印刷材料及适性课程设计

1、印刷材料及适性课程设计 一、综述 （一）纸张 纸张是印刷过程中的主要耗材之一， 其质量的好坏直接影响到印 刷品的质量， 现在业界常用纸张的印刷适性来衡量其质量的好坏。 不 同的纸张又具有不同的印刷适性。 1纸张的分类 纸张的种类成千上万，现仅举例三种最为常用的纸张进行介绍。 （ 1）铜版纸 铜版纸又称为印刷涂布纸，这种纸是在原纸上涂布一层白色浆 料，经过压光而制成的纸张，表面平滑，白度较高，纸张纤维分布均 匀，薄厚一致，伸缩性小，有较好的弹性和较强的抗水性和抗张性能， 对油墨的接受性十分良好。 主要用于印刷画册、 封面以及精美的产品 等。 （ 2）胶版纸 胶版纸伸缩性小，对油墨的吸收性均匀，平

2、滑度好，质地紧密， 不透明度好， 白度好， 抗水性能较强， 适用于平版印刷，常用于印刷 书刊正文等。 （3） 新闻纸 顾名思义， 新闻纸多用于印刷报纸而得名。新闻纸质地松软，吸 墨性强，有一定的抗张强度，但正反面、横纵向差别较大，抗水性较 差。由于新闻纸以机械方法制浆， 故含有大量残留的木素和其他杂质， 易发黄、变脆，不宜长期存放。 2纸张的印刷适性 纸张的印刷适性就是指直接影响印刷品质量的纸张的性质， 包括 纸张的平滑度、油墨吸收性、光学性质和力学性质等。现就与印刷品 色域相关的性能作一下阐述。 （ 1）平滑度（印刷平滑度） 纸张是一种可压缩性材料， 在印刷压力下， 纸张的印刷平滑度是 纸张

3、表观平滑度与表面可压缩性的综合体现。 纸张的平滑度是发映纸 张表面平整、光滑程度的性能指标。纸张平滑度不同，印刷中油墨与 纸张接触的紧密程度就不同， 最终影响油墨的转移程度及图文是否清 晰等方面。 平滑度的测量通常采用空气泄漏法， 有两种表示方法， 一是采用 通过一定体积空气所用的时间来表示， 以秒为单位， 另一种是用纸张 粗糙度一一 PPS 值表示。 （ 2）光泽度 光泽度是纸张表面镜面反射的程度， 主要取决于纸张表面的粗糙 度和构成纸张的物质的性质。 光泽度高的纸张，在相同的条件下，油墨的色强度大，而色偏和 灰度小，否则墨层的色强度低，色偏和灰度比较高，造成彩色套印灰 平衡控制困难。 （3

4、）白度 纸张是图文信息的载体， 其白度直接影响印刷品的色彩。 油墨转 移到纸张上后，通过色料减色法和色光加色法形成色彩。 纸张白度低，则吸收过多的光线，油墨的色彩不能充分发挥出来， 影响图像颜色的色相、明度、饱和度，造成色彩灰暗，对比度差，画 面呆板，层次少。 （ 4）油墨的吸收性能 在实际印刷中， 纸张对油墨的吸收性可分为两个阶段： 加压渗透 和自由渗透，主要取决于印刷压力和纸张表面空隙结构的分布。 通常采用 K&N 直来表示纸张对油墨的吸收性能。 （二）油墨 油墨是印刷不可缺少的材料， 它是由作为分散相的颜料和作为连 续相的连接料组成的稳定均匀的混合物， 其流变性能对印刷品质量有

5、着重要影响。 1粘度 粘度是检测油墨流变性能的主要指标， 它表示流体流动时摩擦阻 力的大小。 通常采用平行板粘度计测量出粘度、屈服值、丝头长短、软硬程 度和流动度等。也可用锥板粘度计考察油墨的触变性。 2粘着性（ Tack 值） 粘着性是指油墨抵抗墨层分离的力。 通常采用油墨粘性测定仪来测量粘性和粘性增值。 3撤粘剂 撤粘剂是一种膏状物质，稠而疏松柔软，没有粘着性，其作用是 降低油墨的 Tack 值，而最好不改变其流动度。 二、实验 本次综合性实验分为两大部分： 纸张部分和油墨部分， 通过两部 分实验， 掌握不同种类纸张对印刷品色彩再现的影响， 同时体会不同 浓度的添加剂对油墨性能的影响。 （

