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印刷 纸张基础知识

 4050szl 2013-02-12

纸  

第一节 纸张的组成

我们常见的普通纸张是由植物纤维和辅料组成的。其原料诸如木材、芦苇、竹子、蔗渣、稻草、麦秸、树皮、棉麻等。绝大部分供文化、印刷和生活用。随着经济和科技的发展,为适应特殊用途,逐渐生产了非植物纤维的特殊纸。如聚乙烯或聚丙烯或聚丙烯合成纸,使现代纸的概念发生了深刻的变化。这里所讲的是指文件、印刷、生活用的普通纸。

一、植物纤维

造纸上所指的植物纤维,也就是植物生理学和解剖学上所称的厚壁细胞。

一般地说,一个细胞就是一根纤维。纤维通常是利用机械的或化学的方法,或机械与化学相结合的方法,从木材类植物体中提取的。在造纸上,提取纤维的过程称为制浆,其产品就是纸浆。纸浆是造纸的基本原料,其主要成分是纤维素、半纤维素和残留的木素及残留的其他杂质等。纸张中的植物纤维,主要是指纤维素、半纤维素。

二、辅料

纸张的辅料主要是指填料、胶料和染料等。纸浆虽是造纸原料,但如果直接用纸浆造纸,得到的产品达不到使用要求。因此,需经过打浆处理,并在打浆过程中添加辅料,以提高和改善成纸的物理和机械性能,使其符合使用要求,达到规定的质量标准。

1、填料:在纸浆中加入适量的粉末状白土粉、滑石粉,用以提高成纸的不透明性、平滑度,改善其白度与弹性,减少吸湿性,并使其尺寸保持相对稳定性。

2、胶料:加填料只能起到填塞纤维间的空隙的作用,用施胶则起着堵塞纤维间的毛细管作用或使纸面生成胶膜。通过不同的施胶处理,可以提高成纸的抗水性、增加纸的机械强度等。在抄造印刷纸时,一般常用松香和硫酸铝溶液作为胶料,使之被纤维吸附沉淀下来,当湿纸页烘干时,表面胶粒便熔为一层微薄的胶膜。

3、染料:在通常情况下,不论是制造白色或有色纸张,都需要对浆料进行调色或染色处理。在制造白色纸张时,为了对已漂白的纸浆调色,一般在浆中加入微量的补色染料或荧光增白剂,使纸张对光的反射增加,显的更白,达到所要求的色泽或增加外观的美感。对纸浆进行漂白、调色或增白等所用的材料,统称为色料。

三、纸张的结构

通常说一般纸张由植物纤维和辅料组成。植物纤维则是胞腔和细胞壁组成的厚壁细胞。细胞壁的各个层次中,主要由纤维素、半纤维素和木素成分构成。此外,还有少量果胶、抽出物、灰分等次要成分。

1、纤维素:纤维素由碳(C)、氢(H)、氧(O)三种元素组成。纤维素是由许多D-葡萄糖基联结而成的天然高分子化合物,其中,葡萄糖基是组成纤维素分子的基本化学单位,其分子式为(C6H10O5)n,式中n为聚合度。

纯粹的纤维素呈无色,是一种化学性质不很活泼的,典型的亲水性胶体物质,不溶于水和中性无机溶剂与醇、醚、酯等有机溶剂中。

2、半纤维素:半纤维素与维素一起,伴生于植物细胞的次生壁中。它是由许多单糖组成的碳水化合物,其聚合度较纤维素小得多,且在结构上具有支链。它具有良好的吸附性、亲水性,仅能部分地溶于热水中但较易溶于冷稀碱液中,也能在热稀酸中水解。

3、纤维间的结合

纤维是以纤丝为主体的,纤丝是由许多微纤丝聚集而成的绒毛状物质,而微纤丝是由许多纤维素分子链组成的“线状物”。

一般说纸张结构,就是指在水的存在下,纤维与辅料之间分散交织的结合力及其结合状态。

纤维之间的结合力和结合状态,主要决定于造纸时的打浆和抄造过程。一般地说,通过打浆,由于水和机械力的影响,使纤维润胀、切断的同时,产生内部纤维化作用与外部纤维化作用。纤维化作用会促使纤维相互接触的有效面积增大,纤维素与水分子的水化作用机会相应增加从而为过渡到纤维间的氢键结合创造有利条件,并使羟基组成适当的排列。

在纸张的抄造过程中,通过压榨、烘干的脱水作用,使纤维彼此分散均匀,互相交织起来。但是,利用机械压榨,无法脱去与纤维素分子中羟基形成“水桥”的结合水,而干燥则是利用加热使水分子在蒸发的同时,与纤维素分子结合的水桥遭到破坏。由于蒸发时表面张力的影响,迫使纤维间靠拢,从而使纤维素分子中的相邻羟基中的距离小于2.55~2.75埃时,一个羟基中的氢原子与别一个羟基中的氧原子结合,而形成氢健,其结果即表现为纤维之间的结合力增强。

