印刷材料及适性概论
印刷材料及适性(油墨第十二章 油墨的干燥性质(详细分析))
a b
(min) a : 恒定沸点的溶剂 b : 在一定沸点范围内的溶剂
纯溶剂、连结料中的溶剂、油墨中的溶剂的挥发
挥发量 g
a
100 80 60 40 20 10 20 30 40
b c
纯溶剂 a b 连结料中的溶剂 c 油墨中的溶剂
(min)
2、树脂对溶剂挥发速率的影响 树脂的品种和在油墨中的数量都会影响溶剂的挥发速率。
零，可以自发进行。
γSL 总是介于γSG 和 γLG 之间 （3）在数值上， γSG ＞ γSL ＞γLG 即或
或 γSG ＜ γSL ＜γLG 要使液体(油墨)润湿固体（承印材料），液体的表面 张力必须小于固体的表面张力。
即：γSG ＞ γLG
承印物的表面能： 纸张类：100dyn/cm 塑料薄膜类：30--42 dyn/cm 属于高能表面 属于低能表面
从自由能的变化，因为新形成界面的能量
γ 原来的能量 SG ，使体系的自由能变化大于零，所以不能 自发进行。
γSL
大于
γSG (2)当
γSL
＞0 COS θ ＞0 油墨可以在承印物上润湿
γLG ＞0
θ ＜ 900
γSL 从能量变化的角度，新形成界面的能量 γSG ，体系自由能变化小于 小于原来界面的能量
诱导力：是由于极性分子的永久偶极诱发临近其他分子
的偶极，使分子间产生永久的牵引力而形成的结合。结合 能约为0-0.5kal/mol。 这三种效应的综合结果,便在分子间产生二次结合力. 油墨和纸张之间的极性力和色散力是纸张和油墨间产生二 次结合力的主要原因.
二次结合力的大小随分子间距离的增大而 迅速降低. 二次结合力的存在使纸张与油墨之间产生 一定的结合力，但如果印张过多堆积和密附会 使分子间距离急剧减小,造成“背面蹭赃”。
印刷材料及适性
3.涂布的要求：
① 对原纸的要求
木材纤维原纸，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；
② 对涂料的要求
能够形成平滑的涂料层，具有良好的油墨接受性； 颜料：颗粒大小适中，化学稳定性好，具有良好的 油墨接受性，白度高。常用：BaSO4，TiO2， CaCO3等。 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：PVA，淀粉等。
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，使纸浆
中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。
常用漂白剂：
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。
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。
1-1 印刷用纸的基本组成
三、纤维的结构：
1. 纤维细胞的形态：
细而长，两端尖，中间空，呈纺锤体 柔韧性、绕曲性，相互交织后具有一定的结合力 纤维细胞在原料中含量的多少会影响纸张的性能
2. 纤维的特性：
3. 纤维细胞壁的层次结构：
初生壁：很薄，木素70%+少量纤维素，细纤维无规则 取向 次生壁：很厚，分外、中、内三层，各层细纤维排列 方向不同
3. 再生纤维——废纸，节约能源，减少消耗
1-1 印刷用纸的基本组成
二、造纸纤维原料的化学组成及特点：
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。
材料及适性
表面施胶对印刷纸性能的影响：增加了纸的抗水性能；明显减少胶印中纸张的掉纸毛现象；对油渗性的影响，防止了油的渗透；减少了油墨的渗透，增加了表面纤维间的粘结，改进了纸张的可擦性；明显地增加了纸张的强度。