6、一）实验方案： 经过前期查找资料，小组讨论，确定出如下实验方案。 1分别测定铜版纸、胶版纸、新闻纸三种植的白度、光泽度、 平滑度和 PPS 值； 2. 用 TGS 牌原墨进行打样，然后用 X-Rite 分光密度计分别对各 个色块进行颜色和密度的测定； 3. 用平行板粘度计、锥板粘度计、油墨粘性测定仪分别测量原 墨和含 1%、3%、5%、7%、 9%撤粘剂的油墨的粘度、粘性等各项流变 性能。 注：由于时间关系，暂且忽略由纸张正反面带来的影响。 （二）实验过程 1. 纸张部分 （1）纸张部分性能的测定 A. 纸张白度测量 a. 实验仪器： WSBdd/o 白度计 b. 实验原理： 通过测定纸张定向

7、蓝光（457nm 反射率，来表示纸张的白度。 c. 主要实验步骤： 开机后，选择 457nm 光源，用黑板校零，用标准白板校准； 分别测试铜版纸、胶版纸、新闻纸的白度，将实验数据记录在 表 11a 中。 d. 实验数据 实验条件： 光源：457nm 入射光角度：45 反射光角度：0 表 1 1 a 纸张白度测量数据 纸样 测量值 平均值 铜版纸 胶版纸 新闻纸 e.数据分析： 从上表数据看，白度：铜版纸 胶版纸 新闻纸； 铜版纸表面有一层白色涂层，涂料中的颜料白度很大（有的是 用二氧化钛），因而白度大； 胶版纸在制浆后进行了一定的漂白，而且加填了填料，使得纸 张白度提咼； 新闻纸采用机械法制浆

8、，残留大量木素，而且也没有经过漂白 或者涂布，因而白度低。 B. 纸张光泽度测量 a. 实验仪器： UGV-5D 变角光泽仪 b. 实验原理： 通过测定纸张镜面反射的能力，来表示纸张的光泽度。 c. 主要实验步骤： 开机后，选择 75角度，调零后，用黑玻璃板进行校准； 分别测试铜版纸、胶版纸、新闻纸的光泽度，将实验数据记录 在表 1 1 b 中。 d. 实验数据 实验条件： 入射光角度：75 表 1 1 b 纸张光泽度测量数据 纸样 测量值 平均值 铜版纸 胶版纸 新闻纸 I I I I e.数据分析： 从上表数据看，光泽度：铜版纸 胶版纸 新闻纸； 铜版纸表面有一层白色涂层，涂料填补了纸张表

9、面的凹坑，使 得光泽度大大提咼； 胶版纸、新闻纸表面并没有进行涂布，表面凹凸不平，故镜面 反射程度不大，光泽度下降，但胶版纸表面经过了一定的施胶，故光 泽度相对于新闻纸会高点。 C. 纸张表面平滑度测量 a. 实验仪器： “ ZPDk 10B型无汞纸张平滑度测定仪 b. 实验原理： 空气泄漏法，即在一定的真空度、一定的面积、一定的试验压力 下，测定一定容积的空气，通过试样和玻璃砧之间的接触表面所需的 时间用“s”表示。试样越平滑，它与玻璃砧接触就愈紧密，空气通 过的速度就愈慢，需要的时间就愈长。 C.主要实验步骤： 开机后，将纸样夹入仪器，按动操作钮，真空泵开始工作。当 容腔内与外界气压压差为

10、时，三个指示灯依次燃亮，真空泵停止工作; 外界空气逐步进入容腔，使内外压差变小，当指示灯一灭，数 字显示器开始同步计数，当指示灯一灭，计数同时停止，此时显示器 上显示出的数值即是该纸样的平滑度值。 分别使用铜版纸、胶版纸、新闻纸重复上述步骤，将实验数据 记录在表 1 1 C 中。 d. 实验数据 实验条件： 测试压力： 数据单位：s 表 13 纸张平滑度测试数据 纸样 测量值 平均值 铜版纸 胶版纸 新闻纸 e. 数据分析： 从上表数据看，平滑度：铜版纸 胶版纸 新闻纸； 铜版纸表面有一层白色涂层，涂料填补了纸张表面的凹坑，使 得空气泄露的时间增大，极大地提高了平滑度； 胶版纸表面并没有进行涂

11、布，故相对铜版纸平滑度低，但是胶 版纸表面进行了施胶，故平滑度相对于新闻纸较大； 新闻纸没有涂布， 也没有施胶， 故平滑度最低。 D. 纸张表面粗糙度测量（PPS 直测量） a. 实验仪器： PPS 粗糙度测定仪 b. 实验原理： 同样采用空气泄漏法， 但更接近实际印刷的压力。通过将试样压 在一个平的金属圆环和弹性衬垫之间， 将测量环与纸面之间泄漏的空 气流量，换算成以 am表示的绝对单位的粗糙度值，同时可以直接预 测出填充纸面凹坑所需的墨膜厚度。 c. 主要实验步骤： 打开机器和空气压力泵，保证气压达到 300-600KPa; 分别测定在“ CP5O0、“ CP1OO0、“CP2OO0三个压

