印刷材料及适性ppt课件.ppt
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1、印刷材料及适性,印刷材料及适性,2,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),印刷材料及适性,3,课程内容,印刷材料及适性,4,印刷材料及适性,5,要求,印刷材料及适性,6,1.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,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
2、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,印刷材料及适性,9,内容要求,印刷材料及适性,10,1-1 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,印刷材料及适性,11,1-1 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
3、 ,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,印刷材料及适性,12,植物纤维,填料、胶料、色料,图示:纸张的结构,印刷材料及适性,14,1-1 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,印刷材料及适性,15,云杉,桦木,印刷材料及适性,16,印刷材料及适性,17
4、,印刷材料及适性,18,二、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,印刷材料及适性,19,1-1 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:,印刷材料及适性,20,1-1 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
5、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。,印刷材料及适性,21,1-1 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。,印刷材料及适性,22,1-1 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
6、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。,印刷材料及适性,23,1-2 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。,印刷材料及适性,24,1-2 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
7、;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。,印刷材料及适性,25,1-2 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,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
8、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。,印刷材料及适性,27,1-2 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,印刷材料及适性,28,1-2 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
9、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。,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
10、度变化不大,加填过量,挺度减小。,印刷材料及适性,30,1-2 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,印刷材料及适性,31,1-2 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,印刷材料及适性,32,1-3 印刷用纸的制造工艺,造纸工艺的基本过程:,印刷材料及适性,33,1-3 印刷用纸的制造工
11、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:,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
12、; 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。,印刷材料及适性,36,1-3 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
13、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。,印刷材料及适性,37,1-3 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。,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
14、,比容增加;增加了纤维的交织力;使纸张强度增加。,印刷材料及适性,39,1-3 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。,印刷材料及适性,40,1-3 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:
15、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,2012.2,印刷材料及适性,41,1-3 印刷用纸的制造工艺,长网造纸机抄造工艺示意图,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
16、(全开),选纸,数纸(500张/令),包装成件,印刷材料及适性,43,1-3 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,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
17、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。,印刷材料及适性,45,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。,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,印刷材料及适性,47,概述,纸张的结构
18、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。,印刷材料及适性,48,2-1 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。,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
19、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),印刷材料及适性,50,2-1 纸张的基本结构性质,印刷材料及适性,51,2-1 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。,印刷材料及适性,52,2- 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
20、相同的;单根纤维的交叉数量也是各不相同的。,印刷材料及适性,53,2- 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。,印刷材料及适性,54,2- 纸张的孔隙结构,印刷材料及适性,55,2- 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
21、应与油墨中颜料粒子的分布相匹配,才可保证印刷质量。,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,印刷材料及适性,57,3-1 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。,印刷材料及适性,58,3-1 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
22、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。,印刷材料及适性,59,3-1 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,印刷材料及适性,60,3-1 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 )
23、,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。,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,印刷材料及适性,62,3-1 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
24、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。,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
25、印刷的卷筒纸 L=6000m。,纸张常用开法图示,二分法,三分法,印刷材料及适性,65,3-2 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,印刷材料及适性,66,3-2 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。,印刷材料及适性,67,3
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