印刷纸的组成与结构

印刷纸的组成与结构第1页，共41页，2023年，2月20日，星期五课程简介《印刷材料及适性》是印刷工程专业学生的专业基础课，内容包括纸张、油墨两部分。本课程的任务是分析和研究实际印刷过程中有关纸张、油墨的问题。主要包括印刷用纸及其他承印材料的印刷性能，油墨及其组成，油墨的印刷适性等。必修课，3学分，考试课课程考核：平时成绩：40%，期末成绩：60%第2页，共41页，2023年，2月20日，星期五授课内容1.承印材料与印刷适性1.1印刷纸的组成与结构纸张的组成，纸张的结构，纸张的形成1.2印刷的性能物理性能，化学性能，光学性能，表面性能，纸张的水分平衡，1.3印刷纸的种类新闻纸，书刊印刷纸，胶版印刷纸，涂布印刷纸，合成纸与复合纸1.4包装承印材料纸板与瓦楞纸板，塑料承印材料，金属材料，复合包装材料，玻璃与陶瓷包装材料第3页，共41页，2023年，2月20日，星期五授课内容2.油墨与印刷适性2.1油墨的组成与稳定性2.2印刷油墨的性能流变、干燥、光学、耐抗、粘弹和物理性能2.3印刷油墨的种类平版、凸版、凹版、网版、光学、热敏、功能性和数学印刷油墨3.橡胶与印刷适性印刷橡皮布与适性，印刷墨辊与适性4.印刷版材平印版、凸印版、凹印版、网印版和CTP印版第4页，共41页，2023年，2月20日，星期五课程要求掌握承印材料(主要是纸张)和油墨的组成、结构与基本性质之间的关系，掌握材料的性能对印刷的影响，材料的印刷适性和相互之间的联系掌握印刷材料各项性能的表示方法、测试原理和测试手段第5页，共41页，2023年，2月20日，星期五2011-9-14第一章印刷纸的组成与结构第一节纸张的组成第6页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.植物纤维纤维、填料、胶料和色料植物纤维由纤维素、半纤维素、木素和其他少量成分组成。木材纤维非木材纤维二次纤维针叶木（软木，长纤）阔叶木（硬木，短纤）禾本科植物纤维：稻草、芦苇、甘蔗渣、竹、龙须草、玉米杆韧皮纤维类：麻及树皮种毛纤维原料：棉混合废纸、旧报纸、旧瓦楞纸箱、白纸边；节约森林资源，保护环境第7页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.1纤维结构模型初生壁次生壁（S1、S2、S3）细胞腔ML=middlelamella,P=primarywall,S1=outerlayerofthesecondarywall,S2=middlelayerofthesecondarywall,S3=innerlayerofthesecondarywall,W=wartylayer.第8页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.2纤维素D-吡喃式葡萄糖基，1,4-β-甙键，线型高分子化合物；每个基环上有三个醇羟基；第9页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.2纤维素纤维素与水作用水桥；水份蒸发-纤维靠近；0.255-0.275nm产生氢键；结合力；强度亲水性-吸湿-纸纸伸缩；相对湿度第10页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.3半纤维素聚糖的总称：D-葡萄糖基、D-半乳糖基、D-木糖基、D-甘露糖基、L-阿拉伯糖基、D-葡萄糖醛酸基等有利于水化、细纤维化、提高纸张的柔软性和强度。纸张的柔软性和强度。半纤维素含量高的纸张，形稳性较差第11页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.4木素苯丙烷结构单元；醚键和碳碳键连接；三维网状结构；天然高分子化合物。蒸煮：高温下一定浓度的酸和碱能使木素降解为易溶性的小分子溶于蒸煮液漂白：次氯酸盐、二氧化氯、臭氧、过氧化氢等氧化剂作用于木素，生成低分子羧酸和二氧化碳愈疮木基紫丁香基对羟基苯第12页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.4木素阻碍纤维间的结合，使纸张耐久性差，易变黄。第13页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.5其他少量成分果胶质、各种抽出物和矿物质等果胶含量少不超过1%抽出物包括果糖、单宁、淀粉、脂肪、树脂和蜡等矿物质：原料燃烧后残存的物质叫灰份第14页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.5原料化学组成的比较第15页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.5原料化学组成的比较ComponentWoodNonwoodCarbohydrate65-8050-80Cellulose40-4530-45Hemicelluloses25-3520-35Lignin20-3010-25Extractives2-55-15Proteins<0.55-10Inorganic0.1-10.5-10SiO2<0.10.5-7Comparisonbetweenthetypicalchemicalcompositionofwoodyandnon-woodyfeedstocksusedforpulping(%ofthefeedstockdrysolids第16页，共41页，2023年，2月20日，星期五2.填料纤维之间不均匀的孔眼和空隙，使纸张凹凸不平。加填：纸浆中加入一些矿物质（填料）改善平滑度；不透明度；白度；吸墨性纸张强度（表面强度）降低；20%填料种类化学组成相对密度折射率滑石粉30.6%MgO,62%SiO22.71.57瓷土39%Al2O3,45%SiO22.581.56沉淀碳酸钙98.6%CaCO32.651.658钛白98%TiO23.92.65硫酸钡97%BaSO44.3-4.41.64第17页，共41页，2023年，2月20日，星期五2.填料PapergradeTypeoffillerContentinpaper%newsprint-virginpulpnofiller/clay-1-withdeinkedpulpclay/carbonate5-15super-calendaredwoodcontaining-gravureclay/talc25-35-offsetclay20-30-catalogclay4-15basepaperforcoating-woodcontainingclay/carbonate7-15-woodfreecarbonate/clay15-30finepaper-copy,inkjet,laserprintcarbonate20-25第18页，共41页，2023年，2月20日，星期五3.胶料纸张多孔结构，毛细管作用力；字迹模糊施胶：获得抗拒流体渗透、扩散的性能。表面施胶或内部施胶。纸内施胶的胶料：松香胶、分散松香胶、合成胶（AKD和ASA）等。表面施胶：氧化淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、合成树脂等。

