ISO 8791-42021 纸和纸板 - 粗糙度平滑度的测定（空气泄漏方法） - 第4部分印刷冲浪法标准立项发展报告

纸和纸板—粗糙度/平滑度的测定（空气泄漏方法）—第4部分：印刷表面法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PaperandBoard—DeterminationofRoughness/Smoothness(AirLeakMethods)—Part4:Print-surfMethod摘要关键词：纸和纸板；粗糙度；平滑度；空气泄漏法；印刷表面法；ISO8791；标准化Keywords:paperandboard;roughness;smoothness;airleakmethod;print-surfmethod;ISO8791;standardization1引言粗糙度和平滑度是纸张表面特性的两个互为关联的重要物理量，它们共同描述纸张表面的微观几何形态。在印刷过程中，纸张表面与油墨之间的接触状态直接受表面粗糙度影响，粗糙度过大或过小均会导致印刷品质量缺陷，如油墨覆盖不均、印刷密度偏差、网点再现性差等问题。因此，准确、可靠地测定纸张表面粗糙度/平滑度，是纸张生产质量控制、印刷适性评价及产品质量等级划分的重要技术依据。在纸张表面粗糙度的多种测定方法中，空气泄漏法因其非接触、快速、灵敏度高等优势而得到广泛应用。空气泄漏法的基本原理是：在规定的压力下将空气压向纸张表面，通过测量单位时间内通过纸张表面与测量头之间间隙的空气流量，来评价纸张表面粗糙度。印刷表面法作为空气泄漏法的一个重要分支，采用具有特殊结构的测量头，能够模拟实际印刷过程中的压印条件，因而其测定结果与印刷实际效果具有更好的相关性。ISO8791是国际标准化组织下属的ISO/TC6（纸、纸板、纸浆技术委员会）制定的关于纸和纸板表面粗糙度/平滑度测定的系列标准。该系列标准目前包括四个部分，分别对应不同的测定方法。其中，ISO8791-4规定了印刷表面法，该方法已成为国际上应用最为广泛的纸张表面粗糙度测定方法之一，被各国造纸及印刷行业广泛采纳。2标准立项背景与意义2.1行业需求与技术背景造纸工业是全球重要的基础原材料产业，纸张产品广泛应用于文化传媒、包装物流、装饰建材、工业技术等多个领域。在纸张的全部应用领域中，印刷是最大的消费方向，约60%以上的纸张产品最终需经过印刷加工。印刷过程的每一个环节——从油墨配制、印版制作到压印转移、干燥固化——都对纸张表面性能提出了严格的要求。印刷品质量与纸张表面粗糙度之间存在复杂的相关关系。一方面，纸张表面需要保持一定的粗糙度，以确保油墨能够充分附着和渗透；另一方面，表面又不能过于粗糙，否则将导致印刷网点不完整、文字笔画残缺等缺陷。实践表明，在高速印刷条件下，纸张表面粗糙度对印刷质量的影响尤为显著。如何在微观尺度上精确控制纸张表面形态，成为造纸企业质量管理的核心课题。2.2标准的国际意义ISO8791-4作为国际通用的纸张表面粗糙度测定标准，具有以下重要的国际意义：第一，统一全球检测方法。在ISO8791-4发布之前，不同国家采用各自制定的纸张表面粗糙度测定方法，检测原理和操作规程差异较大，导致检测结果缺乏可比性。该标准的发布和实施，为全球造纸行业提供了统一的检测技术和评价依据，为消除贸易技术壁垒创造了条件。第二，提升产品质量水平。该标准通过规定精确的测量条件和严格的校准程序，保证了检测结果的准确性和可重复性，为造纸企业开展质量控制、工艺优化和产品研发提供了可靠的技术手段，有力推动了纸张产品质量的整体提升。第三，促进技术创新。印刷表面法的技术优势在于其能够更真实地模拟印刷条件下的纸张表面行为。该标准的实施推动了纸张表面性能研究的深化，为新型纸张产品的开发以及印刷工艺的优化提供了重要的数据支撑。3标准编制历程ISO8791-4:2021是由国际标准化组织ISO/TC6（纸、纸板、纸浆技术委员会）下属的WG3（表面性能工作组）负责制定和修订的。该标准的第一版发布于1992年，其后根据技术发展和行业需求的变化进行了多次审查和修订。2021年版本是对2007年版本的进一步修订和完善。本次修订的主要动因包括：（1）近年来纸张产品结构发生变化，新型涂料纸张和高填料纸张产品不断涌现，对检测方法的适用性和精度提出了新的要求；（2）测量仪器技术水平的提升为改进测试方法提供了技术基础；（3）需要通过修订进一步明确标准条文，消除执行中的歧义，提高标准的可操作性。