数字印刷技术讲座第七讲数字印刷用纸张材料

数字印刷技术讲座

第七讲数字印刷用纸张材料

安徽新闻出版职业技术学院胡维友在印刷复制过程中最主要的印刷材料是油墨和

承印材料，油墨是在印刷过程中，被转移到承印物上的成像物质，显示出图文信息，因此油墨在印刷中作用非同小可，它直接决定印刷品上图像色彩还原、清晰程度等；而承印材料是能够接受油墨或吸附其它色料并呈现图文信息的各种物质的总称，常见的承印材料有纸张和塑料等，在数码印刷领域中同样需要上述印刷材料。在数字印刷中常见的呈现图文颜色材料是墨水、电子油墨以及色粉。在前面我们已经讲述过，在此不再赘述。本章节主要讲述纸张材料。

数字印刷中纸张的质量是影响印刷成品的质量，表征纸张质量好坏的指标就是纸张性能参数，通常在日常生产中需要考虑的性能参数有厚度、克重、挺度、平滑度、白度、光泽度、吸收性等。对于数字印刷用纸而言，不同的成像机理所涉及到的不同成像技术还对纸张提出要求。静电成像数字印刷技术就对纸张的导电性能提出了要求，例如：在印刷过程中的纸张的导电性能对过程中的静电控制、放电以及墨粉转移等有密切关系。喷墨成像数字印刷技术就对纸张的表面涂层结构对墨水的吸收能力提出要求。1静电成像数字印刷用纸

第一代彩色数字色粉印刷机对纸张的性质非常敏感，这与设备固有的结构设计有关，成像时会受到纸张电导性的影响，而纸张的电导性又与湿度有关。第二代设备通过安装动态控制系统提高了对各种类型的承印材料的适应性。现在的第三代数字印刷设备对成像原理做了重大的改善，使之对纸张的依赖性减到了最低。例如：iGen3数字印刷机利用渐变的电压值将图像从色带上转移到纸张上，图像转移是在一个60kHz的超声波刺激下辅助完成的，可以实现100％色粉的转移。在设备的其他部分，还有一个电阻系数可控的传送带，将纸张传送到图像转印区，这样就大大减少了纸张的电阻系数所造成的影响。

目前，静电成像数字印刷技术按照显影方式可以划分为两类：固体墨粉显影和液体油墨显影，不同的显影工艺对承印物纸张的要求不尽相同，但是无论哪种显影方式，都对纸张提出了下列要求。

1）厚度

纸张的厚度主要取决于纸张的重量和造纸过程中的压光(压平)量。低厚度的纸张一般对应着低挺度，低挺度意味着容易起皱或卷曲，在印刷过程中增加了设备的卡纸率；高厚度的纸张一般拥有较大的重量和较高的挺度。同时，也就降低了纸张可弯曲性能，造成纸张不利于在感光鼓、反转器等其他传输装置部分上弯曲。纸张厚度的不均匀性将可能导致实地区域出现斑点等质量问题。厚度在日常生产中较少提及，多用克重的概念。通常数字印刷机的纸张适用的克重范围为80g／m2～220g／m2，如果印刷时使用超出该范围的纸张，将增加了出现卡纸故障的几率。

2）纸毛

产生纸毛的最主要原因是造纸时加入了过多的填料或进行了不当的整饰操作。纸毛的堆积会粘污印刷设备部件，并使印刷成品的图像上出现白点等。如果纸毛中含有较坚硬的小颗粒，一旦这些颗粒进入设备内部常造成硒鼓划伤。

3）含水量

为了确保数字印刷复制精确，这就要求纸张在温度和湿度变化时保持平面和立体的稳定性以及较低的卷曲和翘起的倾向。纸张含水量的多少直接影响输出操作的稳定性和所得图像质量的好坏，过大的含水量会导致过度卷曲、卡纸及质量等问题；而含水量过低则会引起静电问题，机器无法正常启动，从而导致卡纸、送纸不良等。

工作环境的湿度条件是纸张含水量变化的关键因素，当工作间的湿度过高，纸张吸收大量水分，使得含水量过高。过度卷曲是生产中最常见的纸张问题，它经常会造成卡纸。选择具有适当含水量的低卷曲度纸对于提高生产效率具有重要意义。

4）导电性

静电型数码印刷机墨粉颗粒的转移是通过静电之间的库仑引力来实现的，纸张上的电子经常不断地发生变化，这就意味着纸张的电子特性必须调整到合适程度。此外，墨粉通过加热和受压聚集在纸张表面，为了确保墨粉与承印纸张之间有足够大的粘合力，这就要求纸张具有一定的粗糙度、表面化学性质及热性能必须调整到合适的水平。纸张的电荷必须平衡，以防止潮湿环境下的质量问题(斑点和条纹)和干燥环境下的静电导电性过高的纸张可能导致的缺损和其他成像缺陷；导电性差的纸张可能造成纸张上的静电聚集，从而导致送纸不良、卡纸以及接收盘的堆纸问题。

