（制浆造纸工程专业论文）低定量涂布纸性能对印刷质量影响的研究.pdf

低定量涂布纸性能对印刷质量影响的研究 摘要 低定量涂布纸是一种能够满足较高的印刷品质要求，可以较好的控制印 刷材料成本的纸张。本论文以低定量涂布纸为研究对象，结合目前彩印工艺 特点，进行了低定量涂布纸性能对印刷质量影响的研究。印刷质量一方面对 于印刷企业而言是印刷企业生产效率关键因素，另一方面如何提高印刷质量 和改善纸张的性能也是造纸业所关注的问题。 本课题对低定量涂布纸的基本性能进行了全面的测试，对与低定量涂 布纸性能有关的印刷故障：墨斑严重，印刷图像光泽度较低，干燥速度较慢， 印刷的掉毛掉粉进行了分析。对于纸张性能与这些印刷质量之间的关系进行 了研究。 利用p a p e y e 软件对低定量涂布纸印刷的墨斑进行了测试，通过分析油 墨的渗透机理，得出纸张印刷后的墨斑指数会增加。通过对纸张的粗糙度、 施胶度、纸张涂层的均一性与墨斑值之间关系分析得出：墨斑先随低定量涂 布纸粗糙度的升高而降低，然后不断升高。涂层施胶度对油墨与纸面的二次 结合力有定的影响，涂层的均一性决定了纸面与墨层之间的结合是否均 一，均一性越低，墨斑越严重。通过对合格低定量涂布纸，压黑的低定量涂 布纸以及印刷后的印刷表面m o t t l i n g 的测量得出：优质纸张的墨斑指数为 l 2 ，对于压黑的纸张为2 3 ，纸张的印刷墨斑正常值为4 5 ，当印刷墨斑 指数大于5 时，墨斑越明显。 利用i n ks u r f a c ei n t e r a c t i o nt e s t e r 和p r i i i b a u 印刷适性测试仪对低定量涂 布纸的油墨干燥性能进行了测试，分析了油墨的干燥机理以及纸张性能对油 墨干燥的影响。比较使用p r t i f b a u 印刷适性仪测试得到s e t o f f 曲线和使用i n k s u r f a c ei n t e r a c t i o nt e s t e r 测试得到的干燥曲线，分析了影响干燥曲线的因素。 低定量涂布纸的粗糙度越大，其t a c k 值极值越小。纸张的表面的孔隙总量 愈大，越容易干燥。 利用p r o f b a u 印刷适性仪器对印刷品的光泽度进行测试。针对低定量涂 布纸的吸收性，纸张的光泽度，p h 值以及接触角度进行研究。得出纸张的 光泽度越大，印刷后的印刷光泽度越大，纸张表面的光泽度是印刷光泽度的 主要决定性因素。纸张的吸墨速度越大，p h 值越低，纸张印刷光泽度越低。 接触角度越低，纸张印刷光泽度越高。 通过分析低定量内结合强度和纸张表面强度之间的关系得出：对于低定 量涂布纸而言，内结合强度较高的纸张其表面强度也较高。通过对纸张的测 量发现，使用润版液会降低了纸张的印刷密度，此外通过比较p r t i f b a u 印刷 适性仪和i g t 印刷适性仪测定纸张表面强度的测试方法，得出了p r t i f b a u 印 刷适性仪纸张的等级评定法的可行性，测试结果更加易于判断，可以用于纸 张的质量的控制。 关键字：低定量涂布纸，印刷质量，墨斑，表面强度，印刷光泽度 i l s t u d yo nt h ee f f e c to fc h a r a c t e l u s t i c so f l i g h tw e i g h tc o a t e dp a p e ro np i u n t i n g q u a l i t y a b s t r a c t l i g h tw e i g h tc o a t e dp a p e r ( l w c ) c a ns a t i s f yw i t hs o m eq u a l i t yp r i n t i n g ，i t c a nb e t t e rc o n t r o lp r i n t i n gc o s tt h a no t h e rk i n d so fp a p e r t h i st h e s i ss t u d i e dt h e e f f e c to ft h ec h a r a c t e r i s t i c so fl w co np r i n t i n gq u a l i t yc o m b i n ew i t ht h e p r i n t i n gp r o c e s s a tp r e s e n t p r i n t i n gq u a l i t yi s k e yf a c t o r f o r p r o d u c t i o n e f f i c i e n c yo fp r i n t i n ge n t e r p r i s e s m e a n w h i l eh o w t oo p t i m i z et h ec h a r a c t e r i s t i c s o fp a p e ra n dh o wt oi m p r o v et h ep r i n t i n gq u a l i t ya r et h ep o i n t sc a r e df o rp a