包装材料知识.pptx
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1、第一章第一章 造纸工艺造纸工艺第一节 概述第二节 纸的制造工艺过程 一、造纸原料 二、制浆 三、抄纸NextBack第1页/共108页第一节 概述NextBack第一章 造纸工艺第2页/共108页 从纤维悬浮液中将纤维沉积到适当的成型设备上,经干燥制成的平整均匀的薄页一、纸的定义二、纸的分类(一)按定量或厚度分定量200g/m2或厚度0.1mm定量200g/m2或厚度0.1mm纸纸板:纸:NextBack第一节 概述第一章 造纸工艺第3页/共108页(二)按用途,纸或纸板又进一步分为纸NextBack第一节 概述第一章 造纸工艺第4页/共108页三、纸和纸板的规格尺寸和计量 宽度尺寸:1575
2、mm、1092mm、880mm、787mm,尺寸误差不许超过3mm尺寸:8801230mm、8801092mm、7871092mm、787960mm、690960mm、8501168mm,尺寸误差不许超过3mm3、纸和纸板的计量:1、卷筒纸2、平板纸对卷筒纸常用吨计量,平板纸除用吨外,还用令计量。1令=500张NextBack第一节 概述第一章 造纸工艺第5页/共108页纸板NextBack第一节 概述第一章 造纸工艺第6页/共108页四、纸和纸板在包装中的地四、纸和纸板在包装中的地位位纸和纸板在包纸和纸板在包装材料中所占装材料中所占比例最大比例最大2002年我国主要包装材料的产量NextBa
3、ck第一节 概述第一章 造纸工艺第7页/共108页人均纸和纸板的消费量是衡量一个国家经济发展和工业水平的重要指标2002年美国人均纸和纸板的消费量为306.5公斤,居世界第一。日本为242.8公斤,居世界第五。我国仅为29.0公斤,低于世界人均纸和纸板的消费量51.8公斤的平均水平.NextBack第一节 概述第一章 造纸工艺第8页/共108页全球主要包装材料的比例NextBack第一节 概述第一章 造纸工艺第9页/共108页五、纸包装材料的特点4、无二次环境污染,易回收利用或降解。主要优点:1、原料来源丰富,价格较低廉;3、纸容器易加工成型,结构多样,印刷装潢性好,包装适应性强;2、纸容器重
4、量较轻,可折叠,有一定的韧性和抗压强度,弹性良好,有一定的缓冲作用;NextBack第一节 概述第一章 造纸工艺第10页/共108页2、耐水性差;主要缺点:1、阻隔性低;NextBack3、强度较低,尤其是湿强度低。第一节 概述第一章 造纸工艺五、纸包装材料的特点第11页/共108页六、纸包装材料在包装中的应用纸盒瓦楞纸箱NextBack纸袋纸浆模塑制品蜂窝纸板等第一节 概述第一章 造纸工艺第12页/共108页 1871年,美国人申请了瓦楞纸板专利,1894年研制成功第一只瓦楞纸箱,1902年双瓦楞纸箱正式作为铁路运输包装箱七、纸包装材料的发展史和前景(一)、纸包装材料的发展史 公元105年,
5、蔡伦发明造纸术 公元8世纪,阿拉伯人获得造纸术,尔后经西班牙、法国传到世界各地 1799年,法国人发明长网造纸机。1808年,英国人发明圆网造纸机。造纸工业飞速发展。NextBack第一节 概述第一章 造纸工艺第13页/共108页(二)纸包装材料的发展前景1.纸包装材料是公认的绿色包装材料,随着民众环保意识的增强,纸包装愈来愈受到重视;2.纸包装材料通过二次加工,朝多功能的方向发展。3.纸包装材料朝低定量的方向发展。NextBack七、纸包装材料的发展史和前景第一节 概述第一章 造纸工艺第14页/共108页造纸第二节 造纸工艺过程制浆纸浆植物纸NextBack第15页/共108页木材废纸甘蔗棉
6、花小麦NextBack一造纸原料第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第16页/共108页造纸原料以植物纤维原料为主,还包括一些合成纤维、金属纤维和矿物纤维。针叶木:如云杉、冷杉、红松、马尾松等阔叶木:如杨木、桦木、桉木、枫木等禾草类:稻麦草、芦苇、甘蔗渣、竹类等韧皮纤维:如亚麻、红麻、桑皮等种毛纤维:棉纤维、棉短绒等植物纤维木材非木材废纸(二次纤维)NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第17页/共108页植物是由多种多样的细胞组成,其中纤维状的细胞是最好的造纸原料。(一)、植物纤维原料的形态与性能纤维状的细胞是一种厚壁细胞,简称纤维。特点是:中空,细长,呈纺锤状。11
7、NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第18页/共108页1 1、木材纤维形态与性能、木材纤维形态与性能纤维细胞比较单一,杂细胞少,细胞壁较薄,纤维较长。针叶木:纤维细胞主要是管胞,平均长度3-4mm,宽度为0.03mm。NextBack适合抄造强度大的纸和纸板。(一)、植物纤维原料的形态与性能第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第19页/共108页NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第20页/共108页NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第21页/共108页 纤维细胞主要是木纤维,除纤维细胞外,还含有大量的
8、导管等非纤维细胞,纤维平均长度1.0mm,宽度为针叶木的1/2-1/3。阔叶木适合抄造表面平滑,不透明度高,而强度要求低的纸张。NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第22页/共108页2.2.非木材纤维的形态与性非木材纤维的形态与性能能 适合于抄造强度要求不高的纸张,或与长纤维木浆配抄。禾草类:纤维细胞含量少,含有大量的杂细胞。纤维细且短,胞腔小,平均长度1.0-1.5mm,平均宽度10-20um。NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第23页/共108页3.3.二次纤维二次纤维 二次纤维是废纸的回收利用,是混合纤维。NextBack 定义 特
