造紙行業(yè)常識 紙的定義和性質

1.現(xiàn)代造紙的原料有哪些?

答：現(xiàn)代造紙的原料有植物纖維(木材、竹、草類等)，礦物纖維(石棉、玻璃絲等)，其他纖維(尼龍，金屬絲等)，還有用石油裂解得到的高分子材料。目前用于書寫、印刷、包裝的紙仍主要以植物纖維為主要原料制成。

2.造紙植物纖維原料的種類有哪些?

答：目前造紙工業(yè)用植物纖維原料主要可分為兩類：

木材纖維原料：直接從樹木中獲得的植物纖維。

非木材纖維原料：又分草類纖維原料、韌皮纖維材料和籽毛纖維材料。

3.紙張常用輔料的組成及作用是什么?

答：輔料是指為滿足紙張的不同使用性能而添加到紙張中的各種助劑。輔料由填料、膠料、色料和其他化學助劑組成。

填料能改進紙張的平滑度和不透明度;膠料能使紙張具有抗水性能;色料能增加紙張的白度等;染料能給紙張上色;其他化學助劑可改變紙張的性質，以提供紙張某些特殊用途。

4.膠料的作用是什么?

答：用植物纖維生產的紙張，因纖維本身和纖維間存在大量的毛細孔，而且構成纖維的纖維素、半纖維素含有大量親水的羥基，所以能吸收水或其他液體。為使紙張不被水或其他液體浸潤，需在紙中加入具有抗液性膠體物質或成膜物質，即膠料，給予紙張抗液體滲透和擴散的性能。在造紙工業(yè)中施加膠料的工藝過程稱為施膠。

5.施膠有哪些方法?

答：根據(jù)施膠效果的不同，施膠方法分為內部施膠和表面施膠兩種。內部施膠是將膠料加入紙漿中，再抄成具有憎液性的紙和紙板。常用膠料有松香膠料和合成膠料。表面施膠是在紙張表面涂上一層薄的膠料，從而使紙張具有憎液性能。常用膠料有淀粉、動物膠、及合成膠料等。表面施膠主要用于膠版紙、書寫紙和有憎液性要求的包裝紙和紙板。

6.表面施膠對印刷紙性能的影響有哪些?

答：①增加紙張的抗水能力及表面強度，可減少膠印中紙張的掉毛現(xiàn)象;②改進印刷適性，若表面膠料太少，印刷中紙張將吸收油墨中過多的連結料，造成印跡無光澤。相反，若表面膠料太多，將減慢油墨的干燥速率，導致蹭臟和光亮污點;③增加紙張的可擦性，表面施膠可減少油墨的滲透，因而易于把油墨擦掉，增加了紙面的抗磨擦能力;④增加紙張的強度，如耐破度、耐折度和抗張強度;⑤減少紙張的兩面差和變形。

7.填料的作用是什么?

答：填料是為了使紙張獲得特定性能，如白度、不透明度、平滑度等，同時，填料的加入使紙張內部空隙變小變細，從而增加紙張的油墨吸收性，并且使得吸墨性變勻。通常加入漿料中的不溶于水或微溶于水的礦物質，在印刷紙中含量約為10%-25%，不同的紙張?zhí)砑恿坎煌�，并且可能相差很大�?

8.印刷用紙?zhí)盍蠎�具有哪些特�?

答：印刷用紙的填料應具有高白度、高折射率、顆粒細小、水溶能力低、較低的密度及良好的化學穩(wěn)定性，另外，最好資源豐富，價格低廉。

9.印刷用紙的常用填料有哪些?

答：最常用的無機填料有滑石粉、白土、鈦白粉和碳酸鈣。其中鈦白粉是昂貴優(yōu)質的填料;有機合成填料為一些高分子物質。

10.填料對印刷紙張性能的影響有哪些?

答：印刷用紙加入填料可改進紙張的印刷適性，如增加紙張的白度、平滑度、不透明度、挺度。改善紙張對油墨的親合力、柔軟度和穩(wěn)定性，從而有助于印刷品質量的提高。當然紙張中加入填料量太高也帶來一些不良的影響，主要表現(xiàn)為紙張強度的降低和施膠效果的下降，在印刷中易發(fā)生掉粉、掉毛現(xiàn)象，填料粒子傳遞到印版和橡皮布上會產生糊版等現(xiàn)象;由于填料有摩擦作用，還會磨損印版，但是用沉淀碳酸鈣(PCC)加填則可以使磨損印版降低到最低程度(金東目前采用)。

11.什么是紙張的不透明度?

答：不透明度是指紙張不透光的性質，紙張的不透明度取決于紙張的光散射能力、紙張內部光散射界面的多少(即內部獨立粒子的數(shù)量)和散射界面折射率差異的大小。光散射界面越多，散射界面間折射率差異越大，則紙張的光散射能力越大，不透明度越高。

12.填料如何影響紙張的不透明度?

