北京印刷学院印刷材料及适性 课程设计

1、印刷材料及适性课程设计北京印刷学院 201x级印刷xx班 一、综述（一）纸张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，现在业界常用纸张的印刷适性来衡量其质量的好坏。不同的纸张又具有不同的印刷适性。1纸张的分类纸张的种类成千上万，现仅举例三种最为常用的纸张进行介绍。（1）铜版纸铜版纸又称为印刷涂布纸，这种纸是在原纸上涂布一层白色浆料，经过压光而制成的纸张，表面平滑，白度较高，纸张纤维分布均匀，薄厚一致，伸缩性小，有较好的弹性和较强的抗水性和抗张性能，对油墨的接受性十分良好。主要用于印刷画册、封面以及精美的产品等。（2）胶版纸胶版纸伸缩性小，对油墨的吸收性均匀，平滑度好，

2、质地紧密，不透明度好，白度好，抗水性能较强，适用于平版印刷，常用于印刷书刊正文等。（3）新闻纸顾名思义，新闻纸多用于印刷报纸而得名。新闻纸质地松软，吸墨性强，有一定的抗张强度，但正反面、横纵向差别较大，抗水性较差。由于新闻纸以机械方法制浆，故含有大量残留的木素和其他杂质，易发黄、变脆，不宜长期存放。2纸张的印刷适性纸张的印刷适性就是指直接影响印刷品质量的纸张的性质，包括纸张的平滑度、油墨吸收性、光学性质和力学性质等。现就与印刷品色域相关的性能作一下阐述。（1）平滑度（印刷平滑度）纸张是一种可压缩性材料，在印刷压力下，纸张的印刷平滑度是纸张表观平滑度与表面可压缩性的综合体现。纸张的平滑度是发映纸

3、张表面平整、光滑程度的性能指标。纸张平滑度不同，印刷中油墨与纸张接触的紧密程度就不同，最终影响油墨的转移程度及图文是否清晰等方面。平滑度的测量通常采用空气泄漏法，有两种表示方法，一是采用通过一定体积空气所用的时间来表示，以秒为单位，另一种是用纸张粗糙度pps值表示。（2）光泽度光泽度是纸张表面镜面反射的程度，主要取决于纸张表面的粗糙度和构成纸张的物质的性质。光泽度高的纸张，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）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。油墨转移到纸张上后，通过色料减色法和色光加色法形成

4、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，层次少。（4）油墨的吸收性能在实际印刷中，纸张对油墨的吸收性可分为两个阶段：加压渗透和自由渗透，主要取决于印刷压力和纸张表面空隙结构的分布。通常采用k&n值来表示纸张对油墨的吸收性能。（二）油墨油墨是印刷不可缺少的材料，它是由作为分散相的颜料和作为连续相的连接料组成的稳定均匀的混合物，其流变性能对印刷品质量有着重要影响。1粘度粘度是检测油墨流变性能的主要指标，它表示流体流动时摩擦阻力的大小。通常采用平行板粘度计测量出粘度、屈服值、丝头长短、软硬程度和流动度等。也可

5、用锥板粘度计考察油墨的触变性。2粘着性（tack值）粘着性是指油墨抵抗墨层分离的力。通常采用油墨粘性测定仪来测量粘性和粘性增值。3撤粘剂撤粘剂是一种膏状物质，稠而疏松柔软，没有粘着性，其作用是降低油墨的tack值，而最好不改变其流动度。二、实验本次综合性实验分为两大部分：纸张部分和油墨部分，通过两部分实验，掌握不同种类纸张对印刷品色彩再现的影响，同时体会不同浓度的添加剂对油墨性能的影响。（一）实验方案：经过前期查找资料，小组讨论，确定出如下实验方案。1分别测定铜版纸、胶版纸、新闻纸三种植的白度、光泽度、平滑度和pps值；2用tgs牌原墨进行打样，然后用x-rite分光密度计分别对各个色块进行颜

6、色和密度的测定；3用平行板粘度计、锥板粘度计、油墨粘性测定仪分别测量原墨和含1%、3%、5%、7%、9%撤粘剂的油墨的粘度、粘性等各项流变性能。注：由于时间关系，暂且忽略由纸张正反面带来的影响。（二）实验过程1纸张部分（1）纸张部分性能的测定a.纸张白度测量a.实验仪器：wsb-d/o白度计b.实验原理：通过测定纸张定向蓝光（457nm）反射率，来表示纸张的白度。c.主要实验步骤：开机后，选择457nm光源，用黑板校零，用标准白板校准；分别测试铜版纸、胶版纸、新闻纸的白度，将实验数据记录在表11a中。d.实验数据实验条件：光源：457nm入射光角度：45反射光角度：0表11a 纸张白度测量数据

