、雁皮、构皮、棉秆皮等）两类。 （3）种毛纤维原料 主要是指棉花、棉短绒以及棉质破布等。 （4）叶部纤维原料 植物的叶子含有大量的纤维，具有造纸价值，如龙须草、香蕉叶、龙舌兰麻 （如剑麻、灰叶剑麻、香麻等）以及甘蔗叶等。 二、植物纤维原料的性能 原材料纤维对纸和纸板性能的影响 从纸和纸板的成形机理及性能分析来看，纤维细胞越单一，细胞壁越薄(即壁腔比越小)，纤维越长，越有利于生产出强度较大的纸和纸板，因此针叶木适合于生产纸袋纸、牛皮纸、牛皮箱板纸等强度要求较大的纸或纸板。 二、植物纤维原料的性能 三、植物纤维原料的化学成分 植物是由纤维素、半纤维素和木素三种主要组分构成，此外还含有单宁、果胶质、有机溶剂抽提物(包括树脂、脂肪、蜡等)及色素等少量组分。 1.纤维素 纤维素是植物纤维原料最主要的化学成分，也是纸浆、纸张的主要化学成分。纤维素含量的多少是评价原料制浆造纸价值的基本依据，也是决定纤维特征的主要因素。 （1）纤维素分子结构 纤维素：（C6H10O5）n，链状结构。天然纤维素是由许多D-吡喃式葡萄糖基相互以1，4-β甙键联接而成的多糖。 聚合度n越大，纤维素分子链越长，纤维素物质的强度就越高。 纤维素大分子中的每个基环上有三个烃基（C2、C3为仲醇羟基，C4为伯醇羟基）为亲水基，可以发生氧化、酯化、醚化反应，分子间形成氢键、吸水、润胀以及接枝共聚等。 （2）纤维素的物理结构 （3）氢键 纤维素大分子之间以及分子内存在大量的氢键，氢键的能量为21-33J/mol，随形成氢键的原子间的距离而变化。 纤维素分子链的聚合度很大,假如所含的烃基都能形成氢键，则分子间的作用力将非常大。 氢键的破裂与重新生成对纤维素物料的性质有重大的影响，尤其对纤维素的吸湿性、溶解度有很大影响。 (4)纤维素的化学性质 纤维素最主要的化学性质是降解与氧化，降解主要是酸性水解和碱性降解。 纤维素大分子的甙键对酸的稳定性很低，在适当的氢离子浓度、温度下，它将发生部分水解降解或发生完全水解，形成D-葡萄糖。 纤维素醇羟基的存在使其可能发生酯化和醚化反应。 通过酯化和醚化反应，可以改善纤维素的性质，制造出工业上很有价值的纤维素衍生物，例如:硝酸纤维素、醋酸纤维素、甲基纤维素等。 2·半纤维素 半纤维素是由不同量的几种糖组成的共聚物。 常见的几种糖有D-木糖、 D-甘露糖、D-葡萄糖等。 其结构比较复杂，通常是以一种或两种糖基构成主链，其它糖基或基团形成支链。 如在阔叶木中存在的两种主要半纤维素:聚木糖类和聚甘露糖类，它们分别是由木糖基和甘露