答：沒有加填料的紙張是由纖維和空氣組成。空氣存在于纖維間的孔隙中，由于纖維與空氣的折射率不同，因此當光束照射到紙張表面時，即有部分光在纖維與空氣界面上發(fā)生散射，賦予紙張一定(較低)的不透明度，反映到印刷中，主要表現(xiàn)為極易透印。在紙張中加入折射率大于纖維素的填料后，增加了紙張內部光散射界面的數(shù)量，即存在纖維與空氣間、填料與纖維間以及填料與空氣間三類不同的界面，在這三種界面中，填料與空氣間折射率的差值較大。因此光線在填料與空氣界面上得到最大散射，導致不透明度增加。

13.填料如何改善紙張表面平滑度?

答：纖維相互交織而形成的網(wǎng)絡總是存在大量的孔隙和表面凹凸不平處，加入細小顆粒填料后能改進紙張的柔軟性和可塑性，能進行更好壓光處理，從而可改進壓光后紙張的平滑度。

14.填料對紙張強度的影響如何?

答：纖維間的結合是紙張強度的基礎，填料的加入減少了纖維間的結合，所以加入大量填料會使紙張強度顯著下降。其中抗張強度、耐折度和耐破度下降較大，撕裂度下降較小，使用填料的用量有一定限制。

15.填料如何影響紙張的松厚度?

答：紙張纖維的密度為1g/cm3左右，而填料的密度大多在2.5-3.0g/cm3。因此填料的加入將會降低紙張的松厚度。但當加入的填料量較少時，松厚度隨填料量增加而增加，短纖維的紙張尤為明顯。

16.填料如何影響紙張的挺度?

答：紙張的挺度是紙張厚度和彈性模量的函數(shù)。填料對挺度的影響應將填料對松厚度和抗張強度的影響綜合起來考慮。當加填料量小時，填料的加入基本不影響紙張的挺度，當加填料量再增加時，挺度則隨填料量增加而顯著減小。

17.色料在紙張中的作用是什么?

答：即使是經過漂白處理的紙漿纖維也是略呈黃色或灰白，這是由于紙漿纖維中所含木素傾向于吸收波長在400-500nm的紫色和藍色光所致，紙漿中木素含量愈多，其色澤也就愈深。因此要使紙張具有更高的白度，常在漂白漿中加入藍紫色或紅藍色染料。生產有色紙還必須進行染色處理。

18.色料的成分有哪些?

答：色料是用于紙張染色和調色的顏料和染料。顏料大多是無機物，多數(shù)不溶于水;染料有天然染料和合成染料之分，目前合成染料已完全取代天然染料，染料大部分能溶于水，或經化學處理后能溶于水。

19.紙張輔料中的其他化學助劑及作用?

答：為適應紙張某些特殊用途的需要，常在紙漿或紙中摻用各種類型的非纖維性添加劑。按其用途劃分，大致可分為如下幾類：

①濕強劑。濕強劑是為增加紙頁的濕強度而加入的助劑，如脲醛樹脂和酚醛樹脂等。

②干強劑。如陽離子淀粉，聚丙烯酰胺等。

③助留劑。為減少造紙過程中填料和細小纖維的流失而加入的助劑，如聚丙烯胺、聚氧化乙烯和聚乙烯亞胺等。

④消泡劑。用于消除造紙過程中的泡沫。如硅油、松節(jié)油、十三醇、磷酸三丁酯、戊醇和辛醇等。

⑤抗水劑。主要用于對抗水能力有較高要求的紙中。如石蠟、金屬皂、乙二醛、三聚氰胺甲醒樹脂和丙烯酸二甲胺基乙脂等。

20.紙張如何進行簡單分類?

答：紙張通常依用途可以分為文化用紙、工業(yè)用紙、生活用紙和特殊用紙，其中文化用紙可以簡單地分為非涂布紙和涂布紙。未經涂布加工的紙張稱之為非涂布紙，如新聞紙、膠版紙、靜電復印紙和書寫紙等;經涂布加工的紙張稱之為涂布紙，如銅版紙、掛歷紙、亞光紙、玻璃卡紙等

將在水中懸浮的纖維用細致的簾模抄起濾除水分后，留于簾上絞結的纖維薄層經揭下干燥，即成為紙。這個定義適用于古今一切的紙張。一位紙的專家曾說：“自公 以前，即曾有人用平形的簾模自糜腐分解的纖維制成紙張，而時至今日仍以此法制紙;其唯一區(qū)別只在于簾模構造與纖維的處理方法的不同。”由此可見，造紙的原 理包括兩個基本因素，即纖維及簾模。公初年中國逐漸廣泛使用紙張，與此同時中國古代的一部字典曾對于紙下過定義，其中即包含了這兩種主要因素。

約于公100年， 許慎在其所著《說文解字》中為紙所下的定義是：“紙，絮一苫也�！逼渲凶铌P鍵的字有二，即“絮”及“苫”。根據(jù)《說文解字》的解釋：“絮，敝綿也�！� “絮”是由破布及廢蠶繭而取得的敝舊纖維;“苫”則是用茅草編成的一種席，可供覆蓋之用。由此可知纖維體與透水的席自古以來即為造紙的兩種基本因素，與今 日對紙的定義非常符合。

