紙張的基礎(chǔ)知識(shí)

包裝印刷材料

主講：曾臺(tái)英

上海理工大學(xué)印刷與出版學(xué)院第一頁(yè)，共六十頁(yè)。

第一篇承印材料

第二頁(yè)，共六十頁(yè)。

第一章紙張的基礎(chǔ)知識(shí)

知識(shí)點(diǎn)

第一節(jié)概述第二節(jié)紙張基本組成—植物纖維第三節(jié)輔料第四節(jié)造紙工藝簡(jiǎn)介第五節(jié)紙頁(yè)的涂布加工第六節(jié)紙張的結(jié)構(gòu)第三頁(yè)，共六十頁(yè)。第一節(jié)概述一、紙的發(fā)展簡(jiǎn)史二、紙張的概念紙和紙板的統(tǒng)稱，它是以處理的纖維為主要成分，結(jié)合使用目的加入適量的添加劑，在網(wǎng)上或簾上交織形成的纖維間相互黏結(jié)的薄片物質(zhì)。具有一定強(qiáng)度+多孔性第四頁(yè)，共六十頁(yè)。三、紙張的分類和規(guī)格1、分類按造紙工藝分類：手工紙和機(jī)制紙；普通紙和加工紙等按造紙?jiān)戏诸悾褐参锛?，合成纖維紙，礦物纖維紙，金屬纖維紙等按紙張?zhí)匦苑诸悾河泄饧埡蜔o(wú)光紙；涂料紙和非涂料紙；絕緣紙和普通紙等按紙張用途分類：文化用紙，生活用紙，包裝用紙等第五頁(yè)，共六十頁(yè)。紙張和紙板區(qū)別紙張和紙板的區(qū)別沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，一般通過(guò)定量、層數(shù)和厚度區(qū)分。定量在225g/m2以下為紙張，在225g/m2以上為紙板；單層纖維交織成薄片物為紙張；兩層以上的纖維交織而成的薄片物為紙板；厚度在0.25mm以下為紙張，在0.25mm以上為紙板。第六頁(yè)，共六十頁(yè)。產(chǎn)品用途分類第七頁(yè)，共六十頁(yè)。2、紙張規(guī)格GB147-89《印刷、書(shū)寫(xiě)和繪圖用原紙尺寸》，將印刷用紙分為卷筒紙和平板紙兩大類。卷筒紙卷筒紙寬度尺寸(mm)：1575、1562、1400、1280、1230、1092、1000、900、880、787。允許偏差±3mm。卷筒紙長(zhǎng)度(m)：卷筒新聞紙和印刷紙的長(zhǎng)度6000。第八頁(yè)，共六十頁(yè)。平板紙的幅度尺寸(mm):1000×1400、900×1280、880×1230、787×1092、850×1168、889×1194等。還有常見(jiàn)的幅度尺寸：690×960、787×960、880×1092。允許偏差±3mm，偏斜度<3mm。平板紙第九頁(yè)，共六十頁(yè)。紙張常用的開(kāi)法第十頁(yè)，共六十頁(yè)。第十一頁(yè)，共六十頁(yè)。四、紙張的計(jì)量紙和紙板的計(jì)量單位：定量、令量定量：?jiǎn)挝幻娣e的紙或紙板具有的質(zhì)量，以g/m2表示令量1令=500張（全張紙880×1230)令量即為：500張全張紙的重量。是平板紙常用的計(jì)量單位。第十二頁(yè)，共六十頁(yè)。第二節(jié)、紙張的基本組成-植物纖維