7、纸样测量值平均值铜版纸85.5 85.0 85.3 85.3 胶版纸79.1 79.2 79.3 79.2 新闻纸53.4 53.5 52.6 53.2 e.数据分析：从上表数据看，白度：铜版纸胶版纸新闻纸；铜版纸表面有一层白色涂层，涂料中的颜料白度很大（有的是用二氧化钛），因而白度大；胶版纸在制浆后进行了一定的漂白，而且加填了填料，使得纸张白度提高；新闻纸采用机械法制浆，残留大量木素，而且也没有经过漂白或者涂布，因而白度低。b.纸张光泽度测量a.实验仪器：ugv-5d变角光泽仪b.实验原理：通过测定纸张镜面反射的能力，来表示纸张的光泽度。c.主要实验步骤：开机后，选择75角度，调零后，用黑玻

8、璃板进行校准；分别测试铜版纸、胶版纸、新闻纸的光泽度，将实验数据记录在表11b中。d.实验数据实验条件：入射光角度：75表11b 纸张光泽度测量数据纸样测量值平均值铜版纸58.60 58.45 54.57 57.21 胶版纸3.92 3.79 3.87 3.86 新闻纸3.52 3.65 3.58 3.58 e.数据分析：从上表数据看，光泽度：铜版纸胶版纸新闻纸；铜版纸表面有一层白色涂层，涂料填补了纸张表面的凹坑，使得光泽度大大提高；胶版纸、新闻纸表面并没有进行涂布，表面凹凸不平，故镜面反射程度不大，光泽度下降，但胶版纸表面经过了一定的施胶，故光泽度相对于新闻纸会高点。c.纸张表面平滑度测量a

9、.实验仪器：“zpd10b”型无汞纸张平滑度测定仪b.实验原理：空气泄漏法，即在一定的真空度、一定的面积、一定的试验压力下，测定一定容积的空气，通过试样和玻璃砧之间的接触表面所需的时间用“s”表示。试样越平滑，它与玻璃砧接触就愈紧密，空气通过的速度就愈慢，需要的时间就愈长。c.主要实验步骤：开机后，将纸样夹入仪器，按动操作钮，真空泵开始工作。当容腔内与外界气压压差为53.33kpa时，三个指示灯依次燃亮，真空泵停止工作；外界空气逐步进入容腔，使内外压差变小，当50.66kpa指示灯一灭，数字显示器开始同步计数，当48.00kpa指示灯一灭，计数同时停止，此时显示器上显示出的数值即是该纸样的平滑

10、度值。分别使用铜版纸、胶版纸、新闻纸重复上述步骤，将实验数据记录在表11c中。d.实验数据实验条件：测试压力：53.33kpa50.66kpa数据单位：s表13 纸张平滑度测试数据纸样测量值平均值铜版纸593.30 604.30 597.90 598.50 胶版纸74.80 75.10 72.30 74.07 新闻纸49.62 49.43 51.55 50.20 e.数据分析：从上表数据看，平滑度：铜版纸胶版纸新闻纸；铜版纸表面有一层白色涂层，涂料填补了纸张表面的凹坑，使得空气泄露的时间增大，极大地提高了平滑度；胶版纸表面并没有进行涂布，故相对铜版纸平滑度低，但是胶版纸表面进行了施胶，故平滑度

11、相对于新闻纸较大；新闻纸没有涂布，也没有施胶，故平滑度最低。d纸张表面粗糙度测量（pps值测量）a.实验仪器：pps粗糙度测定仪b.实验原理：同样采用空气泄漏法，但更接近实际印刷的压力。通过将试样压在一个平的金属圆环和弹性衬垫之间，将测量环与纸面之间泄漏的空气流量，换算成以m表示的绝对单位的粗糙度值，同时可以直接预测出填充纸面凹坑所需的墨膜厚度。c.主要实验步骤：打开机器和空气压力泵，保证气压达到300-600kpa；分别测定在“cp500”、“ cp1000”、“cp2000”三个压力档下的pps值；分别使用铜版纸、胶版纸、新闻纸重复上述步骤，将实验数据记录在表11d中。d.实验数据实验条件

