印刷涂布纸及其印刷适性综述

印刷涂料纸及其印刷适性综述

印刷涂料纸是印刷涂布原纸经涂布和整饰加工后制成的纸。发展印刷涂料纸的生产是今后印刷用纸特别是高级印刷用纸的发展方向。因为它能改善纸页外观，提高纸的平滑度，改善吸墨性能和耐水性，使其更适应于高质量印刷品的印刷。同时印制出来的产品对比性较好，确实给人们带来一种美的感觉。高速多色的印刷工艺对涂料纸印刷性能提出了更高的要求。本文从印刷涂布纸生产工艺出发，探究一下生产工艺当中对印刷涂布纸的印刷适性产生影响的各种因素。

印刷涂布纸是涂布加工纸中最基本和最重要的一类纸张，对原料、涂布工艺控制以及整饰都具有较高要求。下面我们分别从印刷涂布纸的结构组成、涂布原料、涂布设备与方法、涂层的干燥和表面整饰等5个方面分析一下印刷涂布纸及其印刷适性。

1 印刷涂料纸的结构和组成

印刷涂布纸是由原纸及覆盖在原纸表面(单面或双面)的涂料层所组成。是以高岭土、碳酸钙、硫酸钡和二氧化钛等白色颜料为主体，加上各种胶粘剂以及根据需要配入各种化学辅助剂而调制成的涂料，按一定量均匀地涂布覆盖在纸或纸板表面上而成的。

1.1 印刷涂料纸的涂层表面结构及内部结构及其对印刷适性的影响

1.1.1 与表面结构相关的主要是纸张表面粗度和平滑度

表面粗度是在印刷机的转印滚筒上，在一定负荷下，印版（或橡皮布）与纸张的印刷接触的决定因素，其终端效果体现为印刷品的逼真度和转印的容易程度。粗的印刷涂料表

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面不适应薄油墨膜的印刷，容易引起网目版印刷时网目点轮廓破坏，并会产生蹭脏等印刷质量问题。

与表面粗度直接相关的质量指标是平滑度。纸张平滑度高，网点的还原性就好，在纸张上能得到清晰细腻的印迹，有利于精确再现原稿的阶调与色彩。纸张平滑度低，网点的还原性差，印迹不能完好转移，同时油墨在纸张上还会因分布不均匀而造成局部粘附力过大，产生剥纸等现象。印刷涂料纸最后要用超级压光机对其进行压光，其中一个目的就是提高其平滑度。

1.1.2 与内部结构相关的印刷适性

涂料被涂到原纸以后发生了各种物理的及胶体化学的现象，这些现象导致形成一种大小不同的粒状结构。这种结构影响原纸的表面吸收性的变化，进而引起涂料脱水速率的局部差异，导致涂层膜在光学、吸收及其他性质方面的点与点之间的差异。这种差异是涂层及印刷品斑点的主要原因。

1.2 印刷涂料纸的机械性质（表面强度、表面层的可压缩性和抗张强度）

1.2.1 表面强度

涂布纸的印刷表面强度是涂布纸印刷的关键指标。纸张的表现强度低则掉毛掉粉严重，印刷品上会留下斑点，掉下的粉会发生堆积，以至于堵塞印版上的文字和图案造成糊版，同时也会降低印版的耐印率。在酒精润版系统中，纸粉将会被传递到水斗中流入水箱，造成润版液性能下降，掉毛掉粉严重时还会堵塞水管，影响正常供液。纸张的表面强度不够，原因在两个方面，一是纤维间的结合情况，它与原料纤维种类和制造方法有关,如果浆料中

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非纤维细胞的比例较大(如稻草浆)，因为这些杂细胞与其他纤维的结合力低,印刷时必然会因为受到剥离作用而被剥落下来；另一方面表现在纸张表面的纤维与纸张的结合状态不良或结合强度不高。如纸张表面的纤维,一半是与纸张紧密结合,加一半是悬空的,印刷时,这些纤维有可能被拔掉而发生掉毛,有的在纸面竖直起来而使纸面发毛。