在修订过程中，ISO/TC6/WG3组织了多轮专家讨论和实验室间比对试验，对标准的测量原理、仪器要求、操作步骤、数据处理等各个技术环节进行了全面审查。修订工作充分吸纳了来自造纸企业、检测机构、科研院所和仪器制造商的意见建议，确保了标准的技术先进性和行业适用性。4标准技术内容解析4.1适用范围ISO8791-4:2021规定了采用印刷表面法测定纸和纸板表面粗糙度/平滑度的方法。该方法适用于大部分印刷纸和纸板产品，包括涂布纸和非涂布纸。标准明确规定，该方法主要用于评价纸张在印刷过程中的表面性能表现，其测定结果能够较准确地反映纸张在实际印刷条件下的表面行为特征。4.2方法原理与技术特征印刷表面法的核心原理是基于空气在纸张表面与测量头之间泄漏的流量来评价表面粗糙度。具体而言，在规定的压力条件下，干燥空气通过测量头与纸张表面形成的环形测量面之间的间隙向外泄漏，泄漏的空气量与纸张表面粗糙度呈正相关关系。通过精确测量单位时间内的空气泄漏流量，即可定量表征纸张的表面粗糙度。与前版标准相比，ISO8791-4:2021在以下技术环节进行了明确和细化：（1）测量头参数：标准对测量头的几何尺寸、测量面宽度、测量环的内外径等关键参数进行了精确规定，确保不同实验室、不同仪器之间测量结果的统一性和可比性。（2）测量条件：标准规定了测量过程中的环境条件要求（温湿度控制）、样品调态处理条件、测量压力、测量时间等参数的具体数值，明确了各因素对测量结果可能产生的影响。（3）样品制备：对试样采取的数量、尺寸规格、取样方法等进行了详细规定，增加了对样品代表性要求的说明，以保证测量结果能够真实反映整批产品的表面性能特征。（4）校准要求：标准对仪器的校准方法、校准频率和校准用标准板的要求进行了具体规定，强调了定期校准对保证测量准确度的重要性。（5）结果表示：标准明确了测量结果的计算方法、单位表示和有效数字修约规则，并对试验报告应包含的信息内容提出了要求。4.3与其他方法的关系在ISO8791系列标准框架下，除印刷表面法（第4部分）外，还包括本特森法（第2部分）和谢菲尔德法（第3部分）等不同的测定方法。这些方法在测量原理上均基于空气泄漏技术，但在测量头结构、测量面积、测量压力和结果表示方式等方面存在差异，适用于不同种类纸张产品的质量评价需求。印刷表面法的主要特点是测量面积较小（测量面宽度约0.5mm），测量压力较高，因而对纸张表面微观粗糙度的变化更为敏感。该方法的突出优势在于其测量条件更接近实际印刷过程的压印状态，测量结果能够更好地反映纸张在印刷中的实际表现。对于涂布纸和精细印刷用纸等产品，印刷表面法的测定结果通常与印刷效果具有更好的相关性。5主要参与单位介绍本标准的制定和修订工作由国际标准化组织ISO/TC6技术委员会统一组织，参与单位包括来自全球各主要造纸国家的标准化技术机构、研究机构和龙头企业。其中，作为ISO/TC6的国内技术对口单位，中国制浆造纸研究院有限公司在本标准的制修订过程中发挥了重要的参与和推动作用。5.1中国制浆造纸研究院有限公司中国制浆造纸研究院有限公司（以下简称“中国纸院”）始建于1956年，是中国制浆造纸领域规模最大、综合实力最强的国家级科研机构。作为全国造纸工业标准化技术委员会（SAC/TC141）的秘书处承担单位，中国纸院负责组织制修订造纸工业领域的国家标准和行业标准，同时承担ISO/TC6国内技术对口工作，负责组织中国专家参与国际标准化活动。在ISO8791-4:2021的修订过程中，中国纸院积极委派专家参加ISO/TC6/WG3工作组会议，针对印刷表面法的测量条件优化、仪器校准方法改进等技术议题提出了多项建设性意见。中国纸院组织国内相关实验室参加了该标准修订过程中的国际实验室间比对试验，为验证标准技术方案的可行性和测量结果的准确性提供了有效的实验数据支持。多年来，中国纸院围绕纸张表面性能检测技术开展了大量基础研究和应用技术开发工作，建立了完善的纸张物理性能检测实验室，配备了国际先进的表面粗糙度测量仪器，培养了一支高水平的标准化和检测技术专业团队。中国纸院还积极推动ISO8791-4标准在国内的转化实施工作，组织制修订了对应的国家标准，促进国际标准与中国造纸产业的深度对接，为中国造纸行业的技术进步和产品质量提升提供了坚实的标准化技术支撑。5.2其他重要参与力量除中国纸院外，参与ISO8791-4:2021制修订工作的还包括芬兰VTT技术研究中心、瑞典RISE研究院、日本造纸技术协会等国际知名研究机构，以及Messerli、Lorentzen&Wettre等国际知名造纸检测仪器制造商。