纸张的基本物理性能.ppt

1,包装印刷材料,主讲：曾台英 上海理工大学印刷与出版学院,2,第二章 纸张的基本物理性能 知识点,第一节 概述 第二节 纸张的定量、厚度和紧度 第三节 平滑度与表面可压缩性 第四节 纸张的吸墨性 第五节 纸张的其他性能,3,第一节 概述,一、纸张的质量指标 外观质量（外观纸病） 物理性能 力学性能 光学性能 化学性能 其他性能（点电阻性能和耐燃性能）,4,外观质量 尘埃、毛布痕 孔洞、斑点 针眼 透明点、浆疙瘩 皱纹、云彩花 折子、裂口 条痕 网印、色泽不一等 使用+印刷质量+使用价值和成品率+产品损耗+损坏设备,5,物理性能：定量、厚度、紧度、平滑度、伸缩性、可压缩性、柔软性、透气度 力学性能 静态强度：纸张在缓慢受力情况下所能承受的最大力，即最终强度。 包括：抗张强度、耐破度、撕裂度、耐折度。 动态强度：纸张能经受瞬时冲击的程度，它反映了纸张受力后瞬时扩散的动态情况。 包括：戳穿强度、环压强度压缩强度。,6,化学性能：组成、吸湿性、酸碱性、耐久性等。 光学性能：白度、色泽、光泽度、透明度、不透明度等。,7,二、纸张的印刷性能与纸张的质量 纸张的印刷运行性能：保证印刷生产正常进行，纸和纸板应具备的性能。 纸张的印刷适性：获得了预期的印刷效果，纸和纸板应具备的性能。 纸张运行性能：是纸张外观的质量、流变性能、强度和吸湿性。,8,三、纸张印刷性能的评价方法 1.实际印刷法耗费大，不适于科学研究 2.间接测试法与实际印刷差距较大的 3.模拟印刷适性仪测试法操作方便，广泛应用,9,四、纸张性能测试的要求 1、试样的采取 采取试样必须能最大限度地代表整批产品，外观上不应有破损、皱纹或其它纸病。 方法：随机抽样、代表抽样、规律性抽样 2、环境要求 测试前纸张或纸板必须经过恒温恒湿处理 ISO规定纸张和纸板的测试环境条件： 1 温度20C，相对湿度65%； 2 温度23C，相对湿度50%； 3 温度27C，相对湿度65%。 我国采用第一种，即温度202C，相对湿度652%,10,第二节 纸张的定量、厚度和紧度,一、定量 定量：纸张单位面积的克重，g/m2 测量：取样100mm100mm5张或200mm250mm，称后直接读数。 天平、象限秤 在保证纸张的使用性能和印刷品质量的前提下，应尽可能生产和使用低定量的纸张，为什么？ 与定量相关的性能：紧度、不透明度、抗张强度、耐破度、撕裂度,Sartorius bs2202s 量程2200g 精度0.01g,11,二、厚度 即在一定面积，一定压力下纸张两个表面间的垂直距离。 印刷用纸的厚度在0.04mm以上，最常用的纸张厚度在0.070.15mm范围内。 纸张厚度不匀，会产生何种不良影响？（p20）,Thickness measurement device L&W Micrometer 51.,12,1.紧度：指每立方厘米纸张的质量，以g/cm3 表示，亦称表观密度 2.松厚度：指1克重的纸张的体积， 以 cm3/g 表示，是紧度的倒数。,三、紧度和松厚度,13,紧度与纸张其他性能的关系 紧度取决于纤维种类、打浆程度与方式、网部脱水情况、湿压程度、压光程度等。 紧度对主要强度性能（耐破度、抗张强度、撕裂度）、吸墨性、不透明度、吸收性等的影响。,14,第三节 平滑度与表面可压缩性 一、表观平滑度与印刷平滑度 1、平滑度：纸张表面微观的凹凸的几何形状的不平的程度；也是纸张粗糙度的表示方法。 2、表面可压缩性：决定纸张的印刷平滑度。,3、纸张表观平滑度 纸张在自由状态下纸张表面的平滑度。 取决于纸张的外观纹理结构。 4、纸张印刷平滑度 在印刷压力作用下纸张的平滑度。它是以纸张表观平滑度和表面可压缩性的综合效应。,15,当压力作用于材料表面时，可压缩性表面粗糙度会减小。在一定压力下，表面可压缩性系数值大的纸张较值小的纸张具有更高的印刷平滑度。 