印刷材料与适性 主讲 严美芳【精品-ppt】

印刷材料与适性主讲严美芳,第一章 纸张的基础知识,第一节概述一、纸的发展简史二、纸的概念、纸的定义：纸是以经过加工处理的纤维为主要成份，结合使用目的加入适量的添加剂，在网或帘上交织形成纤维间相互粘结的薄片物质，具有一定的强度和多孔性。,、纸张的组成主要成份纤维 植物纤维、合成纤维、金属纤维、矿物纤维。辅助剂填料作用：填补纤维间的空隙，使平滑度大大提高，使白度不透明度，紧度有一定提高，使单位面积重量增大。减少纸张的吸湿性并使尺寸稳定性得以提高，还能改变纸张的柔软性，吸墨性和适印性，降低纸张的生产成本。,方法：使用白色粉沫状的矿物质（如高岭土，caco3、钛白粉等）和水调成悬浮液，再在打浆机或其它适当地方加入。缺点：会使纸张强度显著下降，其中抗张强度，耐折度和耐破度下降较大。,胶料 施胶的目的 使纸张获得一定抗拒液体渗透的能力，以防止印刷时网点扩散和书写时发生洇水，同时提高纸张的机械性能和表面强度。 内部施胶 将胶料加入纸浆中再抄纸。 主要用松香胶（用憎水性物质）作用：可以使纤维的表面形成憎水性物质，从而可以获得一定的抗拒液体渗透的能力。,表面施胶 把胶料涂在半干的纸页上 主要用淀粉（用亲水性物质）作用：用以改善纸张的表面性能，使吸墨性、匀均性得到提高，表面平滑度也提高，同时也提高了纸张的表面强度和挺度。色料起染色、调色的作用。 显白（利用补色原理），通常用蓝紫和桃红。,二、纸张的种类和规格一)纸张的种类 厚度 层数 定量纸 0.5 一层 250g/ 共有十一大类纸板 0.5 二层以上 250g/ 共有六大类,按用途分按加工方法分按抄造方法分二) 、纸张的规格1、 平板纸 全张0号（号以2的幂次方来解决）GB147-59：8801230 7871092 9601380 原始尺寸,8801092 690950 787960 过渡尺寸GB148-59 8411189 7441052 9171297 使用尺寸85新草案新草案只有两种尺寸，保持了原来的A系列，改变了B系列，去除了C系列。草案规定：纸张的丝缕性用M表示8801230M 纵丝缕纸 880M1230 横丝缕纸,草案规定2000年使用。 2、卷筒纸 以幅宽来计算 787 1092 880 1575 750850 1令=500张 1色令=1000张,第二节 造纸原料-纤维一、用于造纸的植物纤维1、木材类 针叶木：松、杉等 质地较软 软木 阔叶木：杨、桦等 质地较硬 硬木,（1）针叶木 木质由95的管细胞构成，髓线细胞及树脂道约5，其杂细胞不多，所得到的木浆较纯，且纤维长，可用来造高强度的高级纸张。,落叶松及落叶材,马尾松,（2）阔叶木 木质部由2040是导管，纤维较针叶木短，含有很多杂细胞，造出的纸疏松，不透明，一般用来制造印刷类纸。,桉树,杨树及杨木,2、非木材类 茎杆类: 稻草、芦苇等 纸张的强度差韧皮类: 麻类 纸张的强度高 柔软性差籽毛类: 棉花 棉短绒 废纸、废布,1）麦草 纤维一般长度在1.301.71mm之间，麦草制造的纸强度较低，一般用来制造书写和印刷用纸。 2）芦苇 其品种多，纤维长度一般在0.951.52mm之间，杂细胞含量约占35，芦苇制造的纸强度低，一般用来制造印刷用纸。,麦草,芦苇,3）蔗渣 是甘蔗制糖后残剩的纤维物质，纤维长度大部分为1.473.04mm，一般用来制造半透明纸，书写纸、印刷用纸。,4）棉纤维 棉纤维现为长度可达到2056mm。杂细胞含量很少，可用于制造钞票纸、证券纸、晒图纸等高档纸。,甘蔗,甘蔗渣,棉花,植物纤维细胞层次结构,二、植物纤维的构造1、外观形态 细而长、皮儿厚、中间空、两头尖，纺锤状的厚壁细胞。 