第三章纸张的物理性能

第三章纸和纸板的基本物理性能•纸张的质量指标和印刷适性•定量、厚度和紧度•平滑度•纸张的油墨吸收性能第一节概述•纸张的质量指标•纸张的印刷性能与评价方法一、纸张的质量指标1.外观质量是指尘埃、孔洞、针眼、透明点、皱纹、褶子、斑点、云彩花、色泽不一致等肉眼可观察到的缺陷，降低了纸张的使用价值和成品率，严重的会损坏设备，（通常把纸张的质量缺陷称为纸病）。如硬质块印刷时会轧坏印版和橡皮布；孔洞和针眼在印刷时容易漏字，脏污压印滚筒和弄脏印刷品等故障；斑点的地方印刷时着墨性差，印刷色彩与纸页其他地方不一致；有褶子的印刷品只能作为废品处理。外观质量与纸的物理性能也有密切关系（不均匀的纸施胶度、平滑度等受到影响）。2.基本物理性质定量、厚度、紧度、平滑度、吸收性3.力学性质又称为机械性质或强度性质。分为静态强度（抗张强度、耐破度、撕裂度、耐折度）和动态强度（戳穿强度、环压强度、压缩强度）4.光学性质白度、光泽度、不透明度5.化学性质纸张的化学组成、纸张的吸湿性、酸碱性、耐久性二、纸张的印刷性能与评价方法1.印刷适性（Printability）的定义纸张的印刷性能包括两方面：一是印刷运行性能保证印刷生产的正常进行，纸和纸板应具有的性能，这些性能是印刷对纸张最基本的需求（纸张的外观质量、流变性能、强度性质和吸湿变形性等）；二是印刷质量适性直接影响印品质量的纸张性能，是所有影响印刷品质量的纸张性能的总称（印刷平滑度、油墨接受性能、光学性质等）。我们通常把纸张的印刷性能统称为纸张的印刷适性（对印刷工艺过程及印刷品的质量有明显影响的纸张的性质称为印刷适性）。2.研究纸张印刷性能的意义很好地确定和控制纸张的性能是很重要的，因为它影响到油墨、印刷过程和承印物之间的相互关系。3.评价方法1）实际印刷法：通过实际印刷机后，以印刷效果来评价。如色彩、阶调、层次清晰、套印准确、光泽度、网点。该法耗费大不适于科学研究。2）间接测试法：通过测定一些常规性质，如平滑度、油墨吸收性、光泽度、不透明度，来预测纸张的印刷性能。该法很多测试值都与一些测试条件相匹配，与实际印刷有差距，不十分科学。3）模拟印刷适应性仪测试法：模拟印刷机的条件和印刷方法，并能调节印刷压力、墨量和印刷速度，进行各种印刷实验来评价纸张的印刷性能。荷兰IGT印刷适性仪应用最为广泛。利用该仪器可进行的几项印刷性能试验有印刷渗透性、油墨转移量、印刷密度、网目清晰度、拉毛速度等。该法较为科学，仪器体积小，操作方便，被广泛应用。第二节定量、厚度和紧度•定量•厚度•紧度一、定量1.定义定量（克重、基重）是指纸张单位面积的质量，以g/m2。（国外也有以每令纸多少kg来表示的，一令纸是500张）2.意义定量是进行各种技术指标评价时的基本条件。能影响到印刷品的经济成本，因为印刷商通常是按照重量来购买纸张的，但是是按可用印刷面积来使用的，应尽量使用定量低的纸。如：定量直接影响吨纸的印报数量。新闻纸低定量化带来的好处是显而易见的。最重要的是节约木材和能源，降低运输费用。定量影响纸张的物理性能、光学性能。纸张生产过程中严格控制定量。case：某公司回绝了部分DM宣传单业务。经分析，发现彩色的宣传单，一般用纸都比较薄，长时间印刷对轮转机有一定伤害，权衡利弊后该公司放弃了这些业务。虽然损失了一些长期大量的稳定业务，但保护了重要核心生产工具——印刷机，并能够保持其高速运转状态，从而保障完成高质量的印品任务。在选择纸张的规格时除了注意纸张的幅面尺寸，还要选择合适的定量，在满足印刷和使用要求的前提下，尽量选择定量较小的纸张这样可以降低出版物的成本。当然也要考虑根据设备特点安排定量。3.测量方法工具:天平（精度0.0001g），象限称4.令重：指一令纸的重量。令）（定量面积kg/1000500w二、厚度1.定义纸张的厚薄程度。它是指纸或纸板在两测量板间受一定的压力下直接测量的厚度，以mm或m表示。根据纸的厚薄可采取多层测量或单层测量，以单层测量的结果表示纸的厚度。2.