12、：数据单位：m表11d 纸张表面粗糙度测量数据纸样cp2000cp1000cp500铜版纸测量值0.77 1.02 1.32 0.78 0.98 1.34 0.80 1.05 1.28 平均值0.78 1.02 1.31 胶版纸测量值4.10 4.73 5.36 4.01 4.66 5.16 4.09 4.53 5.20 平均值4.07 4.64 5.24 新闻纸测量值4.13 5.08 5.64 4.16 5.06 5.10 4.09 4.74 5.17 平均值4.13 4.96 5.30 e数据分析：从上表数据看，横向分析：对于同一种纸，粗糙度：cp500cp1000cp2000；纵向分析

13、，对于同一种压力，粗糙度：铜版纸胶版纸新闻纸胶版纸；色相误差变化趋势：铜版纸胶版纸新闻纸；色效率变化趋势：铜版纸胶版纸新闻纸；灰度变化趋势：铜版纸胶版纸胶版纸新闻纸；综合来看，铜版纸平滑度高，白度大，光泽度高，所形成的颜色密度大，故形成的颜色种类多，色域范围大；从表12d中可以看出，黄色油墨的密度对于新闻纸有反常，这是由于黄色是弱色，其光密度随纸张的变化不明显，同时也与新闻纸注墨量大、吸收性好有关，另外，也与测量时忽略了纸张的正反面有关。2油墨部分（1）用平行板粘度计测量油墨的流变性能a.实验仪器：qnp型平板粘度仪b.实验原理：测量油墨在一定剪切力作用下，所产生的速度梯度 ，通过记录不同时刻

14、油墨的铺展直径，再经过换算，可以绘制油墨特性曲线和流变曲线，从而得到油墨的塑性粘度，屈服值，丝头长短和软硬程度。c.主要实验步骤：清洗：用软布和溶剂清洗仪器的装墨孔和上下平行板，使其干燥；调整仪器水平：利用水平仪调节支脚螺丝达到水平；装墨：移开上平板，拉下活塞7将墨装入墨孔内，墨面与下平行板表面平，注意不要产生气泡和空隙；测试：将上平行板支杆支好，在上平行板下落的同时启动秒表；读数：读取5s,10s，20s,30s.100s,120s等时间油墨受上平行板压力向四周扩展的直径，分别用原墨和添加了1%、3%、5%、7%、9%撤粘剂重复上述步骤，将结果记录在表21中。d.实验数据实验条件： 注墨量：

15、0.5cm3 上板重量：115g表21 用平行板粘度计测量添加不同浓度撤粘剂的油墨t(s)d(mm)原墨1%撤粘剂3%撤粘剂5%撤粘剂7%撤粘剂9%撤粘剂103032333435362032353536373830333736383838403538383939395035403940403960364039404040703940394141408040414041414190404140424241100404241424241110414241424342120414241424342900555757585857根据公式：=d=/d（其中，p=1.127n，v=0.510-6m3，=3

16、.14）算出结果并记录在以下各表：表211 原墨平行板黏度计数据计算结果t(s)d(mm)lgtsl(mm)i(mm)(pa)d(/s)（pas）10301.0000 10201505.25 36.82 40.88 20321.3010 1090.10 20.95 52.04 30331.4771 934.64 14.85 62.94 40351.6021 696.43 12.53 55.58 50351.6990 696.43 10.02 69.48 60361.7782 604.93 8.84 68.46 70391.8451 405.41 8.89 45.61 80401.9031 35

17、7.20 8.18 43.66 90401.9542 357.20 7.27 49.11 100402.0000 357.20 6.55 54.57 110412.0414 315.72 6.25 50.50 120412.0792 315.72 5.73 55.09 900552.9542 72.68 1.38 52.85 表212 1%撤黏剂平行板黏度计数据计算结果t(s)d(mm)lgtsl(mm)i(mm)(pa)d(/s)（pas）10321.0000 10221090.10 41.89 26.02 20351.3010 696.43 25.06 27.79 30371.4771 5

18、27.48 18.67 28.25 40381.6021 461.63 14.77 31.26 50401.6990 357.20 13.09 27.28 60401.7782 357.20 10.91 32.74 70401.8451 357.20 9.35 38.20 80411.9031 315.72 8.60 36.73 90411.9542 315.72 7.64 41.32 100422.0000 279.88 7.22 38.78 110422.0414 279.88 6.56 42.66 120422.0792 279.88 6.01 46.54 900572.9542 60.