纸张中纤维之间的结合力,主要是氢键的作用。除此之外,还受到其他的作用力。辅料之间的结合力,则取决于所有材料的疏水性或亲水性。一般认为,使用疏水性的辅料会使纤维之间减少接触面积,而降低其强度,使用亲水性辅料时则能增加其强度。

第二节 纸张的质量

纸张的质量对印刷过程中的操作和印品的的质量影响极大。了解纸张的质量状况或基本性质是十分必要的。一般地说,纸张的基本性质,是外在和内在质量的综合反映,它是通过对纸张的外在质量和理化性质的检定获得的。

一、纸张的外观质量

纸张能由感官检定的外在质量,一般统称为纸张的外观质量。在造纸上,通常是指外观纸病。外观纸病直接影响着印刷效果,严重时会导致事故的发生。外观纸病与纸张的某些物理性质相关。

1、均匀度。均匀度是指纸张中的纤维分布及其纵横间交织、厚薄的均一性质。

迎光检看纸张,如有明暗、程度不一的透光或透明点时,则表明纸张厚薄不均、纤维交织不匀、结构状况不良。

外观上出现透光或透明点,往往使所印图文的实地不平服、印迹墨色深浅不一,达不到令人满意的印刷效果。严重时,经压印就会造成孔眼或窟窿,特别是在装有光电控制系统的高速印刷机上,常会导致自动停机,影响印刷效率。

2、洁净度。洁净度是指纸张表面的洁净程度,一般地说,白色纸张是洁白无瑕的。

平看或斜看纸张,如发现有色泽明暗、反光不一的斑点,或与纸张颜色不一的尘埃时,表明纸面不洁净。

3、平整度。平整度是指纸张平服、匀整的程度。一般地说,纸张表面应平服无痕、没有疙瘩的。

平看或手摸纸张,如果发现折子、绉纹或有纤维束、疙瘩等凹凸不平现象时,则表明纸面不平整。

无论上述那种纸病,都不能用于印刷。有时虽然没有上述纸病,只是平服性稍差,但在堆垛后也会造成垛的高低误差。一般地说,当纸垛的高低误差达10%时,就会影响正常输纸、印刷和堆积。

二、纸张的物理性质

纸张的物理性质是决定其质量优劣,划定等级的主要依据。而纸张的物理性质的重要组成部分是其机械性能。它是指在一定条件下纸张对外力抵抗的程度。

1、偏斜度。偏斜度是指平板纸的长边(或短边)与其相应的矩形的长边(或短边)偏差的最大值。

纸张出现偏斜,则造成尺寸局部不足或过量。在印刷前对原纸的四边都需切边修整(如表A-1所列),但如遇尺寸不足时,则不符合作用要求。对已经切成光边的纸张,通常也需测定其偏斜度,以保证套印精度。

偏斜度的测定,一般视纸张厚度而定。通常将纸张按长边(或短边)对折重合,或将两张正反重叠测量,其结果以偏差的毫米数表示,计算准确至1mm。

2、厚度。厚度是指纸张的厚薄程度。纸张的厚度应该均匀一致,如出现不均匀时,则其印刷效果必然产生明显的差异。纸张的厚度,通常采用自动厚度计或普通厚度计来测定。

表A-1  平板纸的整边尺寸示例

开 

未裁切(mm)

已裁切(mm)

全 

787×1092

781×1086

对 

546×787

543×781

三开

直形

364×787

362×781

T形

-

371×715

四 

393×546

390×543

五 

354×433

351×430

六 

364×393

362×390

 

3、紧度。紧度是指纸张结构的疏松或紧密的程度,也称比重或体积重量。同一体积的重量越重,表明纸张的结构越紧密;反之就疏松。

紧度是和吸墨性、平滑度密切相关的。一般地说,纸张的吸墨性随紧度的提高而降低,而平滑度则随紧度的提高而相应提高。

纸张的紧度是由测定同一试样的定量和厚度计算而得的。其计算式如下:

      W

D=

   d×1000

式中 D-紧度(g/cm3),计算结果精确到0.01 g/cm3;

     W-定量(g/cm2);

     d-厚度(mm)。

4、透明度。透明度是指光线透过纸张的透明程度。对于印刷或书写用纸,则以不透明度表示。

各种印刷用纸都应具有不透明性,亦即一面的印迹不能透印到另一面,否则将会影响另一面的图文清晰度。

纸张的不透明度值,可在ZBD型白度仪上测定,也可将测过白度(反射率)的试样,放置在反射率为0.5%的黑色天绒衬上,测出其反射率。然后按下式计算:

