印刷材料及适性课件.ppt

2023年3月14日星期二,印刷材料及适性,课程介绍,学科基础课，必修课（考试课）64学时（周学时 4）教材：印刷材料及适性（第二版）齐晓坤等编，印刷工业出版社课程考核方式：笔试闭卷考试成绩占70%，平时表现占30%（作业和考勤）,2,课程内容,3,4,5,要求,1.熟悉印刷包装材料的基本组成与结构2.了解印刷包装材料的性能和检测方法3.掌握印刷包装材料的印刷适性4.了解印刷包装材料在印刷生产过程中的常见故障及排除方法,6,第一篇 承印材料,第一章 印刷用纸的组成与制造,1-1 印刷用纸的基本组成1-2 印刷用纸的辅料1-3 印刷用纸的制造工艺,1.通过对植物纤维的学习，了解印刷用纸的基本组成 2.掌握植物纤维原料的化学组成、结构及特点 3.了解各组分对纸张性质的影响 4.掌握辅料的种类及作用 5.了解纸浆造纸工艺过程,内容要求,9,1-1 印刷用纸的基本组成,印刷用纸是以植物纤维为主要原料制成的。纸张是纤维间通过氢键相互粘结起来的随机取向的层次网络。造纸纤维应能满足以下条件：自身能相互粘结；形成随机取向的层次结构。符合以上条件的物质纤维素纤维,10,1-1 印刷用纸的基本组成,纸张的组成植物纤维木材，茎干，韧皮，籽毛，合成纤维等填料CaCO3，TiO2，滑石粉，高岭土等胶料提高纸张的抗水性，改善纸张的光泽度色料调整纸张的颜色,11,12,毛细管,植物纤维,填料、胶料、色料,图示：纸张的结构,1-1 印刷用纸的基本组成,一、造纸植物纤维原料的种类：1.木材纤维原料：一般直接从树木中获取，分为两类：针叶木：软木，质地松软，如杉、松、柏阔叶木：硬木，质地较硬，如杨、桦、枫2.非木材纤维原料：草类纤维：如芦苇、麦草、稻草、秸秆等韧皮纤维：麻类、树皮如亚麻、檀皮等籽毛纤维：棉纤维纤维素含量高（94%）3.再生纤维废纸、破布，节约能源，减少消耗,14,云杉,桦木,15,16,17,二、造纸纤维原料的化学组成及特点：植物纤维的化学组分包括四类，主要为碳水化合物和苯酚类物质两种，其中 纤维素、半纤维素、木素 为主要成分，它们的性质对纸张的性能有很大的影响。,1-1 印刷用纸的基本组成,18,1-1 印刷用纸的基本组成,1.纤维素葡萄糖脱水聚合的产物，长链的天然高聚物，线性结构，聚合度约为103C6H10O5n C6H7O2(OH)3n，每个单元上含有3个自由的羟基 纤维素结构式：,19,1-1 印刷用纸的基本组成,纤维素在化学结构上的特点：葡萄糖为基本的结构单元，纤维素为多糖；纤维素分子中含有大量的羟基，易形成氢键，容易吸水、润胀；纤维素分子具有极性和方向性，易氧化；纤维素分子容易水解。,20,1-1 印刷用纸的基本组成,2.半纤维素是多种具有支链的复合聚糖的总称，原料不同，化学结构不同。特点：含有大量羟基，吸水润胀能力大，半纤维素的含量决定了纤维的吸水性；半纤维素的聚合度一般在200左右；半纤维素的含量多少影响纸张的性质，可增强纤维的润胀、水化、细纤维化程度，提高纸张的强度（柔软性）；半纤维素含量过高，则纸张的形状稳定性下降，伸缩率增大。,21,1-1 印刷用纸的基本组成,3.木素 立体网状结构的天然高分子化合物特点木素的结构单元中苯基上连有甲氧基或羟基，原料不同结构不同；木素起粘结纤维、增强植物纤维组织强度的作用；木素结构极不稳定，受环境影响易发生变质、变色反应，影响纸张的耐久性；木素是疏水物质，不易吸水润胀，含量过高时纸张脆而硬，强度降低，因此在制浆中要一定程度的除去木素，以保证纸张的质量。,22,1-2 印刷用纸的辅料,辅料为满足纸张的不同使用性能而添加到纸张中的各种助剂，如：填料、胶料、染料等，它们可以改善纸张的白度、透明度、平滑度、抗水性等性能。,23,1-2 印刷用纸的辅料,一、胶料1.施胶的作用：纸张纤维及纤维间存在大量的孔隙，各纤维成分含有大量亲水羟基，对水或液体的吸收极强，会导致字迹图像模糊或透印；在纸中加入某些具有抗液性的胶体物质，使纸张在一定程度上不被水等液体浸润，即给予纸张抗液体渗透和扩散的性能。,24,1-2 印刷用纸的辅料,2.施胶的方法：内部施胶：胶料加入纸浆中，抄造成具有憎液性的纸。表面施胶：在成纸表面涂布胶料，在纸面形成连续的憎液性膜。3.胶料的种类：内部施胶用：松香胶料、合成胶料，其他胶料表面施胶用：淀粉、明胶、PVA等,25,4.