印刷材料及适性

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课程内容印刷材料承印材料油墨纸张包装印刷材料其它材料印刷材料及适性4印刷材料及适性5要求印刷材料及适性61.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101-1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111-1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调整纸张的颜色印刷材料及适性12毛细管植物纤维填料、胶料、色料图示：纸张的结构印刷材料及适性141-1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：①针叶木：软木，质地松软，如杉、松、柏②阔叶木：硬木，质地较硬，如杨、桦、枫2.非木材纤维原料：①草类纤维：如芦苇、麦草、稻草、秸秆等②韧皮纤维：麻类、树皮如亚麻、檀皮等③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191-1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103[C6H10O5]n→[C6H7O2(OH)3]n，每个单元上含有3个自由的羟基纤维素结构式：CH2OHOHHOHHHOHOnH印刷材料及适性201-1印刷用纸的基本组成纤维素在化学结构上的特点：①葡萄糖为基本的结构单元，纤维素为多糖；②纤维素分子中含有大量的羟基，易形成氢键，容易吸水、润胀；③纤维素分子具有极性和方向性，易氧化；④纤维素分子容易水解。印刷材料及适性211-1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：①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；②半纤维素的聚合度一般在200左右；③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）；④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221-1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①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；②木素起粘结纤维、增强植物纤维组织强度的作用；③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；④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231-2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241-2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。印刷材料及适性251-2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：①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；②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；③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；④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271-2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：CaCO3，3MgO·4SiO2·H2O，TiO2等印刷材料及适性281-2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。3.填料对纸张性能的影响：①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。②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。③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。④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。印刷材料及适性301-2印刷用纸的辅料三、色料加入色料的作用：1.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2.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311-2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321-3印刷用纸的制造工艺造纸工艺的基本过程：原料准备整饰与加工纸页的纸料的制备纸页的抄造（分离纤维）制浆印刷材料及适性331-3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：原料备料蒸煮洗涤筛选漂白磨浆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。印刷材料及适性361-3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。印刷材料及适性371-3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。HOOHHHOOHOOHHHOOHOOHHHOO打浆的作用:①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；②吸水润胀,比容增加；③增加了纤维的交织力；④使纸张强度增加。印刷材料及适性391-3印刷用纸的制造工艺打浆程度对纸张性能的影响：①打浆适度，纸张强度增加，平滑度、紧度提高；②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401-3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2012.2印刷材料及适性411-3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：纸浆网部成形压榨干燥压光施胶/涂布卷取,整理100%85%60%4~6%含水量4.抄造工艺：①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；②压榨：挤压脱水，影响纸张的匀度、紧度、平滑度；③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；④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；⑤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)，包装成件印刷材料及适性431-3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：①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；②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。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