     B

T=      ×100

     b

式中 T-不透明率(%);

     B-垫黑绒衬后纸张的反射率;

     b-纸张白度的反射率。

在现行各种印刷纸的质量标准中,尚未列有不透明度指标。一般地说,透明度与定量、厚度,以及气孔度的多少和大小有关。

5、尘埃度。尘埃度是指纸张表面存在着与纸色不一的黑色和非黑色的斑点。它和外观纸病中所指的大量和比较密集的尘埃有所区别,是以1m2面积内所有的尘埃个数表示的。

在印刷上,对于尘埃度的限制,主要视印刷品的要求而定。如印刷肖像、地图时,都不许有大尘埃和黑色尘埃。

纸张的尘埃度通常在尘埃度测定台上测定。

6、抗张强度。抗张强度是指纸张所能承受的最大张力,一般又称抗张力或拉力,其相对值称为抗张度。因为不同厚度的纸张,具有不同的单位重量和绝对值。为了消除纸张定量对抗张力的影响,比较抗张度的强弱,以便求出其相对值,故通常以裂断长来表示。裂断长是指由于纸张本身重量而断裂时的长度。所以,裂断长是表示纸张抗张强度方式的一种,由绝对张力换算而得。

在卷筒纸胶印机上,要求有较高的张力和裂断长。不然,纸带在连续作业过程中,因处于张紧状态下,纵向受到一定的张力,如其抗张强度低于纸带运动时的张力,则会出现断头。裂断长与纸张的表面强度、纤维的组织情况与结合力,及其含水量有关。对于平板纸,一般规定有一定的平均裂断长和纵横张力的比值。

7、耐折度。耐折度是指纸张在一定张力下所能经受1800的往复折叠的次数,它表示了纸张耐折的能力。

纸张的耐折度,对于在使用过程中需反复折叠的地图、海图、导游图、交通图、封面用纸以及包装纸等类印刷品有较高的要求,胶印书刊用纸也需要有一定的耐折能力。

8、撕裂度。撕裂度是指裂断预先有切口的纸张试样至一定长度所需的力,它表示撕裂纸张所需的外力,也称撕力。

各种印刷作业,特别是在机械折页作业中,对纸张有一定的撕裂度要求。对于胶印用卷筒纸来说,撕裂度也是一项重要的强度指标。纸张的撕裂度与纤维的排列、纤维间的结合力有关,一般情况下,纵向比横向容易撕裂。

三、纸张的化学性质

纸张的化学性质与其表面性质、不透明性、吸墨性和耐久性等有着密切的关系。通过对纸张的化学分析和计算,有助于了解和掌握它们之间的相互关系和作用,以及对印刷工艺过程的影响。

1、水分。水分是指纸张中水含量的多少。纸张水分过高或过低,对使用和保管都有很大的影响。

纸张是一种多孔性组成物,其主要成分是纤维素,纤维素则具有高度的吸水性,加之纤维内部又存在着结合水。因此,纸张放置在空气中,其水分含量常随空气的相对湿度而变化,并在一定时间内,从中得到平衡水分。在空气的湿度和温度一定的情况下,不同的纸张的平衡水分也不相同。一般地说,如水分含量低于平衡水分时,纸张就会从空气中吸收水蒸气(又称吸湿),而相应的提高了其含水量;如水分含量高于平衡水份,则纸张又会将水份向空气中释放(又称解湿),而相应地减少其含水量。

2、纸张尺寸:纸张尺寸是指纸张的幅面大小。对于平板纸来说,主要是指其宽度与长度。对于卷筒纸来说,主要是指其宽度。国家标准(GB147-59)已对印刷、书写及绘图用原纸的筒纸和平板尺寸作出规定(如表A-2所列)

表A-2   纸张的幅画尺寸

包装形式

幅面尺寸(mm)

1576

1092

880

787

880×1230

880×1092

787×1092

787×960

690×960

850×1168

 

3、纸张的定量:定量是指纸张质量标准中所规定的标准重量,也称物理重量,而将实际抄成的重量称为实际重量,简称实量。纸张定量以g/m2表示。纸张定量是根据用途和抄造工艺上的可能性确定的,但是由于技术上的原因,纸张的实量允许波动。所以,各种纸张的质量标准都规定有一定的定量误差范围。

根据纸张的定量,可以计算每一单张(纸重)或每一令纸(500张)的理论重量(令重)。例如:

单张纸重(g)=纸张幅面面积(m2)×定量(g/m2)

