微电脑控制纸箱耐压试验机(包装工程师不掌握这些纸与瓦楞纸板的基本知识，容易被公司淘汰)

Posted 2023-05-26

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微电脑控制纸箱耐压试验机(包装工程师不掌握这些纸与瓦楞纸板的基本知识，容易被公司淘汰)

（1）包装用纸与纸板的基本知识

纸和纸板是人们日常生活和工业生产中不可缺少的材料，特别是在包装工业中占有重要的地位。作为包装材料，纸、纸板及其制品占整个包装材料的40％以上，有的国家达到50％。不论是过去，今天，或是将来。纸都是一种主要的包装材料。这是由于纸包装有以下许多独特的优点。

价格低廉、经济节约。同样的包装箱，用木材直接做成木箱与将木材造纸做成纸箱相比，纸箱的用料只是木箱的1／3左右，节约了木材和费用箱重量轻，约为术箱包装毛重的15％左右，可降低包装成本和运输费用；防护性能好，由于许多新工艺的采用、新品种的开发，纸箱在强度、挺度、防潮能力等方面可与木箱媲美；生产灵活性高，适于机械化加工和自动化生产；也可较小规模地非机械的，甚至手工生产；贮运方便；易于造型装潢，纸制品能根据不同的商品，设计出各式各样的箱型、盒型。纸与纸板有良好的吸收油墨和涂料的性能，印刷性能良好；不污染内装物，纸还可符合有呼吸作用的商品的贮存条件；回收利用性好，纸制品包装是对环境友好的包装(Environmentally-friendly Packaging)。

由于以上特点，纸制品包装越来越受到人们的重视。近代，纸和纸板在与其他包装材料，特别是与塑料和塑料制品的竞争下，刺激了许多新品种的开发。新的纸制品包装不断出现。例如适应重型包装的强化瓦楞纸箱的出现，复合包装纸的发展，纸／布复合水泥包装袋的使甩，涂料纸和纸板的发展，各种功能纸的应用，都为纸制品包装增添了新的光彩。所有这些都说明纸、纸板及纸制品包装是最主要的包装材料。

（2）纸的组成与结构

国标GB4687-84中规定，纸是从悬浮液中将植物纤维、矿物纤维、动物纤维、化学纤维或这些纤维的混合物沉积到适当的(专门)成型设备上，经过干燥制成的平整、均匀的薄片(片状物)。

纸是由纸浆纤维、辅料和水组成。手感干燥的纸水分含量约5％～6％。纸内绝大部分是纸浆纤维，辅料只是少量。

造纸纤维一般分为木材纤维、非木材纤维、及二次纤维，另外还有非植物纤维。

木材纤维的原料包括针叶木和阔叶木。针叶木称为软木，其纤维较长，平均长3～4mm，最长达8mm以上，直径约0.03mm。阔叶木又称硬木，其纤维长度较短，平均仅1.0mm。通常硬木能生产匀度好、表面平滑的纸张，而软木能抄出强度较高的纸。

木材纤维化学组成主要是纤维素、半纤维素和木素。纤维素约50％、木质素约30%、半纤维素20％。

纤维素分子由许多个葡萄糖分子组成。葡萄糖上带有许多羟基(-OH)，当两个羟基靠近到一定距离时，就会形成氢键。借助氢键的力量，许多纤维素分子可以拉紧在一起。其结构形式为链长可达100～3000单位。

木质素则是一种具有芳香性的、结构单体为苯丙烷型的、三度空间立体结构高分子化合物。天然状态的木质素呈白色，它一旦受到化学或机械作用就会变成褐色或深褐色。木质素对纸的性能有不利影响，故要求纸张中含量越少越好。半纤维素是一种介于淀粉和纤维素之间的多糖化合物。它包括木聚糖、聚甘露糖、树脂、丹宁、树胶等碳水化合物。所以，严格地说，半纤维素应该叫做非纤维素的碳水化合物。半纤维素可使打浆容易、时间缩短、能耗减少．故在造纸过程中是有利的。

非木材纤维主要有禾本科纤维(如稻草、麦草、芦苇等)，韧皮纤维(如麻类、树皮、棉杆皮等)，种毛纤维类(如棉花、棉短绒)。禾本科纤维的细胞两端多呈尖削状，胞腔较小，除竹类、龙须草、甘蔗渣等的纤维较细长外，其他都较细而短，平均长度为1.0～1．5mm，平均宽度约l0～20µm。非纤维细胞含量也较多。竹子、龙须草等细长纤维的原料可遣强度较高的纸张。其他禾本科原料只能造强度要求不高的低档包装纸，或与长纤维纸浆搭配生产较好的纸张。韧皮纤维一般细长，有坚韧性．适于造高级及工业技术用纸。棉纤维性质坚韧，平均长度约18mm，平均宽度约20µm，是极好的造纸原料。