一、造紙植物纖維原料的種類

1、木材纖維原料針葉木（軟木，長(zhǎng)纖）闊葉木（硬木，短纖）特點(diǎn)：纖維長(zhǎng)短不一，約2.5~3mm，纖維聚合度5000左右，可制成各種漿料，如磨木漿、硫酸鹽木漿和亞硫酸鹽木漿等，是制造文化用紙的主要原料。第十三頁(yè)，共六十頁(yè)。2、非木材纖維原料莖桿纖維原料：稻草、竹、蘆葦、玉米桿等韌皮纖維材料：各種麻類及某些樹(shù)種的樹(shù)皮等籽毛纖維材料：如棉纖維。第十四頁(yè)，共六十頁(yè)。莖稈纖維類：纖維大多短而細(xì)小，長(zhǎng)約0.5~2mm，纖維聚合度3000左右，多與木漿一起制造中、低檔文化用紙和包裝用紙。韌皮纖維類：纖維粗而長(zhǎng)，長(zhǎng)約25~30mm，纖維聚合度36000左右。常用于制造有價(jià)證券紙和較薄且緊密地印刷紙。籽毛纖維類：纖維長(zhǎng)20~40mm，聚合度12000左右，具有較高的強(qiáng)度和柔韌性，主要用于制造鈔票紙及其他高級(jí)紙張。非木材纖維原料特點(diǎn)第十五頁(yè)，共六十頁(yè)。3、再生纖維原料

（混合廢紙、舊報(bào)紙、廢布、瓦楞紙箱、廢棉胎等）

節(jié)約森林資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境

第十六頁(yè)，共六十頁(yè)。幾種纖維比較亞麻木棉絲微細(xì)纖維第十七頁(yè)，共六十頁(yè)。二、植物纖維結(jié)構(gòu)ML：胞間層P：初生壁S：次生壁外層S1中層S2內(nèi)層S3W：瘤層請(qǐng)見(jiàn)p4第十八頁(yè)，共六十頁(yè)。三、植物纖維的組成及性能1、纖維素2、半纖維素3、木質(zhì)素4、少量果膠、樹(shù)脂、無(wú)機(jī)礦物質(zhì)等第十九頁(yè)，共六十頁(yè)。1、纖維素是不溶于水和多數(shù)有機(jī)溶劑的碳水化合物，其分子式為(C6H10O5)n，每個(gè)分子單元上含有三個(gè)自由羥基-OH。由于含有大量的羥基(可明顯形成氫鍵)，親水性很好，且有膨潤(rùn)性(膨潤(rùn)導(dǎo)致失去彈性而柔軟性增強(qiáng))，但無(wú)水溶性；應(yīng)盡量不破壞纖維素，以保證各種植物纖維的纖維素在紙張性能中起主導(dǎo)作用。第二十頁(yè)，共六十頁(yè)。2、半纖維素是植物中與纖維共存的多糖結(jié)構(gòu)。半纖維素的羥基更具有游離性，因而半纖維素的吸水、潤(rùn)脹能力大于纖維素。紙漿中要保留一定量的半纖維素：對(duì)打漿及紙張性能都有好處提供極性基團(tuán)，打漿過(guò)程中增加纖維的潤(rùn)脹和纖維細(xì)化，提高纖維的柔軟性，提高紙張強(qiáng)度；但半纖維素含量過(guò)高，紙張尺寸穩(wěn)定性較差，易因環(huán)境溫濕度變化產(chǎn)生吸濕性而發(fā)生變形。第二十一頁(yè)，共六十頁(yè)。3、木質(zhì)素由三種基本的苯丙烷結(jié)構(gòu)單元通過(guò)C-O、C-C鍵連接的立體網(wǎng)狀分子。在化學(xué)結(jié)構(gòu)上極不穩(wěn)定，在光、熱、空氣、酸、堿的作用下，都會(huì)引起木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的化學(xué)變化，使纖維發(fā)黃、變脆，使紙張質(zhì)地變脆，機(jī)械強(qiáng)度下降，顏色發(fā)黃，影響紙張的白度。木質(zhì)素起到黏結(jié)纖維的作用，因此要解離纖維，必須去除木質(zhì)素----化學(xué)制漿的原理。第二十二頁(yè)，共六十頁(yè)。不同造紙纖維原料的化學(xué)組成第二十三頁(yè)，共六十頁(yè)。要盡可能保持植物纖維中的纖維素成分適當(dāng)保留半纖維素成分必須去除木質(zhì)素成分在造紙過(guò)程中為什么？第二十四頁(yè)，共六十頁(yè)。填料：白色粉末狀的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)，加填量最多可達(dá)25%。加填：造紙時(shí)加入填料，填充纖維間交織的空隙和紙張凹凸不平的表面，工業(yè)上稱之為加填。方法：使用白色粉沫狀的礦物質(zhì)和水調(diào)成懸浮液，再在打漿機(jī)或其它適當(dāng)?shù)胤郊尤?。填料特點(diǎn)：1)顆粒細(xì)膩而均勻