表面施胶对印刷纸性能的影响：对纸张抗水能力的影响胶印用纸必须施胶，以减少表面纤维的脱落和纸页的变形，柔印水性墨用纸也需施胶；对纸张油渗性的影响纸张适度的抗油性则有助于提高印品的光泽度；特种包装纸需较高的抗油能力；对纸张可擦性的影响通过施胶增强表面纤维的粘结性，提高纸张的抗摩擦性，实现可擦性；对纸张强度的影响通过表面施胶增强了纤维间的粘结及表面纤维与纸体的粘结，可明显改善表面强度、抗张强度、耐折度等强度性能。,1-2 印刷用纸的辅料,二、填料一般为溶解性较小的矿物质；作用造纸时加入到纸浆中，使纸张的光学性能和印刷适性符合特定的要求。1.常用填料：应具有的特性：高白度、高折射率，颗粒细小，水溶性小，密度低，化学稳定性好；常用类型：CaCO3，3MgO4SiO2H2O，TiO2 等,27,1-2 印刷用纸的辅料,2.加填的目的：改善纸张的光学性质和印刷适性；提高纸张的白度、平滑度和不透明度；增强纸张对油墨的亲和力；改进纸张的柔软性和形状稳定性，从而提高印品质量。注意：加填应适量，过多则会降低纸张的强度，甚至会引起掉粉掉毛或糊版等故障。,28,3.填料对纸张性能的影响：对纸张光学性质的影响加填使纸张的光散射能力增强，从而提高不透明度；白色的填料加入纸浆后会提高纸张的白度。对纸张表面平滑度和印刷适性的影响填料进入纤维孔隙，压光后可提高表面的平滑度；加填后利于油墨的润湿与附着，加快油墨的渗透与干燥，增强了纸张的湿稳定性，利于多色套印。对纸张强度的影响加填会减弱纤维间的结合力，使纸张强度明显下降。对纸张松厚度和挺度的影响加填较少，松厚度增加，加填过量，松厚度降低；加填较少，挺度变化不大，加填过量，挺度减小。,1-2 印刷用纸的辅料,三、色料加入色料的作用：改善纸浆的颜色方法在漂白浆中加入蓝紫色、红蓝色染料或荧光增白剂生产有色纸，满足特殊用途方法染色，加入彩色染料或颜料,30,1-2 印刷用纸的辅料,四、其它化学助剂为了适应纸张的特殊用途，常会加入一些非纤维性添加剂，如：湿强剂：增强纸页的湿强度干强剂：增强纸页的干强度助留剂：有助于填料或细小纤维的保留消泡剂：消除造纸中产生的泡沫抗水剂：使纸页具有较高的抗水能力,31,1-3 印刷用纸的制造工艺,造纸工艺的基本过程：,32,1-3 印刷用纸的制造工艺,一、制浆概念：使用机械或化学方法，从植物细胞壁中把非纤维物质除去，使纤维原料离解，形成以纤维为主的本色浆或漂白浆的过程。机械法分离纤维的方法 化学法 机械化学法工艺流程：,33,1.化学法制浆利用化学药品的水溶液在一定温度和压力下处理植物纤维原料，将其中的木素溶出，尽可能地保留纤维素和不同程度地保留半纤维素，使原料纤维彼此分离成浆。硫酸盐法:NaOH+Na2S+木素碱回收液+硫化木素 Na2SO4特点：成浆强度大，颜色深，得浆率低；漂白工艺复杂，废液回收设备复杂。亚硫酸盐法：利用亚硫酸盐产生的和SO32-和HSO3-与木素反应，将木素溶出形成原浆。特点：成浆颜色浅，纤维润胀能力大，易打浆；成纸柔软，强度小，对原料要求严格。,+,2.机械法制浆利用机械方法（磨解）对纤维原料进行处理，使纤维离解，形成机械木浆或机械草浆，常用主要为磨木浆。特点：木素绝大部分未被除去，因此制出的纸发黄、易脆，不宜久存；对纤维造成的损伤较大，成纸强度低，但纸质柔软、有弹性，吸墨性好；成浆率高，成本低，污染小。3.化学机械法制浆两种方法配合使用，先用化学法预处理，再用机械法进一步磨解。特点：成浆率高，成纸性能好，目前使用较广泛。,1-3 印刷用纸的制造工艺,二、漂白目的：选用适当的漂白剂，通过氧化、还原或分解等反应，使纸浆中残留的木素进一步溶出，或去除其它有色物质，提高纸浆的纯度，使纸浆变白。常用漂白剂：氧化性：Cl2、次氯酸盐等，氧化除去木素及有色物质，使其溶出，提高纸浆纯度、白度及稳定性。还原性：ZnS2O4、Na2O2等，使有色基团改变结构，保持浆料特性，但不稳定，空气氧化颜色易恢复。,36,1-3 印刷用纸的制造工艺,三、纸料的制备1.打浆造纸工艺中最重要的工序概念：主要利用机械作用，将纤维横向切断，纵向摩擦分裂，吸水润胀，分丝帚化，使其适合于造纸机的抄造。目的：增加纤维的表面积，裸露出更多的羟基，利于纤维的交织与氢键的结合，增强纤维的结合力，提高纸张的强度。,37,HO OHH HOOHO OHH HOOHO OHH HOO,打浆的作用:分丝帚化，细纤维化增大了纤维的外表面积，游离出大量的羟基；吸水润胀,比容增加；增加了纤维的交织力；使纸张强度增加。,1-3 印刷用纸的制造工艺,打浆程度对纸张性能的影响：打浆适度，纸张强度增加，平滑度、紧度提高；打浆过度，纸张强度会下降，吸收性、不透明度降低。