二次纤维即废纸已成为重要的造纸原料。废纸是一种混合纤维，废纸中含有的化学药品和无机添加剂使回收利用复杂化。为了从废纸中回用纤维，必须进行分离．一点不破坏并使纤维分离出来是不可能的。故用二次纤维造的纸不同于用纯纤维造的纸。尽管目前还难以概括它们的差异，但二次纤维造的纸不如纯纤维纸的强度好。

非植物纤维一般是指工业纤维，分为无机纤维、合成纤维和金属纤维三大类。

非植物纤维造纸的比例还很小，许多问题尚待研究。它不可能代替普通的植物纤维纸浆，但在造纸工业中有其特殊地位和作用。

抄纸过程中必须添加一些辅料，它们包括填料、胶料、染料以及各种化学助剂。化学助剂按造纸工序可划分为：蒸煮助剂、漂白助剂、打浆助剂、抄纸助剂、改性助剂、涂布助剂、特种助剂等。按助剂的性能和用途可有：施胶剂、湿强剂、干强剂、胶粘剂、成膜剂、助留剂、消泡剂、分散剂、软化剂、抗水剂、防腐剂、抑制剂、防锈剂、阻燃剂、导电剂等。

① 纸的结构特点

a. 纸是一种多相的复合体，组成纸张结构的基础主要是较长和较短的植物纤维(合成纸另当别论)，纤维素纤维的质量和加工程度是决定纸张质量的一个重要因素。此外，纸中还有各种不同的胶料、填料、染料粒子及微量成分等固相成分·也存在有水分、空气等液相和气相成分(尽管含量较少)。如此众多的成分构成一个多相的整体。每种成分都影响着纸的性质。

b. 纤维之间非均态的交织状况纤维之间交织状况与打浆方式和抄纸设备有关。大部分纤维是平行于纸面的，但短纤维有较多的机会与纸面垂直．还有一部分纤维可能与纸面呈一定角度。于是就构成了纸的三维空间结构。长网造纸机抄造出来的纸页，多数纤维按纸的纵向排列。一般说来，薄型纸为单层；定量大的则成两层甚至多层。而且同幅面的纸，中间的纤维层有可能比两边步。如果采取一些措施(如网部加振动器、多道压榨处理)，则可使纸的结构层次趋向均匀。

c. 各向异性由于在纸的三个互相垂直的方向上，纤维和其他成分分布不同，排列不同、取向不同、因而导致纸的性质各向异性。即纸的纵向性、横向性质和竖向性质不一样。

d. 纸幅两面性质差异在抄纸机上与网面接触的纸层和背离网面的纸层，其纤维及其他离子的分布状态不完全一样。于是纸页正面的表面性质跟反面的表面性质也不同。一般来说，正面较长纤维分布较多，表面平滑；而反面，细料或其他辅料离子较多，表面较粗糙。

e. 毛细孔多纸内交织的纤维，因为长段不一而存有空隙。尽管有细小的粒子充填这些空隙，也仍在纤维交织后存在较多的毛细孔。毛细孔内或充满空气、或吸附水分子，造成纸的吸水性、透气性和变形性。

② 纸的基本性能

一般性能

a. 定量定量是指纸或纸板每平方米的质量，以g/m2表示。

b. 尺寸即是纸张的长宽度，单位用mm表示。机制纸的尺寸已基本规格化，如平板纸通常是787mm×1092mm。

c. 正反面纸张分两个表面，贴住造纸机铜网面的为反面，另一面为正面。反面网印痕较清晰，表面较粗糙。而正面背离网面，比较细密、平滑。

d. 纵横向与造纸机平行方向为纵向，垂直方向为横向。抄纸时一般纵向排列的纤维较横向多，纵向拉力一般比横向大些。圆网造纸机抄造的纸张，可用手撕纸，裂边较平直的为纵向，裂边歪斜的是横向。

e. 厚度指纸或纸板在两测量板间受一定压力下直接测量的厚度，以mm表示，

f. 紧度指1cm3的纸或纸板的重量,以g／cm3表示，紧度能影响纸张的各种物理性能和光学性能，如紧度低，则透气度高。挺度低紧紧度高则纸的抗张强度高，撕裂度高，透明度高。所以把它作为比较各种纸张强度和其他性能的基础，在很多纸及纸扳的质量指标中都采用了紧度这一指标。

