纸张结构及性能35页PPT
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(完整版)纸张结构及性能
4、匀度：纤维在纸张中分布的均匀性 影响的主要因素包括：流送介质的流体力学状态、流送介
质的物化特性、纤维的物化特性
纤维的分散因子：相当于纤维长度的球体所含纤维的根数。
5、定量：单位面积纸张的重量
吸湿性对纸张定量的影响。 定量波动主要受匀度和浆料流送设备稳定性影
响。 定量波动对纸张性能的重要影响： 价格 强度 厚度 电学性能 光学性能 平滑度、摩擦因数、表面强度、表面导电率、
氢键结合理论
Brougton和Wang的实验：纸页在水中成型后， 分别采用三种方法干燥：正常干燥，冷冻后升 华，用有机溶剂取代水后蒸发。发现后两种处 理后纸页强度都比较低。
Campbell的实验：纸分别用水，甲醇，丙醇三 种液体浸渍，强度降低依次减小。
Nissan的实验：将纤维表面乙酰化，随着乙酰 化程度的增加，纸页强度降低。
纤维有效结合面积、结合键密度、纤维交织次 数、纸页单位体积结合键数量对纸张的各种性 能有直接的影响。
纤维尺寸、几何形状对纤维 结合的影响。
纤维可塑性及润涨性对纤维 结合的影响。
半纤维素对纤维结合的影响
半纤维素使纤维细胞壁的可塑性更好，纤维表面的结合 更为良好。
半纤维素分子由于分子量低，分子链段更为柔顺，使得 半纤维素和纤维素通过羟基形成氢键结合更为容易。
部分溶出理论
在溶液中纤维表面高分子链段部分溶解，在接触区域相 互扩散，在溶剂脱除后粘结在一起。
植物纤维表面在水中部分溶解，但不溶于丙酮或非极性 溶剂，所以在水中能形成强度好的纸页，在丙酮和非极 性溶剂中不能形成强度良好的纸张。
醋酸纤维正好相反。
纸页的固化机理
纤维在纸机上沉积成纸页后，随着水分的脱除， 在表面张力的作用下，纤维之间的距离越来越 小，表面张力在纤维之间产生的压强越来越大， 当纤维表面的羟基距离小到2.5-3.5A0以内时， 纤维表面羟基中的氧原子与相邻纤维中的氢原 子形成氢键结合，使纤维之间相互结合，从而 使纸张具有一定的强度。
纸张PPT演示课件
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纸张的基本组成
色料：是指造纸时，对纸浆进行漂泊、调色、 增白、染色的工艺过程使用的材料和物质统称为 色料。
为了增加纸张的花色品种，满足不同使用的要 求，所制造的一些带有不同颜色的纸张，称为有 色纸。这类纸张在造纸过程中要进行染色工作。
造纸工艺： 造纸：从悬浮状的纸浆中排出水分，使余下 的造纸纤维交结在一起，形成薄的、干燥的纸张 的过程。
0.66
140
10
允差 ±0.1 ±0.15 ±0.20 ±0.25 ±0.30
±2
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纸张的特性与规格
封面书壳有含水量适当、伸长率小、弹性较好、 紧度适当、表面平整、着胶后不易变形等优点。 规格幅面为: 1100mm×800mm、 1350mm×920mm等多种，每件重量不超过 250kg。 3、草纸板：（马粪纸板），表面较粗糙呈黄色。 主要用稻草纤维制成，厚度为0.7mm，通过裱合 可以加大厚度，它紧度低、伸长率大、韧性差、 表面渗透能力强，着胶糊壳时易变形，但价格低， 可用于抵挡精装书壳。
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纸张的特性与规格
3、胶版纸：一般用漂白的化学针叶木浆和适量竹 浆制成。一些高档的还进行表面施胶、压光。具 有很好的抗水性、尺寸稳定性和强度。有质白、 挺括、平整细腻等优点。书刊制成后显得文字清 晰、书刊平整不易变形，档次高于凸版纸和新闻 纸。规格与凸版纸和新闻纸相同。定量有多种， 常用的有60g/㎡、70g/㎡、80g/㎡、90g/㎡、 120g/㎡、150g/㎡、180g/㎡、200g/㎡、250g/ ㎡,即书刊的均在90g/㎡以下，即封面为70～ 200g/㎡之间。
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纸张的基本组成
