印刷材料及适性25328.pptx
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1、印刷材料及适性印刷材料及适性 2课程介绍n 学科基础课,必修课(考试课)n 64学时(周学时 4)n 教材:印刷材料及适性(第二版)齐晓坤等编,印刷工业出版社n 课程考核方式:笔试闭卷考试成绩占70%,平时表现占30%(作业和考勤)印刷材料及适性 3课程内容印刷材料承印材料油 墨纸 张 包装印刷材料其它材料印刷材料及适性 4印刷材料及适性 5要求印刷材料及适性 61.熟悉印刷包装材料的基本组成与结构2.了解印刷包装材料的性能和检测方法3.掌握印刷包装材料的印刷适性4.了解印刷包装材料在印刷生产过程中的常见故障及排除方法第一篇 承印材料第一章 印刷用纸的组成与制造1-1 印刷用纸的基本组成1-2
2、 印刷用纸的辅料1-3 印刷用纸的制造工艺 1.通过对植物纤维的学习,了解印刷用纸的基本组成 2.掌握植物纤维原料的化学组成、结构及特点 3.了解各组分对纸张性质的影响 4.掌握辅料的种类及作用 5.了解纸浆造纸工艺过程印刷材料及适性 9内容要求印刷材料及适性 101-1 印刷用纸的基本组成n 印刷用纸是以植物纤维为主要原料制成的。n 纸张是纤维间通过氢键相互粘结起来的随机取向的层次网络。n 造纸纤维应能满足以下条件:n 自身能相互粘结;n 形成随机取向的层次结构。n 符合以上条件的物质纤维素纤维印刷材料及适性 111-1 印刷用纸的基本组成n 纸张的组成n 植物纤维n 木材,茎干,韧皮,籽毛
3、,合成纤维等n 填料n CaCO3,TiO2,滑石粉,高岭土等n 胶料n 提高纸张的抗水性,改善纸张的光泽度n 色料n 调整纸张的颜色印刷材料及适性 12毛细管植物纤维填料、胶料、色料图示:纸张的结构印刷材料及适性 141-1 印刷用纸的基本组成一、造纸植物纤维原料的种类:1.1.木材纤维原料:木材纤维原料:一般直接从树木中获取,分为两类:针叶木:软木,质地松软,如杉、松、柏 阔叶木:硬木,质地较硬,如杨、桦、枫2.2.非木材纤维原料:非木材纤维原料:草类纤维:如芦苇、麦草、稻草、秸秆等 韧皮纤维:麻类、树皮如亚麻、檀皮等 籽毛纤维:棉纤维纤维素含量高(94%)3.3.再生纤维再生纤维废纸、破
4、布,节约能源,减少消耗印刷材料及适性 15云杉桦木印刷材料及适性 16印刷材料及适性 17印刷材料及适性 18二、造纸纤维原料的化学组成及特点:n 植物纤维的化学组分包括四类,主要为碳水化合物和苯酚类物质两种,其中 纤维素、半纤维素、木素 为主要成分,它们的性质对纸张的性能有很大的影响。1-1 印刷用纸的基本组成印刷材料及适性 191-1 印刷用纸的基本组成1.纤维素n 葡萄糖脱水聚合的产物,长链的天然高聚物,线性结构,聚合度约为103n nCC66HH1010OO55n n C C66HH77OO22(OH)(OH)33nn,每个单元上含有3个自由的羟基n 纤维素结构式:CH2OHO HHO
5、H H H OHOnH印刷材料及适性 201-1 印刷用纸的基本组成n 纤维素在化学结构上的特点:葡萄糖为基本的结构单元,纤维素为多糖;纤维素分子中含有大量的羟基,易形成氢键,容易吸水、润胀;纤维素分子具有极性和方向性,易氧化;纤维素分子容易水解。印刷材料及适性 211-1 印刷用纸的基本组成2.半纤维素是多种具有支链的复合聚糖的总称,原料不同,化学结构不同。特点:含有大量羟基,吸水润胀能力大,半纤维素的含量决定了纤维的吸水性;半纤维素的聚合度一般在200左右;半纤维素的含量多少影响纸张的性质,可增强纤维的润胀、水化、细纤维化程度,提高纸张的强度(柔软性);半纤维素含量过高,则纸张的形状稳定性