1.2.2 表面层的可压缩性

压缩性是纸页接受印版压印时的可压缩程度；决定着印版与纸面的均匀接触程度。

1.2.3 抗张强度

在卷筒纸轮转印刷过程中需要纸张有较高的抗张强度，因为在轮转印刷过程中，橡皮滚筒、印版滚筒和压印滚筒之间始终处于合压状态。若纸张的抗张强度较低则易发生断纸现象，常常会使纸张卷缠在橡皮滚筒上，造成橡皮布和印版的磨损，严重时还会损坏印刷机。所以抗张强度对于印刷涂布纸来讲尤为重要。

1.3 印刷涂料纸的光学性质（白度、不透明度和光泽度）

1.3.1 白度

白度用来衡量纸张对光的总的反射能力。白度高的纸张可以增强与墨色的对比，使印刷品色彩鲜亮。不同用途的颜料涂布纸对白度的要求是不相同的。例如，用于印刷高级美术画、画册、画卡的胶版印刷涂料纸对白度的要求就要高一些；而用于凸版印刷的普通涂料纸对白度的要求就低一些，否则眩光刺眼，影响人的视力。

1.3.2 不透明度

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不透明度对用于印刷颜料涂布纸有特别重要的意义。不管是书刊杂志，还是美术画册和画报，很多都需要双面印刷，如果颜料涂布纸的不透明度不高，这些印刷品就会产生印刷透背，影响印刷效果。如果使用钛白粉(Ti02)等高散射的颜料，就可以获得高的不透明度。

1.3.3 光泽度

纸张的光泽度指的是纸张对光线的规则反射程度。纸张的光泽度高，印刷光泽度相应就高，印刷品色彩鲜艳。彩色胶版印刷所用的印刷涂料纸应有较高的光泽度，才能印出色彩光亮的高质量印刷品。而对阅读用的印刷颜料涂布纸，过高的光泽度会干扰读者的视线。

1.4 印刷涂料纸的吸收性能

印刷涂料纸的吸收性能包括吸油性和吸水性。吸油性和吸水性是纸张两种完全不同的性质。在这两个性质中，我们更关心的是吸油性，因为印刷用的油墨绝大部分是油基材料。印刷工艺要求纸具有相当的吸收能力，使纸能尽快的吸收油墨，印刷时纸吸收的是油墨中的连结料，而颜料颗粒则留在纸板表面迅速干燥。如果涂料中的胶粘剂均匀分布并且不发生迁移，则涂层的油墨保留或吸收性质受涂层中的颜料体积浓度支配，也受颜料品种所影响。最疏松的颜料给出最高的油墨吸收性。一般吸墨性太低，油墨干燥速度慢，会产生“粘脏”现象；而吸墨性太高，油墨大部分被吸入涂层，会使印迹光泽度降低，甚至产生透印现象。

2 涂布原料

2.1 涂布原纸

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涂布原纸的质量对于涂布纸的质量有着很大影响。涂布原纸质量低，即使涂布设备很好、涂布技术很高，也难得到质量很好的涂布纸。

2.1.1 原纸的打浆

首先从浆种来讲，通常化学木浆所含的杂细胞和细小纤维少，故掉粉、掉毛也少；其次从制浆方法来讲，不同的制浆方法所得纸浆抄制的纸掉粉、掉毛情况也不同，如硫酸盐法与碱法浆抄造的纸掉粉、掉毛程度较酸法浆小。对于用机械浆抄的原纸，由于机械制浆是利用机械的方法将纤维原料磨解而得到纸浆的方法，没有使用化学药剂除去木素，所以用机械浆制成的纸其白度比较低，而化学浆的漂白度直接影响到成纸的白度。

再从打浆程度来讲，打浆度要适当。打浆度太低不但降低了纸页强度，而且由于吸收性太大会使涂料层的水分和部分胶粘剂过多过快渗透入原纸，影响涂层强度，在压光和印刷时产生掉粉现象。若打浆度太高也不好，这样的原纸由于紧度太大，纸页不疏松而影响吸收性，还增大了纸页的变形性，易产生卷曲和褶子，原纸的形稳性也不好。