造纸工艺过程大致分为以下几个阶段：
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纸张的基本组成
色料：是指造纸时，对纸浆进行漂泊、调色、 增白、染色的工艺过程使用的材料和物质统称为 色料。
为了增加纸张的花色品种，满足不同使用的要 求，所制造的一些带有不同颜色的纸张，称为有 色纸。这类纸张在造纸过程中要进行染色工作。
造纸工艺： 造纸：从悬浮状的纸浆中排出水分，使余下 的造纸纤维交结在一起，形成薄的、干燥的纸张 的过程。
0.66
140
10
允差 ±0.1 ±0.15 ±0.20 ±0.25 ±0.30
±2
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纸张的特性与规格
封面书壳有含水量适当、伸长率小、弹性较好、 紧度适当、表面平整、着胶后不易变形等优点。 规格幅面为: 1100mm×800mm、 1350mm×920mm等多种，每件重量不超过 250kg。 3、草纸板：（马粪纸板），表面较粗糙呈黄色。 主要用稻草纤维制成，厚度为0.7mm，通过裱合 可以加大厚度，它紧度低、伸长率大、韧性差、 表面渗透能力强，着胶糊壳时易变形，但价格低， 可用于抵挡精装书壳。
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纸张的特性与规格
3、胶版纸：一般用漂白的化学针叶木浆和适量竹 浆制成。一些高档的还进行表面施胶、压光。具 有很好的抗水性、尺寸稳定性和强度。有质白、 挺括、平整细腻等优点。书刊制成后显得文字清 晰、书刊平整不易变形，档次高于凸版纸和新闻 纸。规格与凸版纸和新闻纸相同。定量有多种， 常用的有60g/㎡、70g/㎡、80g/㎡、90g/㎡、 120g/㎡、150g/㎡、180g/㎡、200g/㎡、250g/ ㎡,即书刊的均在90g/㎡以下，即封面为70～ 200g/㎡之间。
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纸张的基本组成
造纸工艺过程大致分为以下几个阶段：
纸张结构及性能
纤维尺寸、几何形状对纤维 结合的影响。 纤维可塑性及润涨性对纤维 结合的影响。
半纤维素对纤维结合的影响
半纤维素使纤维细胞壁的可塑性更好，纤维表面的结合 更为良好。 半纤维素分子由于分子量低，分子链段更为柔顺，使得 半纤维素和纤维素通过羟基形成氢键结合更为容易。 Aiken实验：在破布浆中添加木糖可显著增加纸张强度， 而添加乙酰化的木糖显著降低纸张强度。 针叶木的半纤维素对于纤维结合的贡献比阔叶木大。 Klinstedt发现纸张强度与碱溶半纤维素含量更相关，而 与戊糖含量关系不大。 半纤维素含量太高也会降低纸张强度。
水是植物纤维结合的关键
水使纤维润涨和塑化。 水的表面张力可以使纸张在干燥过程中纤维结合得更为紧 密。 水是氢键形成的介质，并且可以破坏纤维之间的氢键。
纸张结构性能
1、两面差
（1）纤维几何特征差异造成的两面差 ◆大纤维未沉积或少量沉积之前，细小纤维 从成型网穿过。 ◆大、小纤维沉积速度的差异。 ◆在成型后由于真空箱或案棍的作用。 （2）染色后两面差 （3）填料引起的两面差
7、平滑度
平滑度表示纸张表面轮廓的粗燥程度。 平滑度影响纸张的手感、书写的流利性、印刷 质量。 影响平滑度的主要因素有纤维的种类、打浆、 网案摇振、网目、压榨、压光、填料、表面施胶、 涂布等。
2、纵横差
纤维在成纸过程中，纤维的排列呈一定的方向 性，造成纸张强度、吸水膨胀、断裂伸长率也 呈一定的方向性。 主要是由于浆速和网速的差异造成。 园网纸机的纵横差大于长网纸机 长网纸机纸张网面纵横差大于毯面 判断纵横向的几种方法： ◆肉眼判断 ◆改变纸的水分，纸张的变形 ◆抗张强度差异 ◆耐破破坏裂缝方向 ◆挺度差异
若干常见工程材料的裂断长比较
第三章 纸张的结构
纸张两面性会导致印刷品质量的不均 匀性，不利于印刷品质量的控制。 正面平滑度较高，着墨效果较好，但表 面强度较反面低，在印刷中更易发生拉 毛现象。 反面较为粗糙，着墨效果较正面差，但 表面强度较高，在印刷中不易发生拉毛 现象。