5）耐热性能

在胶印过程中由于采用了润版液可以保持纸张内水分的恒定，而在数码印刷中由于对承印材料的加热温度能达到120℃～150℃，通常条件下纸张的水分通过印刷后部分丢失，将会导致纸张卷曲、干燥，有时还会出现起泡现象以及装订问题。如果是双面印刷，这样的过程就会重复两次，对纸张的损伤就会更大。因而在Xeikon的卷筒纸印刷系统印刷前一般将承印材料放在一定温湿度环境下静置24小时，目的是进行纸张的调湿处理。

在HP－Indigo数字胶印技术是采用“热胶印”工艺完成印刷复制，它不是对承印材料加热，而是对橡皮滚筒加热，加热温度达到100℃时，然后电子油墨向橡皮布上转移，电子油墨立即固化，紧紧地粘接在橡皮布上，然后转移到承印物表面。对于HP－Indigo数码设备来说，印刷性能主要取决于油墨与纸张的兼容性。

6）纸页表面平滑，呈白色或中白色

纸张的平滑度是获得高分辨率印刷图像的关键因素。当以600dpi×600dpi的分辨率输出时，在每平方英寸的区域里有360000个点。最新的数字印刷机可以多种分辨率的网点来印刷，目的是提高印品的质量感觉。一个平整而光滑的印刷表面可以表现精细的网点变化，相对印刷质量较高；而在相对粗糙不平的纸张表面上，精细网点会产生丢失现象，从而降低印刷的质量。

7）采用计量施胶压榨进行微涂布，并可进行双面打印

为满足数字印刷的要求，数字印刷用纸几乎都是用高白度的漂白硫酸盐法生产的化学木浆制造的，具有均匀的蓝白色。生产数字印刷纸一般采用漂白针叶树硫酸盐法生产的木浆与漂白阔叶树硫酸盐法生产的木浆相互搭配，制成的纸页具有良好的强度、不透明度、松厚度、挺度和白度，且组织均匀，纸面平滑、洁净，没有纤维束、斑点和尘埃，不掉毛

掉粉，有良好的光学性能和印刷性能。

2喷墨成像数字印刷用纸

喷墨打印纸与一般纸张有很大区别。在喷墨成像式数字印刷中经常使用到水性油墨，一般纸张接触到水性油墨后会迅速吸收扩散，结果无论从色彩上还是从清晰度上都达不到印刷要求。而彩色喷墨打印纸就不会出现上述问题。彩色喷墨打印纸是纸张深加工的产物，它是将普通印刷用纸表面经过特殊涂布处理，使之既能吸收水性油墨又能使墨滴不

向周边扩散，从而完整地保持原有的色彩和清晰度。

目前，市场上的喷墨打印纸张可以分为普通彩色喷墨打印纸(简称普通彩喷纸)和涂布彩色喷墨打印纸(简称涂布彩喷纸)。普通彩喷纸主要是在制备过程中通过控制浆内施胶、表面施胶及合适的填料加入量来保证打印质量，在普通彩喷纸制备过程中，一般在造纸机上通过专用的内部施胶剂进行内部施胶和通过专用的表面施胶剂在纸机施胶压榨部进行表面施胶。普通彩喷纸的成本比涂布彩喷纸要低得多，主要应用在打印效果要求不高的场合。

喷墨打印纸结构上可分为三层：纸基、涂层、防卷曲涂层。其中，纸基主要成分由漂白浆与碳酸钙等组成。喷墨纸的涂层是由高吸收性的白色颜料和亲水树脂的混合物组成，主要成分有颜料、胶黏剂和树脂。颜料主要是一些有吸墨性的多孔性的白色矿物质颜料，或能在涂层中形成多孔性结构的材料，可以是高岭土、碳酸钙、二氧化硅、氧化锌、氢氧化铝、二氧化铁等，使纸的表面形成一层良好的印墨接受层，改进纸面均一性，提高成品适应性，以满足不同用途的性能要求。涂层中的树脂采用功能性高吸收树脂，它具有很好的耐候性、光泽度、附着力和呈色性，它是喷墨专用纸很重要的成分。

目前，喷墨纸张表面涂层分为粉质涂层和胶质涂层，粉质涂层为亚光面，表面较粗糙、着墨性能好、墨水附着力强、色彩不鲜艳，多用于户外环境；胶质涂层为高光面，表面平滑、墨水附着力弱、色彩鲜艳、用于户内环境。

防卷曲涂层吸附在基质上，用来防止打印过程中的纸张卷曲。

此外，在涂布纸料的配方中，还应加入一些助剂，如分散剂、湿润剂、消泡剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、保水剂、荧光增白剂等物质。可以根据需要加入一定的量。例如，加入分散剂可以使涂料中的颜料粒子充分分散；湿润剂可以改进涂料的流动性，使涂层颗粒分布均匀，涂层涂布均匀；紫外线吸收剂和抗氧化剂有助于纸张本身和图像色泽抗老化和耐褪色；而加入阳离子表面活性剂则有助于提高图像颜色的鲜明度和抗水性等。

目前，涂布彩喷纸能满足彩色喷墨打印的各项性能要求，特别是照相质量的喷墨打印纸，其彩色喷墨打印后的彩色图像质量可与彩色相纸媲美。涂布彩喷纸又可以划分为两类：无光彩喷纸和光泽彩喷纸。