p e r m i l l s t h eb a s i cp r o p e r t i e so fl w ch a v eb e e nt e s t e d t h ep r i n t i n gp r o b l e m ss u c h a s ：h i g hm o t t l ei n d e x ，l o wp r i n t i n gg l o s s ，l o wd r y i n gs p e e da n dt h el i n t i n ga n d d u s t i n go ft h ep a p e ri np r i n t i n gh a v eb e e na n a l y z e da n ds t u d i e d t h er e l a t i o n s b e t w e e n p r o p e r t i e so fl w c a n dp r i n t i n gq u a l i t yh a v e b e e ns t u d i e d u s i n gp a p e y es o f t w a r et e s t e dt h em o t t l i n gi n d e xo fp r i n t e dp a p e r , w eg e t r e s u l ti st h a tm o t t l i n gi n d e xw i l li n c r e a s ei fw ep r i n t e d t h em o t t l i n gi n d e x i n f l u e n c e db yp p s ，c o b bs i z ea n dc o a t i n gu n i f o r m i t y t h em o t t l i n gi n d e x r e d u c e dw i t ht h ev a l u eo fp p si n c r e a s e d c o b bs i z ei n f l u e n c e dt h es e c o n d b i n d i n gf o r c eb e t w e e np a p e ra n di n kf i l m t h em o t t l i n gi n d e xo ft h eg o o d f o r m a t i o np a p e ri ss m a l l e rt h a nb a d t h r o u g ht e s t i n gd i f f e r e n tp a p e r sw eg e t r e s u l t ：t h em o t t l i n gi n d e xi sa l w a y sd u r i n g1 2 ；2 3f o rb l a c k e np a p e r ；4 5 f o rp r i n t e dp a p e rn o r m a l l y p r i n te n t e r p r i s e sw i l lc o n s i d e r e dp r i n t e dp a p e ra s d i s q u a l i f i c a t i o ni ft h em o t t l i n gi n d e xi sm o r et h a n5 t a c kf o r c e so fi n ko nt h ep a p e rd u r i n g d r y i n gp r o c e s sh a v eb e e nt e s t e db yi n k s u r f a c ei n t e r a c t i o nt e s t e r t h ed r y i n gp r i n c i p l eo fi n ka n dh o wt h ep a p e r p e r f o r m a n c e st oi n f l u e n t i n kd r y i n gh a v eb e e na n a l y z e d c o m p a r e dt h et w o d i f f e r e n tc u r v e sw eg e tf r o ms e to f fm o d eo fp r n f b a ua n di n ks u r f a c ei n t e r a c t i o n t e s t e r h o wt h ep a p e rp r o p e r t i e si n f l u e n tt h ec u r v e sh a v eb e e na n a l y z e d t h em a x t a c kf o r c ei sl o w e ri ft h ep p si sb i g g e r t h ed r y i n gt i m ew i l lb es h o r t e ri fp a p e r h a sm u c hm o r ep o r e s i i i p r i n t i