2020/7/25
解决方法
为了克服纸张的这种两面性， 目前国外抄纸设备已采用立式夹网 造纸机，在网部采用两面同时脱水， 从而大大减少了纸张两面的差别， 也有效地解决了非涂料印刷纸在印 刷中的掉粉掉毛问题。
目前国际上开发了3种主要测量纸张 匀 度 的 仪 器 ， 分 别 为 STFI 匀 度 仪 、 QNSM匀度仪和MK公司的三维纸页结 构分析仪。
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第三节纸张的水平结构及垂直结构
➢水平结构 ➢垂直结构
2020/7/25
1 纸张的水平结构
纸张的水平结构就是纸张的理想二维网络 的统计几何结构。
纸页中每mm2的纤维交叉数在整个纸 页平面上是不等的，每根纤维交叉的数 量平面上各纤维间也各不相等。
了解2-D纸页的结构，应确定每mm2 纤维交叉数量的分布和每根纤维交叉数 量的分布。
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(1) 每mm2纤维交叉数量的分布
取决于每平方毫米内的纤维或纤 维段数量的变化。每平方毫米上纤维 段的变化是由于纤维的不均匀分布， 即纤维中心的不均匀分布造成的。
在纸内，一些纤维沿纸页顶面 沉积，一些在中层，还有一些则沿 本身全长接
在纸张的垂直结构中，最重 要的结构性质是纤维间粘结的程 度。
2020/7/25
相对黏结面积 RBA%
RBA=Sb/Sfe＝1-Se/Sfe Sfe 发生黏结的纤维的总比表面积
Sb 纸页中纤维间的总黏结比表面积
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解决方法
为了克服纸张的这种两面性， 目前国外抄纸设备已采用立式夹网 造纸机，在网部采用两面同时脱水， 从而大大减少了纸张两面的差别， 也有效地解决了非涂料印刷纸在印 刷中的掉粉掉毛问题。
目前国际上开发了3种主要测量纸张 匀 度 的 仪 器 ， 分 别 为 STFI 匀 度 仪 、 QNSM匀度仪和MK公司的三维纸页结 构分析仪。
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第三节纸张的水平结构及垂直结构
➢水平结构 ➢垂直结构
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1 纸张的水平结构
纸张的水平结构就是纸张的理想二维网络 的统计几何结构。
纸页中每mm2的纤维交叉数在整个纸 页平面上是不等的，每根纤维交叉的数 量平面上各纤维间也各不相等。
了解2-D纸页的结构，应确定每mm2 纤维交叉数量的分布和每根纤维交叉数 量的分布。
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(1) 每mm2纤维交叉数量的分布
取决于每平方毫米内的纤维或纤 维段数量的变化。每平方毫米上纤维 段的变化是由于纤维的不均匀分布， 即纤维中心的不均匀分布造成的。
在纸内，一些纤维沿纸页顶面 沉积，一些在中层，还有一些则沿 本身全长接
在纸张的垂直结构中，最重 要的结构性质是纤维间粘结的程 度。
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相对黏结面积 RBA%
RBA=Sb/Sfe＝1-Se/Sfe Sfe 发生黏结的纤维的总比表面积
Sb 纸页中纤维间的总黏结比表面积
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纸张的结构
第二章纸张的结构1、纸张的两面性产生的原因是造纸的工艺方法造成的。
由于长纤维和细小纤维、填料粒子、胶料粒子在纸幅两面的分布不同（网子滤水、真空箱吸水），网子和毛毯对纸面的印痕不同等造成的。
2、纸张两面性的差别：纸张的正面平滑度较高，着墨效果较好，但表面强度较反面低，在印刷中更易发生拉毛现象。
相反，纸张的反面较粗糙，着墨效果较正面差，但表面强度高，在印刷中不易发生拉毛现象。
在实际印刷中也发现，与纸张正面接触的橡皮布表面的堆粉堆毛现象要比反面严重得多。