注意：打浆程度应适量，不同功能的纸打浆也不同。2.调料向打浆完成的浆料中加入各种辅料的过程。目的：为满足纸张的不同用途，从不同的角度进行加填、施胶或染色，从而改进纸张的相关质量指标。,39,1-3 印刷用纸的制造工艺,四、纸页的抄造将经过各种处理的悬浮于水中的纤维均匀地分布在造纸机的网上，经过过滤、压榨、干燥、压光、卷取、分切等制成适合使用要求的纸张。1.抄造方法：干法：以空气为介质，湿法：以水为介质，工业造纸常用的方法2.抄造设备：长网造纸机、圆网造纸机和夹网造纸机三种,40,1-3 印刷用纸的制造工艺,长网造纸机抄造工艺示意图,2012.2,41,3.抄造工艺流程：,100%,85%,60%,46%,含水量,4.抄造工艺：纸页成形：网部过滤，形成湿纸页，决定了纸张的匀度、强度、两面性和方向性；压榨：挤压脱水，影响纸张的匀度、紧度、平滑度；干燥：利用加热的方式进一步脱水，提高纸张的强度、平滑度，达到成纸的干度要求；压光：金属辊压光处理，提高纸张的平滑度、光泽度、紧度和均匀度，调节纸张的厚度；卷取、整理卷筒纸：分切，裁边，复卷，包装平板纸：切纸(全开)，选纸，数纸(500张/令)，包装成件,1-3 印刷用纸的制造工艺,五、纸页的涂布加工1.涂布的目的：通过在纸张表面覆盖一层由微细粒子组成的对油墨吸收性良好的涂料，以得到具有良好均匀性和平滑度的纸面，从而提高纸张对印刷网点的还原能力，以及良好的白度、光泽度和不透明度，并改善纸张在印刷中的形状稳定性。2.涂布的工艺流程：选纸备料涂布干燥压光整理,43,3.涂布的要求：对原纸的要求木材纤维原纸，抗张强度、表面强度较高，表面性质适中，吸收性适中，均匀度好；对涂料的要求能够形成平滑的涂料层，具有良好的油墨接受性；颜料：颗粒大小适中，化学稳定性好，具有良好的油墨接受性，白度高。常用：BaSO4，TiO2，CaCO3等。粘合剂：具有良好的粘附力，使颜料粒子相互粘结，与原纸牢固贴合。常用：PVA，淀粉等。,习题（一）,1.印刷用纸的组成是什么？2.纸张的强度基础是什么?为什么纸张吸湿后强度会降低？3.施胶的目的是什么?分析表面施胶对纸张性能的影响。4.加填为什么能提高纸张的白度、不透明度和平滑度?5.打浆的作用是什么?对纸张性能有何影响?6.由植物纤维原料制成印刷用纸需要经过哪些工序，以流程图的形式表示出来。,45,第二章 纸张的结构,2-1 纸张的基本结构性质2-2 纸张的水平结构与垂直结构2-3 纸张的孔隙结构,概述,纸张的结构特点：结构元素复杂；结构单元分布各向异性；孔隙结构；结构元素间存在结合力；结构具有两面性。,47,2-1 纸张的基本结构性质,一、纸张的两面性1.产生的原因？纸页成形过程中单面脱水引起的。2.正反面性能差异：正面毛布面：细小纤维、胶料、填料较多，平滑度高，印刷适性好，表面强度相对较低；反面网面：脱水面，细小纤维和填料流失，长纤维多，粗糙、疏松，着墨效果差，但表面强度较高，不易发生拉毛现象。,48,二、纸张的方向性1.产生的原因？纸页成形过程中纤维受到造纸机运转方向较大的牵引力作用，使纤维大多数沿造纸机运转方向排列，造成横纵方向上性能的差别。2.横纵向性能差异：强度（抗张强度）：纵向横向伸缩率（受潮后尺寸变化）：纵向横向.单张纸类型：纵向纸：纤维的排列方向与纸的长边平行的纸张横向纸：纤维的排列方向与纸的长边垂直的纸张为了保证套印精度，印刷使用纵向纸（受潮变形小）,2-1 纸张的基本结构性质,50,2-1 纸张的基本结构性质,三、纸张的匀度指纸张中纤维分布的均匀程度，表示纸张结构的均一性。匀度不仅影响纸张的外观质量，同时影响纸张的物理性能、光学性能以及印刷质量。,51,2-纸张的水平与垂直结构,一、纸张的水平结构纸页中纤维都是在平面上分布的，平行于纸页平面而排列。纸张为非均质材料单位面积内纤维的交叉数在整个纸页平面上是不相同的；单根纤维的交叉数量也是各不相同的。,52,2-纸张的水平与垂直结构,二、纸张的垂直结构纸页中纤维分层排列，形成多平面的纤维网络。纸张垂直方向上的结构性质：纤维间粘结的程度决定了纸张的向强度（剥离强度）；细小纤维和填料在垂直方向的分布，受到纸页成形方法的影响。,53,2-纸张的孔隙结构,54,2-纸张的孔隙结构,纸张的孔隙结构直接决定了纸张对油墨、水等液体的吸收和过滤性能，从而影响油墨在纸张上的分布情况。孔隙率纸张孔隙体积与纸张的总体积之比。