2.1.2 原纸的施胶

在平版印刷过程中因利用油水相斥原理进行油墨转移，使用施胶度较高的纸张在印刷时，油墨和润版液难以进入纸内，从而减轻了纸张的吸水变形，提高套印精度。施胶后的纸张经压光后，纸的光泽度和平滑度会相应提高，从而改善了印刷品的质量。纸张经施胶后，其胶料之间，胶料与纤维之间紧密结合，提高了纸张的强度，减轻了掉毛掉粉现象。原纸还可以进行表面施胶，以提高原纸的表面强度。同时又可减少涂料中胶粘剂向纸层内的迁移，从而提高涂料纸的印刷表面强度。

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2.1.3 原纸的加填

原纸加填的目的在于提高其白度和不透明度，但填料的加入将降低原纸的强度和表面强度。原纸的加填量和纸页的机械强度及表面强度成反比关系。原纸的灰分增加了，纸页的机械强度就会降低，掉毛掉粉的程度就加大。

2.1.4 原纸的均一性

原纸的均一性是指原纸横幅定量、匀度、厚度、水分、纤维组织等的均一程度。原纸均一性差时，会造成涂布不均匀，导致纸面的油墨吸收性、光泽度和平滑度的差异。若原纸的水分不均匀，对涂料的吸收将不均匀，致使涂层表面性质不均匀而影响印刷效果。

2.1.5 原纸的表面强度

较好的原纸表面强度，就能适应现代印刷设备的高印刷速度、高压力以及印刷油墨的高粘度要求，也就是说它很大程度上决定了涂料纸的印刷性能。

2.1.6 原纸的白度和不透明度

原纸的白度直接影响印刷油墨颜色的色相、亮度和纯度。在现实生产中发现，如果原纸的白度低，即使涂上高白度的涂料，经超级压光机压光后，涂层的白度反而低于涂料的白度，所以，我们要求原纸的白度应尽量接近或超过涂料的白度。

原纸的不透明度对于双面印刷的涂料纸和轻定量涂布纸来说显得非常重要。这是由于原纸的不透明度的大小决定了印刷时是否出现透印。

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2.1.7 原纸的湿变形

主要涉及纸张成品的伸缩变形。会影响到套印精度，有时还会使纸张产生折痕，对须精细印刷的产品(如条码等)其影响更为严重，所以在印刷时需考虑纸张的丝缕方向即纤维的主要排列方向。

2.2 涂布颜料

印刷涂料纸使用涂布颜料的目的是为了填充、覆盖原纸凹凸不平的表面，提高纸的白度和不透明度，改善纸面的平滑性和光泽度，使纸页表面具有均匀良好的油墨吸收性，最后获得良好的印刷效果。常用颜料及其特性主要包括高岭土、碳酸钙、硫酸钡、缎白、钛白粉、氢氧化铝、合成树脂颜料等等，下面从对印刷的影响方面择要作一简单介绍。

2.2.1 高岭土（瓷土）

是最常用的白色矿物颜料颗粒，广泛用于颜料涂布印刷纸。粒子的大小能决定其不透光性、白度、吸油墨能力及胶粘剂用量等。一般来讲，较细高岭土表面较大，所形成的空气间隙的数量较多，因而对光线的反射及折射就多，而吸收就少，不透明性和白度即增加。就油墨吸收力来讲，较粗的粒子比细者要高。

2.2.2 碳酸钙

这里着重提一下轻质碳酸钙，轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙。其特点是高亮度、较高的不透明度和表面具有微细多孔的结构，特别要注意它的微细多孔的结构，这种结构在印刷过程中将吸收油墨中的载体，可显著改善油墨的干燥性，具有更好的适印性 。

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2.2.3 缎白

缎白的特点是白度高、涂层光泽度和平滑度特别好，能给涂布带来绸缎般的光泽。缎白涂层呈多孔性质，能改善涂层的吸油墨性从而提高涂布纸的印刷性能，并具有较好的遮盖能力。

2.2.4 钛白粉

二氧化钛的高折射率使其具有很高的不透明度和很强的遮盖力。同时还具有很好的流变性。例如字典纸用的较多。

2.2.5 氢氧化铝

氢氧化铝具有很高的亮度、光泽度和平滑度，以及良好的不透明性和油墨吸收性。

2.3 胶粘剂

胶粘剂使颜料粒子之间产生粘着力，并在涂敷于纸面后能使颜料与原纸牢固结合，而且它还可以调节涂层对油墨的吸收性。

胶粘剂的种类很多，主要有以下几种：

（1）干酪素 制成的涂料保水性好。有好的保水性，颜料就不会从纸面上剥落下来，即“掉粉”。另外，涂料压光后的整饰度较之一般胶粘剂要好，所形成的涂层接受油墨的能力也好，即不会将油墨积聚在印版上，使版面模糊，从而使印成品墨迹鲜明。在胶版多色印刷中，它比较耐受印版的湿摩擦而涂层不破。

