紙張表面性能的研究

陳慶濤

（西安理工大學，西安，710048）

紙張表面性能的研究

陳慶濤

（西安理工大學，西安，710048）

紙張是印刷行業(yè)所使用的重要的基本原料。印刷品質(zhì)量的好壞，既與原稿的質(zhì)量、題材、內(nèi)容有關，也與印刷用的紙張、油墨、印刷設備、印刷條件等因素有關。其中，以紙張對印刷效果的影響較為重要，紙張表面性能直接影響印刷品的質(zhì)量。

印刷紙張 表面性能

概述

紙張是印刷過程中的主要耗材之一，其質(zhì)量的好壞直接影響到印刷品的質(zhì)量，現(xiàn)在業(yè)界常用紙張印刷適性來衡量其質(zhì)量的好壞。紙張印刷適性是指為了得到與使用紙張的質(zhì)量等級相適用的印刷品質(zhì)量，紙張所應具有的性質(zhì)。換句話說，紙張印刷適性就是指直接影響印刷品質(zhì)量的紙張的性質(zhì)，它主要包括紙張的平滑度、吸墨性能、光學性質(zhì)和力學性質(zhì)等[1]。當然，在談及印刷適性前也有個要求，即紙張能順利通過印刷機印刷出印刷品，也就是常說的印刷運行性能。沒有紙張印刷運行性能的保證，談紙張的印刷適性毫無意義。

1 基本理論

1.1 紙張平滑度

平滑度是評價紙張表面凹凸程度的一項指標。它表示了紙張表面平整、光滑的程度。它是紙張重要的印刷性能，印刷平滑度是在紙張上獲得忠實于原稿的印刷品的首要條件。它決定了在壓印瞬間，紙張表面與著墨的印版或橡皮布表面接觸的程度，是影響油墨轉(zhuǎn)移是否全面、圖文是否清晰的重要因素[1]。

所有的印刷機都要求紙張平整，測定平滑度就知道紙張的平整程度。紙張如果不平整，印刷工人就必須加大壓力并增加許多油墨用量，使紙張凹處地方也能上油墨，這樣不僅影響印刷質(zhì)量，而且也浪費了油墨。

平滑度較高的紙張在壓印時能較好地與版面接觸，使油墨均勻地轉(zhuǎn)移到紙張上；平滑度較低的紙張，其印刷密度的不均勻性增加，對于實地來說，有的地方密度高，有的地方密度低，對于網(wǎng)目調(diào)圖像來說，網(wǎng)點質(zhì)量較差，較小網(wǎng)點丟失的現(xiàn)象尤為嚴重，從而影響了印刷品高光部分的層次再現(xiàn)。

同時、平滑度還與光澤度有密切的關系[2]。

1.2 光澤度

光澤度是紙張表面的光學性能——鏡面反射的程度。光澤度的高低主要取決于紙張表面的粗糙度和構(gòu)成紙張的物質(zhì)的性質(zhì)。油墨在紙張表面干燥呈色，其干燥結(jié)膜后的連續(xù)性和均一性必定受到紙張表面狀態(tài)的影響，從而造成不同的顏色效果。光澤度高，在相同的條件下，油墨的色強度大，而色偏和灰度小，否則墨層的色強度低，色偏和灰度比較高，造成彩色套印灰平衡控制困難[3]。

1.3 白度

紙張是圖文信息的載體，其白度直接影響印刷品的色彩。光線照射到紙張上后要被吸收一部分，吸收的多少取決于其白度，白度越高則反射的光線越多。油墨轉(zhuǎn)移到紙張上后，通過色料減色法和色光加色法形成色彩。紙張白度低，則吸收過多的光線，油墨的色彩不能充分發(fā)揮出來，影響圖像顏色的色相、明度、飽和度，造成色彩灰暗、對比度差、畫面呆板、無活力、層次少。