6、下降,伸缩率增大。印刷材料及适性 221-1 印刷用纸的基本组成3.木素 立体网状结构的天然高分子化合物特点 木素的结构单元中苯基上连有甲氧基或羟基,原料不同结构不同;木素起粘结纤维、增强植物纤维组织强度的作用;木素结构极不稳定,受环境影响易发生变质、变色反应,影响纸张的耐久性;木素是疏水物质,不易吸水润胀,含量过高时纸张脆而硬,强度降低,因此在制浆中要一定程度的除去木素,以保证纸张的质量。印刷材料及适性 231-2 印刷用纸的辅料n 辅料为满足纸张的不同使用性能而添加到纸张中的各种助剂,如:填料、胶料、染料等,它们可以改善纸张的白度、透明度、平滑度、抗水性等性能。印刷材料及适性 241-2
7、印刷用纸的辅料一、胶料1.施胶的作用:n 纸张纤维及纤维间存在大量的孔隙,各纤维成分含有大量亲水羟基,对水或液体的吸收极强,会导致字迹图像模糊或透印;n 在纸中加入某些具有抗液性的胶体物质,使纸张在一定程度上不被水等液体浸润,即给予纸张抗液体渗透和扩散的性能。印刷材料及适性 251-2 印刷用纸的辅料2.施胶的方法:n 内部施胶:胶料加入纸浆中,抄造成具有憎液性的纸。n 表面施胶:在成纸表面涂布胶料,在纸面形成连续的憎液性膜。3.胶料的种类:内部施胶用:松香胶料、合成胶料,其他胶料表面施胶用:淀粉、明胶、PVA等4.表面施胶对印刷纸性能的影响:对纸张抗水能力抗水能力的影响n 胶印用纸必须施胶,
8、以减少表面纤维的脱落和纸页的变形,柔印水性墨用纸也需施胶;对纸张油渗性油渗性的影响n 纸张适度的抗油性则有助于提高印品的光泽度;n 特种包装纸需较高的抗油能力;对纸张可擦性可擦性的影响n 通过施胶增强表面纤维的粘结性,提高纸张的抗摩擦性,实现可擦性;对纸张强度强度的影响n 通过表面施胶增强了纤维间的粘结及表面纤维与纸体的粘结,可明显改善表面强度、抗张强度、耐折度等强度性能。印刷材料及适性 271-2 印刷用纸的辅料二、填料一般为溶解性较小的矿物质;作用造纸时加入到纸浆中,使纸张的光学性能和印刷适性符合特定的要求。1.常用填料:应具有的特性:高白度、高折射率,颗粒细小,水溶性小,密度低,化学稳定
9、性好;常用类型:CaCO3,3MgO4SiO2H2O,TiO2 等印刷材料及适性 281-2 印刷用纸的辅料2.加填的目的:n 改善纸张的光学性质和印刷适性;n 提高纸张的白度、平滑度和不透明度;n 增强纸张对油墨的亲和力;n 改进纸张的柔软性和形状稳定性,从而提高印品质量。n n注意注意:加填应适量,过多则会降低纸张的强度,甚至会引起掉粉掉毛或糊版等故障。3.填料对纸张性能的影响:对纸张光学性质光学性质的影响n 加填使纸张的光散射能力增强,从而提高不透明度;n 白色的填料加入纸浆后会提高纸张的白度。对纸张表面平滑度表面平滑度和印刷适性印刷适性的影响n 填料进入纤维孔隙,压光后可提高表面的平滑
10、度;n 加填后利于油墨的润湿与附着,加快油墨的渗透与干燥,增强了纸张的湿稳定性,利于多色套印。对纸张强度强度的影响n 加填会减弱纤维间的结合力,使纸张强度明显下降。对纸张松厚度松厚度和挺度挺度的影响n 加填较少,松厚度增加,加填过量,松厚度降低;n 加填较少,挺度变化不大,加填过量,挺度减小。印刷材料及适性 301-2 印刷用纸的辅料三、色料n 加入色料的作用:1.改善纸浆的颜色n 方法在漂白浆中加入蓝紫色、红蓝色染料或荧光增白剂2.生产有色纸,满足特殊用途n 方法染色,加入彩色染料或颜料印刷材料及适性 311-2 印刷用纸的辅料四、其它化学助剂n 为了适应纸张的特殊用途,常会加入一些非纤维性
