第1章
紙漿與紙張的檢測目標 15

1.1 為什麼要檢測紙漿和紙制品 15

1.2選擇合適的檢測和分析方法 15

1.2.1 工藝分析 16

1.2.2產品分析 16

1.2.3選擇檢測方法的案例 16

1.3 檢測與表征 18

參考文獻 19

第2章
單根纖維性能 20

2.1簡介 20

2.2紙漿纖維的鋻定 20

2.2.1 木材種類的鋻定 20

2.2.2不同類型的紙漿的鋻定 20

2.3纖維的尺寸及其變化 21

2.3.1木材纖維的尺寸變化 21

2.3.2紙漿纖維尺寸的變化 22

2.4 纖維尺寸的測量 23

2.4.1纖維長度 23

2.4.2纖維寬度和纖維壁厚 24

2.5 纖維特性 25

2.5.1挺度 26

2.5.2纖維表面細纖維化 27

2.5.3纖維壁孔隙率 28

2.5.4單根纖維強度 30

2.5.5測量零距抗張強度評估單根纖維強度 31

2.5.6纖維形變的量化 32

2.6 測量單根纖維的原因 36

參考文獻 36

第3章
紙漿造紙性能 40

3.1 傳統的實驗室檢測程序 40

3.1.1實驗前紙漿處理 41

3.1.2紙漿的干物質含量 41

3.1.3漿料濃度 41

3.1.4漿料解離 41

3.1.5化學漿的實驗室打漿 42

3.1.6傳統實驗室打漿機 43

3.1.7實驗室磨漿 45

3.1.8紙漿濾水性能 46

3.1.9纖維長度，粗度和強度的分析 49

3.1.10實驗室紙頁的制備 50

3.1.11實驗室紙頁的濕壓 52

3.1.12實驗室紙頁的干燥 52

3.1.13實驗室紙頁壓光 52

3.1.14實驗室紙頁的調溫調濕和檢測 52

3.2 紙漿造紙潛力的評價 53

3.2.1傳統的紙漿評價 53

3.2.2傳統紙漿評價方法的問題 53

3.2.3利用屬性對比較紙漿 54

3.2.4化學漿的質量潛力 55

3.2.5機械漿 57

3.3 漿料優化 58

3.3.1使用單一紙漿檢測的優化問題 58

3.3.2不同等級紙漿檢測策略 58

3.3.3產品分析 59

3.3.4工藝分析 59

3.3.5漿料優化過程 60

3.3.6漿料優化方法的評價 63

參考文獻 64

第4章
再生紙漿的性質 67

4.1 概述 67

4.2 回收廢紙的質量問題 67

4.3 樣品制備和回收廢紙檢測 68

4.3.1 漿料特征 70

4.3.2強度性能 80

4.3.3光學特性 81

4.3.4紙漿和濾液的潔淨度 83

4.4 紙產品的檢測 85

4.4.1油墨剝離 85

4.4.2脫墨 87

參考文獻 90

第5章
絨毛漿 93

5.1 引言 93

5.2基礎漿料性能檢測 94

5.2.1干燥狀態下原始漿板性能檢測 94

5.2.2濕潤狀態下原始漿板性能檢測 95

5.3 絨毛漿性能檢測 96

5.3.1單位撕碎能 98

5.3.2干和濕網絡強度 99

5.3.3漿節含量 100

5.3.4 SCAN吸收檢測：吸收能力、吸收時間和比容體積 100

5.3.5其他檢測方法 102

5.3.6液體收集 104

5.3.7消費者與實驗室檢測對比 107

參考文獻 108

第6章
紙漿的化學分析 111

6.1引言 111

6.2干物質含量 111

6.3碳水化合物 112

6.3.1碳水化合物組成 112

6.3.2聚戊糖 112

6.3.3堿溶性碳水化合物的分類 112

6.3.4碳水化合物分子量和聚合度測定 113

6.3.5碳水化合物的官能團 116

6.3.6利用FTIR研究碳水化合物 118

6.4木素 118

6.4.1木素定量分析 118

6.4.2脫木素程度 119

6.4.3木素表征 119

6.5有機抽出物 123

6.5.1總抽出物 124

6.5.2抽出物分析 124

6.6纖維表層組成 125

