（1）包裝用紙與紙板的基本知識

紙和紙板是人們日常生活和工業生產中不可缺少的材料，特別是在包裝工業中占有重要的地位。作為包裝材料，紙、紙板及其制品占整個包裝材料的40％以上，有的國家達到50％。不論是過去，今天，或是將來。紙都是一種主要的包裝材料。這是由于紙包裝有以下許多獨特的優點。

價格低廉、經濟節約。同樣的包裝箱，用木材直接做成木箱與將木材造紙做成紙箱相比，紙箱的用料只是木箱的1／3左右，節約了木材和費用箱重量輕，約為術箱包裝毛重的15％左右，可降低包裝成本和運輸費用；防護性能好，由于許多新工藝的采用、新品種的開發，紙箱在強度、挺度、防潮能力等方面可與木箱媲美；生產靈活性高，適于機械化加工和自動化生產；也可較小規模地非機械的，甚至手工生產；貯運方便；易于造型裝潢，紙制品能根據不同的商品，設計出各式各樣的箱型、盒型。紙與紙板有良好的吸收油墨和涂料的性能，印刷性能良好；不污染內裝物，紙還可符合有呼吸作用的商品的貯存條件；回收利用性好，紙制品包裝是對環境友好的包裝(Environmentally-friendly Packaging)。

由于以上特點，紙制品包裝越來越受到人們的重視。近代，紙和紙板在與其他包裝材料，特別是與塑料和塑料制品的競爭下，刺激了許多新品種的開發。新的紙制品包裝不斷出現。例如適應重型包裝的強化瓦楞紙箱的出現，復合包裝紙的發展，紙／布復合水泥包裝袋的使甩，涂料紙和紙板的發展，各種功能紙的應用，都為紙制品包裝增添了新的光彩。所有這些都說明紙、紙板及紙制品包裝是最主要的包裝材料。

（2）紙的組成與結構

國標GB4687-84中規定，紙是從懸浮液中將植物纖維、礦物纖維、動物纖維、化學纖維或這些纖維的混合物沉積到適當的(專門)成型設備上，經過干燥制成的平整、均勻的薄片(片狀物)。

紙是由紙漿纖維、輔料和水組成。手感干燥的紙水分含量約5％～6％。紙內絕大部分是紙漿纖維，輔料只是少量。

造紙纖維一般分為木材纖維、非木材纖維、及二次纖維，另外還有非植物纖維。

木材纖維的原料包括針葉木和闊葉木。針葉木稱為軟木，其纖維較長，平均長3～4mm，最長達8mm以上，直徑約0.03mm。闊葉木又稱硬木，其纖維長度較短，平均僅1.0mm。通常硬木能生產勻度好、表面平滑的紙張，而軟木能抄出強度較高的紙。

木材纖維化學組成主要是纖維素、半纖維素和木素。纖維素約50％、木質素約30%、半纖維素20％。

纖維素分子由許多個葡萄糖分子組成。葡萄糖上帶有許多羥基(-OH)，當兩個羥基靠近到一定距離時，就會形成氫鍵。借助氫鍵的力量，許多纖維素分子可以拉緊在一起。其結構形式為鏈長可達100～3000單位。

木質素則是一種具有芳香性的、結構單體為苯丙烷型的、三度空間立體結構高分子化合物。天然狀態的木質素呈白色，它一旦受到化學或機械作用就會變成褐色或深褐色。木質素對紙的性能有不利影響，故要求紙張中含量越少越好。半纖維素是一種介于淀粉和纖維素之間的多糖化合物。它包括木聚糖、聚甘露糖、樹脂、丹寧、樹膠等碳水化合物。所以，嚴格地說，半纖維素應該叫做非纖維素的碳水化合物。半纖維素可使打漿容易、時間縮短、能耗減少．故在造紙過程中是有利的。