12、力档下的 PPS 值； 分别使用铜版纸、胶版纸、新闻纸重复上述步骤，将实验数据 记录在表 1 1 d 中。 d. 实验数据 实验条件： 数据单位：m 表 1 1 d 纸张表面粗糙度测量数据 纸样 CP2000 CP1000 CP500 铜版纸 测量值 平均值 胶版纸 测量值 平均值 从上表数据看，横向分析：对于同一种纸，粗糙度： CP5OOCP1OOOCP2O0O 纵向分析，对于同一种压力，粗糙度：铜版纸 胶版纸 新闻纸； 铜版纸表面有一层白色涂层，涂料填补了纸张表面的凹坑，使 得填充纸面凹坑所需的墨膜厚度降低，即 PPS 直较小； 胶版纸表面并没有进行涂布，故相对铜版纸表面凹坑深，但经 过了

13、一定的施胶，故比新闻纸 PPS 直低； 新闻纸没有涂布，也没有施胶，故填充纸面凹坑所需的墨膜厚 度最大，即粗糙度最大。 （2）不通纸张对印刷品颜色再现的影响测试 a. 实验仪器： IGT 印刷适性仪、X Rite 分光密度计 b. 实验原理： 在不同纸张上用相应上墨量进行印刷， 用 X Rite 分光密度计对 6 种纽介堡颜色进行颜色测试，确定出相应的色域，同时测量不同色 块的密度，计算出 c. 主要实验步骤： 向注墨器分别灌入 TGS 卑的黄、品、青墨； 用注墨器在 IGT 印刷适性仪上分别注入墨量为的黄、 品、青色 油墨，匀墨均匀后，将墨转移到印版上，再用 IGT 印刷适性仪分别按 品黄、

14、青品、青黄的顺序分别对铜版纸纸进行印刷（黄色作为第二色 进行印刷）； 用 X Rite 分光密度计分别对各个色块进行颜色和密度的测 量，将测量结果记录在表 1 2A 中； 换用胶版纸进行试验，将测量结果记录在表 1 2 B 中； 换用新闻纸进行试验，将测量结果记录在表 1 2 C 中； d. 实验数据（样条另附） 注：在进行颜色测量时，每个色块共测试 5 次，去除最大值和最小值 后，取平均值。 实验条件： 油墨品牌：TGS 印刷速度：0.2m/s 印刷压力：625N 温度：30C 湿度：45% 表 1 2 A 铜版纸颜色和密度测量结果（注墨量：） 印刷速度：0.2m/s 印刷压力：625N 温

15、度：30 C 湿度：45% 铜版纸 颜色测量 密度测量 Y x y K C M Y C 1 2 3 平均值 M 1 2 3 平均值 Y 1 2 3 平均值 R 1 2 3 平均值 G 1 2 3 平均值 B 1 2 3 平均值 表 1 2 B 胶版纸颜色和密度测量结果（注墨量：） 印刷速度：0.2m/s 印刷压力：625N 温度：30 C 湿度：45% 胶版纸 颜色测量 密度测量 Y x y K C M Y C 1 2 3 平均值 M 1 2 3 平均值 Y 1 2 3 平均值 R 1 2 3 平均值 G 1 2 3 平均值 B 1 2 3 平均值 表 1 2C 新闻纸颜色和密度测量结果（注墨

16、量：） 印刷速度：0.2m/s 印刷压力：625N 温度：30 C 湿度：45% 新闻纸 颜色测量 密度测量 Y x y K C M Y C 1 2 3 平均值 M 1 2 3 平均值 Y 1 2 3 :平均值 R 1 2 3 平均值 G 1 2 3 平均值 B 1 2 3 平均值 通过公式: 色相误差=汽100%， 灰度二丄100% H 饱和度=（1丄）100% H 色效率=（1 100% 2H 其中，H油墨最大密度值 L 油墨最小密度值 M介于L和M之间的密度值 计算出色相误差、灰度、饱和度、色效率。 为方便对比，将密度数据整合为如下一张表: 表 1 2 D 不同纸张样条颜色测量结果 注墨