1.4 K&N油墨吸收性

紙張的印刷吸收性能主要是測量紙張毛細管吸收能力的情狀。目前測量的方法主要有油吸法和K&N試驗法。油吸法主要是通過測量紙張對某些特定的溶劑或油的吸收，描述紙張毛細管吸收的能力。K&N試驗法可以控制造紙質(zhì)量和預測印刷時紙張的吸墨能力。K&N油墨是一種白色顏料分散在有色油中形成的非干性油墨。該測試方法已定為國家標準（GB12911-91）。該標準適用于平版、凹版印刷時所采用的白色或近白色的涂布紙、未涂布紙和紙板。

K&N油墨吸收性與滲透性有關，使用標準油墨（用由油溶性顏料專門配制的黑色油墨）來檢驗紙張對油墨的吸收性能力。計算公式如下：

式中：D1─涂墨前試樣表面光密度值

D0─涂墨后試樣墨跡區(qū)域表面光密度值

1.5 紙面效率

紙張的表面狀態(tài)和吸收性，會同時作用并改變?nèi)湍纳{(diào)與灰度，進而導致油墨混色的色調(diào)變化，影響色調(diào)再現(xiàn)。然而，不同的紙張，這兩項性能是高低各異的。用同一種油墨印刷，其顏色再現(xiàn)有時差異很大，有時看起來則基本相同。這是紙張的光澤度和吸收性的綜合效應在共同作用。這個綜合效應，即為紙張的紙面效率 （Paper Surface Efficiency），關系式為：

2 印刷紙表面性能測試實驗

2.1 實驗條件

2.2 實驗設計：

a.紙張白度的測試：本課題中采用ZBD型白度計進行紙張白度的測試。儀器的光源燈泡是采用接近于標準“A”光源的輻射體，光束以 45°±1°照在試樣上，而在法線方向(90°±10°)硒光電池接收，從試樣上漫反射出光通量，試樣的白度與光電池輸出的光電流成直線關系，在試樣與光源之間有一藍色濾色片，在試樣與光電池之間又有一黃色濾光片。這樣就使儀器正確地反映出紙張的白度。測試時，從每種紙中，任取不同的紙樣切取試樣，分別以正、反面各測定三次。以所有測定結(jié)果的算術平均值表示測定結(jié)果。

b.紙張平滑度的測試：測量原理—空氣泄漏法。在一定壓力和一定真空度條件下，測量一定量的空氣通過試樣和玻璃砧之間的接觸面所需要的時間。試樣越平滑，與玻璃接觸越緊密，空氣全部泄漏所需時間越長。采用DC-BKP10Kb型電腦測控別克式平滑儀，每種紙各取5個樣條，每個樣條取5個點測其平滑度值取平均值。

c.光澤度的測試：當一定量的光照射到試樣的平面一點后，使試樣在一定角度上反射出來，其反射光線的反射超過了在這一角度上的擴散反射，從試樣表面反射出來的光進入接受窗，顯示出的數(shù)值就是此試樣的光澤度。

本實驗中采用UGV-5D變角光澤度儀，通過75°角的反射光和入射光測定。每張試樣測5個點，同一種紙任取三張切取試樣進行測定，最后取讀數(shù)的平均值。d.紙張的K&N油墨吸收性測試：首先用反射密度計測定測試紙樣涂墨前的光密度值D0，然后將過量的K&N油墨涂布于試樣上，立即按動秒表計時，到兩分鐘時用脫脂棉擦掉未吸收的油墨，試樣上留下規(guī)定尺寸的均勻墨跡，然后用反射密度計 （本實驗用GRETAGD186型反射密度計）測定試樣墨跡區(qū)域表面光密度值D1，代入公式（式1-1）中計算K&N值。K&N值越高，吸收性越強，反之，則弱。

2.3 實驗結(jié)果

表2 -1印刷紙性能測試結(jié)果

2.4 結(jié)果分析

a.紙張平滑度實驗

由表2－1中的數(shù)據(jù)可知銅版紙的平滑度整體上來說比較高,遠遠大于其他的紙張。這是由于銅版紙表面經(jīng)過涂布壓光處理。雙膠紙表面結(jié)構(gòu)疏松，平滑度低。畫刊紙表面經(jīng)過微量涂料填充紙面空隙，所以平滑度相對雙膠紙高些。印刷過程中用表面平滑度好的紙張進行壓印時能以最大的接觸面積與印版或橡皮布的圖文接觸，可以較均勻和完整地完成油墨轉(zhuǎn)移，使圖文清晰、飽滿地再現(xiàn)于紙張上。從而獲得令人滿意的復制效果。但平滑度也并非越高越好,平滑度過高時,有時會造成拉毛掉粉甚至“剝皮”現(xiàn)象。