n gg l o s sh a sb e e nt e s t e db yu s i n gp r t i f b a u p a p e rp r o p e r t i e ss u c ha s g l o s s ，p hv a l u e ，c o n t a c ta n g l ea n di n ka b s o r p t i o nw h i c hh o w t oe f f e c tt h e p r i n t i n gg l o s sh a v eb e e ns t u d i e d w eg e tr e s u l t s ：t h ev a l u e so fp r i n t i n gg l o s sw i l l m u c hh i g h e ri ft h eg l o s so fp a p e ri sh i g h e rt h a no t h e r s t h eg l o s so fp a p e ri st h e m o s ti m p o r t a n tf a c t o rf o rp r i n t i n gg l o s s t h ev a l u eo fp r i n t i n gg l o s si sm u c h l o w e ra st h es p e e do fi n ka b s o r p t i o nf a s t e ra n dp hv a l u e sl o w e r t h ev a l u eo f p r i n t i n gg l o s si sh i g h e ra sc o n t a c ta n g l e sl o w e r t h r o u g ha n a l y z e dt h er e l a t i o nb e t w e e nt h ei n t e r n a lc o m b i n a t i o no fs t r e n g t h a n ds u r f a c es t r e n g t ho f p a p e r , ig e tr e s u l t ：h i g h e rs u r f a c es t r e n g t hw i t hh i g h e r t h e i n t e m a lc o m b i n a t i o no fs t r e n g t h i ft h ec o a t i n gs u r f a c ec o v e r e dw i t hp r o p e rm o u n tf o u n t a i ns o l u t i o nw i l ll o w p r i n t i n gd e n s i t y c o m p a r e d t h er e s u l t sa n dp r o c e s s e so fp a p e rs u r f a c es t r e n g t hb y u s e dp r i f f b a ua n di g tw eg e tc o n c l u s i o n ：p r f i f b a uc a ne v a l u a t et h es u r f a c e s t r e n g t ho fp a p e r t h et e s tr e s u l t st e s t e db y p l f i t b a ua r em u c hb e t t e rt h a ni g t s 。 k e yw o r d s ：l i g h tw e i g h tc o a t e dp a p e r , p r i n t i n gq u a l i t y , m o t t l e ，s u r f a c e s t r e n g t h ，p r i n tg l o s s i v 低定量涂布纸性能对印刷质量影响的研究 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：么是生么 日 期：2 q q 墨生月 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全 文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：岛舻师签名：翌坚日期：垫堡j 姐 低定量涂布纸性能对印刷质量影响的研究 1 绪论 1 1 低定量涂布纸的发展趋势 在中国政府的重视和政策引导下，“十五”前后国内造纸厂纷纷投资，旨在提质降耗， 扩大品种和规模。特别是在满足高档文化印刷用纸上，加大了对传统产业的技术改造力 度，上了一批代表当今造纸技术水平的项目，其中低定量涂布纸项目占有相当比例。因 此，对低定量涂布纸未来市场及技术发展趋势和前景，颇受业内人士关注。现就这两方 面的问题介绍如下。低定量涂布纸( l i g h tw e i g h tc o a t e dp a p e r 简称l w c 纸) 是指一类 定量低、经过了涂布的优质印刷纸，通常含有一定比例的机械木浆，是含机械浆涂布纸 中用于胶印和凹印最广泛的一种。