烟用微涂布接装原纸表面特性研究

彭庆华 符芳友 黄秀芝

(牡丹江恒丰纸业股份有限公司，黑龙江牡丹江，157013)

烟用接装纸是一种卷烟用包装材料，是专供卷烟厂用于连接烟支主体与过滤嘴的外包装纸，由接装原纸加工而成。早期的接装纸因其外观类似松木纹而又名水松纸。近年来接装纸在功能和用途上有了很大的发展和创新，烟厂对接装纸的用途不仅仅局限于单纯的包装，更注重装饰性，对接装纸的印刷美观性有了更高要求。接装纸的加工已经从简单的单色涂布逐步转变为多色凹版印刷，接装纸的颜色也由传统的单一颜色逐步变得多色化，并进一步从单纯印刷发展到融合烫印和打孔，即朝着印、烫、打孔三结合的方向发展。

生产上，对接装原纸的表面进行微量涂布，以改善纸张的表面吸收性，有利于提高纸张的印刷性。本文对牡丹江恒丰纸业股份有限公司接装原纸的表面微涂布工艺进行介绍，并对纸张的吸收性、印刷性变化进行了比较。

1 涂布工艺介绍

1.1 涂料制备

采用奥地利GAW公司连续式涂料制备系统，该系统可为纸机的A-SIZER膜转移计量施胶压榨装置提供双面最大共10 g/m2的涂布量所需的高品质涂料。与传统的间歇式涂料制备系统相比，该连续式涂料制备系统分散机容积小，因而对涂料质量的影响小、更换品种快;系统完全封闭，所以没有空气进入涂料，比较清洁;涂料制备过程中不会引起涂料的温度上升。

涂料采用高遮盖性的片状高岭土作为主颜料，配以少量的研磨碳酸钙 (GCC)来改善涂料的流动性，并改善涂层的孔隙率。根据造纸机车速、涂布量、原纸吸收性来确定涂料的固含量与流变性指标。

1.2 涂布工艺

采用A-SIZER膜转移计量施胶压榨装置实现造纸机内涂布，纸幅经空气转向、红外线干燥器进入造纸机后干燥系统，卷取前采用软压光机对涂布面进行整饰压光。对纸张正面进行颜料涂布，涂布量2.0～3.0 g/m2;反面涂水膜以防止翘曲，或根据需要涂布淀粉等表胶液体。

2 纸张测试

2.1 主要实验仪器

别克平滑度仪，荷兰TMI公司;M590印刷表面粗糙度仪，英国MESSMER;GST2 IGT印刷适性仪，荷兰IGT;T480A光泽度仪，美国 TECHNIDYNE;528分光密度计，美国X-RITE;A20透气度测定仪，德国产;EVO/MA10扫描电子显微镜，德国ZEISS;EST12液体渗透分析仪，德国Mütek公司。

2.2 测试方法

纸张经恒温恒湿处理后，按照国家标准测试方法测试各项性能;印刷光泽度、色密度则是纸张经IGT印刷后，分别用光泽度仪、色密度仪测试印刷面。

油墨转移率测量和计算，利用印刷适性仪进行，其主要部件是一个扇形盘和两个印刷盘，纸张包在扇形盘上，油墨涂在印刷盘上，油墨量可以控制，合压后印刷盘与扇形盘接触，油墨得以转移。用M表示印刷盘的净质量 (g)，匀墨后印刷盘的质量为M1(g)，印刷后印刷盘的质量为M2(g)，由式 (1)计算油墨转移率 (f)［1］。

3 结果与讨论

3.1 纸张表面SEM分析

图1和图2分别是普通接装原纸与微涂布接装原纸的表面SEM图，未涂布的普通接装原纸表面纤维裸露，纸面孔隙粗大;而微涂布接装原纸表面被颜料层覆盖，未见裸露的纤维，表面孔隙细腻。

图1 普通接装原纸表面SEM图 (×500)

3.2 纸张的物理性能

纸张的物理性能检测结果见表1。微涂布接装原纸表面被颜料颗粒填充，表面细腻，因此与普通接装原纸相比，粗糙度低，平滑度高，光泽度也比较高。

图2 微涂布接装原纸表面SEM图 (×2000)

表1 纸张的物理性能检测结果

由于涂料层的封闭和胶黏剂向纸内的渗透，纸张的封闭性增强，透气度降低。

3.3 纸张的表面吸收性

用EST12液体渗透分析仪对纸张表面的吸收性进行测试，检测结果见表2。润湿性特征参数 (EST Max)是指纸张被完全润湿且信号强度达到最高时的时间，数值越大，表明纸张表面抗液体渗透能力越强。表面孔隙率特征值 (EST T95)用10%～20%异丙醇水溶液作为测试液体，其吸收性不再依赖于表面抗水性的影响，而直接取决于其表面的开放程度，故此时的数据和曲线就反映了其孔隙开放程度大小。图3是纸张表面的液体渗透特征曲线，通过特征曲线可以直观地反映液体渗透过程的快慢。由EST数据及特征曲线可见，微涂布接装原纸的表面封闭、孔隙率低，液体渗透到内部比较缓慢，通过表面的时间比较长。这些都有利于油墨和胶液在纸张表面获得较大的停留时间。