机械性能

a. 抗张强度(又叫抗张力或拉力) 是指纸或纸板所能承受的最大张力。是一定宽度的试样在测试断裂时所承受的力，以kg表示。裂断长是定宽度的纸条，以自身重量而引起裂断时所需的纸条长度，以m表示。裂断长不能直接测出，要根据纸张的定量、抗张力等数据计算出来。裂断长表示了纸张强度大小的相对值，以便不同规格的纸张能进行比较。

b. 伸长率是指纸张受拉伸至断裂时的长度与原来长度的百分比。以规定的试样的宽度纸条测试时，在抗张强度仪上直接测定的数值表示。

c. 耐破度是指纸或纸板在单位面积上所能承受的均匀地增大的最大压力，其结果以kg/cm2表示．它表达了纸或纸板耐外压的能力。耐破度指标主要反映纸张纤维的结合力与纤维长度。纸张纤维结合力强，伸长率高，则耐破度就高。

d. 耐折度是指纸或纸板在受一定的张力下所能经受180°的折叠至断裂时的次数．它的单位是(双折) 次。耐折度反映了纸张耐揉折的和抵抗剪切力的能力，其大小取决于纤维本身平均长度，纤维交织状况。

e. 撕裂度是指撕裂预先切口的纸或纸扳至一定长度所需的力，即内抗撕力，以mN表示。一般来说，撕裂度与纤维的平均长度及打浆状况有密切关系,与耐破度的值成反比，如果撕裂度值较高而耐破度低，常常说明打浆不足，反之可能意味着打浆过度。一般纤维越长，撕裂度越大。撕裂指数：平均内撕裂度除以纸张定量，以nN·m2／g表示。

f. 挺度是指纸或纸板能够承受本身重量的能力。即在一定条件下弯曲38mm宽的纸板至15°角时所需的弯矩，以g·cm或以mN·m表示，对于箱板纸和白纸板来说．挺度(又称抗挠刚度)是一项基本性能指标。纸箱或纸盒的抗压强度有紧切的关系，挺度大可以保持纸箱纸盘的稳定的形状。纸板挺度受原料种类、打浆度、定量、厚度及水分的影响。

g. 环压强度指将一定尺寸的试样插在试样座内，形成圆环形，在两测量板之间进行压缩。在压溃前所能承受的最大的力，即为环压强度。环压强度是箱板纸、白扳纸、瓦楞芯纸等纸板类的重要物理性能之一，同一结构的纸箱如果瓦楞纸板的制造方法适当，箱纸扳的环压强度越高，其纸箱的耐压强度越大。环压强度受厚度影响，使用同一种原料配比抄造出箱纸板厚度越大，环压强度越高。环压强度以kN／m表示．若以纸板定量以除之，即为环压指数，以N·m／g表示。

h. 纸板戳穿强度是指用一定形状的角锥穿过纸板所需的功,即包括开始穿刺及使纸板撕裂夸折成孔所需的功，以kg·cm(J)表示。(1kg·cm=0.0981J)。戳穿强度检验适用于各种纸板及加工好的瓦楞纸板。戳穿强度检验可以反映纸板制成容器后对带角物料戳穿的抵抗能力。检验数据实际反映了将纸板撕裂所需要能量与穿刺头穿透纸板所需能量的和。

i. 平压强度是指在一定温度下，将瓦楞芯纸在一定齿形的漕纹仪上，压成一定形状的瓦楞，然后在压缩仪上测定瓦楞所承受的力．以kg表示（也称C.M.T瓦楞芯试验)。这项检测能提供制成纸箱后，箱侧面对外来压力或内部压力的抵抗能力，以及纸箱保持不变形的能力。

j. 层间结合强度指多层纸板面层与衬层，衬层与第三层之间的结合强度。

光学性能

a. 白度是指纸或纸扳表面白色的程度，以白色吉有量的百分率表示。测定白度时如使用的滤光片不同，其有效光波长也不同．测出的数值也不相同。

b. 不透明度又称印刷不透明度，印刷纸、书写纸和证券纸等要求具有高的不透明度。目前测定方法：采用纸背衬法，即在标准状态下测定的从有黑色衬底的单页纸反射的光通量与用标准白色衬底的反射的。通量的比值，以％表示。

c. 透明度是指单层纸反映被覆盖物影相的显明程度，或光在无散射情况下透过纸的光量，以纸页的层数来表示纸的透光程度。防油纸、描图纸等要求有高遗明度，选用半纤雏素含量高的纤维原料(如阔叶木等)．采用高粘状打浆可获较高的透明度。