打浆可使纸张细纤维化。
加入填料的目的使为了改进纸张的印刷适性，如增加白度、平滑度和不透明度。
填料的加入减少了纤维间的结合，所以会使纸张强度明显下降。
抗张强度、耐折度和耐破度下降较大。
纸张具有多相复杂的结构元素。
结构元素在三个相互垂直方向上分布各向异性。
具有孔隙结构。
纤维间的结合，是纸张强度的基础。
大多数纸张的结构都具有两面性。
造纸过程中减少半纤维的含量可以提高纸张的形稳性。
去除木素，防止纸张时间长发黄变脆。
对纸张进行涂布加工的目的：是在表面存在的由纤维形成的凹凸不平和有较大孔隙的普通纸上，覆盖上一层由细微粒子组成的对油墨吸收性良好的涂料。
以便得到具有良好的均匀性和平滑度的纸面。
提高纸张的光泽度，改善纸张的形稳性和不透明度。
印刷时发生透印是由于油墨的连结料渗入纸张内部孔隙，部分取代了孔隙中的空气，导致的散射界面减少，使纸张的光散射能力降低，不透明度变差，表现为透印。
颜料：是决定涂料纸油墨接受性，平滑度，光泽，白度和不透明度的主要部分。
胶黏剂：使颜料粒子间互相黏结，使涂层与原纸间牢固黏结。
助剂：改进颜料的分散性，提高涂层的耐水性，改善涂料的流动。
两面性原因：在纸页成型过程中单面脱水，网面细小纤维和填料流失过多所致。
*纸张的正面平滑度较高，着墨效果较好，但表面强度较低，即在印刷中更容易发生拉毛现象。
克服方法：采用立式加网造纸技术，网部采用两面性同时脱水。
方向性原因：纸页成型过程中纤维受到造纸机方向较大的牵引力作用，使纤维大多数沿造纸机运转方向排列，造成纸张的纵向和横向在许多性能上存在差别。
纸张正面平滑度较高，表面强度低，更容易发生拉毛现象。
反面临界拉毛速度高，网导致背面凹坑更多，背面紧贴网。
反面流失细小填料多。
印刷材料学课件印刷材料及适性第四章
2021年7月17日星期六
·2·
2.纸张应力—应变关系
印刷材料及适性 BIGC
纸张伸长率（变形）随负荷增大而增大，但不成直线 关系。
应力
最大应力
应变（%）
2021年7月17日星期六
·3·
弹性固体： 应力（σ）与变形（ ε ）是线形关系
E=
σ ε
流体的应力（σ）与变形（ ε ）需要考虑 时间因素 ：
·19·
撕裂度：在与纸张平行的方向上，撕裂一定距离纸页所
需的力。
内撕裂度：先将纸张切出一定长度的裂口，然后测量再从 裂口开始撕裂一定距离时所需的力
撕裂度的测量：爱利门道夫撕裂度仪
2021年7月17日星期六
·20·
影响纸张撕裂度的因素
撕裂度主要取决于纤维的长度和强度，与分子间结合力 的关系并不紧密。但打浆度还是会在一定程度上影响纸张的 撕裂度.
5 10 15 20
纸张的水分的影响
2021年7月17日星期六
·10·
ε（%）
12
10
1 磨木浆未经过压光的纸张
8
2、3经过超级压光的纸张
6
4
1
2
2
3
12345678 9
时间（h）
压缩变形随时间变化
2021年7月17日星期六
·11·
二、纸张的机械强度
抗张强度:在标准规定的实验条件下,一定宽度的纸样,断裂前 所能承受的最大张力。（N/ m ）或（Kg/m） 通常， 习惯用绝对抗张力（Kg）或裂断长(m) 表示。
%
2021年7月17日星期六
%
%
50
压 缩 率 40 （ ） 30
20
弹 40 性 恢 复 率 （ 30 ）
《印刷材料及适性(第二版)》每章小结及复习题解答(修订版)
《印刷材料及适性(第二版)》每章小结及复习题解答第一篇承印材料第一章印刷纸的组成承印材料：是可以承载油墨或粘附性色料，呈现图文的所有物质的总称。
纸张的组成：基本组成——植物纤维辅助材料——填料、胶料、色料等纸张的定义：纸张是纤维间通过氢键互相缔和的随机取向的层次网络。