测量：通过测量纸张无压力作用下或不同压力下的平滑度或粗糙度来估算纸张的表面可压缩性。,表面可压缩性,16,（1）显微照相方法 （2）触针法 原理：应用扩大纸张表面凹凸的方法，对纸张平滑度进行测定。 （3）OCR法 (Optical Character Recognition光学字符识别) 原理：利用光学信号传递信息。 （4）激光粗糙度测量系统 原理：材料表面散射光的变化与表面粗糙度成正比 。,二、纸张表观平滑度的测量,17,（1）光学接触法 （2）空气泄漏法 原理：在一定压力下和一定面积，测量一定量空气通过纸张表面与另一个表面之间的间隙所需时间，单位S。,三、纸张印刷平滑度的测量 p43,一般纸100秒以下，涂料纸300秒以上 国家规定：正反面平滑度差别不超过30% 纸张越粗糙，空气通过的阻力越小，所需时间越短；反之，所需时间越长。,18,Bekk型平滑度仪 工作原理：在一定真空度和压力下，测出一定量的空气通过试样表面与支承玻璃砧接触面所需时间。,测量条件：压力1kg/cm2，有效面积，空气量，真空 度，孔径面积。 特点：对低平滑度试验较适宜。,19,别克型平滑度仪结构图,20,本特生平滑度仪（Bendtsen） 工作原理：使微弱压缩空气通过一定测量面积的金属环，以漏过空气多少来测定纸及纸板粗糙度 特点：操作简单，测量快速准确，测量稳定性好，还可以测定的可压缩性及弹性。,Bendtsen Roughness and Air Permeance Tester,21,本特生平滑度仪,22,PPS型粗糙度仪 特点：测量压力接近实际印刷状态, 采用印刷中常用的背衬材料, 测量环具环形保护环，提高测量精度, 测量压力采用气动加压。,Parker Print-Surf (PPS),Calibration Set,23,PPS型粗糙度仪,24,印刷质量不单取决于纸张表面可压缩性，也不单取决于纸张表观平滑度，而是取决于二者综合参数，即所需印刷压力。,绝对单位粗糙度 粗糙度：为纸面偏离理想参考平面或滚筒参考平面的程度。 PPS粗糙度仪的应用 PPR值： PPS2um时的压力称为印刷所需压力 PPS值：利用PPS粗糙度仪测得的绝对粗糙度值,25,影响印刷平滑度的相关因素,纸张表面平滑度：纸张本身平滑度高，其印刷平滑度也高； 纸张均匀性：本身均匀性好，印刷平滑度也好； 纸张压缩性：可压缩性表面在受压力作用时表面粗糙度减少； 印刷方式：印刷方式不同，纸张与印版或橡皮布接触的瞬间所受压力不同，对纸张印刷平滑度的要求不同。,26,印刷平滑度对印刷品质量的影响,（1）印刷平滑度影响纸张油墨需要量； （2）印刷平滑度影响纸张着墨均匀性； （3）印刷平滑度影响印刷品的光泽度。,即达到一定的印刷密度，平滑度差的纸张, 纸面或印版所需的油墨量增厚，印品不均匀性和透印性增大 对于实地印刷品，平滑度差的纸张，印刷密度不均匀性增加 高的印刷平滑度有利于在纸面上形成均匀平滑的墨膜，提高印品的光泽度 较高的印刷压力+较厚的墨层 提高印品光泽度,27,不同印刷平滑度纸张的网点再现性,28,不同印刷方式对纸张印刷平滑度的要求 1）凹印和凸印：纸张直接与印版接触，而印版大多为不可压缩的金属，因而纸张的印刷平滑度对油墨转移的均匀性起决定作用。 2）胶印：因胶印是通过弹性较好的橡皮布间接转移油墨，橡皮布的弹性可以弥补纸面的轻微粗糙而较好地把油墨转移到纸张表面，所以胶印对纸张印刷平滑度的要求不如凹印和凸印那么严格。,29,思考,新闻纸的平滑度低于胶版纸，但二者的印刷平滑度基本相近，为什么？ （P40） 涂料纸在较少的供墨量条件下会有较高的油墨转移量，而非涂料纸只有足够多的供墨量才能保证有较高的油墨转移量。为什么？（P42）,30,第四节、纸张的吸墨性 请见p35,一、概念 纸张的吸墨性：纸张对油墨的吸收能力。 