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浅谈纸张的尺寸稳定性对印刷质量的影响

时间:2007-04-27 08:00来源:   点击:
纸张的尺寸稳定性是纸张的一项重要指标,它对印刷质量的稳定有着重要影响。
纸张的尺寸稳定性也称形稳性,是指纸张水分变化时纸张的尺寸(形状)发生变化的情况,以纸张水分变化前后的尺寸变化量对纸张原来尺寸的百分率表示。一般来讲,各种纸张基本上都具有吸取水分时伸长,降低水分时收缩的情况。变化的速率和程度随着纸中纤维原料种类的不同而不同,变化的速率和程度越大的纸张形稳性差;反之,则形稳性好。
 
纸张变形的原因及其对印刷质量的影响
在制造和使用的过程中,影响纸张变形的因素较多,纸浆的物理化学特性、打浆情况、化学品和填料的选择、抄纸性能、纸机的装备状况以及使用过程中的水分得失都会影响纸张的尺寸变化。这里大家只讨论成纸在运输和印刷过程中水分得失引起的尺寸变化。
纸张主要由纤维素组成,而纤维素又是亲水性很强的物质,它具有很强的吸水性和脱水性。纸张在存放、运输以及印刷过程中,由于温度和湿度的变化引起纸张含水量的变化,导致膨胀和收缩。纸张水分变化引起纸张尺寸变化的主要原因有:纸张水分变化时,组成纸张的单根纤维可以吸取水分膨胀或失去水分收缩,使整个纤维形状发生变化,从而引起纸张的尺寸变化;纸张内部存在氢键结合,纸张吸取或失去水分时,氢键的作用得到加强或削弱,使纤维互相拉紧或推开。
纸张内部纤维因水分得失产生的形状变化最终将导致纸张的尺寸变化,给印刷带来不利影响。纸张含水量过大时,纸张中纤维、填料与胶料之间的结合力容易降低,进而影响纸张表面强度,导致印刷后出现掉粉、掉毛等不良现象的发生。而掉粉、掉毛的发生降低了纸边的硬度和挺度,输纸时容易产生定位不稳的问题,造成套印失准。如果纸张含水量过低的话,纸张弹性差,印刷时网点印迹容易扩大,导致网点扩大率大。
因此,纸张不宜在与其含水量不适应的高湿度条件下进行印刷,而应在中湿度的情况下进行印刷,这有利于套印精度的保证。为了使纸张的含水量在整个纸面上保持均匀一致,并且与印刷车间的温湿度相适应,同时为了降低纸张对环境湿度的敏感程度,提高纸张尺寸的稳定性,一般在印刷之前,要采取一定的处理措施。
 