形成网络的条件：①纤维间不加任何粘和剂能相互粘接②纤维能形成随机取向的层次网络注：在自然界中，能满足这一条件的只有纤维素纤维(cellulose fiber)，而纤维素纤维广泛存在于各种植物中。
一、造纸植物纤维原料的种类木材纤维原料针叶木（软木）和阔叶木（硬木）非木材纤维原料籽毛纤维——如棉纤维韧皮纤维——亚麻、黄麻、大麻、檀皮等草类纤维——稻草、芦苇、玉米秆等废纸--再生纤维二、植物纤维原料的化学组成第一类：碳水化合物——主要组份是纤维素和半纤维素，占原料化学组份的50%以上。
第二类：苯酚类物质——主要组分是木素，占原料化学组分的10%-35%。
第三类：萜稀类——主要组分是松节油，松香酸。
其它组分——脂肪酸、醇类、蛋白质、无机物等植物纤维中的主要组份在纤维原料的化学组分中，纤维素、半纤维素、木素为主要组分，也是成品纸张的主要组分。
1. 纤维素(cellulose)线性高分子&每个基本单元上都有三个醇羟基。
（这些醇羟基对纸张的性质有决定性的作用）2. 半纤维素(semi cellulose)单位重量中含有的羟基个数比纤维素更多，吸水、润涨能力更强。
有利于水化、细纤维化，能提高纸张的柔软性和强度。
半纤维素含量高的纸张，形稳性较差。
3. 木素(lignin)空间网状结构的大分子。
化学结构极不稳定，易发生氧化。
不吸水，不润涨，对纸张的强度没有贡献。
含量高反而会阻碍纤维素分子间交织。
使纸张耐久性差，易变黄，变脆。
所以制浆过程中要一定程度上除去木素。
辅助材料为改善纸张性能而加入的各种助剂包括填料、胶料、色料。
一、胶料1. 施胶的目的：使纸张在一定程度上获得抗拒流体浸润的能力。
印刷材料及适性课件绪论
绪论
一、印刷材料及适性在印刷专业的重要性：
➢从印刷的五要素(原稿，印版，承印物，油墨，印 刷机)来看；
➢从材料性能对印品质量的影响方面来看； ➢从经济技术的角度来看。
二、印刷材料及适性课程内容及课时的安排：
➢ 文化用纸：如新闻纸，书刊纸，特殊印刷纸，书写纸，艺 术用纸；
卷筒新闻纸
裁切后的单张新闻纸
书刊印刷纸
书样
宣纸 白色和彩色胶版纸
钞 票 纸 和 人 民 币 证券纸
➢工、农业技术用纸：衬垫纸，油毡种茶叶袋滤纸
食品包装纸 各种玻璃纸
鸡皮纸 羊皮纸
印刷材料及适性
Material of Printing & Printability
湖南工业大学包装与材料工程学院
College of Packaging & Material Engineering Hunan University of Technology 赵东柏
一、本课程的基本信息:
– 课程编号：B04028 – 课程中文名称：印刷材料及适性 – 课程英文名称： Printing Materials &
牛皮纸
各种箱纸板制作的包装箱 瓦楞纸板
➢ 生活用纸。
卫 生 纸
七、印刷纸的种类： ➢ 涂料纸：铜版纸，玻璃卡纸，粉卡纸；
铜版纸
玻璃卡纸
➢非涂料纸：凸版纸，胶版纸，新闻纸等。
白卡纸 单面涂布白纸板
米卡纸
八、国内外印刷纸的发展趋势：
➢ 印刷方式方面：通过采用表面涂布与施胶技术，使纸向 适合胶、凹印方向发展；
印刷材料及适性第五章
吸收性K&N 12.5 15 41.6
平滑度S 400 70 30
光泽度% 66 25 23
120
双粉纸 亚粉纸 新闻纸
2020年7月13日星期一
-100
80 40
-50
0
-40
-80
a*
50
100
·22·
印刷材料及适性 BIGC
(4)纸张的光散射对网点印刷品质量的影响
对印刷密度的影响 按照理想的情形,在纸张上印刷50%的网点,印刷密度应该 为0.3,但实际测量为0.34或更高，这是由于照射在纸张与 印刷网点的空白处的光又有一部分被墨层吸收,同时,光线 在纸张与空气的界面上还会发生多重内反射,其结果使反 射率更低而印刷密度更高.