d. 光泽度指纸张的表面方向性选择反射的性质，这一性质决定了呈现在纸的表面所能见到的强反射光或镜象的程度。

镜面光泽度：是指纸张试样表面反射(规则反射)的方向反射到规定孔径内的光通量与相同条件下标准镜面的反射光通量之比，以％表示。

铸涂纸、铜版纸、单面涂布的纸板、蜡光纸等等需要测定纸面光泽度，以衡量彩色印刷的图象清晰度及彩色的鲜艳程度；

表面性能

包括纸的表面平滑度、粗糙度、表面强度（拉毛速度）、抗湿摩擦、表面吸收速度等，与印刷适应性关系非常密切。

a. 平滑度平滑度是指纸和纸板表面光滑的程度。是纸与纸板印刷适应性的一个重要指标。测定平滑度是在特定条件下，让一定量的空气透过一定面积的小眼，从光洁平滑的玻璃纸面与纸张表面之间流过，测定空气流过所需要的时间，通过的时间长，表示平滑度高，通过时间短，表示平滑度低，单位以s表示。

书写印刷纸需要高平滑度，是书写流畅，印刷表面清晰。

b. 粗糙度评价纸或纸板表面凹凸程度的一项指标，尤其适用于测定印刷纸。粗糙度是指纸页在一定的压力下与平面金属环接触，环内通入一定压力的空气，以从试样面和金属环之间流出的空气量表示纸面的粗糙度，单位为mL/min。

吸收和透气性

a. 施胶度与吸水性施胶度表示纸或纸板抗水能力的大小，对包装用的纸和纸板及文化、书写纸等施胶度施重要的指标。

b. 透油度是指在一定温度和压力条件下，标准变压器油在一定时间内从1m2面积纸页中渗透过来的重量，以g/m2表示。这是油脂类食品包装用的防油纸必须的测定标准。

c. 透气度指在一定的面积，一定的真空度下每分钟透过纸张的空气量，或透过100mL空气所需要的时间，以mL/min或s/100mL表示。

透气度主要鉴别纸层中间的空隙程度，不同用途的纸要求不同。如卷烟纸，在吸烟时需空气，透气度太小会熄火，太大会造成燃烧过快或使纸的强度降低；纸袋纸在水泥等装袋时易被空气鼓破，也要求有合适的透气度，而防潮纸要求尽量隔绝空气，故要求透气度越小越好。

印刷适性

a. 印刷表面强度(即拉毛速度)是指纸或纸板，在一定的压力下．用不同粘度的拉毛油和不同的速度进行印刷表面强度试验。测量纸面连续产生填料点、涂料点、起毛以及破坏纸面造成的起泡、撕裂、撕断时的距离．求出印刷拉毛速度即纸或纸板的印刷表面强度．以cm/s或m/s表示。

b. 伸缩性是把纸或纸板试样浸于一定温度水中井风干后其尺寸的相对变化。以尺寸的增减对原试样尺寸的％表示。

c. 表面吸收速度是指一定量的水或其它溶液滴到纸面上，被纸面吸收所需要的时间。表面吸收速度对印刷用纸和纸板，是一项重要的指标，可以评价纸张的适印性能，即时油墨及对水的吸收速度，可知其能否适应高速胶印轮转机印刷。

③ 化学性质

水分

是指纸页中纤维与纤维之间的空隙部分含有游离水，一般纸张含水分7％～8％。但纸的水分随环境的相对湿度的变化而改变，大气中的含水量约为7％．天气潮湿时，纸张含水分稍高些，天气干燥水分含量相对低些。水分的测定只需将纸样放在100℃～105℃的烘箱中，烘至恒重，用减少的重量与原重量之比，即可求得。按GB462~89规定进行。

灰分

灰分是指纸和纸板灼烧后残渣的重量与绝干试样重量之比，以百分率表示。灰分的来源是纸中所含有的无机物杂质，纤维原料本身含有无机物。这跟原料种类有关，草类纤维灰分高．木材含灰分低。在生产过程中使用化学药剂也会带来无机物残渣，此外填料、涂料也含无机物，纸张灰分含量视用途而定，卷烟纸要有较适中的灰分，定量滤纸尽可能不含灰分。灰分的测定方法接GB462~89的规定进行。

酸碱度(pH值)