2、内部构造,1）细胞壁具有层状结构： 胞间层 初生壁 次生壁分 外生层 中层（最厚、有大量纤维素） 内层 2） 形成细胞壁的主体是微纤维3）微观构造植物纤维微纤维微细纤维纤维素分子聚集而成,包装印刷纸的类别及特性,包装印刷纸的类别及特性,三、植物纤维的理化性能1、物理性能 长宽比50纤维长度及壁腔比 纤维长度影响纸张的撕裂度，纤维长可提高纸张的撕裂度、抗张强度、耐破度及耐折度，造纸纤维长度是植物纤维原料好与差的重要指标。 通常细胞壁薄而腔大的纤维制造的纸张抗张强度较大。反之壁厚腔小的纤维制造纸张强度较低，但纸页疏松，吸水性好。2、化学成分 在制浆过程中，将植物纤维经加工处理，去掉植物纤维中含有的木质素、果胶、树脂、脂肪等其他成分，仅保留纤维素和半维素等有效成分。,四、纤维素、半纤维素、木质素的性质1、纤维素 纸张的基本组成部分，它是植物纤维的主要成分，它的化学结构是脱水D葡萄糖单元通过1，4苷键连接而成的高分子化合物。,性质：具有良好的亲水性，但不溶于水，分子间能够形成氢键缔合体，可发生氧化、酯化、醚化反应，有一定的吸水性，润胀性。,2、半纤维素 半纤维素是除纤维素和果胶以外的碳水化合物，也称为非纤维素碳水化合物。与纤维素不同，半纤维素是由两种或两种以上单糖基组成的不均一聚糖，大多带有短的侧链。构成半纤维素单糖主要是：D-木糖、D-葡萄糖和D-甘露糖、D-半乳糖。构成半纤维素短的侧链糖基有：木糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、和葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。由单糖和糖醛基构成的支链型化合物。 性质：分子中存在大量的羟基，吸水和润胀能力较大使植物纤维易水化、润胀，有利于纤维的交织，但是造出来的纸张的稳定性差。,木素 木素存在于植物的木化组织之中，维管植物细胞壁中含有存在木素量的大部分，而细胞间层物质的大多数都是木素，它使纤维相互粘合而固结。木素的基本结构单元见下页图所示。因此，要分离纤维，就必须溶解木素，这就是化学制浆的实质。按照被保留在纸浆中木素的含量，可以将纸浆区分为软浆和硬浆。软浆木素含量在2%左右，硬浆木素含量约为8%，半化学浆木素含量高达15%，纸浆的漂白是在尽可能少损伤纤维素和半纤维素的情况下进一步除去残留在纸浆中的木素。,木素的主要分子结构,OH,OCH3,OH,OH,OCH3,OCH3,愈疮木基,紫丁香基,对羟苯基,木素的作用植物纤维中起粘结增强细胞壁的作用，增加了纤维离解的难度。性质：化学性质不稳定，光、热、空气等的变化，都会引起木素结构的化学变化，使纤维发黄、变脆，使纸张质地变脆，机械强度下降，并显示出木素的黄褐色，影响纸张的白度 。,五、 其他成分及造纸辅料 1 、其他成分 造纸原料中的次要化学物质有果胶质、矿物质和各种抽提物等。 果胶质是聚半乳糖尾酸中一部分羧基被甲基酯化，一部分被中和成盐的高分子化合物。其在木材及草类中含量很少，一般不超过1，在韧皮原料和嫩枝材中含量较多，在5以上。植物中天然果胶质不溶于水，在水中或稀酸中加热时，则易于溶解。 抽提物分为冷水抽提物、热水抽提物、有机溶剂抽提物和稀碱液抽提物。其中包括果糖、单宁、淀粉、脂肪、树脂、蜡类等。这些成分品种复杂多样，含量极少。 矿物质是指造纸原料燃烧后残存的物质，又叫灰分。木材灰分含量较少，一般都在1以下，草类原料灰分较高，在2以上；稻草灰分含量最高，达1015。,包装印刷纸的类别及特性,第三节 造纸工艺简介 一、 概述 1、造纸 分制浆和抄纸,植物纤维原料,制浆 通过机械、化学或两者相结合的方法，从植物的细胞壁中把非纤维物质除去，使植物纤维离解成以纤维为主体的本色浆或漂白浆的过程。