涂料紙的一般性質解析
幾乎所有的涂料紙,首先是以印刷為目的而生產的。因此可以說,涂料紙最重要的性質是印刷適性。此印刷適性是由許多因素組成的,根據印刷方式不同,要求的性質也相當不同,大致區分為容易不容易印,亦即與印刷效率有關的印刷作業適性,和印品是好是壞,亦即與印刷效果有關的狹義的印刷適性。這些有密切的關系,雖然不能明確地加以區分,但都是高級印刷紙所需要的性質。另一方面,印刷用紙的性質是靠涂覆層和原紙各自的性質錯綜復雜的相互關系而形成的,而且涂布機的種類、涂料的涂覆方法、干燥方法或者加工方式等的因素也摻雜進來,所以要想分別評價原紙和涂覆層的性質是有困難的。
在這些性質當中,本節擬概述作為印刷用紙所需要的涂料紙的紙質,在下一節擬概述狹義的印刷適性,尤其是與印刷油墨有關的性質。
諸如前面講到的,銅版紙和機上涂料紙的稱呼,目前在日本還沒有統一。市場上所說的銅版紙的性質,各廠家多少有點不同,各有各的特點,但它們的印刷適性沒有太大的不同。與此相比,包括脫機涂料紙在內稱作機上涂料紙的產品,極富于變化,有從印刷適性差的直到與銅版紙幾乎無法識別的表示有高度印刷適性的產品。另一方面。強光澤且高度的平滑性,是機上涂料紙表面所具有的共同點,但可以生產出從印刷適性上講表面性質很不一樣的產品。比如,幾乎不吸收印刷油墨,主要用于凹印,獲得與原圖照片完全相同的明亮印刷面,有的具有與銅版紙相同程度的吸收性,主要用于凸版和平版印刷,偶爾用于凹版印刷,表現出在銅版紙上難以得到的印刷效果。
平滑性
在印刷上為獲得忠實于原稿再現性的首要條件是要求紙張的平滑性。新聞用紙和膠版紙的紙面靠纖維排列而形成,雖能受砑光機滾壓而得到平滑處理,但其紙面的平滑性自然有個限度。與此相比,涂料紙的紙面則為涂料層構成,隨涂料的性質和涂布機的特性形成不同的表面,與非涂料紙相比,可得到平滑度極高的紙面。涂料紙的主要優點也就在此。
銅版紙、機上涂料紙盡管有脫機和聯機之差,但都是借涂布機涂覆干燥后,用砑光機進行表面加工的。這時,涂覆層因為干燥后塑性小,要想得到平滑性和光澤,就需要給予相當的壓力。砑光機的效果,主要取決于涂覆層的塑性和顏料的種類等。與此相反,拋光涂料紙取得平滑性的方法是利用完全不同的工藝過程,借助離型性好的涂料和采取了高度拋光的拋光滾筒,可以獲得遠較銅版紙,機上涂料紙為高的平滑度。
已經知道有不少種測定平滑度的方法,但關于這些測定機,在最近公布的資料中已有介紹,這里就不談了。以往測定紙張的平滑度,最普遍使用的是別克平滑度計,但用于涂料紙上缺點不少,特別是與著墨之間不存在聯關性,由于不適用,就選了適于測定平滑的涂料紙的方法,即采用了如下所列的方法:
①表面形狀放大法(觸針式表面粗度測定機)。
②斜光線攝影法。
③空氣泄漏法(謝菲德平滑度試驗機,利用了真空式空氣測微計的平滑度試驗機)。
光學性質
涂料紙的性質與非涂料紙對比,其第二個優點的是光學性質。
涂料紙的主要光學特性有白色度、光澤度、不透明度。
I、白色度視印刷品的用途,對白色度要求的程度有所不同,在高級印刷紙上,為使油墨的成色忠實于原稿,就要求有較高的白色度。此外,紙張的白色度又是支配著印刷部分和非印刷部分的反差,故對印刷效果的影響較大。涂料紙表面的白色度,首先是受用于涂料的顏料所支配,但也受原紙和粘合劑的影響。各種涂料紙主要因使用的顏料不同,白色度就大不相同。
II、光澤涂料紙的光澤很大的一個優點是有助于印刷效果的美觀和立體感,與平滑性一起是涂料紙的主要特點之一。常見的有如拋光涂料紙帶有非常強的光澤者,有的如同涂覆量少的低級機上涂料紙那樣與膠版紙幾乎沒有什么不同。涂料紙的光澤將由涂料中顏料粒子的大小、形狀,粘合劑的種類和量,涂料的涂覆量,砑光機的條件等決定。通常,粒子微細而成板狀的顏料較粒子粗糙的顏料,光澤要高。銅版紙、機上涂料紙涂覆干燥后借助砑光機施予光澤,而拋光涂料紙是將拋光滾筒的平滑性反映到紙面而呈現無可類比的強光澤。光澤總是與表面平滑性有聯系,但未必一致,比較地說平滑性較好,也可以制造所謂消艷的無光銅版紙。
III、不透明度涂料紙跟其它的印刷紙張一樣,為防止印刷部分的透背,必須是不透明的。一般因為涂料紙涂布了不透明性的優質白色顏料,透背的現象是非常少的。
膠版紙的不透明度決定于所用紙漿的種類、攪碎度,紙張的松密度,以及摻入的填料等。涂料紙使用與膠版紙幾乎同樣組成的原紙,但其不透明度主要決定于涂覆量和涂料中顏料的折射率、顆粒度分布。涂覆量無疑是多些較好,折射率高,在達到某種程度下,顆粒度愈是微細的顏料,愈能生產出不透明性優良的涂料紙。