6.7紙漿中的塵埃和纖維束 125

6.8返黃 126

6.9無機物 126

6.9.1灰分及其組成 126

6.9.2氯化物 127

6.9.3其他成分 127

6.9.4水抽出物的組成與性質 128

6.10溶解漿分析 128

6.11化學分析的未來 129

參考文獻 129

第7章
紙和紙板的物理性能 132

7.1檢測準備 132

7.1.1取樣 132

7.1.2恆溫恆濕 133

7.2基本性能 136

7.3強度性能 137

7.3.1抗張強度 137

7.3.2耐破度 140

7.3.3內撕裂度，撕裂度 140

7.3.4耐折度 145

7.3.5零距抗張強度 145

7.3.6表面強度 147

7.3.7紙張Z向強度 147

7.4挺度特性 148

7.4.1抗張挺度 148

7.4.2彎曲挺度 149

7.4.3共振法測定挺度 152

7.4.4聲波法測定挺度 153

7.5結構特性 154

7.6表面性能 155

7.7吸收性能 157

參考文獻 158

第8章
紙的光學性能 160

8.1光和紙的相互作用 160

8.2光澤度 161

8.3反射率測量 162

8.3.1 基本概念 162

8.3.2明度和顏色的數值描述 165

8.3.3 ISO亮度，R457 170

8.3.4 Y值 171

8.3.5 白度 171

8.3.6不透明度 172

8.3.7光散射因子和光吸收因子 172

8.4熒光材料的反射繫數測量 173

8.5設備 174

8.5.1 測量方法 174

8.5.2影響檢測結果的設備參數 175

參考文獻 178

第9章
印刷紙的終使用性能 179

9.1 運行性 179

9.1.1卷筒紙印刷中的運行性 179

9.1.2 平板紙印刷運行性 183

9.1.3與運行性問題有關的檢測時間 195

9.2 印刷適性和印刷質量 198

9.2.1 常用的紙張質量 198

9.2.2實驗室印刷適性和印刷質量的測定 202

9.2.3全尺寸印刷試驗 209

參考文獻 210

第10章
包裝紙和紙板的使用性能 214

10.1引言 214

10.2 強度和挺度性能 214

10.2.1 強度性能 215

10.2.2 彎曲挺度 215

10.2.3 抗壓性能檢測 215

10.2.4 壓痕性能 219

10.3 瓦楞紙板的檢測 220

10.3.1 邊壓強度的測定（ECT） 220

10.3.2平壓強度的測定（FCT） 221

10.3.3彎曲挺度 221

10.3.4耐戳穿強度 221

10.4 紙和紙板濕度和黏彈性的影響 221

10.5 防護和阻隔性能 222

10.5.1抗油性 222

10.5.2水蒸汽穿透率（WVTR） 223

10.6 食品包裝用紙和紙板 223

10.6.1 感官分析 223

10.6.2遷移試驗 224

10.6.3提取物的分析 225

10.6.4 微生物性能 225

10.6.5 未來需求 226

參考文獻 226

第11章
衛生紙 228

11.1 取樣和樣品的處理 229

11.2熟化 229

11.3克重（定量） 230

11.4厚度 231

11.5吸收性能 232

11.6抗張強度和伸長性 235

11.7濕抗張強度 236

11.8柔軟度 238

11.9 紙巾的其他性能 239

參考文獻 239

第12章
耐久性紙張 243

12.1耐久性紙的歷史沿革 243

12.2紙張耐久性要求及檢測 245

12.2.1 紙張組成和性能 245

12.2.2加速老化 246

12.3耐久型紙的種類 247

參考文獻 248

第13章
紙漿與紙張物理檢測結果的可靠性 250

13.1引言 250

13.2了解測量不確定度的重要性 250

13.3測量的不確定度、重復性和再現性 251