纸张变形的处理方法
为了改善纸张的尺寸稳定性,通常要对纸张进行处理,处理的方法有:
1. 涂布。纸张经过涂布可以一定程度上改善纸张的变形情况。但是,纸张经过单面涂布并干燥后,由于纤维和水分子结合的平衡系统遭到破坏,会造成纸张内部水分子分布不均匀,内应力不一致,引起各部分收缩膨胀率不一而产生变形。如果不加以调态整饰,就会影响纸张的运行适性。
调态是一种工艺过程,它能把纸在加工过程中已产生并存在于纸中的不希翼有的应力消除掉,使纸张获得整体上均匀分布的合适的水分,保证纸张暴露在正常的室内温度和湿度下保持平整和稳定的尺寸。所以在纸张的涂布加工和处理过程中,增湿调态是经常应用的重要工序。传统的工艺方法大致有两类:比较旧的方法是将纸页挂在一定湿度的环境中或在一个大的密封空间内,充入大量的蒸汽使之形成一个高温而稳定的湿度空间,在这种状态下,根据纤维吸水平衡原理,纸页慢慢地吸取水分直到纸幅绝对湿含量与周围空气湿含量一致的平衡状态,利用这种工艺方法,纸页的增湿调态效果比较好,但占用空间较大、时间长,而且不适用于卷筒纸,所以这个方法已逐步被淘汰;第二种较常用的方法是用液态水来增湿,在一个小型的密封装置内,喷射出分散的或改变形态的小液滴而形成一个雾化空间,利用静电荷的吸附原理使小液滴与纸面接触而达到增湿目的,但是这种方法只能使纸页表面增湿,雾化的小液滴不会渗入纸页内部纤维,而且很容易造成纸页表面水分过大而产生膨胀或污点等纸病,从而降低纸的质量。
根据多年生产的经验和实践证明,纸张经增湿调态后,可消除纸页的变形问题,对纸页的平整性、尺寸的稳定性,后工序的压光整饰、印刷、分切、包装都具有十分重要的意义。当纸在“自由状态”时,如果沿幅宽和沿纵向两者的水分能均匀地调整到所要求的值,那么就可能生产出“不变形”的较平整的纸,静电干扰的危险性可以减少,而且改善了纸在印刷机上的运行性能,提高纸页印刷的适应性。
2. 起皱。纸张变形会影响纸的其它性能和印刷质量,但为了改善纸的一些性能,大家可以人为地在纸张上做出一些褶皱,这就是起皱技术。纸张起皱可以大大改善纸张的变形性质,提高纸的伸长率和动态强度,获得柔软性、透气性和弹性,改进纸的吸取特性、透气性以及其他特殊性质。
纸张起皱的方法有“印纹压辊”方法,此外,最普及且应用广泛的是使用刮刀在烘缸上起皱,并将纸从缸面上剥离的刮刀法。根据与刮刀接触纸幅的水分可划分三种:湿法起皱,纸幅水分40〜60%状态下起皱;半干法起皱,纸幅水分20〜40%状态下起皱;干法起皱,纸幅水分5〜8%状态下起皱。不管是干法起皱还是湿法起皱,基本原理都相似。湿法起皱与半干法起皱容易掌握,起皱后的皱纹也较均匀,但纸张干燥后纸质发挺,板而硬,仅适于生产低档卫生纸使用。
3. 调湿。调湿(吊晾)处理,纸的水分含量是以纸中含水的重量与纸的重量的百分比来表示。当纸张的含水量变化0.1%时就会影响套印,所以控制纸张的含水量是保证套印准确的前提。一般情况来说,印刷用纸的含水量应控制在7%±1%,且纸中心与纸的周边含水量误差不大于1%为宜。通常印刷企业晾纸的方法是提前24小时把纸张运输到印刷车间或置于与印刷车间温、湿度相近的车间待用。很多企业由于场地的限制,需要印刷的纸张只是在印刷前几个小时才能周转进印刷车间,这对于纸张尺寸的稳定性是很不利的。最好的做法是在比印刷车间相对湿度高6%〜8%的晾纸间进行加湿处理或者先放在较湿的地方加湿,然后再到印刷车间进行水分的平衡,使纸张的含水量均匀稳定。
4. 主动加湿。针对胶印采用水墨分离的原理,印刷时纸张由于吸湿而产生变形,根据纸张水分变化的滞后效应,可以在正式印刷前将纸张印一遍水,主动加大纸张的含水量(俗称“跑水”),让纸张有一个预吸湿的过程,这样在正式印刷时纸张变形量就会小很多。在胶印尤其是UV印刷后,由于受到干燥温度的影响,纸张处于脱湿过程,尺寸通常变小。在覆膜或脱机上光后由于受到高强度热量的影响,纸张的尺寸变形较大。尽管放置了十几个小时或更长时间,但是对于纸张水分的影响不是很明显,而且纸张尺寸严重变形很难恢复。在这种情况下可以通过主动加湿的方法调节纸张的含水量从而使纸张的尺寸回弹一些。
以上几种方法都是通过调节纸张的状态来改善纸张的稳定性,除此之外,还应该从印前着手,对印刷设置做适当处理,补偿纸张的变形量,以保证印刷质量。
1. 印刷纸张幅面的选择。在排版时必须考虑到纸张的变形情况,不同纸张的变形量是不同的。有些纸张的质地比较疏松,很易受到水分变化的影响。对于这些纸张,排版的幅面就不宜太大。很多印刷企业的胶印设备是对开幅面,所以希翼纸张能以对开幅面生产,从而提高生产效率。但是有些产品对于下一道加工工序要求较多而且对套印精度要求较高,如果以对开幅面上机印刷,纸张的相对变形量也比较大,造成后加工套印的极大困难。这样就要求最好使用全开的纸张进行印刷,但有时会造成纸张的浪费。因此,需要根据产品的具体要求制定具体细致的工艺方案。
2. 纸张的印刷方向。由于纸张纤维在长度方向上的变形要大于半径方向,因此采用纵向与印刷滚筒轴向相平行的纸张进行印刷,对提高套印精度是有利的。大家有必要研究纸张吸湿性能和水分变化尺寸稳定性的影响规律,并按照这种规律制定印刷工艺和调湿规范,也有必要探讨克服因纸张变形导致套印不准的办法,从而减少印刷质量事故以提高印品质量水平。
3. 套印图案位置的设置。有些印刷品尤其是包装盒,需要烫金或凹凸套印,在拼版时需要注意尽量把烫金图案排在靠近靠身的一侧,这是由于靠身侧的规矩要好于靠外侧,尤其是一些尺寸较大的包装盒,靠外侧比靠身侧的套准难度大。按照包装结构设计的要求,包装盒长边的放置方向拼版时需要把纸张纤维方向和包装盒的长边垂直,这样可以得到最大限度的纸盒强度,但是这种排版方式往往不利于下一步工序的套准,因此,套印图案的设计及位置设置要格外注意。
总之,纸张的含水量变化和尺寸稳定性对纸张的印刷适性、印刷品的套准、彩色印刷品的色彩和阶调再现以及细微层次的清晰度都有重要影响。而引起纸张变形的原因及影响因素很多,这些因素很多都是长期存在的,并且相互影响,具有一定的复杂性,因此,对于纸张的尺寸稳定性研究是一项长期的工作,还需要大家继续研究,不断寻找新的解决方案来提高印刷速度。■
 
