纸的机械强度(纸张具有强度的原因)

纸的机械强度

纸张的机械强度通常用纸张的整体性遭到破坏和结构发生不可逆改变的那些应力数值来表示。机械强度是大多数纸种的基本的和重要的性质之一。根据作用于纸上力的性质不同,用抗张强度、耐折度、耐破度、撕裂度、抗冲击强度等不同的指标来表达纸的强度。

大部分纸的抗张强度、耐破度和耐折度指标,数值上均接近于纸浆成分中强度最大的成分的相应指标。对纸的强度有影响的主要因素有:

①成纸中纤维相互间的结合力和这些力作用的表面积。
②纤维本身的强度,它们的柔韧性和大小。
③成纸中纤维的分布,即它们排列的方向、堆积的密度等。

纸的机械强度(纸张具有强度的原因)

一、抗张强度与伸长率

抗张强度是纸和纸板的一项重要的物理量指标,是指纸样单位横截面上所受的抗张力。纸的抗张强度通常以裂断长(在一定纸幅的本身所受重力作用下,将纸拉断时的长度)来表示,因为裂断长可以消除定量不同的影响,使抗张强度便于比较。

在纸机上抄造的普通纸,一般纵向和横向的强度指标是不一样的,张的纵向(在纸机上纸的运行方向)抗张强度高一些。这是因为成纸的纤维主要是朝这个方向排列的缘故,因此纸的纵向裂断长一般比横向裂断长长很多二、耐折度

纸张的耐折度是表示纸的机械强度的重要物理指标之一,它表示纸张受一定外力拉伸之后,将纸张来回折叠使其断裂,以其折叠的次数来表示纸张耐折的性能。耐折度测的也是纸张的抗张强度,之所以要进行耐折度测定,主要在于许多种类的纸张在使用过程中要承受多次加工和折叠,如白板纸、书皮纸、箱板纸等。因为白板纸、箱板纸是用来制作纸盒的,在制作时,纸板要经受折叠而不能断裂。这些都对纸张的耐折度提出了特殊的要求。

耐折度值是往复的次数,即单位是双折次。分纵向耐折度和横向耐折度两种,一般纵向耐折度比横向耐折度高些,因为纤维的排列使其在纵向的结合力较大。纸张的耐折度受纸张的挠曲性能的影响很大,耐折度还与纸张的制造工艺及含水量有关。

三、耐破度

耐破度是指纸张在单位面积上所能承受的均匀增大的最大压力,单位为N。耐破度这个机械强度指标仅限于包装用纸和纸板。

耐破度有绝对耐破度和相对耐破度。直接从试样仪器上的测定结果是绝对耐破度,相对耐破度则是把测出的耐破度换算成相当于定量为100g/m”的纸张的耐破度纸张的耐破度既决定于纸张的抗张力,也取决于它的伸长率。

当所有其他条件相同时,随着纸张的抗张力和伸长率指标绝对值的提高,且在纵横向伸长率的比值接近于1时,纸张的耐破度升高。另外纸张的耐破度的大小还决定于纸张的纤维长度、纤维间的结合力及纸张的含水量的大小及施胶的情况。

四、撕裂度

在表示纸张的机械强度指标中,撕裂度具有重要的意义。因为在各种纸张的实际应用条件下,纸幅的断头在很大程度上是由于其撕裂度数值不够高所致。

撕裂度是以将边缘有切口的纸张继续撕裂到一定长度所需的力来表示。纸张的这个指标的增加与其抗张强度和耐破度的提高不呈直线关系。并且质地松软的纸张比质地致密的纸张的抗张强度高;表面结构致密的纸张有更高的撕裂度。

五、耐磨强度

现有各种用于定量测定纸的耐磨强度的仪器,在多数情况下,所有这些仪器都是基于在给定的条件下,用磨料或橡皮摩擦纸样表面,并在摩擦试验前后称量试样,得出磨下的物料量。磨下的物料量越小,则试验的纸或纸板的耐磨强度就越高。纸浆的类型、原始纤维打浆度、周围空气的相对湿度等因素都能影响纸的耐磨强度。

六、冲击强度

为了评价在装卸工作中抵抗集中冲击载荷的包装强度,需要测定包装用材料的冲击强度。例如,硫酸盐浆水泥袋,在装满水泥时,纸袋不是在静负荷作用下,而是在动负荷纸袋落下时的冲击作用下破裂,或者在转运时,装满的纸袋在长时间的振动负荷作用下破裂。

影响纸及纸板冲击强度的主要因素有纤维间的结合力、伸长率及纸张含水量。为了达到最高冲击强度,纸张应有最适宜的水分,在这样的水分之下,纤维间具有较高的结合力,同时又有相当高的伸长率。纸张的这个水分含量约等于9%。

七、纸张的湿强度

湿强度或者纸张处于湿态下的强度,对产品包装有很大的意义。在纸和纸板变湿时,材料的强度和耐破度将急剧降低。因此,要求这些纸及纸板在包装使用或加工时必须经过润湿而不破裂。

八、纸张的塑化

为了改善使用性能而对某些纸张进行塑化处理。塑化就是使纸张变为塑性的,并失去刚性,翻页时甚至没有声响。这样的纸张在平面上没有卷曲的倾向。同时,塑化使纸张的耐折度和伸长率指标提高,而抗张强度却明显降低。

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