明显.这是由于纸张的光散射所造成的:从网点之间空白处
进入纸张内部的光由于散射作用
有部分光从网点处穿入,越靠近空
白处,穿出的光越强,造成网点边缘
的密度低而中间密度高,使横跨网
点的密度不均匀,使网点发生了扩
大,----光学网点扩大.
实测密度
2020年7月13日星期一
·24·
(5)纸张的表面效率
印刷材料及适性 BIGC
纸张
铜版纸 胶版纸 新闻纸
光泽度 （%）
密度平滑度 （µm-1)
66.3 0.51
14.9
8.9
0.23
0.15
光泽度高与光泽度低的纸张，墨层厚度相同时，能获得 更高的印刷密度。
2020年7月13日星期一
·21·
不同纸张呈色效果（色域）比较
印刷材料及适性 BIGC
纸张 双粉纸 亚粉纸 新闻纸
白度% 95 94 55
·26·
印刷材料及适性对印刷品质量的影响
印刷材料及适性对印刷品质量的影响一、引言（一）纸张纸张的印刷适性纸张的印刷适性就是指直接影响印刷品质量的纸张的性质，包括纸张的定量、厚度、平滑度、油墨吸收性、光学性质和力学性质等。
现就与印刷品色域相关的性能作一下阐述。
（1）定量纸张的定量是指纸张单位面积的质量，又称为“克重”，是构成纸张规格的基本定量。
目前，生产和印刷部门都在降低定量的同时，保证纸张和印刷品的质量。
纸张的定量太低的话会降低纸张的挺度，进而对单张纸印刷带来困难。
（2）厚度纸张的厚度是指纸张的薄厚程度，是检测纸张质量的重要指标之一。
在印刷中，要求纸张的厚度要均匀一致，否则会给印刷质量带来大的影响。
厚度影响印刷压力的调节，影响印刷纸的不透明度和可压缩性。
（3）平滑度纸张的平滑度是发映纸张表面平整、光滑程度的性能指标。
纸张平滑度不同，印刷中油墨与纸张接触的紧密程度就不同，最终影响油墨的转移程度及图文是否清晰等方面。
平滑度的测量通常采用空气泄漏法，有两种表示方法，一是采用通过一定体积空气所用的时间来表示，以秒为单位，另一种是用纸张粗糙度——PPS值表示。
（4）耐折度纸张的耐折度表示纸或纸板抵抗往复折叠的能力，其测定纸张受一定力的拉伸后，在经来回折叠而使其断裂，以折叠的次数表示，耐折度值是往复的次数，即单位是双折次；分纵向耐折度和横向耐折度两种，一般纵向耐折度比横向耐折度高些，是因为纤维的排列使其在纵向的结合力较大所致。
在联机折页过程中，要求纸张具有较高的耐折度。
否则，容易造成折页作业时纸页出现断裂问题。
（5）白度纸张是图文信息的载体，其白度直接影响印刷品的色彩。
油墨转移到纸张上后，通过色料减色法和色光加色法形成色彩。
纸张白度低，则吸收过多的光线，油墨的色彩不能充分发挥出来，影响图像颜色的色相、明度、饱和度，造成色彩灰暗，对比度差，画面呆板，层次少。
（6）油墨的吸收性能在实际印刷中，纸张对油墨的吸收性可分为两个阶段：加压渗透和自由渗透，主要取决于印刷压力和纸张表面空隙结构的分布。
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④ 半纤维素含量过高，则纸张的形状稳定性下降， 伸缩率增大。
印刷材料及适性
21
1-1 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
① 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；
常用类型：CaCO3，3MgO·4SiO2·H2O，TiO2 等
印刷材料及适性
27
1-2 印刷用纸的辅料
2. 加填的目的：
改善纸张的光学性质和印刷适性； 提高纸张的白度、平滑度和不透明度； 增强纸张对油墨的亲和力； 改进纸张的柔软性和形状稳定性，从而提高
印刷材料及适性
24
1-2 印刷用纸的辅料
2. 施胶的方法：
内部施胶：胶料加入纸浆中，抄造成具有憎液性 的纸。
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
印刷材料及适性
25
4. 表面施胶对印刷纸性能的影响：
造纸纤维应能满足以下条件：
自身能相互粘结； 形成随机取向的层次结构。
符合以上条件的物质——纤维素纤维
印刷材料及适性
10
1-1 印刷用纸的基本组成
纸张的组成
植物纤维
木材，茎干，韧皮，籽毛，合成纤维等
填料
CaCO3，TiO2 ，滑石粉，高岭土等
胶料
提高纸张的抗水性，改善纸张的光泽度
[C6H10O5]n → [C6H7O2 (OH)3]n ，每个单元
上含有3个自由的羟基
纤维素结构式：
CH2OH
H
O
H
O
OH H
H
H OH
n
印刷材料及适性
19
1-1 印刷用纸的基本组成
纤维素在化学结构上的特点：
① 葡萄糖为基本的结构单元，纤维素为多糖； ② 纤维素分子中含有大量的羟基，易形成氢