2、工艺流程原料贮存备料蒸煮洗涤筛选漂白 磨浆 二、制浆的方法及常见的浆料1、机械法磨木浆 本色浆：主要用于新闻纸 褐色浆：强度大、多用于包装用纸（牛皮纸）,特点：纤维短小，得浆率高，造出的纸张，结构松，吸水性好，弹性好。2、 化学法化学法是指将化学药品与植物纤维原料放入蒸煮容器中蒸煮如图所示，从而将原料中的木质素溶解除去，使原料纤维彼此分离出来成浆的方法。,1）、碱法 硫酸盐法（Na2SO4（S2、HS、OH ） 特点 颜色较深，纤维粗而坚韧，很难漂白。一般用于制牛皮纸，得浆效率低。 2）、酸法 亚硫酸盐法（Ca(HSO3)2（SO32、HSO2 ） 特点 纤维长，并有良好的结合力，漂白容易，纤维虽硬但具有一定的韧性，它的机械强度不如碱法制得的纤维好。 3）、化学机械浆 先将原料进行化学预处理，再磨浆。特点 它的得浆率在化学浆加机械制浆之间，多用于抄制纸板。,三、纸页的抄造,长网造纸机结构示意图,1、工艺流程 纸料准备打浆加填、施胶、染色稀释、精选 纸页的抄造在网上成形压榨烘干整理（涂布加工）成品 打浆的作用 疏解：使多根纤维粘结在一块的纤维束分散成单根纤维有利于提高纸的匀度、强度和表面平滑度。 借用机械作用（摩擦挤压等），把初生壁和次生壁外层破坏，帚化，切断使纤维的次生壁中层充分暴露出来，以促进纤维的吸水润胀和纤维化，并受到部分切断，,促进纤维表面积和游离羟基大增加，提高纤维之间的结合面积和结合强度。即“帚化”。,2、纸页的抄造 1)造纸机简介 长网造纸机 喷浆成型圆网造纸机 挂浆成型 单面脱水形成两面性立式夹网造纸机 喷浆成型-双面脱水2）造纸机的结构 进料部分铜网部分压榨部分烘干水份 99%99.7% 85% 65% 3-7%3）存在的问题因造纸工艺而使纸张双面性 丝缕性 纤维分布不均匀,四、纸页的涂布加工,1、涂布加工的目的 就是在外表具有纸浆纤维形成的凹凸不平和带孔隙的非涂布纸上，涂盖上一层由细微粒子组成的对油墨吸收性能良好的涂料，以便得到具有良好的均匀性平滑性的纸面，从而提高纸张对印刷网点的还原能力以及良好的白度，光泽度和不透明度。2、涂布加工 原料选择涂料制备涂布机涂布干燥压光整理表面分切、复卷 涂料的原料：颜料、胶粘剂、助剂,第四节 纸张的结构一、结构的概念指形成整体的元素及其分布二、纸张中纤维的分布状态及结合力1、形成过程悬浮液纤维絮凝状态纤维交织状态共生粘附结构2、纤维间的结合力 交织力纤维间接触摩擦力 纤维间氢键缔合力主要的 分子间作用力,H,O,H,H,O,O,H,H,O,O,H,H,O,H,H,O,O,H,H,O,H,H,O,O,H,H,O,H,O,H,O,H,O,H,O,H,O,H,O,O,纤维素分子链,H,纤维素分子链,纤维素分子链,脱水,纤维素分子链之间通过脱水形成氢键，使纸张获得了强度。,3、结构特点 具有多相复杂的结构元素 结构元素在3个相互垂直方向上分布都不同 具有孔隙结构 结构元素之间存在结合力（交织力、纤维间氢键缔合力、分子间作用力） 三、纸张的基本结构性质1、纸张的两面性 1）、 两面性 正面：与毛毯接触面 反面：与网面接触面 2）、两面性对纸张性能的影响,正面：由于沉积在网上的纸胎本身在和网一起过滤作用，细密的纸胎对细小纤维和填料粒子发生阻流和助留，所以正面填料和细小纤维留着较多,结构比反面紧密，纸面也较细腻，平滑度高。 反面：浆料中部分填料和细小纤维将随着脱除的水流失。所以反面比较 粗糙，结构也比较疏松。 正反面的区别： 平滑性的差别：正面：平滑、紧密反面：粗糙、疏松,表面强度：反面正面 3）鉴别方法 用硬币划一下，印痕深的是正面 用手摸 用稀碱溶液 表面强度：反面正面 2、纸张的丝缕性纤维排列具有方向性 1）、纵丝缕纸与横丝缕纸 纵丝缕纸：纸张中纤维排列与长边平行 横丝缕纸：纸张中纤维排列与长边垂直 2）、丝缕性对纸张的性能的影响,纸张的纤维在吸湿润胀时，纤维直径