表2 纸张表面吸收特性检测结果

图3 EST液体渗透特征曲线

3.4 油墨吸收性及印刷特性

从表2中看到，与普通接装原纸比较，微涂布接装原纸具有如下特性，K＆N油墨吸收值低、油墨转移率较低，即同等条件下微涂布接装原纸的油墨接收量比较少;并且油墨吸收性较弱，也就是油墨在微涂布接装原纸表面的流平性要更好些，并能减少透印的发生;印刷光泽度较高;并且在接收较少的油墨情况下，能保持较高的印刷色密度。这些与微涂布接装原纸的表面特性分不开，涂布面表面细腻、孔隙小、吸收性弱，因此油墨接收量少;同时油墨接触到纸面后，在涂层的阻隔下，短时间内油墨接触不到吸收性较强的纤维层，在印刷过程中能保持在涂层表面，油墨中的连接料迁移较少、流平性好，使油墨分布均匀，因此印刷光泽度较高、着色力强、色密度高［2］。

3.5 应用方向

3.5.1 直接印刷提高接装原纸的印刷效果

接装原纸的印刷性对产品加工和品质尤为重要，微涂布接装原纸在印刷过程中，能够减少油墨的消耗，节约成本;并且油墨流平性好。成品接装纸色泽光亮、墨色鲜艳饱满，可提升烟支的外观档次。

3.5.2 用于加工直镀铝接装纸

随着接装纸在功能和用途上的发展和创新，已出现直镀铝接装纸，如软盒黄鹤楼1916烟支的水松纸就采用此工艺。直镀铝接装纸分为普通直镀铝和镭射直镀铝接装纸。

普通直镀铝接装纸通过如下步骤实现:用直镀涂料在纸张表面进行涂布;将涂布后的接装纸送至真空镀铝机进行镀铝;将镀铝的接装纸送回涂布机，采用铝箔涂层油墨进行保护层涂布;保护层涂完后，通过印刷机进行印刷。产品优点是克服了珠光型接装纸含有毒物质的缺点，并且油墨附着稳定，节省油墨［3］。

镭射直镀铝接装纸通过如下步骤实现:先在OPP基膜上模压客户要求的图案，再与接装纸复合，剥离后在纸面镀铝，最后在表面涂布保护层即是成品。制作时省略了印刷流程，为客户节约了印刷成本，成品具有定位烫金型接装纸同样的全息效果，镭射图案、图纹清晰，金属质感强，防伪性强，而且节能环保，自然条件下易降解，同时节约了成本［4］。

微涂布接装原纸非常适合直镀铝加工，因为其表面涂层微孔化并具有防渗阻隔性，具有对胶液的把持性，可以防止直镀涂料或复合胶液渗透到纸张内部、节省昂贵的涂料或胶液;防止渗透到纸张背面，避免对导辊造成污染。

4 结论

4.1 烟用微涂布接装原纸经过微涂布加工后，具有如下表面特性:表面封闭、孔隙率低，液体渗透到内部比较缓慢，有利于油墨和胶液在纸张表面停留;油墨接收量少，油墨渗透率低，流平性好;印刷光泽度较高、着色力强、色密度高。

4.2 采用微涂布接装原纸印刷，能够减少油墨的消耗，节约成本;并且油墨流平性好，色泽光亮、墨色鲜艳饱满，能提升烟支的外观档次。

4.3 微涂布接装原纸非常适合直镀铝加工，可以防止直镀涂料或复合胶液渗透到纸张内部、节省昂贵的涂料或胶液;并且有利于镀铝层均匀附着，表面光亮。

［1］ WANG Zhao-jiang，ZHOU Jing-hong，WANG Shuang-fei，et al．Effects of Smoothness and Roughness of Printing Paper on the Thickness Distribution of Ink Film［J］．China Pulp ＆ Paper，2007，26(12):12．王兆江，周敬红，王双飞，等．纸张平滑度和粗糙度对油墨层厚度分布的影响［J］．中国造纸，2007，26(12):12．

［2］ LIU Yan-xin，WANG Yu-long，ZHAO Chuan-shan．Study on Factors Influencing Ink Absorption of Coated Paper［J］．China Pulp ＆ Paper，2006，25(2):1．刘艳新，王玉珑，赵传山．涂布纸油墨吸收性的影响因素［J］．中国造纸，2006，25(2):1．

［3］ FENG Chang-yong．Analysis on the Factors of Influence Ink Transfer Rate［J］．Journal of Henan Mechanical College，2008(6):27．冯长勇．影响油墨转移率的因素分析［J］．河南机电高等专科学校学报，2008(6):27．

［4］ PENG Yun-yun，CHEN Chun-xia，OU Hai-long，et al．Study on Factors Influencing Ink Absorption of Coated Paper［C］//China Paper Association Fifteenth Annual Conference Proceedings，2012．彭云云，陈春霞，欧海龙，等．涂布纸和非涂布纸印刷渗透性的分析研究［C］//中国造纸学会第十五届学术年会论文集，2012．CPP