纸张表面性能的研究

陈庆涛

（西安理工大学，西安，710048）

纸张表面性能的研究

陈庆涛

（西安理工大学，西安，710048）

纸张是印刷行业所使用的重要的基本原料。印刷品质量的好坏，既与原稿的质量、题材、内容有关，也与印刷用的纸张、油墨、印刷设备、印刷条件等因素有关。其中，以纸张对印刷效果的影响较为重要，纸张表面性能直接影响印刷品的质量。

印刷纸张 表面性能

概述

纸张是印刷过程中的主要耗材之一，其质量的好坏直接影响到印刷品的质量，现在业界常用纸张印刷适性来衡量其质量的好坏。纸张印刷适性是指为了得到与使用纸张的质量等级相适用的印刷品质量，纸张所应具有的性质。换句话说，纸张印刷适性就是指直接影响印刷品质量的纸张的性质，它主要包括纸张的平滑度、吸墨性能、光学性质和力学性质等[1]。当然，在谈及印刷适性前也有个要求，即纸张能顺利通过印刷机印刷出印刷品，也就是常说的印刷运行性能。没有纸张印刷运行性能的保证，谈纸张的印刷适性毫无意义。

1 基本理论

1.1 纸张平滑度

平滑度是评价纸张表面凹凸程度的一项指标。它表示了纸张表面平整、光滑的程度。它是纸张重要的印刷性能，印刷平滑度是在纸张上获得忠实于原稿的印刷品的首要条件。它决定了在压印瞬间，纸张表面与着墨的印版或橡皮布表面接触的程度，是影响油墨转移是否全面、图文是否清晰的重要因素[1]。

所有的印刷机都要求纸张平整，测定平滑度就知道纸张的平整程度。纸张如果不平整，印刷工人就必须加大压力并增加许多油墨用量，使纸张凹处地方也能上油墨，这样不仅影响印刷质量，而且也浪费了油墨。

平滑度较高的纸张在压印时能较好地与版面接触，使油墨均匀地转移到纸张上；平滑度较低的纸张，其印刷密度的不均匀性增加，对于实地来说，有的地方密度高，有的地方密度低，对于网目调图像来说，网点质量较差，较小网点丢失的现象尤为严重，从而影响了印刷品高光部分的层次再现。

同时、平滑度还与光泽度有密切的关系[2]。

1.2 光泽度

光泽度是纸张表面的光学性能——镜面反射的程度。光泽度的高低主要取决于纸张表面的粗糙度和构成纸张的物质的性质。油墨在纸张表面干燥呈色，其干燥结膜后的连续性和均一性必定受到纸张表面状态的影响，从而造成不同的颜色效果。光泽度高，在相同的条件下，油墨的色强度大，而色偏和灰度小，否则墨层的色强度低，色偏和灰度比较高，造成彩色套印灰平衡控制困难[3]。

1.3 白度

纸张是图文信息的载体，其白度直接影响印刷品的色彩。光线照射到纸张上后要被吸收一部分，吸收的多少取决于其白度，白度越高则反射的光线越多。油墨转移到纸张上后，通过色料减色法和色光加色法形成色彩。纸张白度低，则吸收过多的光线，油墨的色彩不能充分发挥出来，影响图像颜色的色相、明度、饱和度，造成色彩灰暗、对比度差、画面呆板、无活力、层次少。

1.4 K&N油墨吸收性

纸张的印刷吸收性能主要是测量纸张毛细管吸收能力的情状。目前测量的方法主要有油吸法和K&N试验法。油吸法主要是通过测量纸张对某些特定的溶剂或油的吸收，描述纸张毛细管吸收的能力。K&N试验法可以控制造纸质量和预测印刷时纸张的吸墨能力。K&N油墨是一种白色颜料分散在有色油中形成的非干性油墨。该测试方法已定为国家标准（GB12911-91）。该标准适用于平版、凹版印刷时所采用的白色或近白色的涂布纸、未涂布纸和纸板。

K&N油墨吸收性与渗透性有关，使用标准油墨（用由油溶性颜料专门配制的黑色油墨）来检验纸张对油墨的吸收性能力。计算公式如下：

式中：D1─涂墨前试样表面光密度值

D0─涂墨后试样墨迹区域表面光密度值

1.5 纸面效率

纸张的表面状态和吸收性，会同时作用并改变三原色油墨的色调与灰度，进而导致油墨混色的色调变化，影响色调再现。然而，不同的纸张，这两项性能是高低各异的。用同一种油墨印刷，其颜色再现有时差异很大，有时看起来则基本相同。这是纸张的光泽度和吸收性的综合效应在共同作用。这个综合效应，即为纸张的纸面效率 （Paper Surface Efficiency），关系式为：

2 印刷纸表面性能测试实验

2.1 实验条件

2.2 实验设计：

a.纸张白度的测试：本课题中采用ZBD型白度计进行纸张白度的测试。仪器的光源灯泡是采用接近于标准“A”光源的辐射体，光束以 45°±1°照在试样上，而在法线方向(90°±10°)硒光电池接收，从试样上漫反射出光通量，试样的白度与光电池输出的光电流成直线关系，在试样与光源之间有一蓝色滤色片，在试样与光电池之间又有一黄色滤光片。这样就使仪器正确地反映出纸张的白度。测试时，从每种纸中，任取不同的纸样切取试样，分别以正、反面各测定三次。以所有测定结果的算术平均值表示测定结果。

b.纸张平滑度的测试：测量原理—空气泄漏法。在一定压力和一定真空度条件下，测量一定量的空气通过试样和玻璃砧之间的接触面所需要的时间。试样越平滑，与玻璃接触越紧密，空气全部泄漏所需时间越长。采用DC-BKP10Kb型电脑测控别克式平滑仪，每种纸各取5个样条，每个样条取5个点测其平滑度值取平均值。

c.光泽度的测试：当一定量的光照射到试样的平面一点后，使试样在一定角度上反射出来，其反射光线的反射超过了在这一角度上的扩散反射，从试样表面反射出来的光进入接受窗，显示出的数值就是此试样的光泽度。