令重(kg)=单张纸重(g)×500÷1000。

第四节  纸张的贮管和印刷常用纸张

一、纸张的贮管

纸张是一项大宗商品,占有的体积比较大,怕水、怕火、怕鼠咬,因而保管工作不可掉以轻心。

纸张的贮存。保管工作的好坏,直接影响着纸张的质量和使用效果。为此,对进厂入库的纸张要注意监卸、检点、验收外观质量,并按规定取样送技术检验部门进行质量检测。在保管过程中,除一般应合理选择贮存场地,注意存放环境的清洁、通风、避光、防潮等条件是否得当外要着重做好下述管理工作:

1、贮存:卷筒纸的堆垛不应过高,以防压坏纸边或筒芯。平板纸件应一律平放,不可竖垛。

不论采取何种方式保存纸张时,必须在地面垫面有枕木,其高度约0.3~0.5米,堆码的纸张应距离墙壁0.4米左右,以防受潮。

2、防潮、防霉变:纸张对于环境湿度十分敏感,其含水量总是随着环境湿度的变动而变化的,尤其是拆件后的纸垛一般均应离地。因其易受潮霉变、涂层剥落,故必须严加注意。其相对湿度一般应控制在50~60%范围内。冬季太干、夏天太潮,以及通风不良、阳光直射、灰尘脏物和虫害等,都会造成保管失误,使纸张质量下降,甚至影响使用。要注意在阴雨后初晴或风雪天气时,库房不要进行通风,库房的窗户不宜多,还要配好窗帘。

遇到纸面上有霉变现象时,千万不要湿抹布去擦抹,这样做只会扩大和加重霉变作用,使霉菌渗入到纸张内部,不久又会产生大面积的霉变。正确的做法是,采用3%的甲醛水溶液(俗称福尔马林)轻轻涂抹就可杀灭霉菌。倘若在纸库内纸张的霉变现象比较严重,则可利用一种名叫硫酰氟(SO2F2)的化学药剂进行薰蒸处理.具体方法是:先将纸库的门窗紧闭,从钢瓶内放出气态的硫酰氟,施用量按每立方米空间约30克,薰蒸48小时即可,抑菌率可达98%以上。同时,对纸张的质量没有明显的影响,因此建议推广使用。

3、防晒:纸垛如受阳光曝晒,其含水量易急骤变化而引起变形,同时,也会促使纸质变脆、发黄、导致早期“老化”。

4、防热:纸张对于环境温度虽不如湿度那样敏感,如若温度超过38℃以上时,其机械强度会明显下降,如是涂料纸则极易造成纸间相粘连,以致层剥落,无法使用。

5、防火:纸张是大面积贮存和堆放的易燃物,如一旦发生火情,短时间不易抢救,其后果不堪设想,故必须时刻严加防范。除设置严禁烟火的标牌外,必须按消防规定配备消防器材。另外,不许使用有明火的电具。墙壁周围不应有明线穿过,当外来人员提货时,要注意提醒对方,核实纸种及数量,不要长时间逗留。进入纸库人员必须登记日期、时间,防止出现意外。

纸张入库时,必须经过验收,并按单据核对品种和数量,在外包装纸上标明日期等。在放置地点标出记号。

纸张库房应该保持洁净和干燥:库房内不允许堆放其他化学药品、或含水分、含油脂量较高的商品(如食盐、肥皂、糖等)、食品;亦不许在库房内用餐。以防对纸张的油污、虫蛀、鼠咬。

二、印刷常用纸张

(一)凸版印刷纸

凸印刷纸简称凸版纸,是我国目前书本和杂志最常用的一种印刷纸。它的定量52克/米2和60克/米2,有卷筒纸和平板纸(单张纸)之分。凸版纸分为一号、二号等两级。

一号凸版是以100%的漂白化学苇浆或竹浆为原料。二号凸版纸则用100%的其他草浆抄造。但是,最好配比10~20%的漂白化学木浆,以提高纸页的湿强度,改善成纸质量。

生产凸版纸时均应向浆料中添加适量的填料和少量的胶料(施胶度达到0.25毫米),然后在长网或圆网造纸机上抄造而成。如有可能,再进行普通压光或超级压光,不做硬性规定。

对凸版纸的性能,要求其纸质柔软,纸面平整,厚簿均匀,吸墨性好,不掉毛、不透印等。一号凸版纸的白度要求为65~72%,下号凸版纸不低于60%。印刷纸的白度过高,对阅读者并无好处,容易造成眼睛疲劳;白度过低(50%以下),也会产生同样效果,故应有一个适当的范围。为了提高凸版纸的适印性和平整性,填料加入量竞达10~25%,所以这种纸的不透明度都很高,为88~90%。又因为印刷书刊用纸,一般只要求对油墨的吸收性好,而对墨水书写洇水与否不要求。故有时可以不予施胶。