3、纸张的两面性对印刷纸质量的影响纸张两面平滑度和施胶度的差别，造成纸张两面对油墨的接受性和吸收性不同。
它可导致印刷品质量的不均匀性，不利于印品质量的控制。
4、纸张的方向性对印刷的影响纸张吸湿引起的伸缩，总是在其横向比纵向要大些，实验证实横向纸比纵向纸在受湿度影响时变形更为严重，为了减少套印不准、发生卷曲等故障，所以印刷纸最好切成纵向纸。
在单张纸平印中，纸张方向对印刷的影响很大。
对多色印刷来说，原则上都应使用纵向纸。
单张纸印刷机是以纸张长边与滚筒轴向平行进行印刷的，所以当纸张短边有伸长时，也就是在滚筒圆周方向有伸长时，可以利用绷紧印版、调整印版橡皮布下面的衬垫来补偿，而轴向的变形则很难弥补。
如果采用横向纸，会因较大的左右伸长得不到补偿而套印不准。
沿着丝绺方向对活件进行折页是印刷厂一贯追求的目标。
在印刷后装订成书时要让纸的纵向在书页的上下方向，这样书打开时能更好地保持敞开着。
5、纸张匀度对纸张性能的影响不仅影响纸张的外观，也影响纸张的物理和光学性能，及其均一性。
匀度较差的纸，表面的平滑性相应差一些，纤维疏密不均匀，纸对水、墨的接受和吸收性不均匀，不透明度也在不同部位出现差异，不可能达到好的印刷效果。
特别是在印刷的实地部分，会出现浓度和光泽上的不均匀。
6、孔隙结构影响哪些性能？纸张的多种性能，如对油墨、水及其他液体的吸收和过滤性能都由其孔隙结构所决定。
若纸张的孔隙结构与油墨特性不相适应，在油墨固着之前过多吸收油墨中的连接料，会导致印品光泽和密度的降低。
第二章纸的结构与性能ppt课件
〔2〕意义：耐折度对制箱、制盒用纸板特别 重要，反映了纸盒和纸箱摇盖的可折叠次数。
〔3〕纸和纸板的纵向耐折度大于横向耐折度。
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第二章 纸的构造与性能
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〔4〕耐折度的影响要素
① 纤维结合强度； ② 纤维本身的强度； ③ 纤维平均长度； ④ 纤维交错系数； ⑤ 纸页平衡含水率。
平压强度按下式计算：
X=10F/A X——平压强度，N/ m2 F ——试样接受的最大紧缩力, N A——试样面积，g/m2
平面压力
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〔3〕 边压强度立的试样受压，压力逐渐添加至
使试样压潰时的压力。它是瓦楞纸板的一项重要目的。
边压强度按下式计算：
〔2〕表征耐破度的物理量：
第二章 纸的构造与性能
耐破度的大小常用耐破因子或耐破指数表示
耐破因子 X=100
P/W
P——试样绝对耐破度，即压力 表或显示器的读数，KPa
W——试样的定量，g/m2
X——耐破因子， Kpa.m2/g
耐破指数 I=P/W
I——耐破指数,kPa.m2/g W，P——同上
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横向：与纸机运转方向垂直的 方向，也称CD向，纤维轴向沿 该方向少；
Z向：垂直与纸面的方向，呈层 状构造。
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第二章 纸的构造与性能 Z向
横向
纵向
由于纤维在纸中的分布不同，呵斥纸张的各 向异性，即纸张的各个方向的性能不同。
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第二章 纸的构造与性能
四、纸的匀度
匀度表示纸的构造的均匀性，即纸的各构造 要素分布的均匀性。 匀度对纸的性能有直接的影响，匀度好，那 么纸的性能就好。
第三章 纸张的结构
纤维中心的不均匀分布是纸页不 均匀性最基本的原因。
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(2) 每根纤维交叉数量的分布
每根纤维交叉数量不同原因有两个： ➢纸页中的纤维具有不同的长度； ➢在整个纸页上，纤维与单位长度线交 叉的数量是变化的。
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2 纸张的垂直结构