特别是在近十几年发展很快。2 0 0 0 年北美和西欧含机 械浆涂布纸生产总量已超过11 0 0 万吨，仅次于不含机械浆涂布纸的增长。随着印刷技术 的发展和市场需求的趋势，书写印刷纸中涂布印刷纸占的比例越来越高，其中低定量涂 布纸以其定量低、不透明度高、印刷精美丽广泛用于书刊杂志、目录插页和多种商业印 刷品而走俏市场，使之在涂布印刷纸中的比重逐年增大。在品种方面已演变并开发出适 应不同用途和档次的含机械浆印刷纸( 通常称为高附加值品种) 。但l w c 系列目前尚 无统一的国际标准，国内还处在制订相应的国家标准或行业标准的准备阶段。各生产厂 商是以与特定用户达成协议的企业标准来组织生产。英国造纸协会发表在2 0 0 0 年2 月 p a p e rt e c h n o l o g y 上涂布纸及其它印刷纸一览表，基本反映了当前涂布纸品种及其产品 特征，可供我们在产品定位、质量指标的制订和确定涂布、整饰和选型时作参考。 1 1 1 低定量涂布纸的现状以及发展趋势 在美国，轻量涂布印刷纸和轻量涂布纸被“轻工业新产品发展指南”列为最有发展潜 力的纸种【1 1 ，日本中低档的轻量涂布纸也是近年来出口速度增加最快的纸种，并且有继 续增加的趋势。低定量涂布纸的消费在发达国家主要用于杂志、商品目录和广告。在欧 洲杂志占4 2 ，商品目录占2 2 ，广告占3 0 ；在美国5 2 用于杂志，2 5 用于商品 目录【2 1 。低定量涂布纸之所以高速发展，广告和彩色印刷是最重要的推动力。我国低定 量涂布纸的起步较晚，在商业广告当中，多采用铜版纸，这在国际市场上是少有的，国 外多使用4 撑、5 撑低定量涂布纸，而没有使用全化浆原纸生产的铜版纸f 3 】。因此大力 发展高质量的低定量涂布纸，既是适应市场需要、降低邮政资费、与国际接轨，也是我 国进行纸业结构调整的新举措。 中国的低定量涂布纸的发展起步较晚，至2 0 世纪末期随着湖南岳阳林纸集团5 1 万吨 生产线，山东晨鸣1 0 万吨生产线相继投产才填补了中国l w c 纸的生产空白，但由于总体 生产水平、消费水平、印刷水平与西方发达国家存在一定的差距。因此，l w c 纸产量 和消费量仍没有跟上西方发达国家的水平。这可从表1 1 中看出差距。 陕西科技大学硕士学位论文 从表1 2 还可看出2 0 0 6 年中国涂布纸( 铜版纸和l w c 纸) 需求总量( 含机械浆和全 化学浆) 虽已达到了4 6 0 多万吨，但不到美国同期( 2 0 0 0 年总量近9 6 0 万吨) 消费量的2 1 , 。 进入2 l 世纪，中国的低定量涂布纸项目将进入一个高速发展阶段。另外，中国及部分亚 洲地区( 如日本) 与两欧及北美生产的l w c 纸，在质量要求上有所差异，前者自度要求 较高，一般大于6 0 ( i s o 自度 ，高的可达9 0 ( i s o 自度) ，丽西方典型l w c 纸自度 一般在7 0 - 7 6 左右。 表1 1 轻量涂布纸和铜版纸生产量和滂费量情况 t a b 1 - ll w ca n dc o p p e r - p r i n tp a p e rp r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o ns i t u a t i o n 表1 2 涂布纸生产量争消费量 t a b 1 - 2c o a t e dp a p e rp r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o ns i t u a t i o n 涂布纸 其中铜版纸 万吨 7 9 6 3 万吨 1 2 1 9 3 5 3 1 6 4 7 6 2 从表l - 2 ，表1 3 我们可以看出2 0 0 6 年涂布纸生产量为4 6 0 万吨，比2 0 0 5 年涂布纸生产 量增长2 6 0 3 ；2 0 0 6 年涂布纸消费量为4 0 0 万吨，l t 2 0 0 5 年增长1 1 4 2 ；其中2 0 0 6 年铜 舨纸生产量为3 8 0 万吨，比2 0 0 5 年增长2 6 6 7 ，2 0 0 6 年铜版纸消费量3 3 2 万吨，比2 0 0 5 年 增长1 4 8 8 【4 】。 1 1 2 我国l w c 存在的目题及王艺技术发展方向 邮资费用的日益提高，也使得杂志出版商不得不通过削减多余的发行量和降低每本 2 低定量涂布纸性能对印刷质量影响的研究 出版物的重量来减轻其成本。广告业、印刷业、出版商、顾客和消费者，他们的需要和 偏爱推动了市场的需求，同时也推动了新产品的发展和开发，虽然欧洲、北美和亚洲对 涂布纸在自度、松厚度、光泽度、色调等诸多方面存在着差异，但更白、更兰、松厚度 更好、印刷质量更高、纸成本更低，效益更好，是今后世界l w c 纸市场的发展方向。 低定量涂布纸工艺技术发展方向： ( 1 ) 降低原纸定量：在北美和欧洲通过应用短驻留涂布机、膜涂布技术及先进的软 辊压光技术来推进原纸定量的降低。因为应用这些技术，可以在给定定量下，达到更高 的不透明度和松厚度。降低定量的优点：节约邮资降低运输成本。