平均孔半径长度等于纸页厚度的孔隙的当量半径，只能表示出孔隙量的相对大小。孔径分布纸张的孔径分布应与油墨中颜料粒子的分布相匹配，才可保证印刷质量。,55,第三章 纸张的基本物理性能,3-1 纸张性能概述3-2 纸张的基本性质3-3 纸张的表面性能3-4 纸张的吸收性能,3-1 纸张性能概述,一、纸张的质量指标：外观质量：影响纸张的质量及其使用性能；基本物理性质：定量，厚度，表观密度，平滑度，吸收性等；力学性质强度性质：抗张强度，耐折度，撕裂度，表面强度等；化学性质：吸湿性，酸碱性，耐久性等；光学性质：白度，光泽度，不透明度等。,57,3-1 纸张性能概述,二、纸张印刷性能与纸张的质量：印刷所要求的纸张性能：纸张的印刷运行性能：保证印刷的顺利进行，纸张应具有的最基本的性能，如：强度、外观、吸湿性等；纸张的印刷适性：保证达到预期的印刷效果，影响印品质量的纸张性能，如：平滑度，吸墨性，光学性质等。注意：纸张的基本性质对纸张的印刷性能有影响，且两者相互关联。,58,3-1 纸张性能概述,三、纸张印刷性能的评价：实际印刷法：以实际印刷机的印刷效果来评价纸张的印刷性能。耗费大间接测试法：通过测定一些常规性质间接预测纸张的印刷性能。不科学模拟印刷适性仪测试法：利用印刷适性仪，模拟印刷条件、压力、速度等进行试验来评价纸张的印刷性能。标准,方便,59,3-1 纸张性能概述,四、纸张的分类1.纸与纸板分类依据：克重G（g/m2），厚度D（mm）一般规定：纸：G200 g/m2 或 D0.1 mm例外：有些产品虽然达到 200250 g/m2(白卡纸，涂料纸）习惯上仍称为纸。,60,按抄纸 机制纸手工纸，宣纸植物纤维纸：用量大，用途广按纤维不同矿物纤维纸：云母纸，石棉纤维纸金属纸合成纸 合成薄膜纸（塑料纸）合成纤维纸按用途文化用纸，工农业技术用纸，包装用纸，生活用纸供书刊，报纸用的纸张有：新闻纸（白报纸），凸版纸，胶版纸，铜版纸等,2.其他分类方式,3-1 纸张性能概述,3.主要印刷纸张的用途：新闻纸(白报纸)：报纸、期刊和低质量的书籍的印刷用纸。凸版纸：供凸版印刷机印刷一般书籍的印刷用纸。胶版纸：供胶版印刷机印刷画刊、图片、插图等。铜版纸：高级书籍中的插图，彩色画报，精制产品样本，年历及一些高级商标。,62,五、纸张的规格GB147-89对新闻纸，有光纸，印刷纸，书刊纸，打字纸，涂布纸，书皮纸等的尺寸作如下规定：卷筒纸：b(mm):1575，1562，1400，1280，1230，1092，1000，900，880，787平板纸：10001400，9001280，8901240，(mm)8801230，8801092，8501168，7871092，787960，690960 平板尺寸偏差：0.5mm 偏斜度1mm卷筒纸尺寸偏差：b1mm；对纸带长度未作规定，但一般用于印刷的卷筒纸 L=6000m。,纸张常用开法图示,二分法,三分法,3-2 纸张的基本性质,一、定量概念：是指纸张单位面积的质量，以g/m2表示，又称为“克重”，是纸张规格的基本度量。计算：（g/m2）测量：象限秤，电子天平,65,3-2 纸张的基本性质,二、厚度概念：是指纸张的薄厚程度，以um表示。指在一定压力下纸张两个表面之间的垂直距离。测量：使用纸张厚度仪或测微仪，精确到0.1um，510张测量后求平均厚度。对纸张性能的影响：厚度太小，即太薄，则不透明度低，容易透印，且Z向可压缩性小；厚度不均匀，则印迹不清晰，装订困难。,66,3-2 纸张的基本性质,三、紧度概念：指纸张单位体积的质量，以g/cm3表示；又称为纸张的表观密度，描述纸张纤维结合的紧密程度。计算：松厚度：是指单位重量的纸张体积的大小，即紧度的倒数，以cm3/g 表示，1/。对纸张性能的影响：紧度过大，会使纸张的不透明度、耐折度和吸墨性明显下降，易造成背面蹭脏等印刷故障。,67,3-3纸张的表面性能,一、平滑度概念：是指纸张表面的平整程度，取决于纸张表面的形貌，描述了纸张的表面结构特性。表观平滑度：自由状态下的平滑度，取决于纸张的外观纹理结构。使用触针式平滑度仪测量，可绘制纸面轮廓图印刷平滑度：印刷压力作用下的平滑度，与表面可压缩性密切相关，直接影响印品质量，是纸张重要的印刷适性指标。使用空气泄漏法测量，常用仪器有别克式BeKK、本特生、PPS型平滑度仪。,68,二、表面可压缩性可用来表征纸张印刷过程中随压力增加，表面粗糙度减小或平滑度增加的程度。