19、79 1.48 41.16 表213 3%撤黏剂平行板黏度计数据计算结果t(s)d(mm)lgtsl(mm)i(mm)(pa)d(/s)（pas）10331.0000 825934.64 35.64 26.22 20351.3010 696.43 20.05 34.74 30361.4771 604.93 14.14 42.78 40381.6021 461.63 11.82 39.07 50391.6990 405.41 9.96 40.72 60391.7782 405.41 8.30 48.86 70391.8451 405.41 7.11 57.01 80401.9031 357.20

20、 6.55 54.57 90401.9542 357.20 5.82 61.39 100412.0000 315.72 5.50 57.38 110412.0414 315.72 5.00 63.12 120412.0792 315.72 4.58 68.86 900572.9542 60.79 1.18 51.45 表214 5%撤黏剂平行板黏度计数据计算结果t(s)d(mm)lgtsl(mm)i(mm)(pa)d(/s)（pas）10341.0000 826805.04 37.83 21.28 20361.3010 604.93 21.21 28.52 30381.4771 461.63

21、15.75 29.30 40391.6021 405.41 12.45 32.58 50401.6990 357.20 10.47 34.11 60401.7782 357.20 8.73 40.93 70411.8451 315.72 7.86 40.17 80411.9031 315.72 6.88 45.91 90421.9542 279.88 6.41 43.63 100422.0000 279.88 5.77 48.48 110422.0414 279.88 5.25 53.33 120422.0792 279.88 4.81 58.17 900582.9542 55.73 1.22

22、 45.55 表215 7%撤黏剂平行板黏度计数据计算结果t(s)d(mm)lgtsl(mm)i(mm)(pa)d(/s)（pas）10351.0000 728696.43 35.08 19.85 20371.3010 527.48 22.40 23.55 30381.4771 461.63 15.75 29.30 40391.6021 405.41 12.45 32.58 50401.6990 357.20 10.47 34.11 60401.7782 357.20 8.73 40.93 70411.8451 315.72 7.86 40.17 80411.9031 315.72 6.88

23、45.91 90421.9542 279.88 6.41 43.63 100422.0000 279.88 5.77 48.48 110432.0414 248.81 5.50 45.23 120432.0792 248.81 5.04 49.34 900582.9542 55.73 1.22 45.55 表216 9%撤黏剂平行板黏度计数据计算结果t(s)d(mm)lgtsl(mm)i(mm)(pa)d(/s)（pas）10361.0000 531604.93 26.51 22.82 20381.3010 461.63 29.54 15.63 30381.4771 461.63 19.69

24、23.44 40391.6021 405.41 15.56 26.06 50391.6990 405.41 12.45 32.58 60401.7782 357.20 10.91 32.74 70401.8451 357.20 9.35 38.20 80411.9031 315.72 8.60 36.73 90411.9542 315.72 7.64 41.32 100412.0000 315.72 6.88 45.91 110422.0414 279.88 6.56 42.66 120422.0792 279.88 6.01 46.54 900572.9542 60.79 1.48 41.1

25、6 注：由于时间紧迫，故只取900s（15min）时的数据作为最大铺展直径，进行屈服值的计算。根据公式：b=计算出屈服值。通过以上数据可以画出图211和图212：图211 油墨铺展直径和时间的关系图212 d关系图为方便比较，将以上数据整合到表217：表217 用平行板粘度计测量各种油墨的数据样品sl(mm)i(mm)b（pa）p（pas）原墨102072.68 46.15 1%102260.79 28.90 3%82560.79 41.87 5%82655.73 33.07 7%72855.73 31.21 9%53160.79 27.76 e.数据分析：随着撤粘剂浓度的增大，直线斜率逐渐减