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（2）豆酪素 豆酪素用于涂料胶粘剂可提高涂层的不透明度、平滑度、光泽度、油墨吸收性。

2.4 助剂

助剂加入的目的主要是用来改善涂料或涂层的化学和物理性能，以满足对某种特性的要求，提高产品质量。如光学增白剂、紫外线吸收剂、光泽剂等。

3 颜料涂布方法

主要有三种基本方式，即气刀式涂布、刮刀式涂布和辊式涂布。

3.1 气刀式涂布

气刀涂布的涂层厚度比较均匀，因此吸收性也比较均匀。但同时也要注意到，气刀涂布纸的涂层保留原基材表面的轮廓，因此要求原纸的平滑度不能太低。如图1所示：

图1

若原纸的平滑度很低，自然成纸的平滑度也就提不上去。另外，气刀涂布要注意避免涂料中进入空气而形成气泡。避免涂料浓度太大而导致气刀吹不动。

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3.2 刮刀式涂布

刮刀涂布的结果如下图所示：

图2

可以看出，刮刀涂布纸的涂层表面不受原纸粗糙度的影响，平滑度较高，有较高的平整度。 但同时涂层厚度不均，因而印刷时对油墨的吸收能力不同。在压力（压光）的作用下，纸内各个部位的紧度也不同。

3.3 辊式涂布

在辊和原纸分离时由于分离力的作用易导致纸张表面粗糙。

4. 印刷涂布纸的干燥

印刷颜料涂布纸的干燥是将涂层中的水分脱除，并且干燥工艺在很大程度上决定着涂层和涂布纸的质量。涂布时，涂料与原纸一接触，涂料中的水分即开始从涂料向原纸中迁移。干燥时，涂料中胶粘剂的迁移及在涂层中的分布等直接影响着涂布纸的光学性能、表面强度和印刷适性。当干燥速度较快时，水和胶粘剂的迁移还将带来涂层的表面强度、光学性能和油墨吸收性等问题。因此干燥也对成纸性能有重要影响。

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5. 印刷涂布纸的整饰

印刷颜料涂布纸生产的最后工序是整饰和完成。包括压光(或软压光)卷取、超级压光(如已经软压光则无须再超压)、抛光、磨光等。为了取得比较高的平滑度、光泽度和均匀的油墨吸收性以获得良好的印刷效果，必须对颜料涂布纸进行超级压光处理，或在卷取前进行软压光。软压光技术近年应运发展起来的新技术。涂布纸经过软辊压光之后，不仅纸页的平滑度提高，而且紧度均匀，纸页的可压缩性损失较小，故印刷时有利于获得良好的印刷效果。

由于软辊的弹性对纸页的局部定量适应性较好，故可以大大提高纸页的微观平滑度，大大减少印刷时的色斑现象。

可以看出，纸张的印刷适性是和油墨、印刷压力等密切相关的，并不孤立。它是一个涉及纸张对印刷机的操作效能及印出良好质量的印刷品的一个广泛的、综合性的专门纸张特性，而印刷涂布纸的涂布加工工艺无疑对其印刷适性有决定性的影响。涂布纸的印刷适性和其它性能在很大程度上取决于涂层结构的特性。涂层结构是一个广义名词，通常包括涂层的厚度、孔隙度、微孔尺寸的分布以及涂料组分在表面和内部的分布等等。一直以来，对涂层结构特性及其影响因素的研究都是涂布纸研究领域的热点之一，其最终目的是实现涂层结构的优化与控制，提高涂布纸的印刷适性，提供更加适于高速多色印刷的高质量涂布纸。

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