影响：表面可压缩性与压力有关，在压力一定的情况下，表面可压缩性高的纸张其印刷平滑度则较好。,3-3纸张的表面性能,压力,压力,69,三、印刷平滑度的影响印刷平滑度是保证印刷复制质量的首要条件，是影响油墨全面转移和图文清晰复制的重要因素。印刷平滑度影响纸张的着墨量，即印刷密度；印刷平滑度越低，印版的着墨量则需越大，从而会使网点再现性差、透印率增大，印品质量下降。印刷平滑度影响纸张的着墨的均匀性；平滑度差的纸张，对于印品的实地会造成印刷密度不匀，对网点部分会造成网点丢失，影响图像的层次再现。印刷平滑度影响印刷品的光泽度；平滑度高的纸张着墨后易形成平滑的墨膜，从而提高印品的光泽度。注意：增大印刷压力、墨膜厚度可适当改善由于平滑度不足而造成印品质量下降的情况。不同印刷方式对纸张印刷平滑度的要求：凹印凸印平印（铜版纸胶版纸新闻纸）,平滑度对着墨均匀性的影响,油墨,纸张,平滑度对印刷品光泽度的影响,3-3纸张的表面性能,四、纸张生产工艺对平滑度的影响纤维的分布状态、抄造过程会影响纸张的平滑度。纸浆品种对平滑度有影响，适量加填和表面施胶可提高平滑度；适量提高打浆度可增加纸张的平滑度，增加湿压和压光程度都能改进平滑度；涂料纸的平滑度相对较高，与其涂料的性质及涂布工艺相关。,73,3-4纸张的油墨吸收性能,纸张的多孔性是其吸收油墨的基础，纸张的油墨吸收性能是影响印品质量的重要印刷适性指标。一、纸张的油墨接受性能与油墨吸收性能油墨的接受性能：指纸张表面在印刷过程中在印刷机上压印瞬间接收转移油墨的能力。油墨的吸收性能：指纸张对印在其表面的油墨的渗透量和渗透速率；与纸张毛细孔对油墨中低粘度组分的吸收作用及某些组分向纸张内渗透作用有关。,74,3-4纸张的油墨吸收性能,二者区别油墨的接受性能：与纸张的性能、油墨的性质和印刷方式有关，影响油墨的转移和附着；印刷用纸的油墨接受性能越大越好油墨的吸收性能：与纸张的结构、油墨的组分有关，影响纸面墨膜的干燥和表面性能；印刷用纸的油墨吸收性能并非越大越好，应与油墨的种类相匹配，适中最佳。,75,二、印刷中纸张对油墨的吸收过程及对印刷的影响第一阶段：印压作用下，将转移到纸张上的一部分油墨整体压入纸张的大孔隙中。此阶段为油墨向纸面的转移过程，其转移量与印压、印速及纸张的孔隙率有关；由于部分颜料会被压入纸张内部，如果压入过量易造成透背现象。第二阶段：纸张离开压印区，主要依靠纸张的毛细管力吸收油墨中的低粘度组分。此阶段为油墨在纸面上的干燥过程，影响油墨的干燥速度及印品的光泽度，如果渗透过量易造成墨层粉化或透印现象。,油分,透印,透背,吸墨性过强,吸墨性适中,三、印刷方式对纸张的油墨吸收性能的要求（不同的印刷方式使用的油墨性能不同，对纸张的油墨吸收性能的要求也有所不同。）纸张的油墨吸收性能与印刷方式的匹配非常重要，否则会造成印刷故障，影响印品质量。如果纸张的吸收性很大，而印刷压力也较大，则会导致印迹无光泽，墨层粉化或透印现象；如果纸张的吸收性很小，而印刷速度又较快，则会导致背面蹭脏，印迹不清晰等现象。,3-4纸张的油墨吸收性能,78,具体要求胶印：多用树脂油墨，选用吸收能力较小的纸张(胶版纸/铜版纸)，防止油墨过量渗透，保证墨膜鲜艳光亮。凹印：多用低粘度挥发性油墨，选用吸收能力较弱的纸张(涂料纸/高档包装纸)，依靠挥发干燥，形成坚固墨膜。凸印：多用矿物油型油墨，选用吸收能力好的纸张(胶版纸/新闻纸)，依靠渗透干燥，保证油墨迅速附着。,3-4纸张的油墨吸收性能,79,第四章 纸张的力学性能,4-1 纸张的弹性与可压缩性4-2 纸张的机械强度4-3 纸张的表面强度,概述,纸张的力学性质机械性质纸张在外力作用下表现出的强度特性。是印刷过程顺利进行的必要保证。主要从以下几方面分析：流变性质（弹性）Z向压缩变形特性机械强度表面强度,2012.2,81,4-1 纸张的弹性与可压缩性,一、纸张的流变特性1.纸张的粘弹性变形纸张是一种多相复杂且非均质的高分子材料。纸张受到外力作用引起一定的变形，而产生的内应力会随变形时间而发生改变。纸张的伸长率随外力的增大而增大，但不成线性关系，超过极限则纸张断裂。,2012.2,82,4-1 纸张的弹性与可压缩性,2.纸张的蠕变特性当受到不变外力的持续作用时，纸张会无限伸长，直到断裂。这种随时间延长而发生的滞延性流动称为蠕变。3.纸张的应力松弛特性纸张在保证变形一定时，应力会随时间而减少。应力松弛速率快的纸，会更容易使负荷消失，利于印刷的进行。