纸张的油墨接受性能：指纸张表面在印刷过程中在印刷机上压印瞬间接收转移油墨的能力。 相关影响因素： a) 表面被印刷油墨润湿的能力 b) 表面吸收一定油墨组分的能力 c) 表面固定和保留均匀墨膜的能力 纸张的油墨吸收性能：转移到纸张表面的油墨在表面渗透扩散至完全固化的能力。,31,接受性能和吸收性能区别： a) 接受性能是发生在压印瞬间1s时间内的现象；吸收则是从油墨与纸面接触到完全固化在纸面的一个较长的时间。 b) 接受性能与油墨转移性能有关；吸收性能则与纸张毛细孔对油墨组分的吸收，进而组分在纸内渗透作用有关。,32,二、印刷过程对吸墨性影响 纸张对油墨的吸收的两个阶段 1）压力吸收（依靠印刷压力 ） 2）自由吸收（依靠纸张的毛细管作用力）,33,实际印刷中，影响油墨吸收的因素 表明了油墨被压入纸张的深度主要与以下因素有关：印刷压力，印刷时间，油墨粘度，纸张毛细管半径。,34,油墨吸收模型,35,三、纸张吸墨性测试方法 压印瞬间油墨的吸收性能测试IGT适性仪 原理：纸张对液态石蜡在压印瞬间吸着影响第二色黑墨在纸张上的附着性能。,IGT AIC2-5印刷适性仪,36,毛细管吸收性能的测量 1)油墨脏污方法 将过量的试验油墨涂布于纸张表面过2分钟后用软布或脱脂棉将过量的油墨擦掉分别测脏污区域的反射率与干净纸面的反射率。,美国 中国、英国,37,毛细管吸收性能的测量 2）毛细吸收法 油吸收法：油滴在纸面上的反射率随时间变化曲线图 二甲苯吸收即吸收一滴二甲苯所需要的时间； IGT油吸收性试验；一滴油在IGT印刷适性仪中印出的长度。 吸收性=红色油痕长度倒数1000,38,讨论 （1）在压印瞬间是油墨被压入纸内，还是油墨中连接料被压入纸内？ 决定因素： 油墨颗粒粒径+ 纸张表面毛细管孔径 （2）涂料纸，非涂料纸表面对油墨的吸收有何不同？或：同非涂料纸相比，涂料纸表面的油墨固着较快，为什么？,39,40,四、吸墨性与印刷的关系 吸墨性过大： 油墨中的连结料过多的渗透到纸张内部。 引起的印刷毛病： 印迹无光泽(部分成膜物质被过多吸收到纸张内部)； 印迹粉化、脱落； 颜色密度下降 (由于颜料吸收到纸张内部)； 透印(较多的颜料吸收到纸张内部)； 透影(由纸的透明度所引起)； 网点面积容易扩大。,41,吸墨性小 引起的印刷毛病： 一定程度上，可得到色彩鲜艳、光泽度高的印刷品。 印迹的干燥速度下降、印品易脏污和粘连（不宜堆积）。 在叠色印刷中（湿压干）易引起“晶化”，下一色无法套印。,42,粉化 纸张吸墨性过强，连接料被过多地吸入到纸张内部，使墨层中的成墨物质过多地减少，颜料粒子被悬浮在纸面上，干燥结膜后印品缺乏光泽度，有些印品一经摩擦，颜料会发生剥落现象。 透印 当纸张结构过分疏松，吸墨性过强，加之油墨黏度较低，印刷压力过大等因素作用，会导致油墨渗透至纸张背面。,43,一、透气度 透气度：衡量空气透过纸张的能力。 通常以一定面积的纸张，在一定真空作用下1min所透过的空气量，或以透过100mL空气所需的时间表示，单位：mL/min或s/100mL 印刷用纸空隙率一般在50%左右。 二、尘埃度 尘埃度：表示纸面与纸色不同的斑点（异色杂点）的个数。 多以1m2纸张上具有一定大小的异色斑点的个数来表示，单位：个/m2。,第五节、其他性能指标 p21,44,三、伸缩率 伸缩率：衡量纸张吸水或脱水后的尺寸变化率 S1 ，S2 ：伸长率，收缩率 L：浸水前纵向或横向间距离，mm L1：浸水后纵向或横向间距离，mm L2：浸水并干燥后，纵向或横向间距离，mm,45,四、施胶度 定义：指纸张施胶的程度。 单位： 测量方法：在纸张上划粗细不等的线，以不扩散、 不渗透的线条的宽度作为施胶度。 0.75 重施胶，0.25 轻施胶 胶版纸0.751.25mm，涂料纸0.50.75mm， 书写纸0.51.25mm，新闻纸一般不施胶,46,