降低定量的缺点：纸 机运行性差；挺度降低；总体印刷质量变差；不透明度降低。 ( 2 ) 优化涂布方式：薄膜涂布可以克服传统辊式涂布在未涂高级纸纸机车速的限制， 并且适用于各种表面处理，被广泛用于低定量涂布纸的高速涂布。f c o ( 膜涂布胶印纸) 、 m f p ( 纸内整饰颜料化纸) 、m f c ( 机内整饰涂布纸) 和b i t o k o ( 日本的l w c ，单面涂布 量小于6 9 n 1 2 ) 就是采用这种涂布方式生产的。在过去1 0 年中，计量施胶压榨已成为 现代的膜转移涂布装置，是生产高附加值含机浆纸种的关键设备，预计量膜涂布提供了 仿形施涂工艺，有很好的纤维覆盖性能，甚至在低定量、高填料量的涂布中也能保持良 好的运行性能。定量为5 1 6 0 咖2 ，通过软压区压光后有较高的光泽度和平滑度，并且 松厚度好，可获得高不透明度。 刮刀涂布近年来，刮刀涂布的上料方式开始向喷泉式上料转变，这样由给料辊产生 的压区压力已不复存在了，所以减少了涂料渗入原纸的量，在涂布量相同的情况下，涂 层覆盖相应会更好。在新式的喷泉上料系统中，特殊设计的喷嘴有两个湍流混合室，能 够均匀地把涂料喷涂到纸页表面，然后用刮刀或刮棒计量。不过，这种上料系统对涂料 中的气泡特别敏感，涂料中的气体含量过高会在涂布纸表面产生漏涂现象，所以需要在 涂料的供给过程中配制除气装置。 喷雾涂布喷雾涂布技术是使用喷嘴直接把涂料喷向原纸的非接触式涂布，它在1 9 9 4 年就开始第一次中试试验了，因为喷雾方面的难题，直至u 1 9 9 9 年末才正式建造了生产规 模的中试机器。它同传统的刮刀涂布、辊式涂布有很大不同。由于和纸页没有直接的机 械接触，即使在较低的涂布量下，也能达到对纸页的良好覆盖。某公司开发的喷雾式涂 布机运行范围广，单面涂布量可以在0 2 - - - 3 5 9 m 2 范围内，并且可以两面同时涂布，对 原纸强度要求低，不需要更换刮刀、刮棒，效率高，成纸的白度和平滑度也比膜转移涂 布纸的高【5 1 。 帘式涂布t s 】帘式涂布与喷雾涂布类似，是又一种非接触式涂布。因为没有像刮刀涂 布或上料辊那样直接接触原纸的部件，既减少了摩擦和断纸，又减少了涂料向原纸内部 的渗透，在相同的涂布量下，提高了对原纸的覆盖。涂料几乎是全量涂布，涂布量由供 3 陕西科技大学硕士学位论文 料泵的流量直接控制。帘式涂布的供料系统、耗用能量相比以往的涂布都大幅度地减少 了，成为最引入瞩目的涂布系统。 ( 3 ) 优化涂布颜料的发展趋势 近年来随着颜料粒子的微细化、分布窄小化，出现了超细研磨碳酸钙，精细高岭土 等窄粒径分布的工程颜料，正在向微细化、分布窄小纯发展。因为窄粒径分布的工程颜 料有最佳的颗粒尺寸分布和透气度，不仅能改进不含磨木浆涂布纸的光学性能和印刷性 畿，对于含磨木浆的低定量涂布纸，工程高岭土也已经得到了公认强。窄粒径分布的g c c 涂布以后，涂层的湿孔隙率较大，脱水较快，其物理性能和光学性能都大大地提高了。 超细碳酸钙颗粒细小、均匀，对纸概的瘗损小，同时也提高了纸张的自度、强度、不透 明度和平整光滑性，还赋予纸张良好的折曲性、柔软性，以及对油墨和水的良好吸收性， 有趋势取代价格较贵的钛自粉粥。 优化各种颜料的组合研究表明，精细高岭土只能产生较高的光泽度，而没有好的印 刷光泽度。这可能是因为精细高岭土产生了微维孔隙涂层的原因。据测量，精细高岭土 涂层的孔隙直径小于0 0 5 9 m ，同样精细研磨碳酸钙单独使用时光泽度和印刷光泽度都很 低。可是当把这两种颜料混合在一起时，能够褥到很好的光泽效果。两种精细颜料相互 协调、互相补充，获得了良好的、有效的涂层性能。窄粒径分布的颜料组合，也为扩大涂 层孔隙分布的范围提供了可能，从而保持光泽度和光学性能的同时，提高印刷适印性f 9 j 。 纳米技术的应用涂料加入纳米材料以后，可以显著提高涂膜的机械强度、附着力、 防腐性能、耐光性和耐候性或其它特殊性能。美国很早就把纳米碳酸钙用于造纸涂料等 方面；英国也侧重于在涂料方面的应用l l o j 。我豳的华东化工学院已经成功地把改性后的 纳米碳酸钙应用到纸张涂布用的胶乳中，发现对纸张的老化性能有较明显的改善。纳米 碳酸钙的隔热效果较好，对紫外线有一定的吸收。波耳固体物理所的实验也发现涂有纳 米材料的低定量新闻纸不发黄、发脆，而不涂纳米材料的新闻纸则发黄、发脆1 。但纳 米材料的破碎、分数、凝聚一盛是问题，需待解决。 1 2 纸张性能与印刷的关系 对低定量涂布纸的印刷丽言，无论是普通胶印，还是轮转印刷都必须从印刷设备、 工艺管理、操作技术和辅助介质等方面，了解和掌握其相互的适应的特性范围，寻求达 到最佳的印刷效果的控制手段。当前，国际低定量涂布纸市场竞争的焦点是产晶质量的 竞争，高质量的低定量涂布纸要求具有良好的印刷性和运行性。印刷方法及纸的用途不 同，质量要求也有区剃。凹版印刷纸要求有好的松厚度、涂层覆盖、压缩性、平滑度。 胶版印刷还要具有好的表面强度、油墨吸收和抗起泡性。用于商业广告的纸，为了取得 最大的宣传效果，纸张必须具有高光泽度( 包括纸的光泽度和印刷光泽度) 、离皇度、 好的不透明度、平滑度及均匀和低的油墨吸收；对于无光泽的纸则要求有好的平滑度。 