(二)胶印书刊纸

胶印书刊纸是一个新纸种,作为凸版纸的换代多品,改变了过去沿用凸版纸、新闻纸或书写纸等纸张胶印书的状况,是作为进一步提高和发展胶印印书工艺技术,满足胶版轮转印刷而生产出来一种印刷纸。这种纸的主要用途是:供应胶版印刷的出版物。如:中、高级彩色杂志和普及性彩色画报。

胶印书刊纸的定量是:51~52克/米2,有卷筒纸和平板纸两大类,其尺寸规格与凸版纸基本相同。

胶印书刊纸的技术指标是:

(1)紧度:不低于0.65克/厘米3;

(2)白度:63~68%;

(3)不透明度:88%以上;

(4)裂断长(纵向):不低于3000米;

(5)平滑度(正反面平均):不小于35秒(正反面差低于30%);

(6)拉毛速度(正反面平均):不低于100厘米/秒;

(7)尘埃度(0.3~2.0毫米2):小于200个/米2;

(8)水分:7%。

胶印书刊纸由于要承受较大的印刷辊筒的压力和橡皮布、油墨的粘附力,并且在离开印版时要产生很大的撕力,因此,对这种纸的表面强度(用拉毛速度表示)要求较高,使之在轮转印刷过程中不出现“掉毛”、“糊版”等现象。

(三)胶版印刷纸

胶版印刷纸简称胶印纸,是目前我国印刷行业中广泛使用的一种印刷纸。它专供胶印机进行多次套色印刷之用。常以此纸印刷彩色画报、图片、插图、商标、宣传画等。

胶版印刷纸的定量为70~180克/米2不等。分为特号、一号、二号等三种。特号和一号胶印纸用于高级彩印;二号胶印纸供普通彩印使用其中以定量为70、80、100克/米2等三种的胶印纸用途最广。

(四)单面胶版纸

单面胶版印刷纸又称单胶纸。它与胶版印刷纸的不同之处是:单胶纸只适宜进行单面印刷,若两面印刷其效果有一面不理想。

单胶纸分为一号、二号等两种。一号供印刷高级彩色宣传画、烟盒及商标等用;二号供印刷一般彩色画、商标等。它一般是平版纸(单张纸),尺寸为:880×1230、787×1092毫米其定量有40、50、60、70、80克/米2等。

单胶纸的质量要求是:正面平滑度不小于35~40秒,浸湿后伸缩率纵向不大于+0.5%,横向不大于+2.5%。正面的尘埃度(大于1.5毫米的黑色尘埃)不许有:1.0~1.5毫米的黑色尘埃不多于8~16个/米2。在印刷时单面(正面)不许有明显的掉粉、掉毛现象。

(五)招贴纸

招贴纸是一种白色的单面光印刷纸。主要供印刷广告及其他通告、启事等之用。所以,招贴纸供凸版印刷物、套色较少的胶版印刷物一如广告画、宣传画、卷烟软皮等。

招贴纸分为特号、一号、二号等三种。特号、一号为彩色广告印纸;二号只供单色广告印刷。其定量有:40、50、60、70、80、90克/米2多种。招贴纸为平板纸,尺寸是787×1092毫米。

招贴纸是单面光纸,另一面粗糙是便于广告等粘贴于墙壁或布告栏。招贴纸的外观质量与单胶纸基本上一样。但是内在质量却不相同。单胶纸要求其伸缩小,而招贴纸却不做规定。单胶纸的质地紧密;招贴纸应具有一定的弹性,对紧密度则不作要求。另外,单胶纸的施胶度要求较高,招贴纸的要求则很低,只要用0.5毫米墨线划在纸上不洇(yin,四声)水就符合使用要求了。

(六)铜版纸

铜版纸即铜版印刷纸,又称胶版印刷涂料纸。事实上,铜版纸是印刷行业习惯上的沿用名称,现在的所谓铜版纸已有很多种。不同的纸在印刷适性方面有着显著的差异所在选用时应加以区别。为适应习惯称谓,在这里仍冠以铜版纸介绍。

铜版纸是在原纸表面(单面或双面)涂布白色涂料制成的高级美术印刷纸。主要用于铜版印刷,如高级书刊的彩色插图或封面、彩印画报、各种精美的商品广告、样本、商品包装装潢图案、商标等。

铜版纸为平板纸,尺寸是787×1092毫米。有单面铜版纸、双面铜版纸、光面铜版纸、布纹铜版纸等之分。定量是:单面有70、80、100、120、150、180克/米2;双面有80、100、120、150、180、210、240、250克/米2等。