,2012.2,83,敏弹性,滞弹性,塑性,纸张由多种成分构成，各有其力学特性，因此在力的作用下表现出敏弹性、滞弹性、塑性的综合效果。,4-1 纸张的弹性与可压缩性,二、纸张的Z向压缩变形特性：1.纸张的Z向压缩变形纸张在印刷压力的作用下，Z向出现压缩变形，压力消除后能够恢复的特性。兼具塑性和弹性特征。Z向变形的大小取决于纸张的表观密度，与纸张的纤维原料、造纸工艺及涂布情况有关。磨木浆制成的纸比化学浆制成的纸的Z向可压缩性大；打浆度越大，紧度越大，Z向可压缩性越小；纸张的涂布量越大，Z向可压缩性越小。,2012.2,85,纸张的Z向压缩变形,4-1 纸张的弹性与可压缩性,2.Z向变形特性对印刷的影响在印刷过程中，Z向变形能产生一种缓冲作用，使纸张与印版良好接触，利于油墨的顺利转移，尤其可改善平滑度较低的纸张的印刷效果。对于多色印刷用纸，要求具有较好的Z向压缩率和弹性恢复率，以保证套印效果。,2012.2,87,4-2 纸张的机械强度,纸张的强度取决于纸张中纤维本身的强度和纤维的结合强度。一、抗张强度与伸长率1.抗张强度概念：在标准条件下，指定宽度的纸或纸板断裂前所能承受的最大拉力。用绝对抗张力或断裂长来描述测量：肖伯尔抗张强度仪,2012.2,88,纸张的抗张强度仪,4-2 纸张的机械强度,2.伸长率纸张受力断裂时伸长的长度与原来的长度之比。3.抗张强度对印刷的影响：高速轮转印刷机对卷筒纸的抗张强度要求较高；强度不足，会出现断纸故障；伸长率过大，会引起多色印刷的套色不准等故障。,2012.2,90,4-2 纸张的机械强度,二、耐折度表示纸张抵抗往复折叠的能力，以双折次表示。测量：肖伯尔型/MIT型耐折度仪对于需热处理的印品尤为重要；其次是钞票纸、证券纸等都要求达到一定的耐折度。耐折度取决于纸张纤维本身的长度、强度、韧性及纤维间的结合力。,2012.2,91,纸张的耐折度仪,4-2 纸张的机械强度,三、耐破度表示纸张在不破裂时所能承受外压的程度。对包装用纸要求较高。四、撕裂度是指撕裂一定距离纸页所需的力。影响因素：与纤维处理方式和纤维的长度有关；打浆适度，撕裂度提高；打浆过度，撕裂度下降。,2012.2,93,纸张的耐破度仪,纸张的撕裂度仪,4-2 纸张的机械强度,五、挺度刚性特征，表征纸张抵抗弯曲的性能。与纸张的流变性质有关，弹性越好则挺度越高。纸张的挺度对单张纸印刷中的输纸和收纸过程影响较大。,2012.2,95,4-3 纸张的表面强度,一、纸张的表面强度与拉毛表面强度是指纸张表面纤维、胶料、填料间或纸张表面涂料粒子间、以及涂层与纸基之间的结合牢度。表面强度表示纸张在印刷过程中抵抗油墨分裂力的能力。拉毛：在印刷过程中，当作用于纸张表面的张力大于其内聚力时，引起纸张表面的剥裂，出现连续或不连续的未着墨区域的现象。,2012.2,96,4-3 纸张的表面强度,二、拉毛对印刷的影响1.造成图文部分的污染。纤维状白斑：纸面粒子剥落引起非纤维状白斑：剥落的粒子沾到印版上，阻碍着墨，出现实地上的环形白斑。2.胶印中橡皮布及墨辊清洗次数增加。剥落粒子随油墨附着于橡皮布上，阻碍油墨转移引起堆墨；拉毛严重时，脱落的纤维甚至会从印版到达墨辊，则需清洗墨辊。,2012.2,97,4-3 纸张的表面强度,三、纸张的干拉毛与湿拉毛湿拉毛：在多色胶印中，润版液的水分作用使纸张的表面强度有所下降而引起的拉毛。干拉毛：只是单纯由于油墨的分离力大于纸张表面粒子的结合力而引起的，与纸张的耐水性无关。,2012.2,98,4-3 纸张的表面强度,四、纸张表面强度的测量利用IGT印刷适性仪，通过加速印刷的方法，测得纸张出现拉毛时的临界印刷速度（拉毛速度）来表征纸张的表面强度。同种纸张采用不同粘度的油墨，其拉毛速度不同，因此需考虑油墨的因素。国际上采用VVP值度量纸张拉毛阻力的大小，同种纸张的VVP值为一常数。VVP值=拉毛速度油墨塑性粘度注意：由于纸张表面强度分布的不均匀性，应注意测量纸样的平均拉毛速度。,2012.2,99,用IGT适性仪 做拉毛实验,习题（二）,1.已知1令7871092mm规格的纸重55kg，求出这种纸的定量是多少？2.纸张平滑度对印刷有何影响?纸张的生产工艺对平滑度有什么影响？3.分析印刷中纸张对油墨的吸收过程及其对印刷的影响。4.什么是纸张的抗张强度?其对印刷有什么影响？5.什么是纸张的表面强度?