4 低定量涂布纸性能对印刷质量影响的研究 具体的质量指标通常是e l j 生产厂家按照不同品种的要求与用户商定，但总体来说松厚度、 平滑度、表面强度、均一性等方面的提高将是今后的主要方向。 1 2 1 纸张基本物理性能与印刷的关系 纸张的基本性能对印刷质量的影响主要从以下几个指标中体现： ( 1 ) 定量、厚度以及紧度 厚度影响纸张的不透明度和可压缩性。一般来说，紧度与纸张的抗张强度成正比， 与撅裂度成反比。紧度越大，吸收速度越慢，纸张的不透明度隧紧度的增加而减少f t 习。 随着邮递成本的不断增加，要求纸张定量不断降低，但印刷的两面性，要求其不透明度 高。 ( 2 ) 横向变异系数 横向变异系数其数值越大，纸张定量越不均匀；数值越小，纸张定量越均匀。横向 变异系数过大，会使卷筒纸两边松紧不一，印刷时在轮转印刷机上受力不匀，绷紧的一 边往往撕裂而造成断头，只有较低的横向变异系数拈】，才能保证芷常的印刷要求。 ( 3 ) 平滑度 印刷平滑度影晌纸张的油墨需求量，纸张越粗糙，达到一定的反射密度，版上所需 墨膜越厚【1 4 l 。但是，版上墨膜厚度的增加将增加印刷品的不均匀性和透印性，并导致不： 良的网点质量，增加机械性网点扩大的可能性。印刷平滑度还影响纸张的着墨的均匀性。 对实地印刷品，印刷平滑度差的纸张，印刷密度的不均匀性的增加；对网目调网点印刷 品，网点质量差，且有严重的网点丢失现象，高光部分由于网点较小，丢失尤为严重， 影响了印刷品高光部分的层次再现，而入眼对亮调最敏感。对印届l 而言，平滑度高的纸 张，着墨均匀，印刷压力一致，油墨转移性好，墨层厚薄一致，能得到较高的实地密度， 网点扩大率小，色彩再现较为理想 1 s l 。 1 2 2 纸张基本光学性能与印刷的关系 ( 1 ) 自度 由于印刷品的反差是随着纸张白度而增加的，白度高的纸张可增强油墨与纸张的对 比度。彩色油墨都为透明或者不透鹱的，纸面的反射光会透过墨层透射感来，因此对予 彩色杂志印刷，应采用较高白度的纸张进行印刷1 1 日。 ( 2 ) 色度 纸张本身的色相会给彩色印刷复制颜色带来定的影响，因此在印前图像处理要调 整图像色彩，印刷工艺要调整油墨的色相，使其重新达到灰平褥。如果纸张偏色，则会 很大程度上改变或破坏多色复制画面颜色的正确表现。 ( 3 ) 不透明度 一 纸张的不透明度对予低定量涂布纸丽言是非常重要的指标，只有纸张具有一定的不 5 陕西科技大学硕士学位论文 透明度才能够防止纸张透印现象，以保证双面印刷质量。影响纸张不透明度的因素很多， 主要取决于浆料种类、填料与纸页的成型结构。磨木浆及盘磨机械浆中木素含量高，光 散射系数大，不透明度高；化学浆木素含量低，光散射系数小，不透明度低。填料的光 散射系数较大，细小纤维组份的光散射系数比中、长纤维组分大一倍以上。纤维在成形 网上分布均匀、致密、无针孔、不透明度高。另外不透明度随着纸张的定量的增大而升 高，随纸张的亮度的增高而降低。 ( 4 ) 光泽度 最近研究发现旧，纸张光泽度与纸张的着墨效率有着直接的联系，光泽度高的纸张 在纸面上窜以相同的墨膜厚度时能够获褥更高的印刷密度。麸对印刷晶质量的影响来看， 无论是快干油墨还是慢干油墨，印刷品的光泽度均随纸张本身的光泽度的提高而提高。 l 。2 。3 纸张基本力学性能与印捌的关系 ( 1 ) 抗张强度 对于轮转印刷丽言，纸张在整个印刷过程巾均处于张紧状态，纸的纵向受到一定的 拉力作用，如采纸张的抗张强度低于纸在运行时的拉力，那么在印刷过程中，会经常出 现纸张断裂现象【- q 。 ( 2 ) 撕裂度 与纸张抗张强度相似，纸张的撕裂度对于高速轮转印刷而亩是同样重要。 ( 3 ) 表面强度 在胶印中，图文的转移要在极短的时间内来完成，油墨和纸张之间存在极其复杂的 机械力的相互作用。随着枧器速度的不断提高，力系中惯性力的影响相对增加，要使油 墨能较理想地转印到纸张上就要求纸张具有定的表面强度。美国造纸化学学院( i p c ) 的研究者们进行了大量的研究，提出了用临界拉毛速度与拉毛实验油墨塑性粘度的乘积 ( 称之为卯) 来度量纸张拉毛阻力的大小【，9 】。 薹。2 。4 吸收性 ( 1 ) 吸墨性 纸张吸墨性强，印迹就容易于燥；反之，吸墨性弱，印迹干燥速度就慢，就容易造 成背面蹭脏1 2 0 l 。 ( 2 ) 尺寸的稳定性 尺寸的稳定性一方面是由于纸张含水量的变化导致纸张膨胀或收缩，从而使得纸张 局部尺寸发生变化，形成其他形式的形变，如卷曲，皱褶，形成波浪形等等，这种变形 一部分是可逆的，也有一部分是不可逆的永久变形，影响印品的质量。另外一方面是由 于印刷机械的拉力作用，使得纸张印刷套印不准。 ( 3 ) 吸湿交形 6 低定量涂布纸性能对印刷质量影响的研究 纸张的纤维组织结构具有较强的吸湿性，容易随环境的温湿度的变化而改变其含水 量。纸张含水量的变化导致纤维间产生位移，使得尺寸发生变化。这种变形一方面是由 于环境温湿度不稳定引起的，另一方面是由于印刷工程中润版液的作用导致每印一色纸 张的含水量有所增加，这些形变是发生印刷起皱、套印不准和重影故障的主要原因。纸 张本身是有方向性的，在其纵横向上吸湿变形程度不相同。对一根纤维来说，一根干纤 维完全润湿后，其直径可以增加3 0 ，而其长度方向只能增加1 0 2 【2 i 】。 