厚度大小及其均匀性的重要性：纸张厚度通常与含水量、湿部的压力以及压光的程度有直接的关系。厚度的变化会影响纸张的几个基本性能，如强度、挺度、不透明度和可压缩性。每批纸的厚度要求均匀一致，每张纸的不同位置的厚度也应一致，否则：（1）纸张太薄，易发生透印。（2）纸张厚度结构上的均匀性对于印刷而言是很有必要的。在一个印刷周期内，单张纸或卷筒纸厚度的变化将会导致压印作用力不一样，并因此引起油墨的密度和网点扩大均有不同，影响印品质量。3.厚度的测量厚度仪测量：一定压力下纸张两个表面之间的垂直距离ThicknessmeasurementdeviceL&WMicrometer51.三、紧度和松厚度1.定义紧度是指每立方厘米纸张的质量，以g/cm3表示，也称为表观密度。紧度由定量和厚度按下公式计算：D=（G/T）×1000公式中D——紧度，g/cm3G——定量，g/m2T——厚度，mm松厚度是紧度的倒数，它是一定质量的纸的体积。松厚度也是纤维组织柔软性和印刷纸可压缩性的一个度量标准。2.紧度的意义紧度与耐破度和抗张强度成正比；与撕裂度、透气度、吸墨性和不透明度成反比。生产时要控制好紧度。一般非涂布印刷纸的紧度应该控制在0.6～0.9g/cm3之间。如：纸张的紧度太大时，不透明度和对油墨的吸收性明显下降，尤其是压光机压力过大造成的紧度增大，印刷品印迹不易干燥，易造成背面蹭脏。第三节平滑度（Smoothness）一、概念1.表面可压缩性纸张是一种多孔高分子材料，这种材料的表面是可被压缩的，即当压力作用于材料表面时，纸张被压缩，还能压平纸张表面的凹凸轮廓（与材料表面有关的体积受压力作用而减少），表现为可压缩性表面粗糙度会减小。k•测量：通过测量纸张无压力作用下或不同压力下的平滑度或粗糙度来估算纸张的表面可压缩性。2.平滑度平滑度是指纸张表面平整、光滑的程度，描述了纸张表面凹凸程度特性。表观平滑度：纸张自由状态下纸张表面的平滑度，取决于纸张的外观纹理结构。印刷平滑度：就是承印物在印刷过程中压印瞬间所表现的平滑度，即印刷压力作用下纸张的平滑度。印刷平滑度是纸张表观平滑度和表面可压缩性的综合效应。在一定压力下，表面可压缩性系数值大的纸张较值小的纸张具有更高的印刷平滑度。采用表观平滑度研究油墨转移规律，不符合印刷实际状况，不精确。对印品质量有直接影响的是纸张的印刷平滑度，是纸张最重要的印刷适性之一，它决定着在压印瞬间纸张表面与橡皮布表面的接触程度，是影响油墨转移是否全面、图文是否清晰的重要因素。印刷方式二、纸张印刷平滑度的测量方法空气泄露法是目前使用最为普遍的一种方法。利用这种原理设计的平滑度仪，是在一定压力和一定面积下，测量一定量空气通过纸张表面与另一个表面之间的间隙所需的时间，或空气的流速、流量以及空气压力的变化。（1）别克（Bekk）型平滑度仪是我国现行的国标方法。其测定原理：将一块试样放于环形玻璃面上，中心孔为真空状态，施加规定的压力，在一定真空度下，一定量的空气在试样与玻璃面之间流动，通过这个接触面直到最后消失所需的时间。单位为s。时间越长，则表示试样越光滑。测量条件：压力1kg/cm2，有效面积，空气量10ml，真空度，孔径面积特点：对低平滑度试验较适宜，空气会由于渗透性而泄露穿透纸张，这会导致测量结果与实际平滑度的不一致。电脑测控别克型平滑度仪（2）本特生平滑度仪（Bendtsen）工作原理：使微弱压缩空气（1.47KP）通过一定测量面积的金属环，以漏过空气多少来测定纸及纸板粗糙度（纸张越粗糙，流过的空气量就越大），测定结果以ml/min表示。特点：操作简单，测量快速准确，测量稳定性好，还可以测定可压缩性及弹性。该技术也很难消除因纸层的渗透性而造成的误差。（3）PPS型粗糙度仪1965年由派克博士提出的改良方法，它消除了因空气穿透纸层和纸样面积较大造成的测试误差。粗糙度是平滑度的相对概念，由于使用的仪器不同，才有两个术语。这种方法的优点是测试压力490-1960kPa，在实际印刷压力范围之内。