铜版纸的特点在于纸面非常光洁平整,平滑度高,光泽度好。因为所用的涂料白度达90%以上、颗粒极细,又经过超级压光机压光,所以铜版纸的平滑度一般是600~1000秒。同时,涂料又很均匀地分布在纸面而显出悦目白色。其次,在加工过程中原纸涂布的涂料层必须厚薄一致,不许产生气泡。另外,涂料中的胶粘剂也应用量合适。铜版印刷所用的油墨很粘,搞不好就会把涂料从纸面上粘脱下来,这就叫脱粉。这将使印刷的图案发花,影响印刷质量。再者,铜版印刷油墨所用的溶剂是二甲苯,因此,铜版纸对于二甲苯的吸收性相当严格,过大、过小都不好。

布纹铜版纸是用旧毛毯压过的。它除了具有纸面平整、白度高等优点外,还使印出的图形、画面富有立体感。因而这种铜版纸可广泛地用来印刷画报、广告、风景画、精美年历、人物摄影图集等。

铜版纸最怕受潮,在湿气较大的条件下存放数月,结果是铜版纸纸面容易发生脱粉和霉斑。铜版纸也不宜放在日光下曝晒。包装铜版纸时,应多包几层防潮纸,以保万无一失。用铜版纸印刷的书刊不易长期保存。

(七)白纸板

白纸版在印刷行业习惯上又称白板纸。

白纸板是一种薄型包装纸板,广泛地用来印刷彩色包装装潢印刷品。它主要供印刷彩色或单色教育图片,以及印刷彩色高级卷烟、食品、药品、化妆品、瓶酒等外包装纸盒。

白纤版通常有平板纸包装一种形式,其幅画尺寸偏斜度不超过3mm。分单面和双面两种,纸面有普通与涂料两大类,底层有灰底与白底两种。

除上述纸种,在印刷上使用的纸还有金卡纸、米卡纸、明信片卡纸、铸涂纸、水性印版纸、书皮纸、字典纸、地图纸、蜡光纸、新闻纸、盲文印刷纸、钞票纸等。

第五节  纸张的印刷适性

一、胶印对纸张性能的要求

胶印过程中,纸张在不同类型的印刷机上一般需经过输纸、压印、剥离和收纸等一系列过程。因此,印刷用纸的性质必须相应满足上述过程的基本工艺和技术要求。一般地说,胶印对纸张有下述三个方面的要求。

1、外观性质方面。不论是供何种印刷机类型使用的纸张,都要求纤维组织(或涂层)均匀、平整、洁净,纸面不许有绉纹、折子、纤维束、疙瘩、条痕(有光泽或无光泽的)、孔眼、窟窿、裂口和机械损伤等以及影响印刷作业和印刷口质量的其它纸病。

2、物理和机械性质方面。不同类型的印刷机,因其结构形式或印刷速度不同,以及印刷品性质的各异对所用纸张的表面性质、吸墨性质、光学性质、机械强度等主要物理和机械性质都有不同要求。纸张的各种性质,都必须与印刷机的输纸方式、印刷速度、印刷压力等相适应,以保证纸张能够顺利地进行印刷,并获得预期刷效果和最低限度的消耗。

3、化学性质方面。纸张在印刷过程中,对于由印版转移到橡皮布表面的非图文部分的润湿液膜,或图文部分的油墨膜,不应产生化学反应,以保证油墨的正常转移及其在纸面上的固着、干燥速度和显色效果。

二、纸张的印刷适性

所谓纸张的印刷适性,通常是指用于某一印刷方式的纸张,应具有适应其工艺和技术条件(如机型、工作速度、印刷压力、环境温湿度等)的各种性质,这些性质又必须使所生产的印刷品达到一定的质量要求和效果。行业中把纸张的这些性质,统称为纸张的印刷适性。国际印刷专业组织曾下过这样的定义:所谓纸张的印刷适性,是根据给定的印刷方式,以必要的速度、必要的数量,在对生产必要质量的印刷品进行管理时,用以表征纸张的物理化学各种性能所使用的综合词汇。

(一)工艺技术适性

印刷用纸的工艺技术适性,是指其在印刷过程中的各种性质,也叫做作业适性。

1、抗张强度

在胶印过程中,尤其是在使用卷筒纸时,纸张的抗张强度具有重大的实际意义。它从输纸到切纸部位,均处于张紧的状态下,纵向承受着较大的牵引拉伸应力和变形,如其张力过大或抗张强度太低时,都可能发生裂断现象。不论何种印刷用纸,抗纸强度都是一项重要指标。纸张的抗张力主要取决于纤维本身的强度和结合力,纤维的平均长度及其互相交织的强度也具有决定性的影响。

纸张抗张力的大小,是以kgf表示的。但因单位重量不同的纸张,其绝对值不同,故一般以裂断长来表示其相对值。纸张抗张力的变化,主要取决于伸长率、灰分、均匀度、水分、表面强度,以及工作环境的温湿度等。