3彩喷纸张性能分析

1）油墨吸收性

油墨吸收性也称油墨吸收速度，彩喷纸应有高的油墨吸收性能，即油墨微滴高速喷到纸面上后应快速被涂层吸收，而不能停留在纸面上，这一点对喷墨量大的图像非常重要。观察彩喷纸油墨吸收性最简单的方法是油墨喷到纸面上形成图案后的湿油图1普通纸张与涂布纸张受墨后效果比较

图2光泽度对呈色效果影响

墨阻力大影响折帖运送等，造成折帖堵塞。应根据具体问题处理。如果是压轮或毛刷，可能是压力调整不当、压力不一致、转动不灵活、太脏等影响折帖运动或使折帖走歪而塞纸，应针对问题具体解决。

原因⑥：收帖花滚筒问题塞纸。

解决办法：

①花滚筒叶片位置和折页滚筒掉页的时间不对。应拆下带动花滚筒传动链条，转动花滚筒使其叶片停在折页滚筒掉页的位置。

②花滚筒叶片变形、开口太小或带动花滚筒的传动链条太松，造成折帖不能掉入或把折帖弄乱而塞纸时，应修理变形叶片；尽可能使叶片开口大一些；张紧链条以保证花滚筒运转平稳。

③花滚筒档板平面应与花滚筒轴线平行，位置要适当。应注意检查工作中是否有位移，发现问题及时解决。因其歪斜、位置不当都可能造成乱帖而塞纸。

原因⑦：输送带松紧不一致、速度不等；输送带轮（辊）转动不灵，使折帖歪斜，与输送折帖侧规碰撞，引起乱帖而塞纸。

解决办法：注意随时检查输送带张紧情况，速度是否一致；输送带轮（辊）转动是否灵活；轴承是否损坏或磨损；输送带是否磨损、损坏。发现问题及时解决。

（未完待续）

责任编辑：张跃梅

墨光泽逐渐消失所用的时间，如果油墨不能被涂层快速吸收，根据墨量的大小可能会出现以下情况。

①珠化。珠化是指当纸张表面能很小时，油墨的细小微滴喷到纸面上不能使其润湿，而以液珠的状态停留在纸面上。这种现象可能是由于纸页紧度过大、涂层不当造成的，一般在涂布彩喷纸中不易出现。②较长的干燥时间，这种现象是墨滴喷到纸面后能够湿润纸面，但湿润后立即停止，不能在纸张内部进行适当渗透，原因是纸页紧度过紧及胶粘剂用量过大。③印流。在喷墨量大、涂层吸墨性过小时出现印流。以品红、青、黄套色成黑色为例：打印机墨头先喷出的是青色，然后品红覆盖在青色上，最后是黄色在最上面套色产生黑色，这时如果涂层吸墨性过小，第二或第三色油墨就有可能流到图像的外部，这种现象称为印流。

从以上几种情况可以看出，彩喷纸的吸墨性非常重要，而另一方面，不是吸墨性越大越好，吸墨性过大将会对其他性能产生不利影响。

2）洇渗和透印

合格的彩喷纸要求墨滴喷到纸面上应在整个轮廓上均匀地扩展，即应在纸面上有相同的扩展速度，在涂层内有相同的渗透距离，反之就会出现洇渗现象，也称毛边。洇渗情况的出现主要与涂层的吸墨性、结构紧密性、均匀性、颜料性能等因素有关。洇渗现象通常是影响无光彩喷纸图像分辨率的主要原因。

彩喷纸的图像应主要在涂层和基材上层形成，即油墨不能经过涂层和基纸透到背面，如出现这种现象即称为透印。透印的产生通常是由于涂层吸墨量小和基纸紧度过大使得油墨的浸入路径变短所引起的。

3）图像分辨率

图像分辨率也称图像的解像力，其主要与彩喷纸涂层性能有关。在喷墨记录过程中，油墨是以微小粒子形式喷向纸页表面，此时墨滴在涂层中的扩展程度主要决定于涂层的微孔性和颜料的粒径，通常粒径越小微孔性越好，墨滴扩散的程度越接近理论值，因此可以说在其它性能一定的条件下，选用小粒径的二氧化硅可以提高打印图像的分辨率。

一般地说，喷墨打印纸的性能取决于纸张组分。纸张中颜料的种类和性能对彩喷纸打印质量起决定性作用，粒径小、比表面积大、吸油量高的二氧化硅是较为适宜的颜料。胶粘剂的种类和用量对彩喷纸的光密度、吸墨均匀性及吸墨速度影响比较大，胶粘剂用量应根据所选用颜料的吸墨性能来决定，不同性能的颜料应对应不同用量的胶粘剂。原纸性能对彩喷纸性能的影响也不能忽视。表面吸收性较大的原纸，可以辅助涂层提高吸墨速度，减少涂布量，降低涂料成本。背涂是防止彩喷纸翘曲和透印、提高产品平整度的一个重要手段。

（未完待续）

责任编辑：杨志钢

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