11、添加剂,如:n 湿强剂:增强纸页的湿强度n 干强剂:增强纸页的干强度n 助留剂:有助于填料或细小纤维的保留n 消泡剂:消除造纸中产生的泡沫n 抗水剂:使纸页具有较高的抗水能力印刷材料及适性 321-3 印刷用纸的制造工艺n 造纸工艺的基本过程:原料准备 整饰与加工纸页的纸料的制备纸页的抄造(分离纤维)制 浆印刷材料及适性 331-3 印刷用纸的制造工艺一、制浆n 概念:使用机械或化学方法,从植物细胞壁中把非纤维物质除去,使纤维原料离解,形成以纤维为主的本色浆或漂白浆的过程。机械法n 分离纤维的方法 化学法 机械化学法n 工艺流程:原料 备料 蒸煮 洗涤 筛选 漂白磨浆1.化学法制浆n 利用化学
12、药品的水溶液在一定温度和压力下处理植物纤维原料,将其中的木素溶出,尽可能地保留纤维素和不同程度地保留半纤维素,使原料纤维彼此分离成浆。n n 硫酸盐法 硫酸盐法:NaOH+Na2S+木素碱回收液+硫化木素 Na2SO4n 特点:成浆强度大,颜色深,得浆率低;漂白工艺复杂,废液回收设备复杂。n n 亚硫酸盐法:亚硫酸盐法:n 利用亚硫酸盐产生的和SO32-和HSO3-与木素反应,将木素溶出形成原浆。n 特点:成浆颜色浅,纤维润胀能力大,易打浆;成纸柔软,强度小,对原料要求严格。+2.机械法制浆n n 利用机械方法(磨解)对纤维原料进行处理,使纤维离 利用机械方法(磨解)对纤维原料进行处理,使纤维
13、离解,形成机械木浆或机械草浆,常用主要为磨木浆。解,形成机械木浆或机械草浆,常用主要为磨木浆。n 特点:n 木素绝大部分未被除去,因此制出的纸发黄、易脆,不宜久存;n 对纤维造成的损伤较大,成纸强度低,但纸质柔软、有弹性,吸墨性好;n 成浆率高,成本低,污染小。3.化学机械法制浆n 两种方法配合使用,先用化学法预处理,再用机械法进一步磨解。n 特点:成浆率高,成纸性能好,目前使用较广泛。印刷材料及适性 361-3 印刷用纸的制造工艺二、漂白目的:选用适当的漂白剂,通过氧化、还原或分解等反应,选用适当的漂白剂,通过氧化、还原或分解等反应,使纸浆中残留的木素进一步溶出,或去除其它有色物质,使纸浆中
14、残留的木素进一步溶出,或去除其它有色物质,提高纸浆的纯度,使纸浆变白。提高纸浆的纯度,使纸浆变白。常用漂白剂:n 氧化性:Cl2、次氯酸盐等,氧化除去木素及有色物质,使其溶出,提高纸浆纯度、白度及稳定性。n 还原性:ZnS2O4、Na2O2等,使有色基团改变结构,保持浆料特性,但不稳定,空气氧化颜色易恢复。印刷材料及适性 371-3 印刷用纸的制造工艺三、纸料的制备1.打浆造纸工艺中最重要的工序n n 概念 概念:主要利用机械作用,将纤维横向切断,纵向 主要利用机械作用,将纤维横向切断,纵向摩擦分裂,吸水润胀,分丝帚化,使其适合于造纸 摩擦分裂,吸水润胀,分丝帚化,使其适合于造纸机的抄造。机的
15、抄造。n n 目的 目的:增加纤维的表面积,裸露出更多的羟基,利 增加纤维的表面积,裸露出更多的羟基,利于纤维的交织与氢键的结合,增强纤维的结合力,于纤维的交织与氢键的结合,增强纤维的结合力,提高纸张的强度。提高纸张的强度。HO OHH HO OHO OHH HO OHO OH H HO On n打浆的作用打浆的作用:分丝帚化,细纤维化增大了纤维的外表面积,游离出大量的羟基;吸水润胀,比容增加;增加了纤维的交织力;使纸张强度增加。印刷材料及适性 391-3 印刷用纸的制造工艺n 打浆程度对纸张性能的影响:打浆适度,纸张强度增加,平滑度、紧度提高;打浆适度,纸张强度增加,平滑度、紧度提高;打浆过