2)色純而白度高

3)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性

4)透明度小而折射率大

5)成本低第三節(jié)、輔料

一、填料第二十五頁(yè)，共六十頁(yè)。常用填料的性質(zhì)和組成第二十六頁(yè)，共六十頁(yè)。加填作用：1)增加紙張的平滑度、不透明度、緊度和白度；2)提高紙張的定量和降低成本；3)可在紙張中形成更多細(xì)小的毛細(xì)孔，且填料粒子比纖維易被油墨潤(rùn)濕，因而可改善紙張對(duì)油墨的親和力。過(guò)量加填副作用1)紙張強(qiáng)度降低、施膠效果下降，在印刷中易發(fā)生掉毛、掉粉現(xiàn)象，而脫落下來(lái)的毛、粉易傳遞到橡皮布或印版上，造成糊版現(xiàn)象；2)填料有摩擦作用，會(huì)磨損印版，使印版的耐印力下降。第二十七頁(yè)，共六十頁(yè)。不同紙張的加填量紙張名稱加填量新聞紙2~6%凸版紙5~30%膠版紙10~25%字典紙20~30%第二十八頁(yè)，共六十頁(yè)。二、膠料

施膠的目的

1）紙張獲得一定抗拒液體滲透的能力；

2）防止印刷時(shí)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)散和書(shū)寫(xiě)時(shí)發(fā)生洇水；

3）提高紙張的機(jī)械性能和表面強(qiáng)度。紙張為什么容易吸水？

1)由植物纖維交織而成的紙張，纖維間存在大量的空隙

2)紙張的纖維間存在著大量的毛細(xì)孔

3)纖維中含有大量的纖維素和半纖維素第二十九頁(yè)，共六十頁(yè)。施膠方法：內(nèi)部施膠+表面施膠(施膠效果)

重施膠+輕施膠(膠料加入量)：施膠量一般約占漿料重量的0.25~9%內(nèi)部施膠：在造紙過(guò)程中向紙漿中加入膠料，使膠料沉淀在纖維上再抄造成具有憎液性的紙和紙板松香、聚烷基烯酮膠料、石蠟、松香乳劑、瀝青膠等

第三十頁(yè)，共六十頁(yè)。表面施膠：將紙或紙板浸入成膜性膠料溶液中，在紙面上形成部分連續(xù)的薄膜，從而使紙張具有憎液性作用：用以改善紙張的表面性能，使吸墨性、勻均性得到提高，表面平滑度也提高，同時(shí)也提高了紙張的表面強(qiáng)度和挺度。表面施膠膠料：改性淀粉、動(dòng)物膠、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、甲基纖維素、石蠟?zāi)z。第三十一頁(yè)，共六十頁(yè)。三、色料包括顏料和染料。色料可改變和調(diào)整紙張的顏色，又稱為調(diào)色和染色減光法和加光法請(qǐng)見(jiàn)p8第三十二頁(yè)，共六十頁(yè)。常用色料堿性染料---鹽基槐黃、鹽基玫瑰紅、鹽基品藍(lán)等；酸性染料---酸性金黃、酸性桃紅、酸性湖藍(lán)、酸性青蓮等；直接染料---直接大紅、直接橘黃、直接品藍(lán)等。第三十三頁(yè)，共六十頁(yè)。四、其它化學(xué)助劑1、濕強(qiáng)劑2、干強(qiáng)劑3、助留劑4、消泡劑5、抗水劑第三十四頁(yè)，共六十頁(yè)。第四節(jié)、造紙工藝簡(jiǎn)介將植物纖維原料加工處理成細(xì)小的纖維，并加入適量的添加劑抄制成薄膜狀物質(zhì)的過(guò)程。制漿+造紙-----兩大工藝流程。制漿：利用化學(xué)、機(jī)械或化學(xué)機(jī)械兩者相結(jié)合的方法將植物原料離解，變成以纖維素為主體的漂白漿或本色漿的生產(chǎn)過(guò)程。造紙：將紙漿通過(guò)各種加工過(guò)程制得紙張的過(guò)程。第三十五頁(yè)，共六十頁(yè)。制漿工藝