 
 
 
 
 
影响胶印润湿液使用的因素及控制要点
文/王启军  王尚伟    来源:《中国印刷》
在胶印工艺过程中,只有正确使用润湿液,才能避免问题的出现。
胶印属于平版印刷范畴,具有印刷质量好、成本低、复制的图像阶调丰富、层次清楚、网点清晰、色彩协调、真实自然等诸多优点,在书刊及报业印刷中得到广泛应用。目前,胶印在国外占印刷总量的60%以上,在我国,书刊、报纸印刷几乎已经100%的胶印化了,在包装印刷中也已经大量使用胶印机,不少企业还引进具有世界先进水平的多色胶印机,胶印印刷量也已经占到60%左右。在胶印工艺过程中,润湿液曾被人们形象地称为“神仙水”,在其中扮演着极其重要的角色。
胶印为什么要使用润湿液?
由胶印的印刷工艺原理而知,它是一种需要用水的印刷方式,利用油水不相溶的原理,先供水,后供墨,使图文部分有墨无水,空白部分有水无墨。印刷时,印版上图文处的墨迹通过压力转印到富有弹性的橡皮滚筒表面,然后再由橡皮滚筒把图文转印到压印滚筒表面的纸张上。因此,为了使空白部分着水,而图文部分着墨,就需要使用润湿液来完成这一过程,补充所需的水分。
平版印刷中必须使用润湿液,使用润湿液的目的主要有三个:第一,在印版的空白部分形成均匀的水膜,以抵制图文上的油墨向空白部分的浸润,防止脏版;第二,由于橡皮滚筒、着水辊、着墨辊与印版之间互相摩擦,造成印刷版的磨损,且纸张上脱落的纸粉、纸毛又加剧了这一进程,所以,随着印刷数量的增加,版面上的亲水层便遭到了破坏,这就需要利用润湿液中的电解质与因磨损而裸露出来的版基金属铝或金属锌发生化学反应,以形成新的亲水层,维护印版空白部分的亲水性;第三,控制版面油墨的温度,一般油墨的黏度随温度的微小变化,发生急骤的变化,实验表明,温度若从25℃上升到35℃,油墨的黏度便从50Pa.s下降到25Pa.s,油墨的流动度增加了一倍,这必将造成油墨的严重铺展。除此之外,润湿液还具有一定的防腐作用,而且对某些性能也具有一定的调整作用。
 