9、点和原纤维相比,纤维短小,强度下降,杂质的去除比较复杂。第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第24页/共108页NextBack 我国目前对废纸还没有一个很科学、很详细的分类回收办法,各种高质量的废纸和低质量的废纸混在一起被回收上来,因是混合纤维,缺乏一致性,只能用来生产瓦楞原纸、箱板纸、纸浆模塑制品,或用于多层纸板的芯层等低档纸制品。用途第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料3.二次纤维第25页/共108页 可以节约宝贵的森林资源,保护环境。NextBack 废纸回收利用的意义 废纸的种类:混合废纸;旧报纸;旧瓦楞纸箱;白纸边;第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料
10、第26页/共108页(二).植物纤维原料的化学组成纤维素半纤维素植物纤维木素抽出物碳水化合物灰分NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第27页/共108页典型原料的化学成分NextBack化学化学成分成分 针叶材针叶材阔叶材阔叶材草类草类纤维素纤维素505040半纤维素半纤维素 203030木素木素302020第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第28页/共108页NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第29页/共108页纤维素是构成植物细胞壁的主要成分,是细胞壁的骨架物质。NextBack纤维素的分子式为(C6H10O5)n,n称为聚
11、合度,纤维素的来源不同,聚合度不同。1.纤维素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第30页/共108页每个基环上有三个醇羟基;纤维素分子的两个末端羟基性质不同,右端的葡萄糖基中第一碳原子上的羟基具有潜在的还原性。(1)纤维素的化学结构NextBack纤维素是由许多D-吡喃式葡萄糖基相互以 1,4-甙键连接而成的线型高分子化合物。第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第31页/共108页由于甙键的存在,纤维素易发生水解反应;由于醇羟基的存在,纤维素易发生氧化反应、酯化反应和醚化反应。(2)化学性质NextBack在一定条件下,纤维素可与浓碱反应,生成碱纤维素。第二节 造纸工艺过
12、程第一章 造纸工艺一造纸原料第32页/共108页由于纤维素含有大量的羟基,使纤维素大分子之间和内部存在大量的氢键。(3)氢键氢键-C-OH纤维素分子-C-OH纤维素分子NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第33页/共108页纤维素超分子结构理论认为:纤维素是由结晶区和无定形区交错联结而成的二相体系。(4)纤维素的物理结构NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第34页/共108页在结晶区,纤维素大分子的排列具有完全的规则性,结合的比较紧密;NextBack在无定形区,纤维素分子链的排列不具有规则性,结合的比较松散;结晶区与无定形区无明显的绝对界限
13、。(4)纤维素的物理结构第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第35页/共108页吸湿与放湿只能发生在非结晶区,在结晶区,由于分子上的羟基形成了氢键,所以,水分子不能进入。NextBack纤维素的吸湿能力取决于亲水性羟基的多少,纤维素的非结晶区的多少,以及非结晶区内大分子排列的疏密程度。(4)纤维素的物理结构第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第36页/共108页 色泽:纤维素本身为白色;比重:1.5-1.56;(5)纤维素的物理性质NextBack 各向异性:纤维素的各个方向的物理力学性质不同;Z向横向纵向第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第37页/共108页N
14、extBack吸湿现象:纤维素大分子含有大量的羟基,使纤维素大分子之间和内部存在大量的氢键。羟基是较强的亲水性基团,能吸着空气中的水分子。(5)纤维素的物理性质第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第38页/共108页NextBack干缩湿胀根据纤维素的物理结构,被吸附的水分子只能进入非结晶区的纤维素分子链之间,纤维素水分的减少或增多必然会改变纤维素分子链之间的距离,靠拢或拉开,从而导致收缩或膨胀。因为吸水性的羟基存在于分子链之间,所以,收缩与膨胀也只限于非结晶区的分子链之间,而不会发生在纤维素分子的轴向。(5)纤维素的物理性质第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第39页/共