13.4測量結果不確定度的評估和表述的程序 252

13.4.1基本程序 252

13.4.2 紙漿與紙張檢測中的實際應用 253

13.5紙漿與紙張檢測中產生不確定度的主要因素 254

13.5.1 材料和取樣 255

13.5.2采用的檢測方法 255

13.5.3 檢測設備 256

13.5.4 檢測環境 256

13.5.5 操作人員 256

13.6不同測量中不確定度的大小、重復性和再現性 256

13.7小結 257

參考文獻 258

第14章
紙漿與紙張的檢測標準 260

14.1引言 260

14.2標準化機構 261

14.3國際標準化組織（ISO） 261

14.3.1概論 261

14.3.2 標準的發展史 262

14.3.3與紙漿、紙和紙板相關的ISO工作 262

14.4歐洲標準化委員會（CEN） 263

14.4.1 概論 264

14.4.2 CEN標準的發展 264

14.4.3 CEN在紙漿、紙和紙板標準方面的貢獻 264

14.5行業標準 265

14.5.1 SCAN-檢測標準 265

14.5.2 TAPPI標準 265

14.6 標準的優勢 266

參考文獻 266

附錄 267

計量單位換算表 272

譯 者 序 言

檢測就是利用能直接或間接地表征物質的各種特性(如物理的、化學的、光學性質等)的實驗現像，通過探頭或傳感器、放大器、分析轉化器等轉變成人可直接感受的已認識的關於物質成分、含量、分布或結構等信息的分析過程。凡是檢測分析都將面臨原理、儀器設備、標準和分析問題。本書是芬蘭《造紙科學與技術》繫列叢書之《紙漿與紙張檢測》，主要介紹制漿造紙工業工程中的相關檢測的方法、原理和儀器等相關內容。俗話說：“工欲善其事，必先利其器。”對檢測過程及設備儀器的了解，有助於檢測人員對檢測結果由更深層次的理解和判斷。本人在對該書翻譯和統稿的過程中受益匪淺，也期望讀者能夠從中汲取有用知識。雖然原著是在十幾年前完成的，有些方法和設備已經不再使用，但本書涉及內容足以飽饗讀者。

本書由呂衛軍（1-4章，中國制漿造紙研究院）、張勇（5-7章，浙江理工大學）、管秀瓊（8-9章，四川理工學院）、高洪霞（10-11章，四川理工學院）和張素風（12-14章及附錄，陝西科技大學）共同翻譯，由呂衛軍統稿校稿，中國輕工業出版社林媛校準排版。為忠實於原文，本書在原文的基礎上沒有更新。制漿造紙工業及相應的儀器設備經過十幾年的發展，無論從檢測方法、檢測標準到檢測儀器都有了更新及變化。本書在“拋磚引玉”的前提下建議讀者根據現行標準和檢測設備進行判斷分析。

在此感謝中國輕工業出版社給予的機會，感謝翻譯和校準的老師在百忙之中利用閑暇完成這本書的翻譯工作。由於本書內容涉及制漿造紙、標準、機械、光學、物理學和統計學等內容，給本書的翻譯和統稿增加了難度，由於學識水平有限，盡管譯者始終謹慎動筆、仔細求證，但編譯過程難免有疏漏和差錯之處，敬請廣大讀者批評指正。

呂衛軍

2017年2月11日於北京

第1章
紙漿與紙張的檢測目標

1.1 為什麼要檢測紙漿和紙制品

檢測生產過程中的原料、中間體和終產品是所有工業過程中的一個共同特點。從某種意義上說，隻要生產產品，就要進行檢測。如今，檢測是所有工業活動的一個非常重要的組成部分。由於工業生產過程變得越來越復雜，產品的一致性要求也越來越嚴，相關檢測也變得越來越重要。

檢測過程試圖定量的表征產品或（和）中間體的某些相關特性或特征。當檢測技術使用到物理或化學方法時，我們不可能總是肯定一個特定的檢測得到的結果剛好就是我們所關注的產品的特征，因此需要考慮檢測的方法與需要檢測的特征相匹配。

在工業生產中，檢測的原因可能不盡相同。檢測中間體或終產品可能是用來控制工藝條件，也可能是用來控制終產品質量的一致性和使產品達到相關的質量要求，還可能是為了獲得用於推銷產品的特征。在所有這些情況下，對給定產品選擇相應的檢測方法也就不盡相同。因此，在進行檢測前，顯然需要考慮選擇什麼樣的檢測方法。