非木材纖維主要有禾本科纖維(如稻草、麥草、蘆葦等)，韌皮纖維(如麻類、樹皮、棉桿皮等)，種毛纖維類(如棉花、棉短絨)。禾本科纖維的細胞兩端多呈尖削狀，胞腔較小，除竹類、龍須草、甘蔗渣等的纖維較細長外，其他都較細而短，平均長度為1.0～1．5mm，平均寬度約l0～20μm。非纖維細胞含量也較多。竹子、龍須草等細長纖維的原料可遣強度較高的紙張。其他禾本科原料只能造強度要求不高的低檔包裝紙，或與長纖維紙漿搭配生產較好的紙張。韌皮纖維一般細長，有堅韌性．適于造高級及工業技術用紙。棉纖維性質堅韌，平均長度約18mm，平均寬度約20μm，是極好的造紙原料。

二次纖維即廢紙已成為重要的造紙原料。廢紙是一種混合纖維，廢紙中含有的化學藥品和無機添加劑使回收利用復雜化。為了從廢紙中回用纖維，必須進行分離．一點不破壞并使纖維分離出來是不可能的。故用二次纖維造的紙不同于用純纖維造的紙。盡管目前還難以概括它們的差異，但二次纖維造的紙不如純纖維紙的強度好。

非植物纖維一般是指工業纖維，分為無機纖維、合成纖維和金屬纖維三大類。

非植物纖維造紙的比例還很小，許多問題尚待研究。它不可能代替普通的植物纖維紙漿，但在造紙工業中有其特殊地位和作用。

抄紙過程中必須添加一些輔料，它們包括填料、膠料、染料以及各種化學助劑。化學助劑按造紙工序可劃分為：蒸煮助劑、漂白助劑、打漿助劑、抄紙助劑、改性助劑、涂布助劑、特種助劑等。按助劑的性能和用途可有：施膠劑、濕強劑、干強劑、膠粘劑、成膜劑、助留劑、消泡劑、分散劑、軟化劑、抗水劑、防腐劑、抑制劑、防銹劑、阻燃劑、導電劑等。

① 紙的結構特點

a. 紙是一種多相的復合體，組成紙張結構的基礎主要是較長和較短的植物纖維(合成紙另當別論)，纖維素纖維的質量和加工程度是決定紙張質量的一個重要因素。此外，紙中還有各種不同的膠料、填料、染料粒子及微量成分等固相成分·也存在有水分、空氣等液相和氣相成分(盡管含量較少)。如此眾多的成分構成一個多相的整體。每種成分都影響著紙的性質。

b. 纖維之間非均態的交織狀況纖維之間交織狀況與打漿方式和抄紙設備有關。大部分纖維是平行于紙面的，但短纖維有較多的機會與紙面垂直．還有一部分纖維可能與紙面呈一定角度。于是就構成了紙的三維空間結構。長網造紙機抄造出來的紙頁，多數纖維按紙的縱向排列。一般說來，薄型紙為單層；定量大的則成兩層甚至多層。而且同幅面的紙，中間的纖維層有可能比兩邊步。如果采取一些措施(如網部加振動器、多道壓榨處理)，則可使紙的結構層次趨向均勻。

c. 各向異性由于在紙的三個互相垂直的方向上，纖維和其他成分分布不同，排列不同、取向不同、因而導致紙的性質各向異性。即紙的縱向性、橫向性質和豎向性質不一樣。

d. 紙幅兩面性質差異 在抄紙機上與網面接觸的紙層和背離網面的紙層，其纖維及其他離子的分布狀態不完全一樣。于是紙頁正面的表面性質跟反面的表面性質也不同。一般來說，正面較長纖維分布較多，表面平滑；而反面，細料或其他輔料離子較多，表面較粗糙。

e. 毛細孔多 紙內交織的纖維，因為長段不一而存有空隙。盡管有細小的粒子充填這些空隙，也仍在纖維交織后存在較多的毛細孔。毛細孔內或充滿空氣、或吸附水分子，造成紙的吸水性、透氣性和變形性。