纸样背衬了一种模拟印刷衬垫的材料，借此与印刷条件更接近。以纸面与测量环面间隙的均立方根来表示，单位（um），数值越大，纸的表面越粗糙。相比空气流速，以um表示的粗糙度更容易与墨膜厚度联系起来。现在这种方法得到了广泛接受，它提供了一种检测纸张印刷质量和油墨消耗的指导方向。ParkerPrint-Surf(PPS)别克式平滑度仪本特生粗糙度仪派克印刷粗糙度仪空气泄露法仪器的比较三、绝对单位粗糙度与PPS粗糙度仪的应用1.绝对单位粗糙度粗糙度可定义为纸面偏离一理想参考平面或滚筒形参考表面的程度。除PPS法外其它几种方法都以空气流速或时间表示结果，这就不能与纤维的大小及墨膜厚度之间相比较，而测量印刷平滑度的一个重要目的就是预测要填充纸面凹坑所需的墨膜厚度。因此，有必要将空气泄漏法的结果转换为绝对单位的粗糙度。2.PPS粗糙度仪的应用PPS值：利用PPS粗糙度仪测得的绝对粗糙度值不同平滑度的纸张印刷时对印刷压力的要求PPR值：把PPS=2um时的压力称为需用印刷压力（简称为PPR）。印刷质量不单取决于纸张表面可压缩性，也不单取决于纸张表观平滑度，而是取决于二者综合参数，即所需印刷压力PPR值较准确地反映了纸张印刷平滑度的大小，PPR值越低的纸张，越容易取得满意的印刷效果。四、印刷平滑度对印刷质量的影响印刷平滑度决定了在压印瞬间，纸张表面与着墨的印版或橡皮布表面接触的程度。首先印刷平滑度影响纸张的油墨需要量，即达到一定印刷密度，纸面所需的油墨量。当达到一定印刷密度，纸张印刷平滑度PPS越大，达到相同反射密度，版上所需墨膜越厚。印刷平滑度不好的纸张对油墨的需求量大。印版上墨膜太厚，会减低印版上实际油墨消耗的比例，增大了印版版面粘脏以及堵塞的机会，同时也浪费了油墨。版上墨膜厚度的增加，将增加墨层的不均匀性和透印性，并导致不良网点质量，增加机械性网点增大的可能性。第二，印刷平滑度影响纸张着墨的均匀性。第三，印刷平滑度影响印刷品的光泽度。低平滑度纸张五、纸张生产工艺对平滑度的影响纸张的平滑度主要取决于造纸原料与造纸工艺，特别是纸张内部纤维本身的形态、纤维的分布状态、压光程度和涂布。六、不同印刷方式对纸张印刷平滑度的要求对于不同的印刷方法，由于油墨转移到纸面的方式不同，对纸张印刷平滑度的要求也不同。对于凹和凸印纸面直接与印版接触，而印版大多为不可压缩的金属，因而纸张的印刷平滑度对油墨转移的均匀性起着决定作用；对现代数字印刷技术（依靠从光导鼓上来的色粉进行转移）也很重要，如果纸张的平滑度不足以使其与光导鼓完全接触，转移的色粉不连续会使图象边缘模糊化。对于胶印要求没那么严格，因胶印是靠富有弹性的橡皮布来间接转移油墨，其弹性可以弥补纸面的轻微粗糙。小结：纸张平滑度是很重要的印刷适性，它对于获得高质量的网点再现是必不可少的条件。网线数越高的精细印刷品，要求纸张平滑度越高。这是选用纸张的一个原则。纸张平滑度是由造纸工厂决定，对印刷工作者来讲，主要是合理选择纸张和按纸张平滑度调整油墨的一些性能或改变工艺参数来提高印品质量。（比如平滑度差的纸张印刷时可适当增大印刷压力，并使用流动性大润湿性强的油墨这样可以弥补因纸张的不平而出现的印迹空虚）平版胶印印刷凹版印刷柔性版印刷丝网印刷静电照相彩色静电印刷机BACK第四节纸张的油墨吸收性能纸张具有吸收性的原因？一、油墨接受性能(inkreceptivity)与油墨吸收性能(inkabsorptivity)1.纸张的油墨接受性能是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。它是纸面如下几方面性能的综合表现：①表面被印刷油墨润湿的能力；纸面物质亲油性越大，纸张油墨接受性能越好。涂布印刷纸有很好的油墨接受性，就是涂料具有亲油性。②表面吸收一定油墨组分的能力；③表面固定和保留均匀墨膜的能力。2.纸张的油墨吸收性能：它是指纸张吸收油墨一定组份的能力。印刷要求纸张具有一定的吸墨能力。3.二者之间的区别：发生的时间段不同：前者是发生在