如今，在生產過程中增加了許多直接的在線檢測。在線測量無疑可以提高生產效率和產品質量控制的可能性，因此，工廠希望盡可能的使用在線檢測來控制生產工藝和產品質量。在許多情況下，合適的傳感器和儀表的缺乏阻礙了過程控制的進一步發展。

盡管在線檢測在不斷的增加，傳統的實驗室檢測基於以下原因仍不可或缺：

-所有必要的檢測是不可能都在線實現的。

-在線檢測設備需要實驗室檢測校準。

-在線檢測不能夠在標準化條件進行。

-客戶可能需要對所購產品非常具體的檢測。

1.2選擇合適的檢測和分析方法

為原料、中間體或終產品選擇適當的相關分析與檢測顯然對檢測方案的成功來說至關重要。檢測與分析的識別和建立，必須基於對相關工藝和產品的分析。以下是做分析時需要提出的基本問題：

-工藝條件是什麼？我們要檢測的變量是什麼？

-檢測分析描述的是材料或產品的什麼特性或功能？

分析回答這些問題可以找到相關的檢測和分析要求。下面的討論描述了關鍵重要的兩個問題。

1.2.1 工藝分析

工藝分析是為了確定流程的控制變量。控制好可控變量，就能保證工藝流程順暢，產品的質量就能達到要求。工藝分析需要使用現有經驗和知識[1]。

工藝分析的步是確定能夠影響終產品性能的關鍵控制變量。如果由於生產過程中一個控制變量的改變，一個重要的產品或工藝特征隨即發生改變，而其他特征也隨著這個重要特征的改變而變，那麼這個變量就是一個關鍵的控制變量。相關特征構成一對關鍵特征。打漿度對紙張性能的影響就是這樣一個例子。隨著打漿度提高，抗張強度增大，但不透明度會降低，如果抗張強度和不透明度是紙的重要特征，那麼打漿度則是一個關鍵的控制變量。在這個例子中，就需要通過檢測抗張強度和不透明度這兩個產品特征來控制打漿過程。

工藝分析可用構建矩陣來實現，其中每行代表一個控制變量對多個不同的工藝變量或產品特征的影響。這使從反向思維上確定影響重要特征控制變量變得簡單。

關鍵變量是工藝控制相關檢測的目標。本章第2.3節提供了範例及進一步的討論。

1.2.2產品分析

產品分析的目的是確定生產中涉及到的具體產品或材料的性能。產品分析的要求如下：

-確定關繫到產品功能行為和使用的重要特征和需求

-確定可為相關行為能提供定量信息的測量方法。

產品分析可以被看作是建立一個矩陣，其中的行表示與產品有關的不同的功能要求，而列則描述不同的可測量的性能。通過恰當地完成這樣的矩陣，可以得到一個對不同的功能需求和產品可測性質之間關繫的很好的概括。這也是選擇用於產品開發或（和）描述一個產品的潛在的終用途的檢測方法時所使用的手段。

1.2.3選擇檢測方法的案例

1.2.3.1確定用於工藝控制繫統的檢測

工藝控制繫統的總目標是使產品在不同的工藝條件下盡可能的保持恆定的質量。這需要通過調整工藝的控制變量，保持一個或幾個相關的和可測的產品質量參數恆定。

為了選擇適合作為控制繫統目標變量的可測的產品性質，有必要知道：

-關鍵工藝控制變量和工藝變化對不同可測產品質量參數（屬性）的影響。那些作為工藝控制繫統的目標變量必須對這個工藝的變化和變異很敏感。

-工藝控制繫統的目標變量和需要保持不變的質量參數之間的關繫。

選定的作為控制繫統目標變量的屬性不一定是該產品在其終使用情況下的行為標準。

這種方法的一個典型的例子就是使用紙漿的遊離度值來控制機械制漿工藝過程。制漿工藝過程的變化極大地影響遊離度值。隨遊離度值變化機械漿的造紙性質有很大的不同。因此這個屬性非常適合作為目標變量來控制機械制漿工藝過程。

還要注意作為一個工藝控制目標變量的某一確定屬性的適用性可能從一個情況到另一個情況發生變化。例如雖然加拿大標準遊離度已經證明了它對機械制漿過程的控制是有用的，但它對控制化學漿的打漿作用很小。