16、度,纸张强度会下降,吸收性、不透明度降低。打浆过度,纸张强度会下降,吸收性、不透明度降低。注意:打浆程度应适量,不同功能的纸打浆也不同。注意:打浆程度应适量,不同功能的纸打浆也不同。2.调料n n 向打浆完成的浆料中加入各种辅料的过程。向打浆完成的浆料中加入各种辅料的过程。n n 目的 目的:为满足纸张的不同用途,从不同的角度进行:为满足纸张的不同用途,从不同的角度进行加填、施胶或染色,从而改进纸张的相关质量指标。加填、施胶或染色,从而改进纸张的相关质量指标。印刷材料及适性 401-3 印刷用纸的制造工艺四、纸页的抄造n 将经过各种处理的悬浮于水中的纤维均匀地分布在造纸机的网上,经过过滤、压榨
17、、干燥、压光、卷取、分切等制成适合使用要求的纸张。1.1.抄造方法:抄造方法:n n 干法:以空气为介质,干法:以空气为介质,n n 湿法 湿法:以水为介质,工业造纸常用的方法:以水为介质,工业造纸常用的方法2.2.抄造设备:抄造设备:n n 长网造纸机 长网造纸机、圆网造纸机和夹网造纸机三种、圆网造纸机和夹网造纸机三种2012.2印刷材料及适性 411-3 印刷用纸的制造工艺长网造纸机抄造工艺示意图3.3.抄造工艺流程抄造工艺流程:纸浆 网部成形 压榨 干燥 压光施胶/涂布卷取,整理100%85%60%46%含水量4.4.抄造工艺:抄造工艺:纸页成形 纸页成形:网部过滤,形成湿纸页,决定了纸
18、张的匀:网部过滤,形成湿纸页,决定了纸张的匀度、强度、两面性和方向性;度、强度、两面性和方向性;压榨 压榨:挤压脱水,影响纸张的匀度、紧度、平滑度;:挤压脱水,影响纸张的匀度、紧度、平滑度;干燥 干燥:利用加热的方式进一步脱水,提高纸张的强度、:利用加热的方式进一步脱水,提高纸张的强度、平滑度,达到成纸的干度要求;平滑度,达到成纸的干度要求;压光 压光:金属辊压光处理,提高纸张的平滑度、光泽度、:金属辊压光处理,提高纸张的平滑度、光泽度、紧度和均匀度,调节纸张的厚度;紧度和均匀度,调节纸张的厚度;卷取、整理 卷取、整理n n 卷筒纸:分切,裁边,复卷,包装 卷筒纸:分切,裁边,复卷,包装n n
19、 平板纸:切纸 平板纸:切纸(全开 全开),选纸,数纸,选纸,数纸(500(500张 张/令 令),包装成件,包装成件印刷材料及适性 431-3 印刷用纸的制造工艺五、纸页的涂布加工1.1.涂布的目的:涂布的目的:n n 通过在纸张表面覆盖一层由微细粒子组成的对油墨吸 通过在纸张表面覆盖一层由微细粒子组成的对油墨吸收性良好的涂料,以得到具有良好均匀性和平滑度的 收性良好的涂料,以得到具有良好均匀性和平滑度的纸面,从而提高纸张对印刷网点的还原能力,以及良 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,并改善纸张在印刷中 好的白度、光泽度和不透明度,并改善纸张在印刷中的
20、形状稳定性。的形状稳定性。2.2.涂布的工艺流程:涂布的工艺流程:n n选纸选纸备料备料涂布涂布干燥干燥压光压光整理整理3.3.涂布的要求:涂布的要求:对 对原纸 原纸的要求 的要求n n 木材纤维 木材纤维原纸,抗张强度、表面强度较高,表面 原纸,抗张强度、表面强度较高,表面性质适中,吸收性适中,均匀度好;性质适中,吸收性适中,均匀度好;对 对涂料 涂料的要求 的要求n n 能够形成平滑的涂料层,具有良好的油墨接受性;能够形成平滑的涂料层,具有良好的油墨接受性;n n 颜料:颗粒大小适中,化学稳定性好,具有 颜料:颗粒大小适中,化学稳定性好,具有良好 良好的油墨接受性 的油墨接受性,白度高。