26、小，说明油墨丝头减短，反映出油墨粘着性降低；随着撤粘剂浓度的增大，直线截距逐渐增大，说明油墨逐渐变软；随着撤粘剂浓度的增大，屈服值和塑性粘度受到一定的影响，总体屈服值呈下降趋势，可能是因为油墨在调配时不太准确造成。（2）用油墨粘性测试仪测量油墨的粘性和粘性增值a.实验仪器：yqm-1型油墨粘着性测试仪b.实验原理：粘性仪在旋转的情况下测试阻止油墨薄层分离或被扯开的阻力力矩，用力臂的大小表示，仪器只给出这个力的相对大小，故没有量纲，单位为1，以数字表示之。c.主要实验步骤：机座调水平：将仪器置于稳固的实验台上，调节水平调整螺丝使水平仪16处于水平位置；调温：开启恒温浴开关，使红绿灯同时发亮，红灯

27、亮时表示电热工作；升温至32 (温度调节是用恒温水浴器盖上的温控接触开关进行的)，并保持在32；调节平衡后，在吸墨器内灌满调匀的油墨，然后将墨均匀涂在合成胶辊上，先用手旋转马达轴，使辊子旋转而墨匀涂于辊子上，然后再打开开关使辊子旋转1分钟，把制动器合上再开始测定数据，在一分钟内测定并读出游标所指示的数值。此值即为此墨之粘着性；记录第15分钟时的粘性值，与1min时的粘性相差即为粘性增值，将数据记录在表22。d.实验数据：实验条件：注墨量：1.32cm3温度：311转速：400转/分钟表22 油墨黏性测试数据油墨样品1min15min粘性增值原墨99.40.41%8.48.80.43%7.67.

28、80.25%6.26.80.67%5.86.20.49%5.25.80.6e.数据分析：随着撤粘剂浓度增大，油墨粘性逐渐降低。随着撤粘剂浓度增大，油墨粘性增值并无多大变化，这是因为粘性增值与连结料中高沸点、窄馏程的煤油溶剂的挥发性能有关，而撤粘剂只针对粘性有影响，对粘性增值无明显影响。（3）用锥板粘度计测量不同浓度撤粘剂的油墨性能a.实验仪器：lv dv-ii+型brookfeild锥板粘度计b.实验原理：锥板粘度计的圆板固定，圆锥以一定的角速度旋转，椎板间隙装填待测流体，被测流体在圆板的间隙中受到剪切作用，椎板间的夹角很小，以使流体中的剪切速率均一，可近似地认为tg=，通过圆锥的旋转角速度计

29、算剪切速率，通过测定扭矩来计算剪切应力。c.主要实验步骤：开机，载入操作文件；取黄豆粒大小的油墨，置于圆板中心，轻轻放下摇杆，使锥板下落，待油墨充满锥板之间的空隙后，开始测量；将结果用excel导出，记录在表231、2、3、4、5、6上。d.实验数据实验条件：圆锥角3温度：25转速变化范围：514 r/min转速变化量：1转测量时间间隔：30s表231 原墨锥板粘度计测量数据原墨粘度速度fsr剪切应力剪切速率(p)(转/分钟)(%)(d/cm2)(1/sec)1414.0 5.0 27.6 27597.0 66.7 2386.2 6.0 30.9 30892.0 80.0 3368.6 7.0

30、 34.4 34401.0 93.3 4355.3 8.0 37.9 37896.0 106.7 5345.0 9.0 41.4 41397.0 120.0 6336.7 10.0 44.9 44892.0 133.3 7329.3 11.0 48.3 48295.0 146.7 8321.9 12.0 51.5 51501.0 160.0 9315.6 13.0 54.7 54703.0 173.3 10310.2 14.0 57.9 57902.0 186.7 11308.0 14.0 57.5 57491.0 186.7 12309.8 13.0 53.7 53698.0 173.3 1

31、3311.9 12.0 49.9 49901.0 160.0 14315.0 11.0 46.2 46198.0 146.7 15318.0 10.0 42.4 42399.0 133.3 16321.7 9.0 38.6 38601.0 120.0 17324.4 8.0 34.6 34601.0 106.7 18330.0 7.0 30.8 30799.0 93.3 19337.5 6.0 27.0 26997.0 80.0 20345.0 5.0 23.0 22998.0 66.7 表232 1%撤粘剂锥板粘度计测量数据1%撤粘剂粘度速度fsr剪切应力剪切速率(p)(转/分钟)(%)(d/cm2)(1/sec)1358.5 5.0 23.9 23898.0 66.7 2341.2 6.0 27.3 27293.0 80.0 3326.8 7.0 30.5 3