IV、耐光性顏料的耐光性非常優越于纖維,所以涂料紙的抗日光牢度一般總是優于非涂料紙。但是,根據用于涂料的粘合劑的種類及其它因素,在涂料紙之間也分出優劣之差。比如,作為粘合劑近來普遍使用的苯乙烯—丁二烯共聚膠乳的耐光性,就不如平常用的其它粘合劑。使用阿克美褪色試驗機,在器內溫度50±5℃的條件下,將試片曝露于紫外線后,測其白色度的降低率,在表上標以優、良、可的評語。
尺寸穩定性
印刷紙張的尺寸穩定性系指適應溫度、濕度、外力等的變化,維持紙張尺寸的性質。沒有尺寸上的變化,而且紙張不發生起皺或折痕等的毛病,對提高印刷效率和印刷效果來說都是重要的。特別是作為高級印刷用紙供鮮艷的彩印時,為了在印刷過程中做到各色套印精確,要求有較好的尺寸穩定性。濕度高時,涂料紙的表面,因其多孔性而迅速吸收水分,并將水分留在小孔中,幾乎不發生因顏料本身吸水而產生的膨潤。另一方面,由于纖維對濕度的變化非常敏感,因吸濕而膨潤以至伸長。因此;單面涂料紙尤需考慮尺寸穩定的問題。此外,一般愈是薄而輕的原紙,因其生產的條件,尺寸穩定性容易變壞。
紙張拉力
供印刷用的涂料紙的紙張拉力,雖不要求有包裝用紙那種高度的強度,但在印刷過程中,為了順利地進行工作必須具備所需的紙張拉力。特別是利用高速印刷機進行的印刷就需要有相當的紙張拉力。一般地說,象現在這種以顏料為主體的涂覆層的機械強度,比纖維亦即原紙層要差。因此,涂料紙與膠版紙相比,一般說來紙張拉力稍微弱些,但最近各造紙廠加強了原紙的紙漿配合,由于使用了增強劑等提高強度(張力、撕裂度或耐折度),供印刷使用時很少引起障礙。
紙張拉力弱的原紙,因為紙層的粘合力弱,使涂覆面的表面強度降低。即印刷時容易產生從原紙剝離的紙張起毛故障,為了解決這個問題,考慮了紙漿配合或添加增強劑,在多數情況下能增強紙張拉力,尤其是增強了張力。
其它性質
①濕潤摩擦強度(耐水性,疏水性)濕潤摩擦強度指涂覆面在潤濕的狀態下對摩擦的抗力。所謂涂料紙的耐水性的目的是,在膠印時不因水濕潤而產生故障,所以要用濕潤摩擦強度來評價。粘合劑使用淀粉或聚乙烯醇時,即使并用了抗水劑,要想發揮這些粘合劑的恃長并制成優秀的抗濕潤摩擦的涂覆面也是有困難的。但是,用了酪朊和其它蛋白質的粘合劑,借各種方法可以做到對濕潤摩擦具有充分的抗力。大部分合成樹脂粘合劑因有耐水性,不存在上述問題。
日本生產的涂料紙都是由水性涂料制成的,用亞當式或球式濕潤摩擦強度試驗機,或者簡單地用指頭法等測定,則無論哪一種牌號的紙,一般地說其耐水性都強。其原因是,日本制的涂料紙非常多地用于膠印上,而各造紙廠也都十分留意膠印適性。因此,在膠印中因水濕潤而產生故障的例子很少。這種故障是由各種各樣的原因引起的,如由于紙張的濕潤摩擦強度不夠,招致涂覆層剝離而產生糊版的故障,還有因涂覆層表面的pH及其它原因而導致的油墨乳化等,多數受印刷油墨種類的影響較大。最近樹脂型油墨的普及也成為減少這種故障的一個原因。印刷油墨的耐水性試驗有用RI試驗機的方法。
一般地說,耐水性強者因吸水而導致光澤降低的情況較少,但多數的涂料紙缺乏疏水性,除了非吸收型的拋光涂料紙那種特制的以外,因吸濕或吸水而導致光澤的降低相當明顯。
②紙面的pH涂料紙面的pH,用pH試劑或用蒸餾水弄濕涂覆面,靠試驗紙的顯色進行測定。pH值影響到印刷油墨的成色,或對某種油墨產生氧化或聚合反應,影響到油墨干燥和油墨凝固,偶爾能促進膠印時油墨的乳化,從而引起糊版。膠版紙的pH根據其抄紙過程差不多是弱酸性的,與此相反,涂料紙則視所用涂料配比而有很大不同。通常銅版紙的pH是8—9,但機上涂料紙和拋光涂料紙較之稍低,多接近于中性,其中也有微弱酸性的。照上面所說,pH雖多少有些不同,但在樹脂型油墨普及的今天來說,還不至于在印刷過程中到造成問題的程度。又由于各涂料紙廠家根據涂料配比和添加粘合劑、輔助劑等的研究,對于印刷適性已作了充分的考慮,只要不用不適當的油墨,可以認為完全不會產生因pH之差而發生故障的情形。
③其它除上述以外,希望因印壓而產生塑性變形的現象要少,化學上的活性物質要少,靜電應少,不出現紙粉等,關于這方面的說明,暫且省略。
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