17、量：铜版纸，胶版纸，新闻纸 印刷速度：0.2m/s 印刷压力：625N 温度：30 C 湿度：45% 纸样密度 测量 K C M Y 色相 误差 色 效率 灰度 饱和 度 C 铜版纸 % % % % 胶版纸 % % % % 新闻纸 % % % % M 铜版纸 % % % % 胶版纸 % % % % 新闻纸 % % % % Y 铜版纸 % % % % 胶版纸 % % % % 新闻纸 % % % % R 铜版纸 % % % % 胶版纸 % % % % 新闻纸 % % % % G 铜版纸 % % % % 胶版纸 % % % % 新闻纸 % % % % B 铜版纸 % % % % 胶版纸 % % %

18、% 新闻纸 % % % % 利用表中的 x、y 色品坐标，画出如下色品图： 图 1 2 1D 不同纸张的色域范围图 -= e. 数据分析： 从上图可知， 铜版纸色域范围最大， 胶版纸和新闻纸的色域都 在铜版纸色域之内，且二者之间大部分重叠； 从表 1 2 D 看，密度变化趋势：铜版纸 新闻纸 胶版纸； 色相误差变化趋势：铜版纸 胶版纸 新闻纸； 色效率变化趋势： 铜版纸 胶版纸 新闻纸； 灰度变化趋势：铜版纸 胶版纸 新闻纸，饱和度变化趋势：铜 版纸胶版纸 新闻纸； 综合来看，铜版纸平滑度高，白度大，光泽度高，所形成的颜 色密度大，故形成的颜色种类多，色域范围大； 从表 12D 中可以看出，黄

19、色油墨的密度对于新闻纸有反 常，这是由于黄色是弱色， 其光密度随纸张的变化不明显， 同时也与 新闻纸注墨量大、 吸收性好有关， 另外，也与测量时忽略了纸张的正 反面有关。 2油墨部分 （1）用平行板粘度计测量油墨的流变性能 a. 实验仪器： QNP 型平板粘度仪 b. 实验原理： 测量油墨在一定剪切力 T 作用下，所产生的速度梯度，通过记 录不同时刻油墨的铺展直径， 再经过换算， 可以绘制油墨特性曲线和 流变曲线， 从而得到油墨的塑性粘度， 屈服值，丝头长短和软硬程度。 c. 主要实验步骤： 清洗： 用软布和溶剂清洗仪器的装墨孔和上下平行板， 使其干 燥； 调整仪器水平： 利用水平仪调节支脚螺

20、丝达到水平； 装墨：移开上平板，拉下活塞 7 将墨装入墨孔内，墨面与下平 行板表面平，注意不要产生气泡和空隙； 测试：将上平行板支杆支好，在上平行板下落的同时启动秒表； 读数： 读取 5s,10s ， 20s,30s.100s,120s 等时间油墨受上平 行板压力向四周扩展的直径，分别用原墨和添加了 1%、 3%、 5%、 7%、 9%撤粘剂重复上述步骤，将结果记录在表 21 中。 n = T /D （其中，P 二，V=X 10-6m,n =） 算出结果并记T(s) d(mm) 原 墨 1%撤粘 剂 3%撤粘 剂 5%撤粘 剂 7%撤粘 剂 9%撤粘 剂 10 30 32 33 34 35 3

21、6 20 32 35 35 36 37 38 30 33 37 36 38 38 38 40 35 38 38 39 39 39 50 : 35： 40 39 r 40 40 39 1 60 36 40 39 r 40 40 40 70 39 40 39 41 41 40 80 40 41 40 41 41 41 90 40 1 41 40 42 42 41 100 40 42 41 42 42 41 110 41 42 41 42 43 42 120 41 42 41 42 43 42 900 55 57 57 58 58 57 d.实验数据 实验条件： 注墨量：0.5cm 上板重量：115

22、g 表 2 1 用平行板粘度计测量添加不同浓度撤粘剂的油墨 根据公式: T 2PV 2r5 D= 0.4343 SL t 录在以下各表： 表 2 1 1 原墨平行板黏度计数据计算结果 T(s) d(mm) lgT SL(mm) I(mm) T (Pa) D(/s) n( Pa - s) 10 30 10 20 20 32 30 33 40 35 50 35 60 36 70 39 80 40 90 40 100 40 110 41 120 41 900 55 表 2 1 2 1% 撤黏剂平行板黏度计数据计算结果 T(s) d(mm) lgT SL(mm) I(mm) T (Pa) D(/s)

23、n( Pa - s) 10 32 20 35 30 37 40 38 50 40 60 40 70 40 10 22 80 41 90 41 100 42 110 42 120 42 900 57 表 2 1 3 3% 撤黏剂平行板黏度计数据计算结果 T(s) d(mm) lgT SL(mm) I(mm) T (Pa) D(/s) n( Pa - s) 10 33 20 35 30 36 40 38 50 39 60 39 70 39 8 25 80 40 1 90 40 100 41 110 41 120 41 900 57 表 2 14 5% 撤黏剂平行板黏度计数据计算结果 T(s) d(