② 紙的基本性能

一般性能

a. 定量 定量是指紙或紙板每平方米的質量，以g/m2表示。

b. 尺寸 即是紙張的長寬度，單位用mm表示。機制紙的尺寸已基本規格化，如平板紙通常是787mm×1092mm。

c. 正反面 紙張分兩個表面，貼住造紙機銅網面的為反面，另一面為正面。反面網印痕較清晰，表面較粗糙。而正面背離網面，比較細密、平滑。

d. 縱橫向 與造紙機平行方向為縱向，垂直方向為橫向。抄紙時一般縱向排列的纖維較橫向多，縱向拉力一般比橫向大些。圓網造紙機抄造的紙張，可用手撕紙，裂邊較平直的為縱向，裂邊歪斜的是橫向。

e. 厚度 指紙或紙板在兩測量板間受一定壓力下直接測量的厚度，以mm表示，

f. 緊度 指1cm3的紙或紙板的重量,以g／cm3表示，緊度能影響紙張的各種物理性能和光學性能，如緊度低，則透氣度高。挺度低緊緊度高則紙的抗張強度高，撕裂度高，透明度高。所以把它作為比較各種紙張強度和其他性能的基礎，在很多紙及紙扳的質量指標中都采用了緊度這一指標。

機械性能

a. 抗張強度(又叫抗張力或拉力) 是指紙或紙板所能承受的最大張力。是一定寬度的試樣在測試斷裂時所承受的力，以kg表示。裂斷長是定寬度的紙條，以自身重量而引起裂斷時所需的紙條長度，以m表示。裂斷長不能直接測出，要根據紙張的定量、抗張力等數據計算出來。裂斷長表示了紙張強度大小的相對值，以便不同規格的紙張能進行比較。

b. 伸長率 是指紙張受拉伸至斷裂時的長度與原來長度的百分比。以規定的試樣的寬度紙條測試時，在抗張強度儀上直接測定的數值表示。

c. 耐破度 是指紙或紙板在單位面積上所能承受的均勻地增大的最大壓力，其結果以kg/cm2表示．它表達了紙或紙板耐外壓的能力。耐破度指標主要反映紙張纖維的結合力與纖維長度。紙張纖維結合力強，伸長率高，則耐破度就高。

d. 耐折度 是指紙或紙板在受一定的張力下所能經受180°的折疊至斷裂時的次數．它的單位是(雙折) 次。耐折度反映了紙張耐揉折的和抵抗剪切力的能力，其大小取決于纖維本身平均長度，纖維交織狀況。

e. 撕裂度 是指撕裂預先切口的紙或紙扳至一定長度所需的力，即內抗撕力，以mN表示。一般來說，撕裂度與纖維的平均長度及打漿狀況有密切關系,與耐破度的值成反比，如果撕裂度值較高而耐破度低，常常說明打漿不足，反之可能意味著打漿過度。一般纖維越長，撕裂度越大。撕裂指數：平均內撕裂度除以紙張定量，以nN·m2／g表示。

f. 挺度 是指紙或紙板能夠承受本身重量的能力。即在一定條件下彎曲38mm寬的紙板至15°角時所需的彎矩，以g·cm或以mN·m表示，對于箱板紙和白紙板來說．挺度(又稱抗撓剛度)是一項基本性能指標。紙箱或紙盒的抗壓強度有緊切的關系，挺度大可以保持紙箱紙盤的穩定的形狀。紙板挺度受原料種類、打漿度、定量、厚度及水分的影響。

g. 環壓強度 指將一定尺寸的試樣插在試樣座內，形成圓環形，在兩測量板之間進行壓縮。在壓潰前所能承受的最大的力，即為環壓強度。環壓強度是箱板紙、白扳紙、瓦楞芯紙等紙板類的重要物理性能之一，同一結構的紙箱如果瓦楞紙板的制造方法適當，箱紙扳的環壓強度越高，其紙箱的耐壓強度越大。環壓強度受厚度影響，使用同一種原料配比抄造出箱紙板厚度越大，環壓強度越高。環壓強度以kN／m表示．若以紙板定量以除之，即為環壓指數，以N·m／g表示。