表面强度不足对印刷有何影响?,2012.2,101,第五章 纸张的光学性质,5-1 纸张的表面光泽度5-2 纸张的白度与不透明度5-3 纸张的光散射性与表面效率,概述,光照到纸面发生的光学现象镜面反射 镜面反射光折射吸收 扩散反射光散射 扩散透射光镜面透射 镜面透射光,2012.2,103,4-1 纸张的表面光泽度,一、纸张的光泽度是指纸张在反射入射光能力上与完全镜面反射能力的接近程度。取决于纸张表面的镜面反射能力。表示方法：镜面光泽度：反射光量/入射光量反射光泽度：镜面反射量/总反射量测量：光泽度仪由于测量结果与入射光角度有关，所以不同类型的纸张采用不同的入射光角度进行测量。,2012.2,105,4-1 纸张的表面光泽度,二、影响纸张光泽度的因素光泽度与纸张的表观平滑度有关，而与印刷平滑度无关。涂布后的纸张，平滑度有较大提高，但光泽度没有明显改善；再经过超级压光后，光泽度则会有飞跃性的提高。另外，涂布量的多少对光泽度也有一定的影响。,2012.2,106,4-1 纸张的表面光泽度,三、纸张光泽度对印品质量的影响直接影响印刷品的光泽度纸张光泽度的提高会使印刷品光泽度随之提高注意：印品光泽度还与油墨的干燥情况及墨膜的光泽度有关对纸张的着墨效率也有影响光泽度高的纸张可获得更好的印刷密度注意：并非所有的印刷品都追求高光泽度，纸面光泽度的均匀性也同样重要。,2012.2,107,4-2 纸张的白度与不透明度,一、纸张的白度是指纸张受光照射后全面反射的能力，与纸面的反射率有关。测量：白度计，测量纸张对主波长为457nm的蓝光的反射能力。纸张的视觉白度不仅与纸张的总反射率有关，还与纸张对可见光反射率的均匀性有关。,2012.2,108,4-2 纸张的白度与不透明度,二、印刷用纸白度的重要性对于彩色印刷品的色彩还原有一定的影响，同时会影响印品的反差。一般彩色图像印刷品为达到色相准确、色彩鲜艳、层次丰富的印刷效果，要求纸张的白度一般在80%以上；而对于以文字为主的书刊印刷品，为防止因黑白对比强烈而引起视觉疲劳，所以白度不宜过高，一般在55%以上即可。,2012.2,109,4-2 纸张的白度与不透明度,三、影响纸张白度的因素染料的颜色特性：即染料的特性波长，应能够调整纸张的颜色，不影响纸张的白度；填料的白度：填料的种类、加填量等因素会直接影响纸张的白度；浆料的白度：纸浆的品种决定纸浆的白度，纸浆的白度是影响纸张白度的重要因素；涂料的白度：直接影响涂料纸的白度，尤其是TiO2等高档涂料可覆盖原纸的颜色。,2012.2,110,四、纸张的不透明度纸张的透明度由透明率表示，即：透明率=镜面透射率/总透射率几乎所有的纸张都是半透明体遮光纸完全不透明体普通用纸的透明度在50%以下描图纸/扉页衬纸的透明度较高纸张的不透明度由反差率来描述，表示方法有三种，常用：印刷不透明度=单张纸背衬黑体时的反射率/背衬一定厚度同种纸层时的反射率印刷不透明度能较好的反映纸张印刷透背（透印）的性质。,五、影响纸张不透明度的因素纸面的反射能力：光吸收系数与光散射系数的比值越小则不透明度越大，同种纸白度高的不透明度小；测量光的波长：纸张对蓝光的吸收量越多，测得的不透明度越高；染料：纸张中加入染料可提高纸张对光的吸收性能，从而使不透明度增加；定量：增加定量会使厚度增加，散射性增强，不透明度随之升高；打浆与湿压：都会引起纸张散射性减弱，从而使不透明度下降；,表观密度：即紧度的提升会使纸内的光散射界面减少，从而使不透明度下降；填料：加填会增加纸张中的光散射界面，从而提高纸张的不透明度；涂蜡：将蜡或油类物质浸入纸张，会使纸张的不透明度大大降低；浆料：浆料中纤维的细度越小不透明度越大，浆料的蒸煮程度、打浆和压榨程度都会引起浆料对纸张不透明度的影响，总之，浆料的反射能力越低则纸张的不透明度越大。,4-3 纸张的光散射性与表面效率,一、纸张的光散射性对网目调印刷品质量的影响对印刷密度的影响：网目调印刷品会使进入纸张内部的光发生多重内反射，从而引起反射率下降，会使印刷品的反射密度增加；影响程度与印刷加网线数和纸张的光散射能力有关对图像反差的影响：纸张的光散射性会使网点间空白部分反射率下降，则其与网点部分的密度差减少，从而引起图像层次反差下降。,2012.2,114,4-3 纸张的光散射性与表面效率,印刷品反射密度增加,图像层次反差下降,图像清晰度下降,光线照射网目调印刷品,2012.2,115,4-3 纸张的光散射性与表面效率,对图像清晰度的影响：纸张的光散射性作用会使网点图像清晰度下降，显得模糊。