1 2 5 纸张p h 值 纸张表面呈酸性印迹的干燥速度会相对比较慢，当p h 值低于5 时阎，干燥过程就 会不同程度的减慢，甚至完全停止，低p h 值的纸张对油墨干燥的影响，在相对湿度比 较高的条件下印刷时更为严重。表面偏酸一方面容易造成背面蹭脏，另外一方面会发生 逆转印，印品版面也容易脏污，影响印刷质量，降低生产效率。 纸张表面在7 0 以上，呈弱碱性，印迹干燥速度相对比较快，有利于叠印，对印刷 油墨有定的催干作用c 2 2 l ，但同时也影响着对润版液的控制，过高时，在印刷时，碱性 物质不断传递到润版液中去，就会中和一部分润版液，使润版液的p h 值发生变化】， 这就会带来如印品浮脏，油墨乳化等问题。 1 3 纸张印刷适性的研究进展 1 3 1 纸张的印刷性能和印刷适性 关于纸张的印刷适性，由于各个国家的侧重点和看问题的角度不同，对其有各种各 样的定义和解释。 瑞典的考斯特卡尔森弘1 认为判断纸张的适印性依据主要有以下几条：印刷面上色彩 的均匀性；印刷部分和空白部分区别的明确度；印刷部分的易读性；对纸底的遮盖程度。 并指出这些与纸张均匀性，压缩性、平滑度、不透明度、对油墨的吸收性等有关。 英国专家g l 雷得 2 4 1 认为：纸张的印刷适性是指在制定的印刷方式下，以必要的速 度，必要的数量，必要的质量来管理印刷品的生产时，为记述纸张的物理、化学性质所 用的综合词汇。即在必要的地方为了接受适量的油墨，就要求纸张具有令人满意的印刷 适性。亦即不得给予纸张所期待的油墨干燥程度以相反的作用。还有必须具备适量的平 滑度，对油墨和油墨介质应有的多孔性，光学上的各种性质( 不透明度、光泽度) ，流动 学方面的性质中不致变化的稳定性等。其化学性质应该是不影响印刷图像的耐久性和光 泽，不对印版产生不利的作用。 日本的太田东作将与纸张印刷适性有关的要素分成如下三条1 2 4 ( 1 ) 与印刷线条直接有关的要素 印刷的精确度应该是按照印版的原样进行印刷；油墨的遮盖度，油墨的转移性，印 出来的油墨的浓度、光泽、色调。 7 陕西科技大学硕士学位论文 ( 2 ) 与印刷表面有关的要素 纸张起毛、透亮、起皱、脏污、渗墨、油墨的粉化、油墨的干燥、反恧粘脏、正反 面透印。 ( 3 ) 印刷操作的要素 疲容易印利、不断纸张、续纸容易。 综上所述，印刷适性主要包括印刷的质量适性和作业适性两个方面。 质量适性指的是，为满足印刷品质量方面的要求，印刷材料所具备的各种性质。纸 张的白度，光泽度，吸油性，平滑度，油墨的光泽度，透明度，耐水，耐晒等性质，都 直接影响印刷晶的阶调的复制和色彩的还原以及印刷品的使用性麓，它们都属于质量适 性的范畴。 l 。3 。2 印刷适性研究的发展历史和现状 印刷适性的研究开始于2 0 世纪3 0 年代。初期的工作仅限于纸张、油墨一些性能的 研究和测试，并且在测试仪器上的研制方法的设计方甏取得了若干的成果l 瑚，如德国的 b c k k 发明了的“纸张平滑度测试仪，美国的r e e d 发明了“油墨粘着性测试仪，美国 的l a r o e g u e 发明了“纸张吸墨量测定法 ，荷兰的i g t 模拟印刷的印刷适性仪等。 印刷适性的研究具有十分广泛的内容，牵扯到众多的学科领域。近3 0 年来，流变学， 高分子化学，表面物理化学等新兴学科的发展推动了印刷适性的研究，使其更趋深入系 统。在印刷过程中油墨转移梳理，油墨的流变特性，纸张受压的流交特性和流变方程， 以及印刷品质量控制等方面，印刷适性的研究都取得了相当可观的进展。同时，在印届l j 适性实验装置方面的研制与开发等方面也取得了长是的进步。 印刷适性的研究业已取得了明显的成果。但从实际应用上看，距准确自如的指导生 产实际上还有缀大的距离。窜利适性研究的理论意义和实际意义越来越明显，印刷适性 的研究还面临着艰巨的任务。 重。3 。3 印刷纸各项性能与印劂品质量的关系研究进展 欧美、日本在上个世纪二、三十年代就已经对印刷纸各项性能与印刷品质量的关系 进行了研究剐。初期的工作仪限于印刷纸张一些性能的研究和测试，并在测试仪器的研 制和测试方法的设计方面取得了若干成果。5 0 年代初期，纸张的印刷适性研究开始深入 到印届i 过程中所涉及到适应性问题。1 9 9 5 年，美国印刷油墨研究所的w c w a l k e r 和 j m f d s k o 在综合前入的研究成果的基础上，提出了一个印刷过程中油墨转移量的计算 公式，即油墨转移方程( 2 s l 。纸张受压的流变特性和流变方程、纸张表面强度研究、纸张 的光学性能研究、环境温湿度纸张含水量的测定以及对纸张尺寸稳定性的影响i 硼、纸张 表面效率的评估、印刷工程中油墨转移到纸张的过程以及印刷晶质量的控制方面【，0 l ，印 刷适性的研究都取得了可观的进展。同时，在印刷适性实验装置的研制方面也取得了长 s 低定量涂布纸性能对印刷质量影响的研究 足的进步。 近3 0 年来，随着流变学、高分子物理化学等新兴学科的发展推动了印刷纸张性能的 研究。m j a c e s o n 曾以各种不同纸浆的纸张进行压缩实验，得到压力、变形及加压时间的 关系，日本森木正和也曾对不同纸浆的纸张进行过实测。