这些机构分别在不同技术环节发挥了各自的专业优势：研究机构侧重方法学的验证和优化，仪器制造商则重点参与仪器技术指标的确定和校准方法的制定。6标准实施与应用前景6.1在造纸行业中的应用在纸张生产过程中，ISO8791-4:2021所规定的印刷表面法是造纸企业进行在线质量控制和产品质量分级的重要依据。通过在生产线上或在实验室条件下对纸张表面粗糙度进行定期检测，生产企业可以及时掌握产品表面质量的状态和波动趋势，为工艺调整和过程优化提供数据支持。该标准也为纸张产品买卖双方提供了共同的质量语言和贸易依据，避免了因检测方法不同导致的质量争议。随着纸机向高速化、宽幅化方向发展和涂料配方日趋复杂化，纸张表面质量控制面临着更多新的技术挑战。印刷表面法的持续应用和优化，将有助于造纸企业应对这些挑战，开发出表面性能更优、印刷适性更好的新型纸张产品。6.2在印刷包装行业中的应用印刷包装企业是纸张表面粗糙度检测数据的主要用户之一。通过获取供应商提供的纸张表面粗糙度检测数据，印刷企业可以在采购环节对纸张质量进行比较评估，合理选择适合特定印刷工艺和印刷品的纸张品种。在大规模印刷生产中，通过对来料纸张粗糙度的批次检测，印刷企业可以及时调整印刷参数（如印刷压力、油墨量等），以优化印刷效果并减少印刷故障的发生。6.3在检测认证领域的应用第三方检测机构和认证机构依据ISO8791-4:2021开展纸张表面粗糙度的委托检测和认证评价服务。对于需要出口到国际市场的纸张产品，按照ISO标准进行检测并获得符合性证明，是进入国际市场的重要通行证。标准的实施为检测机构开展国际互认的检测服务提供了统一的技术依据，促进了检测结果的国际互认。6.4在科研与教学中的应用在高校和科研院所中，ISO8791-4:2021也是纸张表面性能研究领域的重要参考文献。该标准所规定的测量方法为研究纸张表面形态与印刷质量之间的定量关系、评价不同制浆造纸工艺对纸张表面性能的影响规律等课题提供了标准化的实验手段。同时，该标准也是高等院校制浆造纸工程、印刷工程等专业教学中的重要内容。7结论与展望ISO8791-4:2021《纸和纸板—粗糙度/平滑度的测定（空气泄漏方法）—第4部分：印刷表面法》作为国际上广泛采用的纸张表面粗糙度测定方法标准，已经在全球造纸及相关行业得到了广泛应用和验证。该标准凭借其科学的测量原理、严谨的技术规定和良好的实际应用效果，在纸张产品质量控制、国际贸易、印刷适性评价和科学研究等各个层面发挥着不可替代的支撑作用。展望未来，随着智能制造技术在造纸行业的不断深入应用，在线检测和智能控制将成为纸张表面质量管理的必然趋势。ISO8791-4:2021所规定的印刷表面法作为一种成熟的实验室检测方法，将持续为在线检测系统的校准和验证提供基准参考。同时，随着新型纸张产品（如纳米纤维素增强纸、生物基涂层纸等）的不断涌现和数字印刷技术的快速发展，对纸张表面性能测定方法也提出了新的更高要求，需要标准化工作者持续关注行业技术发展动态，适时推动标准的进一步修订和完善，以保持标准的先进性和适用性。中国作为全球最大的纸张生产国和消费国，应进一步加强在ISO/TC6框架下的国际标准化参与力度，积极贡献中国方案和中国智慧，推动国际标准化工作与国内产业发展需求更加紧密地结合。同时，行业各方应进一步加大标准宣贯力度，推动标准在生产企业、检测机构和用户单位的深入实施，共同促进纸张产品质量水平不断提升，更好地服务于印刷包装产业和国民经济的绿色发展。参考文献[1]ISO8791-4:2021,Paperandboard—Determinationofroughness/smoothness(airleakmethods)—Part4:Print-surfmethod[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2021.[2]ISO8791-2:2013,Paperandboard—Determinationofroughness/smoothness(airleakmethods)—Part2:Bendtsenmethod[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2013.[3]ISO8791-3:2017,Paperandboard—D