h. 紙板戳穿強度 是指用一定形狀的角錐穿過紙板所需的功,即包括開始穿刺及使紙板撕裂夸折成孔所需的功，以kg·cm(J)表示。(1kg·cm=0.0981J)。戳穿強度檢驗適用于各種紙板及加工好的瓦楞紙板。戳穿強度檢驗可以反映紙板制成容器后對帶角物料戳穿的抵抗能力。檢驗數據實際反映了將紙板撕裂所需要能量與穿刺頭穿透紙板所需能量的和。

i. 平壓強度 是指在一定溫度下，將瓦楞芯紙在一定齒形的漕紋儀上，壓成一定形狀的瓦楞，然后在壓縮儀上測定瓦楞所承受的力．以kg表示（也稱C.M.T瓦楞芯試驗)。這項檢測能提供制成紙箱后，箱側面對外來壓力或內部壓力的抵抗能力，以及紙箱保持不變形的能力。

j. 層間結合強度 指多層紙板面層與襯層，襯層與第三層之間的結合強度。

光學性能

a. 白度 是指紙或紙扳表面白色的程度，以白色吉有量的百分率表示。測定白度時如使用的濾光片不同，其有效光波長也不同．測出的數值也不相同。

b. 不透明度 又稱印刷不透明度，印刷紙、書寫紙和證券紙等要求具有高的不透明度。目前測定方法：采用紙背襯法，即在標準狀態下測定的從有黑色襯底的單頁紙反射的光通量與用標準白色襯底的反射的。通量的比值，以％表示。

c. 透明度 是指單層紙反映被覆蓋物影相的顯明程度，或光在無散射情況下透過紙的光量，以紙頁的層數來表示紙的透光程度。防油紙、描圖紙等要求有高遺明度，選用半纖雛素含量高的纖維原料(如闊葉木等)．采用高粘狀打漿可獲較高的透明度。

d. 光澤度 指紙張的表面方向性選擇反射的性質，這一性質決定了呈現在紙的表面所能見到的強反射光或鏡象的程度。

鏡面光澤度：是指紙張試樣表面反射(規則反射)的方向反射到規定孔徑內的光通量與相同條件下標準鏡面的反射光通量之比，以％表示。

鑄涂紙、銅版紙、單面涂布的紙板、蠟光紙等等需要測定紙面光澤度，以衡量彩色印刷的圖象清晰度及彩色的鮮艷程度；

表面性能

包括紙的表面平滑度、粗糙度、表面強度（拉毛速度）、抗濕摩擦、表面吸收速度等，與印刷適應性關系非常密切。

a. 平滑度 平滑度是指紙和紙板表面光滑的程度。是紙與紙板印刷適應性的一個重要指標。測定平滑度是在特定條件下，讓一定量的空氣透過一定面積的小眼，從光潔平滑的玻璃紙面與紙張表面之間流過，測定空氣流過所需要的時間，通過的時間長，表示平滑度高，通過時間短，表示平滑度低，單位以s表示。

書寫印刷紙需要高平滑度，是書寫流暢，印刷表面清晰。

b. 粗糙度 評價紙或紙板表面凹凸程度的一項指標，尤其適用于測定印刷紙。粗糙度是指紙頁在一定的壓力下與平面金屬環接觸，環內通入一定壓力的空氣，以從試樣面和金屬環之間流出的空氣量表示紙面的粗糙度，單位為mL/min。