研究涂料纸表层的涂料量与印 刷纸压缩率和弹性恢复率的关系，以及印刷纸含水量的多少对其压缩特性产生的影响【，1 1 。 湿度对纸张弹性、伸缩性等性能的影响。实验研究纸张的边缘抗压强度和压缩蠕变特性， 尺寸稳定性与纸张流变特性的关系及纸张各种特性对印品质量的影响阁。t o b o l s k y h 和 e 州n g 利用三要素模型研究纸张的蠕变特性，m a s o n 和p s a l i k l i s 和s t e v e nj k u s k o w s k i 利 用纸张非线性弹塑性模型，在不同的湿度环境下，吸湿变形和压缩变形线性迭加，得出 应力应变与时间的数学表达式，并确定其特性参量【3 3 】。 随着印刷工业的不断发展，国内外对印刷品质量检测与控制的研究取得了和大的进 展。目前国外印刷机上都配备有完善的印刷品质量检测系统，这些系统大多以控制条为 主的检测系统。国外对色度值应用于印品质量检测也取得了一定的研究成果嗍。 1 3 4 国内外研究现状 在纸张和油墨结合方面，在国外y m i e t ，0 b o u g l a s ，r w e s f i e l d 研究了乳化油墨在 纸张上的附着，以及纸张结构毛细孔大小、涂层颜料颗粒等对油墨粘度、乳状液表面张” 力等性能的影响f 3 习。 在国内，华南理工大学的向阳研究发现乳化油墨的粘性增长比纯油墨的粘性增长要 快，预先被润版液润湿的表面要比干燥油墨表面附着油墨要快阁北京印刷学院的夏琳 英，齐晓垫对油墨乳化率的影响因素 3 7 1 进行了研究。一些印刷厂家从经验出发描述印刷 过程描述印刷过程中影响水墨平衡的因素。西安理工大学的刘听从分析油墨与润版液相 互作用的因素出发嘲，讨论了水、墨变化对印品质量的影响，采用密度差来区分印品密 度变化的原因，并提出最佳润湿水量的应用范围以及网点密度与水、墨之间的数学关系 式，为进一步研究印品质量提供可靠的方法。 我国对印刷纸性能的研究起步较晚，近二十多年来才开始重视，但是对其研究取得 一些成果。研究纸张表面特性对印刷品阶调和色彩再现的影响，探求使国产纸的印刷效 果达到甚至超过进口纸，有效的提高国产纸印刷效果的印刷工艺方法。纸张含水量的正 确分析和处理，对于提高纸张的印刷适性，提高彩色印刷品阶调、色彩再现和细微层次 的清晰度都起到重要的作用。从纸张的吸收性、平滑度和表面强度等方面对影响纸张印 刷的原因及对策进行简要的阐述。讨论纸张的p h 值如何匹配，才能提高胶印印刷质量【3 9 】。 从印品光泽度、印刷图像的阶调再现和网点扩大等方面讨论纸张特性对印品质量的影响， 是印刷工作者合理选择纸张，适当调整工艺参数来提高印品质量。对纸张的平滑度、油 墨的吸收性、z 向变形、表面强度、光散射等几项性能方面论述对印刷品质量的影响1 4 0 1 。 9 陕西科技大学硕士学位论文 1 4 本课题研究的意义和主要研究内容 1 4 1 本课题研究的意义 随着印刷技术与印刷方式的不断提高、更新，轮转印刷在胶印技术中得到了突飞猛 进的发展。随着信息的不断更新人们生活水平的不断提高，人们对印刷质量要求不断的 提高，高质量、高速度的印刷成为必然要求，而其中影响胶印的最主要的因素之一是承 印材料的印刷适性。纸张与油墨不匹配会出现层次模糊、图片不清晰、色彩不鲜艳、墨 色不均匀、网点扩大率高整体质量不稳定等闯题 4 1 1 。这些闯题在印刷企业表现普遍。原 因是低定量涂布纸吸墨性能，由于生产环境的不同导致表现出不同的吸墨性能，使得印 尉质量难于保证。 本文按照国家标准g b t 1 7 3 9 - 1 9 8 9 规定，在相对湿度5 0 - 4 ：2 、温度2 3 士l 进 行实验，针对不同的印刷故障进行针对性的研究。对低定量涂布纸的性能对印捌质量的 影响进行了分析。从纸张性能着手分析了实际印刷中的墨斑、背面蹭脏等印刷质量问题 的产生的原因，使用i n ks u r f a c ei n t e r a c t i o nt e s t e r ( 篙称塔玎 对油墨孵于燥性能进行深 入研究。为实际生产中的墨斑、干燥时间、蹭脏、印刷光泽度的方面提供科学依据和指 导，使德印刷达到优化的程度和减少原材料的损耗。这些性能还会影响纸张的印刷质量。 1 4 2 本论文主要研究内容 本论文研究内容包括以下几个部分： ( 1 ) 影响低定量涂布纸印刷墨斑的研究 对于轮转印刷常用的标准低定量涂布纸做测试，分析低定量涂布纸的基本印刷适憔 影响印刷质量的因素，利用实验的方法分析低定量涂布纸性能与印刷墨斑的之间的关系。 保证纸张在印刷和生产过程中有较小的印刷墨斑，这即对指导印刷生产工艺调节的基本 参数依据，也是造纸企业控制纸张质量的参考。墨斑对印刷品的层次有影响。 ( 2 ) 纸张掉毛掉粉对印刷质量影响的研究 利用不同的测试仪器，进行纸张表面强度的测试，比较各种实验方法的利弊，找溺 实际生产中比较适合的评价标准，为造纸企业提出更好的质量控制手段。分析纸张性能 对印剃中纸张簿毛掉粉的影响。掉毛摔粉对印利品的表观有影响。 ( 3 ) 纸张性能油墨干燥影响的研究 逶过实验研究分析低定量涂布纸性能对油墨干燥的影响，同时结合油墨吸收机理分 析纸张性能对油墨渗透的影响，油墨干燥时间测试有助于印刷企业很好的控制印刷品