一個單個的變量有時不足以起到控制作用。如果一個以上的變量是必要的，那麼所有的變量應盡可能相互獨立。總之，他們應該包括工藝變化的可能範圍[2]。

1.2.3.2確定用在工藝和設備開發中的檢測

設備或工藝開發工作的目標是創造新的設備或工藝或改進現有的設備或工藝。這裡需要知道和描述的一點是新設備是什麼或改進後的設備相對於舊設備就產品而言有什麼影響。以漿廠為例，從檢測角度出發，應該以下列方式確定目標：

-通過開發工藝或設備，纖維、紙漿或紙的性質得到了提高。

-監測以上性質變化的檢測。

-描述漿料各性能和相關設備或工藝的工作機理之間關繫的檢測。

為了給設備或工藝的進一步發展和改進提供合理的基礎，知道單根纖維和紙漿的作用機理是必要的，因此，測定單根纖維的性能對於以上目的是有幫助的。

檢測僅對所監測漿料性能的一些變化意義重大, 而漿料的性能可以通過開發涉及這些性能的設備來改善，以使這些漿料的性能能夠描述造紙過程中或生產終產品時紙漿的行為。這個“黑匣子”方法在工藝過程或設備開發中頻繁得到應用。這種方法描述了給定紙漿處理的結果，但不一定是由該設備作用於紙漿而產生的結果。

一種設備或工藝的改變會對特定紙漿性能產生影響，對這種影響進行定量的一個方法是將普通漿料采用新、舊設備或工藝分別進行處理，然後分析處理結果[2]。

表1-1. 確定用於描述紙產品功能檢測的例子

紙需具備的功能 能用來描述這些功能的可測特征

足夠的強度 抗漲強度

耐破強度

撕裂強度

Z向強度

適當的結構 松厚度

透氣度

合適的光學性能 白度

不透明度

色度

適當的表面特性 平滑度或粗糙度

表面強度

足夠的挺度 彎曲挺度

康克拉平面壓縮強度

抗壓檢測

邊壓強度

1.2.3.3確定用於描述紙產品的檢測

紙的典型功能要求可能涉及其在打印機和復印機的運行性能、在不同的工藝下的印刷適性以及終使用的其他方面，這些都需要轉換成材料可測量的特性來描述其終使用功能。這個轉換過程分為兩個階段，階段定義需要的檢測或分析的類型，第二階段選擇合適的檢測方案。例如，紙的運行性能當然需要它有足夠的強度，所以必須選擇適當強度特性如抗張強度或撕裂強度這類指標進行測量。

1.3 檢測與表征

在本書中，檢測是用來取得數值結果的過程。檢測結果應對與其相關的不確定性因素做出估算。正如在這本書後面所指出的，檢測結果的不確定性受檢測過程本身的變化（包括設備和人員的變化）、被測材料的性質和結構的變化和檢測條件對結果的影響的制約。

檢測是工藝過程中的一個步驟，目的是得到材料和終產品等的總體表征。檢測僅覆蓋需要測量的特性，因此表征這個概念要比檢測更廣。表征過程總是包含下列步驟[2]：

-對案例設定必要的目標

-規劃所需的必要實驗工作，以獲得必要的信息

-進行視為必要的實驗（檢測），以獲得所需的信息

-評價檢測結果以得出結論

表征顯然包含內容多於檢測。一個有效的表征需要對工藝和材料有深入的了解，否則規劃和選擇正確的檢測是不可能的。對於結果的專業判斷和評價也需要對工藝過程和產品有深入的了解。

評價檢測結果的簡單和常用的方式是將結果與經常代表目標值的另一數值直接比較。這種比較包括對獲得的結果和所述目標值之間差異的顯著性進行評估。這種評估必須從一定程度上考慮這兩個值的不確定性。

表征過程的後階段包括將得到的結果與設定的目標進行比較。隻有表征方式的選擇與表征目標切題，纔能得到相應的結果[2]。

參考文獻

[1].Holm, H. and Paulapuro, H., Paperi Puu
59(11):691(1977).

[2].evlin, J.-E. and Paulapuro, H., Paperi
Puu 69(5):410(1987)