吸收和透氣性

a. 施膠度與吸水性 施膠度表示紙或紙板抗水能力的大小，對包裝用的紙和紙板及文化、書寫紙等施膠度施重要的指標。

b. 透油度 是指在一定溫度和壓力條件下，標準變壓器油在一定時間內從1m2面積紙頁中滲透過來的重量，以g/m2表示。這是油脂類食品包裝用的防油紙必須的測定標準。

c. 透氣度指在一定的面積，一定的真空度下每分鐘透過紙張的空氣量，或透過100mL空氣所需要的時間，以mL/min或s/100mL表示。

透氣度主要鑒別紙層中間的空隙程度，不同用途的紙要求不同。如卷煙紙，在吸煙時需空氣，透氣度太小會熄火，太大會造成燃燒過快或使紙的強度降低；紙袋紙在水泥等裝袋時易被空氣鼓破，也要求有合適的透氣度，而防潮紙要求盡量隔絕空氣，故要求透氣度越小越好。

印刷適性

a. 印刷表面強度(即拉毛速度)是指紙或紙板，在一定的壓力下．用不同粘度的拉毛油和不同的速度進行印刷表面強度試驗。測量紙面連續產生填料點、涂料點、起毛以及破壞紙面造成的起泡、撕裂、撕斷時的距離．求出印刷拉毛速度即紙或紙板的印刷表面強度．以cm/s或m/s表示。

b. 伸縮性是把紙或紙板試樣浸于一定溫度水中井風干后其尺寸的相對變化。以尺寸的增減對原試樣尺寸的％表示。

c. 表面吸收速度是指一定量的水或其它溶液滴到紙面上，被紙面吸收所需要的時間。表面吸收速度對印刷用紙和紙板，是一項重要的指標，可以評價紙張的適印性能，即時油墨及對水的吸收速度，可知其能否適應高速膠印輪轉機印刷。

③ 化學性質

水分

是指紙頁中纖維與纖維之間的空隙部分含有游離水，一般紙張含水分7％～8％。但紙的水分隨環境的相對濕度的變化而改變，大氣中的含水量約為7％．天氣潮濕時，紙張含水分稍高些，天氣干燥水分含量相對低些。水分的測定只需將紙樣放在100℃～105℃的烘箱中，烘至恒重，用減少的重量與原重量之比，即可求得。按GB462~89規定進行。

灰分

灰分是指紙和紙板灼燒后殘渣的重量與絕干試樣重量之比，以百分率表示。灰分的來源是紙中所含有的無機物雜質，纖維原料本身含有無機物。這跟原料種類有關，草類纖維灰分高．木材含灰分低。在生產過程中使用化學藥劑也會帶來無機物殘渣，此外填料、涂料也含無機物，紙張灰分含量視用途而定，卷煙紙要有較適中的灰分，定量濾紙盡可能不含灰分。灰分的測定方法接GB462~89的規定進行。

酸堿度(pH值)

紙與紙板的酸性，主要來自硫酸鋁(明礬)，紙張酸性高，其穩定性和耐久性變差，顏色發黃，強度降低，影響紙的品質。所以目前發展中性施膠劑，少用硫酸鋁。實現中性抄紙，以保持成紙的耐久性鹽強度。中性包裝紙、食品包裝紙、電絕緣紙、照相紙等都嚴格控制紙中殘留的酸性物質。紙的酸堿度，通常是pH值，目前多層紙板，涂布紙和紙扳及其它表面特殊加工的紙和紙扳，將其表面溫潤(用純水)．用PH計測定其pH值。另一種測定方法是將紙的試樣用蒸餾水抽提一小時．然后測定氫離子濃度．以pH表示(按CB1545.2—89)規定。或抽提后用酸堿滴定法滴定酸度或堿度。如呈酸性反應，測得的酸度以含硫酸百分數表示。如呈堿性反應，測得的堿度以氧氧化鈉百分數表示。(按GB1545.1-89)規定進行。