纸张的垂直结构(Vertical Structure) 即纸张的z向结构。
横向纸比纵向纸在受湿度影响时 变形更为严重。
在单张纸胶印中更倾向用纵向纸 张。
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(4) 判定纸张纵横方向的方法
•将试样切成直径约50mmx50mm见方， 试样放在水面上，注意观察纸张卷曲的 方向，与卷曲轴平行的方向为纸张的纵 向。
2020/7/25
•按互相垂直的方向切取试样各一条， 长约200mm，宽15mm，并在每一条试 样上做一个记号，使其重叠，用手指捏 住一端，另一端自由地弯向左方或右方， 如两个纸条分开，下面的纸条弯曲大， 则为纸张的横向；再将两纸条弯向另一 方向，如上面纸条压在下面的纸条上， 两个纸条不分开，上面的纸条为横向。
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2 涂布印刷纸张的结构特点
在非涂布纸表面涂布非纤维性的 矿物原料，表面性质不为纤维素纤维 所决定。 ➢ 双层涂布纸两面性减小或消除； ➢ 表面平滑度提高； ➢ 空隙较均匀； ➢ 光泽度高； ➢ 印刷性能优于非涂布纸。
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第二节 纸张的基本结构性质
纸张的纵横向 纸张的正反面 纸张的匀度
第三章 纸张的结构
2020/7/25
主要内容
➢纸张的基本结构性质 ➢纸张的水平结构和垂直结构 ➢纸张的空隙结构
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第一节 概述
结
结构是指形成整体的元素
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(2) 每根纤维交叉数量的分布
每根纤维交叉数量不同原因有两个： ➢纸页中的纤维具有不同的长度； ➢在整个纸页上，纤维与单位长度线交 叉的数量是变化的。
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2 纸张的垂直结构
纸张的垂直结构(Vertical Structure) 即纸张的z向结构。
横向纸比纵向纸在受湿度影响时 变形更为严重。
在单张纸胶印中更倾向用纵向纸 张。
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(4) 判定纸张纵横方向的方法
•将试样切成直径约50mmx50mm见方， 试样放在水面上，注意观察纸张卷曲的 方向，与卷曲轴平行的方向为纸张的纵 向。
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•按互相垂直的方向切取试样各一条， 长约200mm，宽15mm，并在每一条试 样上做一个记号，使其重叠，用手指捏 住一端，另一端自由地弯向左方或右方， 如两个纸条分开，下面的纸条弯曲大， 则为纸张的横向；再将两纸条弯向另一 方向，如上面纸条压在下面的纸条上， 两个纸条不分开，上面的纸条为横向。
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2 涂布印刷纸张的结构特点
在非涂布纸表面涂布非纤维性的 矿物原料，表面性质不为纤维素纤维 所决定。 ➢ 双层涂布纸两面性减小或消除； ➢ 表面平滑度提高； ➢ 空隙较均匀； ➢ 光泽度高； ➢ 印刷性能优于非涂布纸。
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第二节 纸张的基本结构性质
纸张的纵横向 纸张的正反面 纸张的匀度
第三章 纸张的结构
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主要内容
➢纸张的基本结构性质 ➢纸张的水平结构和垂直结构 ➢纸张的空隙结构
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第一节 概述