纸与纸板的酸性，主要来自硫酸铝(明矾)，纸张酸性高，其稳定性和耐久性变差，颜色发黄，强度降低，影响纸的品质。所以目前发展中性施胶剂，少用硫酸铝。实现中性抄纸，以保持成纸的耐久性盐强度。中性包装纸、食品包装纸、电绝缘纸、照相纸等都严格控制纸中残留的酸性物质。纸的酸碱度，通常是pH值，目前多层纸板，涂布纸和纸扳及其它表面特殊加工的纸和纸扳，将其表面温润(用纯水)．用PH计测定其pH值。另一种测定方法是将纸的试样用蒸馏水抽提一小时．然后测定氢离子浓度．以pH表示(按CB1545.2—89)规定。或抽提后用酸碱滴定法滴定酸度或碱度。如呈酸性反应，测得的酸度以含硫酸百分数表示。如呈碱性反应，测得的碱度以氧氧化钠百分数表示。(按GB1545.1-89)规定进行。

金属离子

大多数的纸和纸板均含有少量的金属化台物．其来源是纤维原料、化学药品、生产用水和设备磨损等。这些金属离子主要是铜、铁、锰、镁、钙、铅等，尽管含量只有百万分之儿，但对于某些特殊用途的纸张，影响极坏。例如电绝缘纸、定量滤纸、照相纸、食品包装纸、中性包装纸等等。

纸和纸板金属化合物的测定方法，目前普遍采用火焰原于吸收分光光度法．有些也可用色谱法、极谱法或络合滴定等方法，按国家标准测试方法GB8943.1-88、GB843.2-88、GB8943.3-88和GB8943.4-88。

可溶性

氯化物与硫酸盐蒸煮及漂白化学药品硅留在纸页中，使其古有少量水溶性氯化物或硫酸盐。它以游离状态Cl-及SO4-2存在于纸页中，危害着纸的应用。如电绝缘纸、中性包装纸、食品包装纸等，需严格控制这类无机化合物的含量其测试方可以用滴定法或用电位计、电导仪测定。按GB5403-85、GB5404-85。

④ 外观质量

尘埃是指暴露在纸和纸板表面上的杂质，即与纸张表面颜色有显著差别的细小脏点(纤维杂质及其他杂质)。如白纸上的小黄点、黑点；黑纸上的小白点等。在任何照射角度下能见到的。尘埃的个数在规定范围内不影响使用，但不同用途的纸张，尘埃度的标准要求也不尽相两，如印刷图画及人像的纸，尘埃过多会造成不良后果(如人脸上有麻点、图画上有黑点)；用于书写的纸，尘埃有时会影响书写的数字差错。所以纸张质量标准中对尘埃的个数和面积大小有定的规定。尘埃度以每平方米面积的纸上具有一定范围面积(或长度)的尘埃个数表示。

斑点当平看或斜看纸面时，与纸而色泽明暗和反光不致的细点叫斑点。斑点有湿斑、汽斑、浆斑、压光暗斑等多种，纸面上如有较大的斑点会使书写不着墨，印刷时不着色，影响美观。

透光点或透帘 把纸张迎光照看，见到纸页纤维层有些特别薄的部分而尚未穿破，小面积的叫透光点，大面积的叫透帘(又叫云彩花、露底、压花等)，这是纤堆交织太差或毛毯压花所致。对纸的强度影响较大。特别是用用于高轮转机的印刷纸。因机上装有光电管控制器，如遇上纸张有透光，可能会自动停机，影响了印刷效率，浪费了纸张。

孔眼和破洞 纸张上完全穿通的窟窿，小的称孔眼．大的叫破洞，影响使用性能。如影响包装用纸的耐破度和防潮性能。有破洞的纸张应列为不合格品，在选纸时挑出来。

摺子纸张因受折磨产生的条痕，在张力作用下能伸开的叫活褶子，不能伸开的叫死褶子。用于书写、印刷的纸张不允许有褶子。

皱纹纸面上出现凸凹不平的曲皱，又称泡泡纱或鼓泡。影响纸张的平滑度及伸缩性，不利于印刷。

有光泽和无光泽的条痕 在光线照射下，可以看到与纸面光泽或颜色不一致的条形痕迹，包括压痕、烘缸痕、压光痕等一有条痕的纸，影响印刷品的质量，用于彩色印刷的纸和纸板不允许有条痕纸病。

硬质块(疙瘩) 高出纸面的块状物或粗粒，如纤维束、木屑等及经打浆而无疏解的浆团等。书写、印刷和包装用纸都不允许纸面有硬质块。

裂口纸张的边部或中部破裂或裂缝，或由于其它机械的损伤所形成的破口，称裂口。有裂口的纸张，影响使用面积。

切边不整齐不洁净纸张裁切后，纸边有锯齿状或带毛的现象，平板纸的切边要求整齐光洁。