本实验中采用UGV-5D变角光泽度仪，通过75°角的反射光和入射光测定。每张试样测5个点，同一种纸任取三张切取试样进行测定，最后取读数的平均值。d.纸张的K&N油墨吸收性测试：首先用反射密度计测定测试纸样涂墨前的光密度值D0，然后将过量的K&N油墨涂布于试样上，立即按动秒表计时，到两分钟时用脱脂棉擦掉未吸收的油墨，试样上留下规定尺寸的均匀墨迹，然后用反射密度计 （本实验用GRETAGD186型反射密度计）测定试样墨迹区域表面光密度值D1，代入公式（式1-1）中计算K&N值。K&N值越高，吸收性越强，反之，则弱。

2.3 实验结果

表2 -1印刷纸性能测试结果

2.4 结果分析

a.纸张平滑度实验

由表2－1中的数据可知铜版纸的平滑度整体上来说比较高,远远大于其他的纸张。这是由于铜版纸表面经过涂布压光处理。双胶纸表面结构疏松，平滑度低。画刊纸表面经过微量涂料填充纸面空隙，所以平滑度相对双胶纸高些。印刷过程中用表面平滑度好的纸张进行压印时能以最大的接触面积与印版或橡皮布的图文接触，可以较均匀和完整地完成油墨转移，使图文清晰、饱满地再现于纸张上。从而获得令人满意的复制效果。但平滑度也并非越高越好,平滑度过高时,有时会造成拉毛掉粉甚至“剥皮”现象。

b.纸张白度实验

由表2－1中的数据可知，实验中所选纸张的白度都比较高，因为除双胶纸外的其他纸张都经过涂布工艺。在一定范围内，纸张的白度越高，对人射光的反射就越充分，不但可以增加所印刷的油墨与纸张的对比度，而且可使油墨的色彩更鲜艳，纯度更高。

c.纸张吸收性实验

从实验数据中可知，双胶纸和画刊纸的吸收性极强，而白卡纸与铜版纸相对较低，这与它们表面结构有关，白卡纸，铜版纸表面都经过涂布压光处理，使纸张的结构更紧密坚实，所以平滑度高，吸收性弱。胶版纸的表面未涂布，纤维孔隙最大，所以吸收性最高。胶印用纸要求纸张吸收性不能太强，如果印刷用纸吸收性强，就会使油墨中的连结料迅速向纸张纤维孔隙内渗透，而颜料的颗粒就会沉淀在纸张表面上，这样，就会使产品缺少光泽，色彩暗淡，影响产品质量。

d.纸张光泽度实验

在光泽度的测试中，差异较大，形成这些差异的主要原因是这几种纸的生产工艺不同。铜版纸属于涂布纸，表面性质取决于涂布涂料，白版纸和胶版纸属于未涂布纸，纸面结构疏松。涂料的致密度比纤维的致密度大，故铜版纸的光泽度最好。而白卡纸的纤维密度比胶版纸的纤维密度大，所以白卡纸的光泽度比胶版纸的大。而画刊纸和双胶纸的光泽度都很低。画刊纸表面经过微量涂料填充纸面空隙，适用于比胶版纸更高的网线彩色印刷。

e.纸张纸面效率实验

从纸张纸面效率实验表中的数据可知白卡纸的纸面效率是最好，其次是铜版纸，美光纸，画刊纸，双胶纸。我们知道纸面效率是纸张的光泽度和吸收性的综合效应。由式（1-2）纸张的吸收性高时，要以高光泽度来补偿，而低光泽度的纸张，则必须以低吸收性来补偿。由于白卡纸，铜版纸的纸面效率较好，所以在印刷时油墨的颜色强度和色彩效率就能达到最好，色偏和灰度相对很小，使印刷品的阶调和色彩的再现性最好。

小结

在印刷过程中，影响纸张印刷性能的纸张特性指标还有很多如施胶度、定量、厚度、耐破度、撕裂度、耐折度、色泽、光泽度、透明度、纵横向、伸长率、Z向弹性、抗张强度等等，限于篇幅，不宜详述。总之，纸张质量的优劣直接影响印刷品的质量。由于所用纸张的特性不同，其印刷适性也有明显的区别。在纸张印刷前，必须测试和分析纸张的有关特性指标，以便能更好地适应印刷，避免因印刷用纸的好坏，影响印刷品的质量。

[1]尤聪娥.纸张特性对印刷性能的影响分析[J]广东轻工业 2008，3：21-24

[2]李晓春.纸张表面特性与印品阶调及色彩再现关系的研究[D]北京：中国人民解放军信息工程大学2001：5-23

[3]李超.纸张印刷适性对印刷品质量的影响[J]江苏耗材世界2009.6:53-54

[4]王芳.颜料涂布纸的印刷性能的研究[D]天津：天津科技大学2006：16-18

2011－1－28