中國造紙起源于在水中漂洗敝絮敗綿，然后將絞結成一層的纖維承載于席上收起。這種在水中擊散并蕩洗敝綿的做法，在中國可能于公前數(shù)百年即已習以為常。古代資料中經常可以找到婦女于水中洗滌、作擊或蕩漂舊綿的記載。相傳伍員(前6世紀~前5世紀)自楚奔吳，曾經過瀨水之濱，當時在河邊“擊絮”的一位婦女給過他食物。成書于公前3世紀的《莊子》中說：“宋人有善為不龜手之藥者，世世以洴澼絖為事。”據(jù)成玄英注，洴澼絖即漂絮之意。司馬遷《史記》中說淮陰侯韓信(公前196年 故世)，在淮陰城下釣魚，見到一些婦女在淮河漂絮，其中一人連續(xù)漂絮至數(shù)十日。顯然，由于處理敝絲，利用舊衣內的敗絮重新使用，以及在水中洗滌麻類的破布 等，都需要經常將纖維制品于水中蕩滌�？赡苡捎谂既坏貙�廢舊纖維物體置于席上晾干以后的成品，引發(fā)了制成極薄的一張紙的想法。

在發(fā)明造紙術以前，就已有各種方法可將纖維制成一張薄片的形狀，包括使纖維纏結并壓成氈，紡織成布，或者浸泡捶擊植樹皮使之成為樹皮布(或稱塔巴)。制氈是比紡織方法更古老的制造纖維制品的一種方法。自從遠古時代起，亞洲北部及中部的居民便已將氈用于衣服與覆蓋物的制造產中國使用氈最早為何時尚未能確定，但《周禮》(公前3世紀或更早)中記載有周室“掌皮”官員以獸毛制氈之事產現(xiàn)在并沒有證據(jù)能說明中國發(fā)明造紙是受制氈的影響，但二者制造的技法頗為類似。

紡織品與紙之間有密切的關系。二者不僅在初期都是用同類的材料制成，而且具有類似的物理形狀與性質。就其用途而言，也常是可以互相代替的，紡織品常用于書寫與繪畫，紙則常作為布帛的代替物用于衣服與陳飾。如眾所知，縑帛久已用于書寫，后來才被制成薄張的廢舊纖維體所替代。這種廢舊纖維就是利用繅絲的過程中留 下的蠶繭殘渣或將敝舊布于水中擊散而取得的。后來將原料的來源擴大，包括生麻及樹皮等新的而非舊的纖維時，就掀開了造紙歷史新的一頁：從此能使用新鮮的植物纖維來進行無限制的生產了。生麻纖維的使用可能是由敝舊麻布纖維的使用演變而來，而樹皮之用于造紙，則可能是由于樹皮布的使用而來。植樹一直在中國廣泛 栽植，自遠古時代起中國南部就有將植皮捶制成布并用于衣著的事。

世界各地溫帶及熱帶地區(qū)的原始民族也曾將捶成極薄一張的植皮用于做衣服，及覆蓋和簾幕等用途。有人認為樹皮布起源于中國，制造樹皮布的方法可能是由中國南部經南中國海各島嶼向東傳至太平洋及中美洲的廣遠區(qū)域，并經由印度洋向西傳至非洲中部，傳播所及包括了赤道沿線各個地區(qū)。

除以人力加工制造成張的纖維以外，尚有原始形狀為薄片的天然材料如獸皮、樹葉及紙草(Cyperus papyrus或稱莎草)，這類物質都曾被人類用于書寫，但在中國卻從未見采用。綿羊、山羊、小山羊、小�；蚱渌�獸類之皮自公前2世紀起就已被制成羊皮紙(獸皮紙)，在歐洲及近東各國用于書寫，直至紙出現(xiàn)后才逐漸被替代。稱為“犢皮紙”(Vellum)的獸皮紙質極精美，以其細致潔白及光滑平潤而成為最受推崇的一種書寫材料。

獸皮紙質地雖較真紙堅韌，但價格極為昂貴，每寫一部書，常需用二百余張牛羊皮。此外，樹葉可能是人類最早使用于書寫的植物性材料。一種稱為貝葉的棕婦類樹葉，形狀窄而厚，有時長達三尺，曾在印度、南亞及東南亞國家中用來書寫。書寫方法是用鐵筆刻寫成字，再用黑墨或其他顏料涂入刻紋，然后再用繩索貫串若干葉 片，連成一書。紙草紙早在公前3000年時即在埃及使用。其制法是采用紙草的內皮，制成長條，分幾層橫直交疊鋪放，中夾以膠合劑，再加壓力，于燥后形成一張薄頁，打磨光滑以后用來書寫。

東方與西方的學者都曾有人不加深究地以為紙與紙草紙性質相同，而將兩者混為一談。他們由此遂對造紙術發(fā)明于中國提出疑問產實際上，紙草紙是由天然植物體材料的薄片多層疊壓而成，中國紙則是由經過浸漚糜解而改變了性質的纖維制成的，兩者不應混為一談。