第19页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.4色料颜色纸浆：染料染色白色纸：调色和增白木素或其他发色基团浅黄色，调和色相-纯白；荧光增白剂湿强剂、干强剂、助留剂、消泡剂、抗水剂第20页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.5纸张的强度氢键结合力(纤维间形成的氢键)化学主价键力(纤维素分子链葡萄糖基之间的键力)极性键之间的吸引力(分子间的范德华吸引力)表面交织力(由纤维的长短及表面状况所决定的)

其中，氢键的结合力对纸强度影响最大第21页，共41页，2023年，2月20日，星期五2011-9-14第一章印刷纸的组成与结构第二节纸张的结构第22页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.纸张结构特点纸张的组分及在纸页中的排列和分布。具有多相多种组分组分在XYZ三个方向各向异性：纤维排列；组分分布多数纸张结构两面性：白度、平滑度、吸水性纸张有复杂的孔隙结构：透气、吸收性、可压缩性孔隙率：指纸张孔隙体积与纸张的总体积之比沿纸页纵向的平均孔径半径最大，沿厚度方向的平均孔径半径最小印刷纸为0.02-0.2μm第23页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.1纸张的两面性纸张两面性：细小纤维、填料、胶料的流失对印刷纸质量的影响平滑度和施胶度→油墨的接受性和吸收性不同正面平滑度较高，着墨效果较好，但表面强度低，在印刷中更易发生拉毛现象。反面正好相反。正面接触的橡皮布表面的堆粉堆毛现象要比反面严重正反面鉴别立式加网纸机能够克服纸张两面性第24页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.1纸张的两面性