2、耐折强度

在卷筒纸书刊印刷中,或是在地图(军事地图、海洋地图等)的印装和使用上,都要使纸张纵向与横向受一定力的拉伸和反复的折叠。因而,对于不同性质的印刷品所用纸张的耐折度有着不同的要求。如印刷一般地图(如交通图、导游图等)时,通常要求其耐折度不小于300折次。

3、撕裂强度

撕裂强度是指纸张在受一定撕力(剪力)时抵抗撕能力的程度,以撕裂度表示(前面已讲过)。

4、伸缩率

伸缩率是指纸张在不同的湿度下,各向直线尺寸的相应变化,表征其伸缩后的各向实际尺寸与原尺寸的相对比值,它是衡量纸张尺寸稳定性的一项指标。

在胶印过程中,要求所用纸张在环境温湿度、印刷工艺的变化下,能够保持尺寸的相对稳定,达到较好的纸相形稳性(不起绉或折痕等)和较小的伸缩率。但是,由于生产条件或纸张本身存在的质量差异纸张在环境温湿度变化下,或是在压印和剥离瞬间受橡皮布上水膜和墨膜的拉扯力的作用,都会使其在纵、横向有不同程度的尺寸变化、或产生不正常纸相。产生这种变形的原因,主要是由于纸面的多孔性和纤维的吸湿性,以及纤维内存在的结合水的平衡等造成的。

一般地说,伸缩率与纸中的纤维有关。纸张浸湿后的纤维的长度变化较小,而纤维的径向变化较大,所以吸湿后的变形,总是横向伸长比纵向大许多倍。如果,将湿润变形后的纸张再行干燥,则会引起显著的收缩,其尺寸不仅比湿润后的小,而且还小于它的原有尺寸,人们称为这种变形为剩余变形。

纸张剩余变形的性质,在胶印中有着实际的意义,为了调整纸张的含水量,控制其在印刷过程中的伸缩率,保持正常的纸相和稳定尺寸,以保证套印精度,通常利用纸张剩余变形过程中的滞后现象及其效应,进行调湿处理。

5、含水量

含水量是指一定重量的纸张,在常温条件下与环境的相对湿度相平衡的水分含量,也称含湿量,简称水分。

一般地说,胶印用纸的含水量在6~8%之间,这种水分是一种机械的结合水,人们通常把这种水分称为吸湿水。纸张的这种水分与大气中的温湿度之间有着一定的关系。据试验,在一定的相对湿度下,纸张含水量与温度成反比,温度每变化5℃含水量变化0.15%;在一定的温度下,纸张含水量与相对湿度成正比,相对湿度每变化10%,相当于含水量平均变化1%。一般情况下,含水量每变化1%时,其纵向变形为0.025~0.05%,横向变形为1%。

纸张含水量的变化,在印刷过程中还受印版润湿液的影响。所以,在工艺上通常利用纸张的滞后效应,将其置于较车间相对湿度高了5~8%的条件下进行调湿(静态或动态鼓风吊晾)处理,使它的含水量约增加0.5%。经过这样的处理,印刷时纸张向空气解湿和向印版吸湿,保持了水分的相对平衡;降低了对环境湿度的敏感性;达到稳定尺寸和纸相的目的;保证了套印精度和限制了变形故障的产生。

当纸张含水量过高、过低或者不均匀时,都会形成紧边、荷叶边、卷曲等凹凸不平直的纸相。一旦进入印刷机就会产生绉纹、折子等故障。同时含水量过高或过低时,也会相应地引起其它性质的改变。如果含水量过高,抗张和表面强度降低、塑性增强,印迹的墨膜固化延缓;含水量过低,容易产生静电现象并趋于脆硬。

6、静电

静电是指纸张因摩而产生的带静电的现象。一般地说,水分含量低的纸张无论在造纸的压光过程中或在印刷机上,一旦受到激烈摩擦时,都会产生静电现象。在以往的胶印过程中,因为静电现象而影响印刷作业和产生故障的情形并不多见。但是,随着胶印机的自动化与高速化,特别是高速卷筒纸胶印机出现后,因静电而造成的故障,已成为普遍关注的课题。如纸张带静电后,便会引起起毛,妨碍传纸,产生不同程度的收纸、闯纸困难和窝边、折角,甚至不能自动准确地堆积整齐,尤其在卷筒纸胶印机上会造成裁切时废品率的增高。

纸张带静电现象,除了含水量过低和因摩擦产生静电现象外,还受组成中所用填料或施胶物质的影响。

消除纸张带静电现象,虽已有各种类型的静电消除器可供选用,但是,最简便的有方法还是使纸张增湿,采用这种方法的缺点是需要较长的时间。因此,对带静电的纸张,要采用控制车间温湿度,并按装安全可靠的静电消除器的综合措施来消除静电和提高纸张含水量。