结
结构是指形成整体的元素
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(4)种毛类纤维：棉花、棉短绒、破布等。 (5)废纸回收：废棉花、废麻、废纸等。
我国现阶段造纸以茎杆类纤维为主要材料。
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纸张的基本组成
2、辅助填加料： 其作用是改善纸张的适应性，提高纸张牢度，
平滑度韧性，抗湿性，不透明度，光泽度，吸 墨性和尺寸的稳定性等，便于印刷、书写。填 料有动物胶，植物胶、合成树脂胶、淀粉基； 滑石粉、白瓷土、碳酸钙、硫酸铝、三聚氰甲 醛；燃料和颜料多种。 （1）填料
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纸张的基本组成
造纸工艺过程大致分为以下几个阶段：
备料
机械法
制浆 离解纤维
化学法
筛选净化
化学机械法
漂白
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纸张的基本组成
打浆 抄纸
施胶 加填 染色 配料 成型 压榨 干燥 压光
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纸张的基本组成
整饰 加工
复卷 超级压光 切纸 选纸 涂布 其他整饰
包装
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纸张的分类
（2）按造纸方法分类： ①施胶纸与非施胶纸。根据使用需要可以施
胶也可以不施胶。施胶的叫胶板纸，单面施胶的 为单面胶板纸。双面施胶的为双面胶板纸，不施 胶的为一般纸。
②涂料纸与非涂料纸。涂料纸也称铜板纸， 它是在原纸上进行涂布，增白、压光等制成的一 种纸。
③色纸与白纸。色纸即染色纸。用有机或无 机燃料可加工出各色纸张。白纸又分有增白剂和 无增白剂纸，不增白的纸叫本色纸。
填料：是指在造纸过程中，在纸浆中加入的 一些细微颗粒状、分散性较强的白色矿物质。
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纸张的基本组成
加填：是指造纸时，向纸浆中加入填料的工 艺过程。
我国现阶段造纸以茎杆类纤维为主要材料。
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2、辅助填加料： 其作用是改善纸张的适应性，提高纸张牢度，
平滑度韧性，抗湿性，不透明度，光泽度，吸 墨性和尺寸的稳定性等，便于印刷、书写。填 料有动物胶，植物胶、合成树脂胶、淀粉基； 滑石粉、白瓷土、碳酸钙、硫酸铝、三聚氰甲 醛；燃料和颜料多种。 （1）填料
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造纸工艺过程大致分为以下几个阶段：
备料
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制浆 离解纤维
化学法
筛选净化
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打浆 抄纸
施胶 加填 染色 配料 成型 压榨 干燥 压光
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纸张的分类
（2）按造纸方法分类： ①施胶纸与非施胶纸。根据使用需要可以施
胶也可以不施胶。施胶的叫胶板纸，单面施胶的 为单面胶板纸。双面施胶的为双面胶板纸，不施 胶的为一般纸。
②涂料纸与非涂料纸。涂料纸也称铜板纸， 它是在原纸上进行涂布，增白、压光等制成的一 种纸。
③色纸与白纸。色纸即染色纸。用有机或无 机燃料可加工出各色纸张。白纸又分有增白剂和 无增白剂纸，不增白的纸叫本色纸。
填料：是指在造纸过程中，在纸浆中加入的 一些细微颗粒状、分散性较强的白色矿物质。
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加填：是指造纸时，向纸浆中加入填料的工 艺过程。