具体原因如下：纸张的光散射性使网点边缘的密度小于网点中间的密度，导致网点密度的不均匀分布；纸张的光散射性使网点边缘外的空白处密度增大，从而引起光学网点增大；不同承印材料上图像清晰度的比较金属印刷塑料印刷涂料纸印刷非涂料纸印刷,2012.2,116,4-3 纸张的光散射性与表面效率,二、纸张的表面效率纸张的表面效率是将纸张光泽度和吸墨能力 结合起来考核的物理量。纸张的表面效率可以用来表征油墨印刷在纸张上产生的颜色效果，是与纸张光学性质相关的印刷适性。计算方法：PSE=(100-A+G)/2A吸收能力%；G光泽度%吸收性越大，PSE越差；光泽度越大，PSE越好。可通过查GATF表面效率图确定PSE值,2012.2,117,4-3 纸张的光散射性与表面效率,三、纸张表面效率对油墨呈色效果的影响影响作用：色强度和色效率随纸张表面效率的增大而提高；色偏和色灰度随纸张表面效率的增大而降低；结论：纸张表面效率高则油墨呈色效果好重要意义：通过测量纸张的表面效率有助于校色和灰平衡的实现，进而提高印刷品的复制质量，同时对于合理选纸也有一定的指导意义。,2012.2,118,第六章 纸张的吸湿性与酸碱性,6-1 纸张的吸湿性6-2 纸张的酸碱性,概述,纸张的主要组分纤维素亲水性强纸张具有较强的吸水性和脱水性纸张含水量的变化会引起纸张尺寸的改变，从而影响印刷的顺利进行；影响印刷品的质量；导致印刷故障的发生，如：纸张输送不畅、套印不良、折皱等。纸张的制造工艺纸张表面呈现酸碱性影响印版使用率延缓油墨的干燥,2012.2,120,6-1 纸张的吸湿性,一、纤维与纸张的水分纸张的水分以3种不同的结合方式存在于纸张中：吸附水分纸页表面附着的水分，尤其是粗糙的纸面；毛细管水分纸页毛细管作用附着的水分，主要存在于纸张内部纤维间的孔隙中；润胀水分被纤维吸收，存在于纤维细胞壁内。,2012.2,121,二、水分的平衡环境湿度的变化会引起纸张水分改变：湿度高，纸页吸水，含水量升高；湿度低，纸页脱水，含水量降低；概念：在一定的相对湿度的状态下，纸张吸收或释放水分达到不再发生水分变化的状态，叫做水分的平衡状态，此时纸张的含水量称为平衡水分。与纸张平衡水分相关的因素同一湿度，纸质不同（亲水性、加填、涂布、厚薄等），平衡水分不同；同一纸页，湿度不同，平衡水分不同；同一纸页，同一湿度，环境温度越高纸张平衡水分越低。,三、纸张的吸湿、脱湿与滞后现象湿度变化纸张含水量变化：含水量低的纸张在高湿度环境会发生吸湿现象；含水量高的纸张在低湿度环境会发生脱湿现象；,低湿度区中湿度区高湿度区脱湿过程吸湿过程,滞后曲线的特征：在湿度上升和下降的过程中，含水量并非是线性变化，吸湿曲线与脱湿曲线并不重合；同一湿度条件下，平衡水分并不相同，吸湿含水量脱湿含水量，这种现象称为“滞后效应”，这一曲线称为“滞后曲线”；吸湿速度脱湿速度（近一倍）；在中湿度区，纸张平衡水分受湿度影响最小。印刷过程应在中湿度区进行，一般为4060%，纸张含水量变化小，则伸缩率也小，套印准确，印刷效果好。,四、纸张吸湿性对纸张强度的影响纸张的强度由纤维的强度、纤维的结合强度决定。纸张的含水量增加，会使纤维之间的结合力减弱，则抗张强度降低，但伸长率增大；纸张的水分升高，纤维的柔韧性增强，纸张变得柔软，则耐折度和撕裂度在一定程度上会有所提高。,6-1 纸张的吸湿性,2012.2,125,五、纸张的吸湿性与纸张的形稳性纸张的形稳性是指纸张尺寸的稳定性，形稳性太差会引起印刷故障(套印不准、卷曲、折皱等)。纸张的伸缩：纸张的伸缩是纤维吸水润胀的结果；纤维直径方向长度方向纸张横向纸张纵向；控制纸张的横向伸缩率，保证套色准确，提高印刷效果。纸张的卷曲：纸张在吸湿或解湿过程中不均匀的变形会导致纸张的卷曲。纸张的卷曲会引发输纸不匀、套印不准、折皱等印刷故障,常见的纸张卷曲现象紧边：长期置于温度高、湿度小的地方，纸边脱水收缩引起；荷叶边：长期置于温度低、湿度大的地方，纸边吸湿伸长引起。,六、纸张的吸湿性与静电产生静电的原因：由于纸和其它物质或是纸之间的摩擦产生的，随着纸张及周围空气的导电性高低发生变化。影响因素：纸张越干燥，电阻越大，导电性下降，摩擦产生的静电不易泄漏，静电现象加重；纸张导电性高，则不易产生静电；涂布纸电阻非涂布纸，产生静电故障少；环境湿度高，则水分含量高，导电性好，静电易泄漏，故障少。,静电对印刷的影响：印刷过程产生静电，易造成输纸困难、收纸不齐、纸张粘连、背面蹭脏、加剧飞墨等故障，从而影响印刷产量和质量；静电火花易使有机溶剂起火爆炸。消除静电的方法：印刷车间恒温恒湿，对纸张进行调湿