金屬離子

大多數的紙和紙板均含有少量的金屬化臺物．其來源是纖維原料、化學藥品、生產用水和設備磨損等。這些金屬離子主要是銅、鐵、錳、鎂、鈣、鉛等，盡管含量只有百萬分之兒，但對于某些特殊用途的紙張，影響極壞。例如電絕緣紙、定量濾紙、照相紙、食品包裝紙、中性包裝紙等等。

紙和紙板金屬化合物的測定方法，目前普遍采用火焰原于吸收分光光度法．有些也可用色譜法、極譜法或絡合滴定等方法，按國家標準測試方法GB8943.1-88、GB843.2-88、GB8943.3-88和GB8943.4-88。

可溶性

氯化物與硫酸鹽蒸煮及漂白化學藥品硅留在紙頁中，使其古有少量水溶性氯化物或硫酸鹽。它以游離狀態Cl-及SO4-2存在于紙頁中，危害著紙的應用。如電絕緣紙、中性包裝紙、食品包裝紙等，需嚴格控制這類無機化合物的含量其測試方可以用滴定法或用電位計、電導儀測定。按GB5403-85、GB5404-85。

④ 外觀質量

塵埃 是指暴露在紙和紙板表面上的雜質，即與紙張表面顏色有顯著差別的細小臟點(纖維雜質及其他雜質)。如白紙上的小黃點、黑點；黑紙上的小白點等。在任何照射角度下能見到的。塵埃的個數在規定范圍內不影響使用，但不同用途的紙張，塵埃度的標準要求也不盡相兩，如印刷圖畫及人像的紙，塵埃過多會造成不良后果(如人臉上有麻點、圖畫上有黑點)；用于書寫的紙，塵埃有時會影響書寫的數字差錯。所以紙張質量標準中對塵埃的個數和面積大小有定的規定。塵埃度以每平方米面積的紙上具有一定范圍面積(或長度)的塵埃個數表示。

斑點 當平看或斜看紙面時，與紙而色澤明暗和反光不致的細點叫斑點。斑點有濕斑、汽斑、漿斑、壓光暗斑等多種，紙面上如有較大的斑點會使書寫不著墨，印刷時不著色，影響美觀。

透光點或透簾 把紙張迎光照看，見到紙頁纖維層有些特別薄的部分而尚未穿破，小面積的叫透光點，大面積的叫透簾(又叫云彩花、露底、壓花等)，這是纖堆交織太差或毛毯壓花所致。對紙的強度影響較大。特別是用用于高輪轉機的印刷紙。因機上裝有光電管控制器，如遇上紙張有透光，可能會自動停機，影響了印刷效率，浪費了紙張。

孔眼和破洞 紙張上完全穿通的窟窿，小的稱孔眼．大的叫破洞，影響使用性能。如影響包裝用紙的耐破度和防潮性能。有破洞的紙張應列為不合格品，在選紙時挑出來。

摺子 紙張因受折磨產生的條痕，在張力作用下能伸開的叫活褶子，不能伸開的叫死褶子。用于書寫、印刷的紙張不允許有褶子。

皺紋 紙面上出現凸凹不平的曲皺，又稱泡泡紗或鼓泡。影響紙張的平滑度及伸縮性，不利于印刷。

有光澤和無光澤的條痕 在光線照射下，可以看到與紙面光澤或顏色不一致的條形痕跡，包括壓痕、烘缸痕、壓光痕等一有條痕的紙，影響印刷品的質量，用于彩色印刷的紙和紙板不允許有條痕紙病。

硬質塊(疙瘩) 高出紙面的塊狀物或粗粒，如纖維束、木屑等及經打漿而無疏解的漿團等。書寫、印刷和包裝用紙都不允許紙面有硬質塊。

裂口 紙張的邊部或中部破裂或裂縫，或由于其它機械的損傷所形成的破口，稱裂口。有裂口的紙張，影響使用面積。

切邊不整齊不潔凈 紙張裁切后，紙邊有鋸齒狀或帶毛的現象，平板紙的切邊要求整齊光潔。

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