(二)印刷质量适性

在印刷生产中,通常把纸张与印刷质量密切相关的各种特性,称为纸张的印刷质量适性。

1、弹塑性

弹塑性是指纸张在受到一定的外力作用时,所产生的弹性与塑性变形。

胶印过程,就是将印版上的图文墨膜,经过橡皮布间接地转移到纸张上的过程。在转移过程中,必须施加一定的压力,纸张在压力作用瞬间,会有压缩变形。当作用力消失后,如因压缩而变形的纸张即可恢复到状态时,则这种变形性质为弹性变形。如压缩变形后不再恢复到受力前的状态,则这种变形性质为塑性变形。

通常纸张是同时具有弹性和塑性的,所以,将纸张的这种特性称为弹塑性。

2、表面强度

表面强度是指纸张组成中的纤维、填料和胶料三者之间(或涂料层与原纸之间)结合牢度,它是评价纸面抵抗外力能力大小的一项指标。

在印刷瞬间,纸张与油墨间有较复杂的机械力关系。在力系中,为了保证向纸面正常地转移图文墨层和印张剥离时纸面组织结构不遭破坏,应满足下式要求:

                 P≥F1+F2+F3

式中:P—纸张中纤维、填料与胶料间(或涂料层)的结合力;

F1—油墨对纸面的粘力;

F2—剥离张力(惯性力);

F3—橡皮布的粘力。

一般地说,纸张的P值是个常数,然而由于贮存、保管不当,会因含水量变化而使其降低。在印刷中,如不能确保上式各力的平衡,即使只有某项偏大时,也会使纸面产生不同程度的脱粉、掉毛、剥纸或分层剥落等现象。

3、吸墨性

吸墨性是指纸张在受墨后,对油墨吸收的能力。

纸张吸墨能力的大小,是随其纤维组织结构的疏松或紧密、坚实程度以及油墨对纸张渗透强弱而各异的。印刷中,纸张吸墨的过程,是在压力、纤维间空隙及纤维间毛细管的共同作用下完成的,这个过程可分为两个阶段。

第一阶段:橡皮布表面的图文墨层,在印刷瞬间的压力作用下转移到纸面上,这时纤维的毛细管和油墨的渗透力作用尚未发生显著作用,而压力则起着主要作用。

第二阶段:随着油墨在纸面上的固着,纤维的毛细管和油墨的渗透力发生显著作用。

一般地说,纸张组织结构疏松,则纤维间间隙大,毛细管作用强,吸墨能力就大;纸张组织结构紧密,则纤维间间隙小,毛细管作用弱,吸墨能力就小。纸张纤维间的间隙的这种特性,直接与气孔度、灰分、施胶度、平滑度、紧度等相关。纸张吸墨能力过大或过小时,会造成图文印迹的光泽暗淡,或产生透印、粉化、不干等现象。

4、平滑度

平滑度是指纸张表面状态的光洁或粗糙程度,它是表征纸面细微结构的平整与光滑性质的。

在胶印过程中,为了使图文墨层从橡皮表面顺利地转移到纸面上,并获得图象清晰,文字笔划完整丰满的印刷品,纸张的平滑度具有重要意义。

纸张的平滑度,对于油墨转移和渗透的均匀性有着决定的作用。平滑度高的纸张,由于纸面的细微不平整度小而显得光滑,故在压印时能够均匀地着墨;平滑度低的纸张,由于纸面的细微不平整度大而显得粗糙,所以在压印时不能获得均匀一致的着墨。

纸张平滑度取决于本身的构造和组织的均匀度、压缩性等性质。当纸张平滑度不能满足印刷要求时,常采用调整印刷压力或油墨粘度等手段来适应这种情况。

5、白度

白度是指纸张受光照射后,全面反射的能力,它是表征纸张表面光学特性的指标之一。

在胶印用纸中,要求同一印批纸张的白度必须接近。并且应根据印刷品的性质和使用条件,对纸张的白度提出不同的要求。一般地说,以文字为主的报纸、书刊等印刷品,其白度应有利于保护读者的视力。以彩色图像为主的画报、图片、画册、包装装潢等印刷品,其白度应有利于油墨色彩的,并能充分显示出暗调层次。因此,印刷以文字为主的印刷品,用纸白度不宜太高;印刷彩色印刷品,用纸白度应适当高一些。

6、酸碱性

酸碱性是指纸张本身和涂料层所具有的酸性或碱性程度。

由于胶印润版液是酸性的,如果纸张仍偏酸性,那就明显地影响印迹墨膜的干燥。

胶版印刷纸在多数情况下都是呈弱酸性的,但有时也有呈弱碱性的。

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