润湿液的种类
在胶体化学中,把能使溶剂表面张力下降的性质称为表面活性,把能降低溶剂表面张力的物质称为表面物质。在胶印中,目前使用的都是低表面活性润湿液,在润湿液中,加入表面活性物质或表面活性剂,便配置成了低表面张力的润湿液,在胶印机上广泛使用的有普通润湿液、酒精润湿液和非离子表面润湿液。
普通润湿液
普通润湿液的主要化学成分有:水、磷酸(H3PO4)、硝酸铵(NH4NO3)和磷酸二氢铵(NH4H2PO4)。此类润版液的表面张力较高,铺展性能较差,必须在印版的空白部分形成较厚的水膜才能抗拒油墨的浸润,一般用于单色及双色胶印机。
酒精润湿液
酒精润湿液一般是在普通润湿液中加入乙醇或异丙醇配制而成。乙醇是一种表面活性物质,可以降低溶液表面的张力,另外,乙醇浓度的最佳范围为8〜25%,乙醇改变了润湿液在印版上的铺展性能,使润湿液的用量大大减少,因此,也减少了印张粘水以及油墨严重乳化的可能性。
非离子表面活性剂润湿液
目前,市场上销售的各类润湿粉剂即是这类润湿剂。使用时,只要把粉末状的润湿剂,用一定量的水溶解,就可以加入水斗中用于印刷。非离子表面活性剂润湿液比酒精润湿液的成本低,无毒性、不挥发,不需要在胶印机配置专用的润湿系统,传统的摆动式传水装置就可使用。
除此之外,还有目前最新研制的优质润湿液,这种润湿液有以下主要成分:缓冲剂、印版保护剂、 防腐剂、 微生物杀灭剂、 防泡沫剂等。总之,润湿液的组成成份不论采取哪种形式,也不论采取哪种方法,都是由润湿液在印刷生产中的作用来决定的。
 
润湿液的使用与控制
润湿液的用量要考虑到很多因素,这包括:印版表面涂布的消耗、纸张表面吸取的消耗以及室内温、湿度对润湿液挥发的影响等等。润湿液是由原液和水组成,针对不同的情况,在润湿液中原液的用量也不同。
不同类别的油墨因颜料、含油量、油性、黏度、流动性、耐酸性等性质的差异,对原液的用量有不同的要求。一般规律是:红色、黑色、蓝色、黄色依次递减,深色比浅色用量多。
油墨的黏度和流动性,油墨的黏度小,则流动性就大、内聚力小、易在版面铺展,使版面上起脏。因此,原液的用量必须适当加大。
印版图文载墨量大,原液用量大;图文载墨量小,原液用量小。
版面图文结构和分布情况,版面的图文一般总是由实地、网纹、文字、线条等组成,原液的用量则兼顾使用,既不能使实地不实,也不能使网点发糊,更不能因原液量过大而花版。
环境温度越高,原液用量增加;温度越低,原液用量减少。
纸张的性质主要指纸张的表面强度和酸碱度。若在质地疏松容易掉粉、掉毛的纸张上印刷,由于油墨的黏度,使纸毛、纸粉堆积在橡皮布上,增加对印版的磨损并使印版光亮而起脏。所以,需要适当增加原液的用量来补充无机盐和清洗油脏。特别遇到酸性纸张,原液用量可酌量减少,若是碱性纸张,原液用量可增加。
考虑了以上提到的这些因素,接着就应配置润湿液,并把它应用到印刷实践中去了,具体说来润湿液的配置和应用要做到以下四个方面。
1. 温度设定 
在印刷过程中,印版表面温度较高,温度的升高使版面水分蒸发较快,油墨黏度下降,传墨不佳。尤其当环境温度也较高时会造成脏版现象。因此,降低印版表面温度同样是维持水墨平衡所必须的。一般冷却润版液在10℃〜12℃左右,这样可保证印版表面温度的升高。
2. 酒精比例
酒精的加入降低了润湿液的表面张力,使印版浸湿良好,大大降低了用水量,提高了印品的干燥速度,降低了印版表面温度,稳定了油墨的黏性和高速印刷性能。但酒精加入过多也会使油墨品质变差,环境污染严重,使润湿液中的阿拉伯树胶易沉淀,又对水墨平衡不利。平版胶印中一般控制酒精用量在10%〜20%。
3. 水斗液添加量
水斗液添加量一般控制在2%〜3%,如果水斗液添加量过少,印刷时易脏版,不易达到水墨平衡,难以取得满意的墨色效果。水斗液添加量过大,则油墨易过度乳化,墨色不易控制,发生甩墨、飞墨现象,污染水斗和水辊,墨辊不上墨,油墨易堆积在橡皮布上。
4. PH值和导电度
PH值和导电度两个参数通常用来反映润湿液的状况,并通过其进行监控。试验证明,PH值在3.8〜4.5范围内时印刷最稳定,印版寿命最长,印品质量最好,水墨平衡最易控制。导电度一般控制在1450us±100,电导值易受水的硬度、酒精用量,灰尘及油墨混入物的影响。
 