b.紙張白度實驗

由表2－1中的數(shù)據(jù)可知，實驗中所選紙張的白度都比較高，因為除雙膠紙外的其他紙張都經(jīng)過涂布工藝。在一定范圍內(nèi)，紙張的白度越高，對人射光的反射就越充分，不但可以增加所印刷的油墨與紙張的對比度，而且可使油墨的色彩更鮮艷，純度更高。

c.紙張吸收性實驗

從實驗數(shù)據(jù)中可知，雙膠紙和畫刊紙的吸收性極強，而白卡紙與銅版紙相對較低，這與它們表面結(jié)構(gòu)有關，白卡紙，銅版紙表面都經(jīng)過涂布壓光處理，使紙張的結(jié)構(gòu)更緊密堅實，所以平滑度高，吸收性弱。膠版紙的表面未涂布，纖維孔隙最大，所以吸收性最高。膠印用紙要求紙張吸收性不能太強，如果印刷用紙吸收性強，就會使油墨中的連結(jié)料迅速向紙張纖維孔隙內(nèi)滲透，而顏料的顆粒就會沉淀在紙張表面上，這樣，就會使產(chǎn)品缺少光澤，色彩暗淡，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

d.紙張光澤度實驗

在光澤度的測試中，差異較大，形成這些差異的主要原因是這幾種紙的生產(chǎn)工藝不同。銅版紙屬于涂布紙，表面性質(zhì)取決于涂布涂料，白版紙和膠版紙屬于未涂布紙，紙面結(jié)構(gòu)疏松。涂料的致密度比纖維的致密度大，故銅版紙的光澤度最好。而白卡紙的纖維密度比膠版紙的纖維密度大，所以白卡紙的光澤度比膠版紙的大。而畫刊紙和雙膠紙的光澤度都很低。畫刊紙表面經(jīng)過微量涂料填充紙面空隙，適用于比膠版紙更高的網(wǎng)線彩色印刷。

e.紙張紙面效率實驗

從紙張紙面效率實驗表中的數(shù)據(jù)可知白卡紙的紙面效率是最好，其次是銅版紙，美光紙，畫刊紙，雙膠紙。我們知道紙面效率是紙張的光澤度和吸收性的綜合效應。由式（1-2）紙張的吸收性高時，要以高光澤度來補償，而低光澤度的紙張，則必須以低吸收性來補償。由于白卡紙，銅版紙的紙面效率較好，所以在印刷時油墨的顏色強度和色彩效率就能達到最好，色偏和灰度相對很小，使印刷品的階調(diào)和色彩的再現(xiàn)性最好。

小結(jié)

在印刷過程中，影響紙張印刷性能的紙張?zhí)匦灾笜诉€有很多如施膠度、定量、厚度、耐破度、撕裂度、耐折度、色澤、光澤度、透明度、縱橫向、伸長率、Z向彈性、抗張強度等等，限于篇幅，不宜詳述?？傊?，紙張質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響印刷品的質(zhì)量。由于所用紙張的特性不同，其印刷適性也有明顯的區(qū)別。在紙張印刷前，必須測試和分析紙張的有關特性指標，以便能更好地適應印刷，避免因印刷用紙的好壞，影響印刷品的質(zhì)量。

[1]尤聰娥.紙張?zhí)匦詫τ∷⑿阅艿挠绊懛治鯷J]廣東輕工業(yè) 2008，3：21-24

[2]李曉春.紙張表面特性與印品階調(diào)及色彩再現(xiàn)關系的研究[D]北京：中國人民解放軍信息工程大學2001：5-23

[3]李超.紙張印刷適性對印刷品質(zhì)量的影響[J]江蘇耗材世界2009.6:53-54

[4]王芳.顏料涂布紙的印刷性能的研究[D]天津：天津科技大學2006：16-18

2011－1－28