产地瑞典英国日本龙游黄台定量(g/m2)42.244.542.241.54242.2平滑度（S）正7537.415915715650.7反46.62493.213912729.4拉毛速度（cm/s）正557850504879反919562696685印刷密度红色正0.440.40.580.740.650.31反0.420.370.580.620.550.28蓝色正0.380.450.570.650.750.44反0.310.370.570.540.60.4第25页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.2纸张的垂直结构Z向强度：纸张在垂直方向的抗张强度现象：胶印中的拉毛现象细小纤维和填料在Z向的分布第26页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.2纸张的垂直结构填料在纸页“Z”向的分布Twocross-sectionsofahandsheet第27页，共41页，2023年，2月20日，星期五2.纸张的丝缕纸张丝缕：纸张中大多数纤维的排列方向，平行纸机运行方向；分纵丝缕和横丝缕；单张纸平印中，纸张丝缕对印刷的影响很大纸张丝缕的形成：纸张抄造时由于铜网的平移和震动使大部分纤维顺着一个方向，而形成了纵、横向。

第28页，共41页，2023年，2月20日，星期五2.纸张的丝缕纵、横向异性：强度不同以及吸湿后尺寸变化不同对印品质量影响：吸湿后，水分子渗透；纤维分子间的距离；使纸张发生膨胀；脱水后又会使纸张收缩。影响印刷时套印的准确度。调整印刷衬垫补偿纸张形变，印刷纸通常用直丝绺直丝绺：纤维排列方向与印刷辊筒平行；横丝绺：纤维排列方向与印刷辊筒垂直。第29页，共41页，2023年，2月20日，星期五2.纸张的丝缕纸张中纤维的纵、横向的判断撕纸法纸条弯曲法纸页卷曲线抗张强度或耐破度鉴别法787×1092mm的单张印刷纸，相对湿度50%→65%时，纵向伸长率为0.05%,横向伸长率为0.15%.长边短边横丝绺1.640.4直丝绺0.551.18第30页，共41页，2023年，2月20日，星期五3.纸张的匀度指纸张中纤维分布的均匀程度影响：外观、物理、化学性能影响纸张均匀度的因素纤维特性填料纸料浓度及流速的影响匀度的测量在透射光中检查时，以光密度波动来表示。人工视觉的方法：云彩斑点，发亮或发暗第31页，共41页，2023年，2月20日，星期五2011-9-14第三节纸张的形成第32页，共41页，2023年，2月20日，星期五1.制浆纸张的生产两工序：制浆和抄纸1.1制浆碱法制浆机械法制浆洗涤、筛选和净化漂白打浆施胶、加填和染色第33页，共41页，2023年，2月20日，星期五2.抄纸、整饰和涂布加工

网部、压榨部、干燥部整饰：超压、复卷、切纸、打包涂布加工纸：铜版纸复合加工纸：铝箔纸变性加工纸：钢纸浸渍加工纸：蜡纸机械加工纸：壁纸第34页，共41页，2023年，2月20日，星期五3.纸的分类定量纸：定量<250g/m2

或厚度<0.1mm纸板：定量>250g/m2

或厚度>0.1mm纤维原料植物纤维非植物纤维制造方法手工纸机械纸加工类型涂料纸非涂料纸第35页，共41页，2023年，2月20日，星期五3.纸的分类用途文化用纸：新闻纸、印刷纸、书写纸、制图纸、复印纸等包装用纸：牛皮纸、纸袋纸、玻璃纸、防锈纸、防油纸等技术用纸：传真纸、心电图纸、电容器纸等生活用纸：卫生纸、壁纸、肥皂纸、餐巾纸等包装用纸板：箱纸板、白纸板、瓦楞纸板等技术用纸板：过滤纸板、钢纸纸板、绝缘纸板等建筑用纸板：石膏纸板、隔音纸板、油毡纸等印刷用纸板：字型纸板、封面纸板、车票纸板等第36页，共41页，2023年，2月20日，星期五4.纸张的规格形式平板纸：单张纸印刷机卷筒纸：高速轮转印刷机尺寸：平板纸：880×1230、880×1092、787×1092、787×960、690×960、850×1168，尺寸误差不许超过±0.5mm或±1mm卷筒纸：1575、1092、880、7