21、常用:,白度高。常用:BaSO BaSO4 4,TiO TiO2 2,CaCO CaCO3 3等。等。n n 粘合剂:具有良好的粘附力,使颜料粒子相互粘 粘合剂:具有良好的粘附力,使颜料粒子相互粘结,与原纸牢固贴合。常用:结,与原纸牢固贴合。常用:PVA PVA,淀粉等。,淀粉等。印刷材料及适性 45习题(一)1.1.印刷用纸的组成是什么?印刷用纸的组成是什么?2.2.纸张的强度基础是纸张的强度基础是什么什么?为什么纸张吸湿后强度为什么纸张吸湿后强度会降低?会降低?3.3.施胶的目的是施胶的目的是什么什么?分析表面施胶对纸张性能的分析表面施胶对纸张性能的影响。影响。4.4.加填为什么能提高纸张
22、的白度、不透明度和平加填为什么能提高纸张的白度、不透明度和平滑度滑度?5.5.打浆的作用是什么打浆的作用是什么?对纸张性能有何对纸张性能有何影响影响?6.6.由植物纤维原料制成印刷用纸需要经过哪些工由植物纤维原料制成印刷用纸需要经过哪些工序,以流程图的形式表示出来。序,以流程图的形式表示出来。第二章 纸张的结构2-1 纸张的基本结构性质2-2 纸张的水平结构与垂直结构2-3 纸张的孔隙结构印刷材料及适性 47概述n n纸张的结构特点:纸张的结构特点:结构元素复杂;结构元素复杂;结构单元分布各向 结构单元分布各向异性;异性;孔隙结构;孔隙结构;结构元素间存在结 结构元素间存在结合力;合力;结构具
23、有两面性。结构具有两面性。造纸原料+造纸工艺纸张的性能纸张的用途纸张的结构印刷材料及适性 482-1 纸张的基本结构性质一、纸张的两面性1.1.产生的原因?产生的原因?n n 纸页成形过程中单面脱水引起的。纸页成形过程中单面脱水引起的。2.2.正反面性能差异:正反面性能差异:n n 正面 正面 毛布面 毛布面:细小纤维、胶料、填料较多,平滑度高,印刷适性好,表面强度相对较低;n n 反面 反面 网面 网面:脱水面,细小纤维和填料流失,长纤维多,粗糙、疏松,着墨效果差,但表面强度较高,不易发生拉毛现象。二、纸张的方向性1.1.产生的原因?产生的原因?n 纸页成形过程中纤维受到造纸机运转方向较大的
24、牵引力作用,使纤维大多数沿造纸机运转方向排列,造成横纵方向上性能的差别。2.2.横纵向性能差异:横纵向性能差异:n n 强度(抗张强度)强度(抗张强度):纵向横向n n 伸缩率(受潮后尺寸变化)伸缩率(受潮后尺寸变化):纵向横向.单张纸类型:单张纸类型:n 纵向纸:纤维的排列方向与纸的长边平行的纸张:纤维的排列方向与纸的长边平行的纸张n 横向纸:纤维的排列方向与纸的长边垂直的纸张:纤维的排列方向与纸的长边垂直的纸张n n 为了保证套印精度,印刷使用纵向纸(受潮变形小)为了保证套印精度,印刷使用纵向纸(受潮变形小)印刷材料及适性 502-1 纸张的基本结构性质印刷材料及适性 512-1 纸张的基
25、本结构性质三、纸张的匀度n n指纸张中纤维分布的均匀程度,表示纸张结指纸张中纤维分布的均匀程度,表示纸张结构的均一性。构的均一性。n n匀度不仅影响纸张的外观质量,同时影响纸匀度不仅影响纸张的外观质量,同时影响纸张的物理性能、光学性能以及印刷质量。张的物理性能、光学性能以及印刷质量。印刷材料及适性 522-纸张的水平与垂直结构一、纸张的水平结构n n纸页中纤维都是在平面上分布的,平行于纸纸页中纤维都是在平面上分布的,平行于纸页平面而排列。页平面而排列。n n纸张为非均质材料纸张为非均质材料n 单位面积内纤维的交叉数在整个纸页平面上是不相同的;n 单根纤维的交叉数量也是各不相同的。印刷材料及适性
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