2.非木材纤维原料：
① 草类纤维：如芦苇、麦草、稻草、秸秆等 ② 韧皮纤维：麻类、树皮如亚麻、檀皮等 ③ 籽毛纤维：棉纤维——纤维素含量高（94%）
3. 再生纤维——废纸、破布，节约能源，减少消耗
印刷材料及适性
14
云杉
桦木
印刷材料及适性
15
印刷材料及适性
16
印刷材料及适性
17
1-1 印刷用纸的基本组成
3
印刷材料及适性
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
印刷材料及适性
5
要求
1.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
印刷材料及适性
6
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 印刷用纸的辅料 1-3 印刷用纸的制造工艺
色料
调整纸张的颜色
印刷材料及适性
11
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
1-1 印刷用纸的基本组成
一、造纸植物纤维原料的种类：
1. 木材纤维原料：
一般直接从树木中获取，分为两类： ① 针叶木：软木，质地松软，如杉、松、柏 ② 阔叶木：硬木，质地较硬，如杨、桦、枫
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
23
1-2 印刷用纸的辅料
一、胶料
1. 施胶的作用：
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；
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。
内容要求
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
1-1 印刷用纸的基本组成
印刷用纸是以植物纤维为主要原料制成的。
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。
② 木素起粘结纤维、增强植物纤维组织强度的作用；
③ 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；
④ 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
22
1-2 印刷用纸的辅料
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：
二、造纸纤维原料的化学组成及特点：
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。
印刷材料及适性
18
1-1 印刷用纸的基本组成
1. 纤维素
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103
印刷材料及适性
课程介绍
学科基础课，必修课 （考试课 ）
64学时（周学时 4） 教材：《印刷材料及适性》（第二版）
齐晓坤等编，印刷工业出版社 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
2
课程内容
印刷材料
其它材料
承印材料
油墨
纸张
包装印刷材料
印刷材料及适性
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。
1-2 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，化学稳定性好；
键，容易吸水、润胀； ③ 纤维素分子具有极性和方向性，易氧化； ④ 纤维素分子容易水解。
印刷材料及适性
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1-1 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：
① 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；
② 半纤维素的聚合度一般在200左右；
① 对纸张抗水能力的影响
胶印用纸必须施胶，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；
② 对纸张油渗性的影响
纸张适度的抗油性则有助于提高印品的光泽度；
特种包装纸需较高的抗油能力；
③ 对纸张可擦性的影响
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；
④ 对纸张强度的影响