15、108页NextBack滞后现象相对湿度含水率放湿吸湿在同一相对湿度下,吸湿时水分的吸着量低于解吸时水分的蒸发量,也就是吸湿时的平衡含水率低于解吸时的平衡含水率。(5)纤维素的物理性质第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第40页/共108页NextBack纤维素不溶于水,溶于氢氧化铜氨溶液。(5)纤维素的物理性质第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺一造纸原料第41页/共108页半纤维素同纤维素、木素一起构成植物细胞壁。半纤维素增加细胞壁的刚性。2.半纤维素NextBack 半纤维素的定义植物细胞壁中除纤维素(果胶质、淀粉除外)的非纤维素碳水化合物,称为半纤维素。半纤维素的作用第二节
16、造纸工艺过程第一章 造纸工艺第42页/共108页NextBack半纤维素呈纤丝状结构,半纤维素在细胞壁中,基本上平行于纤维素排列,在纤维素和木素之间起联接的作用。半纤维素的形态及排列方式2.半纤维素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第43页/共108页半纤维素不是由一种糖基组成的均一聚糖,而是由不同的几种糖基组成的聚合物。NextBack常见的几种糖基有:D-葡萄糖基、D-半乳糖基、D-木糖基、D-甘露糖基、L-阿拉伯糖基、D-葡萄糖醛酸基等。半纤维素的构成2.半纤维素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第44页/共108页 针叶材与阔叶材的半纤维素NextBack针叶材与阔叶材的半纤维素有
17、些共同点,但针叶材的半纤维素在结构上比阔叶材复杂一些。针叶材主要含有:D-葡萄糖基、D-半乳糖基、D-甘露糖基、D-木糖基、L-阿拉伯糖基、D-葡萄糖醛酸基;阔叶材主要含有:D-葡萄糖基、D-木糖基、D-甘露糖基。2.半纤维素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第45页/共108页半纤维素的聚合度比纤维素低得多,在150-200 之间,易于水解,易溶于氢氧化钠溶液。纤维素与半纤维素的比较NextBack纤维素是由单一的糖基组成的均一聚糖,而半纤维素是由两种或两种以上不同的糖基组成的聚糖;纤维素是典型的线型聚糖,而半纤维素主要是线型结构,但带有各种短侧链;半纤维素的吸湿性和润胀性比纤维素高;2.
18、半纤维素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第46页/共108页3、木素木素是由苯丙烷结构单元构成的具有三维网状结构的天然高分子化合物。在细胞壁中起加固作用。NextBack木素呈球形小粒,集聚成为球形聚集体。木素在140-150开始软化,冷却后变硬,性脆,易成粉末,在水和有机溶剂中的溶解度很小。(1)物理性质第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第47页/共108页NextBack木素有三种结构单元,愈疮木基、紫丁香基和对羟基苯,它们通过醚键和碳碳键连接,形成木素大分子。各种基本单元的多种连接方式,使木素结构复杂多样,没有规则性。(2)木素的结构3、木素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第4
19、8页/共108页NextBack(3)化学性质亲核取代反应:化学法制浆的基本反应。亲电取代反应:纸浆漂白的基本反应。氧化反应:纸浆漂白的基本反应。木素可与多种化学试剂发生化学反应:3、木素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第49页/共108页NextBack酸性介质中的亲核取代反应:具有二烷基醚、烷基芳基醚结构的木素分子生成烊盐;醚键断裂,生成正碳离子;亲核试剂攻击正碳离子,生成可溶性的木素磺酸盐。碱性介质中的亲核取代反应:苯环上的酚羟基的氢离子脱出,酚羟基以阴离子形式存在;苯环侧链上的醚键断裂。(3)化学性质3、木素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第50页/共108页NextBack亲
20、核试剂亲核性参数 EH2OOH-SO3H-SO32-S2-1.001.652.272.573.08常用的亲核试剂的亲核性(3)化学性质3、木素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第51页/共108页在苯环上羟基和甲氧基的邻位或对位等没有取代基的位置上进行取代反应,形成氯化木素;在苯环结构单元的侧链上进行取代反应,使侧链与苯环断开;使连接苯环结构单元的烷基芳基醚键受氧化作用而断裂,使木素大分子降解为小分子。NextBack亲电试剂与有机化合物发生的取代反应。亲电取代反应:亲电试剂:正氯离子 Cl+。亲电取代反应的位置:(3)化学性质3、木素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第52页/共108页
21、NextBack次氯酸盐、二氧化氯、臭氧、过氧化氢等氧化剂作用于木素,使苯环氧化生成醌,醌进一步氧化,导致环破裂和降解,生成低分子羧酸和二氧化碳。氧化反应:木素可与多种氧化剂反应。(3)化学性质3、木素第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第53页/共108页木素与细胞壁中其它组分存在着化学键的连接。据推测,木素与碳水化合物的连接是通过各种醚键的形式实现的。4、木素与碳水化合物的连接NextBack第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺第54页/共108页(三)纤维结构 纤维细胞初生壁次生壁细胞腔纤维结构模型S1S2S3NextBack4、木素与碳水化合物的连接第二节 造纸工艺过程第一章 造纸工艺
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