請(qǐng)見(jiàn)p92離解4篩選5漂白第三十六頁(yè)，共六十頁(yè)。制漿第三十七頁(yè)，共六十頁(yè)。制漿方法：機(jī)械法、化學(xué)法、化學(xué)機(jī)械法機(jī)械法：利用機(jī)械摩擦力磨解植物原料而得到纖維漿料的方法；機(jī)械木漿(磨木漿)、機(jī)械草漿

磨木機(jī)磨漿—篩選—本色磨木漿原料儲(chǔ)存—備料蒸煮處理—磨木機(jī)磨漿—篩選—褐色磨木漿

第三十八頁(yè)，共六十頁(yè)。機(jī)械漿特點(diǎn)(1)得漿率高達(dá)90~98%；(2)環(huán)境污染小，設(shè)備和生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低；(3)紙張組織均勻，質(zhì)地松軟，可壓縮性強(qiáng)，吸收性好，不透明度高；(4)機(jī)械強(qiáng)度較差(纖維短小、木質(zhì)素未被除去)、彈性較小、伸縮性大、易發(fā)黃發(fā)脆。

第三十九頁(yè)，共六十頁(yè)。磨木漿機(jī)（Bauerdoublediscrefiner，early1950s）第四十頁(yè)，共六十頁(yè)。

藥液漂白劑原料切片蒸煮洗滌篩選漂白蒸汽化學(xué)法：將化學(xué)藥品與植物纖維原料放入蒸煮容器中蒸煮，將原料中的木質(zhì)素溶解除去，使原料纖維彼此分離出來(lái)成漿的方法。第四十一頁(yè)，共六十頁(yè)。化學(xué)漿：堿法制漿+酸法制漿(化學(xué)試劑)堿法制漿：NaOH+Na2S硫酸鹽漿：由堿法制得的化學(xué)漿；纖維粗而堅(jiān)韌，物理強(qiáng)度好，抗熱性好，不透明度差，漂白難；用途：抄制紙袋紙、電纜紙、電容器紙、包裝紙，印刷用紙和文化用紙等第四十二頁(yè)，共六十頁(yè)。酸法制漿：亞硫酸+亞硫酸氫鈣亞硫酸鹽漿：由酸法制得的化學(xué)漿，特點(diǎn)是纖維長(zhǎng)，并有良好的結(jié)合力，漂白容易，纖維雖硬但具有一定的韌性，它的機(jī)械強(qiáng)度不如堿法制得的纖維好。用途：抄制新聞紙、凸版紙、各種高級(jí)書(shū)寫(xiě)紙、印刷用紙、證券紙等。第四十三頁(yè)，共六十頁(yè)?；瘜W(xué)機(jī)械法：采用半化學(xué)法和化學(xué)機(jī)械法兩種。制漿時(shí)首先用化學(xué)藥品對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理，然后再用機(jī)械方法進(jìn)一步磨解。特點(diǎn)：得漿率較高，可達(dá)60%-85%；但纖維束較多，木質(zhì)素還大量存在。用途：可抄制新聞紙、包裝紙和各種包裝紙板等。第四十四頁(yè)，共六十頁(yè)。

打漿加入調(diào)料紙料的稀釋和精選紙頁(yè)的抄造紙張的完成整理階段---壓光、涂布、復(fù)卷、成令造紙第四十五頁(yè)，共六十頁(yè)。打漿紙漿為什么要進(jìn)行打漿？1）成束纖維2）纖維長(zhǎng)短不一3）纖維粗細(xì)不一打漿作用（1）增加纖維間結(jié)合力；

（2）提高紙張強(qiáng)度；

（3）增加紙張平滑度和緊度；

（4）降低吸收性和不透明度。第四十六頁(yè)，共六十頁(yè)。紙料濃度調(diào)節(jié)

紙漿儲(chǔ)漿池調(diào)節(jié)箱塵砂箱篩漿機(jī)

充分?jǐn)嚢杈鶆蛘{(diào)料的加入：向打漿完畢后得到的漿料中加入各種輔料，填料、膠料、色料等紙料稀釋和精選

根據(jù)紙張厚度和定量進(jìn)行濃度調(diào)節(jié)，紙料含量0.5~1%精選目的：進(jìn)一步除去紙料中的塵埃和雜質(zhì)及殘存的纖維束第四十七頁(yè)，共六十頁(yè)。紙頁(yè)的抄造