24、mm) lgT SL(mm) I(mm) T (Pa) D(/s) n( Pa - s) 10 34 20 36 30 38 40 39 50 40 60 40 70 41 8 26 80 4 厂 90 42 100 42 110 42 120 42 900 58 表 2 1 5 7% 撤黏剂平行板黏度计数据计算结果 T(s) d(mm) lgT SL(mm) I(mm) T (Pa) D(/s) n( Pa - s) 10 35 20 37 30 38 40 39 50 40 60 40 70 41 7 28 80 41： 90 42 100 42 110 43 120 43 900 58

25、表 2 1 6 9% 撤黏剂平行板黏度计数据计算结果 T(s) d(mm) lgT SL(mm) I(mm) T (Pa) D(/s) n( Pa - s) 10 36 20 38 30 38 40 39 5 31 50 39 60 40 70 40 80 41 90 41 100 41 110 42 120 42 900 57 注：由于时间紧迫，故只取 900s (15min)时的数据作为最大铺 展直径，进行屈服值的计算。 根据公式： _ 2PV T B= 5 n rm ax 计算出屈服值。 通过以上数据可以画出图 2 1 1 和图 2 1 2: 图 2 1 1 油墨铺展直径和时间的关系 图

26、 212 D T关系图 为方便比较，将以上数据整合到表 2 1 7: 表 2 1 7 用平行板粘度计测量各种油墨的数据 样品 SL(mm) I(mm) T B (Pa) H p (Pa - s) 原墨 10 20 1% 10 22 3% 8 25 5% 8 26 7% 7 28 9% 5 31 e.数据分析： 随着撤粘剂浓度的增大，直线斜率逐渐减小，说明油墨丝头减 短，反映出油墨粘着性降低； 随着撤粘剂浓度的增大，直线截距逐渐增大，说明油墨逐渐变 软； 随着撤粘剂浓度的增大，屈服值和塑性粘度受到一定的影响， 总体屈服值呈下降趋势，可能是因为油墨在调配时不太准确造成。 （2）用油墨粘性测试仪测量

27、油墨的粘性和粘性增值 a. 实验仪器： Y QM-1 型油墨粘着性测试仪 b. 实验原理： 粘性仪在旋转的情况下测试阻止油墨薄层分离或被扯开的阻力 力矩，用力臂的大小表示，仪器只给出这个力的相对大小，故没有量 纲，单位为 1,以数字表示之。 c. 主要实验步骤： 机座调水平：将仪器置于稳固的实验台上，调节水平调整螺丝 使水平仪 16 处于水平位置； 调温：开启恒温浴开关，使红绿灯同时发亮，红灯亮时表示电 热工作；升温至 32 C （温度调节是用恒温水浴器盖上的温控接触开 关进行的），并保持在32 C; 调节平衡后，在吸墨器内灌满调匀的油墨，然后将墨均匀涂在 合成胶辊上，先用手旋转马达轴，使辊子

28、旋转而墨匀涂于辊子上，然 后再打开开关使辊子旋转 1 分钟，把制动器合上再开始测定数据，在 一分钟内测定并读出游标所指示的数值。 此值即为此墨之粘着性； 记录第 15 分钟时的粘性值，与 1min 时的粘性相差即为粘性增 值，将数据记录在表 2 2。 d. 实验数据： 实验条件： 注墨量：1.32cm3 温度：31 C 士 1C 转速：400 转/分钟 表 22 油墨黏性测试数据 油墨样品 1min 15mi n 粘性增值 原墨 9 1% 3% 5% 7% 9% e.数据分析： 随着撤粘剂浓度增大，油墨粘性逐渐降低。 随着撤粘剂浓度增大，油墨粘性增值并无多大变化，这是因为 粘性增值与连结料中高沸点、窄馏程的煤油溶剂的挥发性能有关， 而 撤粘剂只针对粘性有影响，对粘性增值无明显影响。 （3）用锥板粘度计测量不同浓度撤粘剂的油墨性能 a. 实验仪器： LV DV-II+型 BROOKFEIL 锥板粘度计 b. 实验原理： 锥板粘度计的圆板固定，圆锥以一定的角速度旋转，椎板间隙装 填待测流体，被测流体在圆板的间隙中受到剪切作用， 椎板间的夹角 很小，以使流体中的剪切速率均一，可近似地认为 tg 0 =B,通过圆 锥的旋转角速度计算剪切速率，通过测定扭矩来计算剪切应力。 c. 主要实验