润湿液PH值的控制
润湿液的PH值是印版空白部分生成亲水无机盐,并保持清洁的必要条件,对油墨的转移效果影响很大。润湿液PH值偏酸(PH<7)或偏碱(PH>7)都不利于胶印的正常进行,因而平印润湿液的PH值必须严格控制。
一般认为,PS版对酸、碱的耐蚀力较低,润湿液的PH值在5〜6之间为好;平凹版的图文基础比较牢固,有一定的抗酸性,PH值可以比PS版低些,在4〜6之间合适;多层金属版,空白部分是亲水性良好的金属铬,润湿液在5〜7之间适当。当润湿液的PH值过低时,润湿液会和燥油发生化学反应,使燥油失效。实践证明,普通润湿液的PH值从5.6下降到2.5时,油墨的干燥时间从原来的6小时延长到24小时,非离子表面活件剂润湿液的PH值从6.5下降到4.0时,油墨的干燥时间从原来的3小时延长到40小时。油墨干燥时间的延缓,会加剧印刷品的背面蹭脏,影响叠印效果。对于润湿液PH值的控制主要从以下几个方面入手:
1.油墨中干燥剂加入量及颜料
干燥剂用量大时,干燥速度快,油墨黏度提高,油墨颗粒变粗,版面空白部分的感脂性增大,易糊版。因此应降低润版液PH值,防止糊版。但要注意用量,避免形成恶性循环。不同油墨因颜料、油性、黏度、流动性、耐酸性等性质的不同,对润湿液PH值要求不同,一般规律是黄>青>黑>品红,浅色油墨>深色油墨。
2.纸张的表面强度和PH值
印刷质地疏松的纸张时,由于油墨黏度高、纸张掉粉、掉毛严重,增加了印版的磨损而易起脏,这时,应适当降低润湿液PH值,以补充亲水无机盐层和清洗油脏。印刷表面强度高的纸张,特别是印涂料纸时,要提高PH值(减少原液的加放量),以防泛黄而影响产品质量。碱性润湿液只适合资讯纸(酸性纸)的印刷。有人提议,纸张的PH值加润湿液的PH值等于13为佳。
3.图文结构与墨层厚度
以实地、线条、文字为主的印版,墨层厚、载墨量大、铺展严重,应降低润湿液的PH值;以图文为主的网目调版,应提高润湿液的PH值。对于实地、线条、文字、网点兼有的印版,PH值的设定要有利于空白和图文部分的稳定。
4.车间温度
温度高,油墨黏度下降,流动性大,同时会分解出更多的游离脂肪酸,版面易起脏糊版。所以,应适当提高润版液的PH值。机器速度快、印刷压力大、橡皮布和衬垫硬度高的情况下,润湿液PH值也应适当提高。
降低或提高润湿液PH值的过程,在印刷中并不是独立发生的,往往相互交错、牵制。所以,在调整润湿液PH值时,要综合分析,仔细考虑,不然会引起反效果。
 
使用润湿液必须注意的问题
正确地使用润湿液能够提高印刷质量、减少印刷事故发生率。同时,润湿液的使用也有很多需要注意的地方,比如:在不影响印版空白部分稳定的前提下,尽量减少原液的用量;防止盲目地在水斗中作原液用量的任意增减,因为原液量的任意增减,会引起水斗润湿稀释液酸度忽大忽小,势必影响印版图文和空白部分的相对稳定性;每次换色应提前约300〜500张冲淡或加浓水斗润湿液,以及原液用水稀释时,必须适量加入阿拉伯树胶,以补充版面消耗的亲水盐层等等。只有做到正确使用润湿液,才能避免问题的出现,从而实现安全有序的印刷作业。
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