抄紙即為由紙漿形成紙頁(yè)的過(guò)程。

方法：濕法造紙和干法造紙送入紙漿濕紙濕紙干紙成品紙含水99%含水85%含水65%含水3%-5%請(qǐng)見(jiàn)p12第四十八頁(yè)，共六十頁(yè)。第五節(jié)紙頁(yè)的涂布加工

（1）涂布加工的目的及對(duì)紙張的影響；

（2）印刷涂料紙（銅版紙）的種類

（3）印刷涂料紙的生產(chǎn)第四十九頁(yè)，共六十頁(yè)。涂料紙：即銅版紙涂布加工：利用瓷土、碳酸鈣、鈦白、膠黏劑和助劑等配制成白色涂料，在涂布設(shè)備上將涂料涂敷在原紙表面，再經(jīng)過(guò)干燥和壓光，制得的顏色潔白、表面光滑、具有良好吸收性和印刷性能的涂料紙。分單面涂布紙+雙面涂布紙涂布量：15~20g/m2第五十頁(yè)，共六十頁(yè)。涂布加工作用：使凹凸不平的紙張表面平滑度和均勻性得到改善，吸墨性提高；同時(shí)還可以改善紙張的光澤度，改善紙張的形穩(wěn)性和不透明性。涂料紙的生產(chǎn)：原紙的制備涂料制備涂布機(jī)涂布干燥壓光和表面整理分切或復(fù)卷第五十一頁(yè)，共六十頁(yè)。非涂料紙和涂料紙的顯微表面第五十二頁(yè)，共六十頁(yè)。非涂料紙和涂料紙的網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)未涂料紙網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)涂料紙網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)第五十三頁(yè)，共六十頁(yè)。第六節(jié)紙張的結(jié)構(gòu)構(gòu)成紙張的元素及它們?cè)谡麄€(gè)紙頁(yè)中的排列和分布。

紙張的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

1、具有多相復(fù)雜的結(jié)構(gòu)元素；

2、結(jié)構(gòu)元素在三個(gè)方向上分布各向異性；

3、具有孔隙結(jié)構(gòu)；

4、結(jié)構(gòu)元素之間存在結(jié)合力，構(gòu)成紙張強(qiáng)度基礎(chǔ)；

5、多數(shù)紙張結(jié)構(gòu)具有雙面性。第五十四頁(yè)，共六十頁(yè)。紙張的正面和反面請(qǐng)見(jiàn)p241.紙張兩面性2.紙張兩面不勻的現(xiàn)象3.對(duì)印刷紙質(zhì)量的影響4.克服紙張兩面性的措施：

——采用立式加網(wǎng)造紙機(jī)第五十五頁(yè)，共六十頁(yè)。紙張的兩面性對(duì)印刷的影響紙張兩面平滑度和施膠度的差別，造成紙張兩面對(duì)油墨的接受性和吸收性不同。當(dāng)紙張兩面吸收性差別較大時(shí)，印品兩面墨跡深淺不一，甚至?xí)l(fā)生透印故障。紙張的正面平滑度較高，著墨效果較好，但表面強(qiáng)度較反面低，在印刷中更易發(fā)生拉毛現(xiàn)象。相反，紙張的反面較粗糙，著墨效果較正面差，但表面強(qiáng)度高，在印刷中不易發(fā)生拉毛現(xiàn)象。在實(shí)際印刷中也發(fā)現(xiàn)，與紙張正面接觸的橡皮布表面的堆粉堆毛現(xiàn)象要比反面嚴(yán)重得多。第五十六頁(yè)，共六十頁(yè)。紙張的絲縷性請(qǐng)見(jiàn)p251.紙張的絲縷性也稱紙張的方向性2.縱向和橫向（纖維排列方向與造紙機(jī)運(yùn)行方向）3.單張紙：縱絲縷紙和橫絲縷紙（與紙張的長(zhǎng)邊方向）4.紙張方向性對(duì)其他性能的影響（伸縮率、伸長(zhǎng)率、強(qiáng)度、挺度等）第五十七頁(yè)，共六十頁(yè)。紙張勻度：紙張中纖維分布的均勻程度。