纸张结构与印刷性质

0.纤维定量：将纤维单根排列所形成的纸页的定量，即一层纤维形成的纸的定量。

Bf=纤维粗度（mg/m）/纤维宽度（μm）*1000

覆盖层：一定面积纸页上的纤维根数。

平均覆盖层：纸平面上任意一点的纤维平均数。C=b/βf （b：纸的定量）相对键接面积：总键接面积对可用于键接的总面积之比，一般通过紧度和光散射系数来反映。RBA=So-S/So(So:推算出的未键接的网状结构的光散射系数值。S：纸页的光散射系数值。

纤维的定向排列指的是纸页结构中的各向异性。各向异性形成原因：浆流中每个质点的流速不可能完全一致，因此，纤维上每个质点受到流速的作用力就不一样，这种作用力的差异使纤维受到力矩的作用，力矩作用使纤维顺浆流方向流动，也就是说，只有纤维的横断面上纤维受到的力矩最小。影响纤维定向排列的因素：①纤维性质的影响（长度、挺度、浆浓）长纤维比短纤维更易于定向，浆浓较大，各向异性较弱。②网部的层流剪切（速差）：浆网速差大，定向程度高。③浆流喷射。④湍动：适当湍动可以降低纤维排列的各向异性。

1.纤维定向排列对纸张的性能有何影响，如何降低纤维的定向排列？

答：纤维的定向排列是机制纸的一个显著特点。指纸页结构中的各向异性。它直接影响纸的平面机械性能和尺寸稳定性。通常用纤维定向排列指数和定向排列角来描述。定向排列指数小，纸张在各方向上的性质相似，抗张强度或其他机械性能的纵横比较小，是有利的；纸水分变化时，偏离纸机方向的定向排列角导致纸张尺寸稳定性不好。纤维在纸页厚度方向排列的变化，即纸页表面和中间层之间排列不同影响弯曲的挺度，两表面之间排列不同，会导致卷曲。降低纤维定向排列的方法有：①调节浆网速差到合适值②纤维的流动和成形条件的改善（流浆箱角度、唇板开度、着网点位置等），产生高强微湍流，可以防止纤维絮聚，提高纸张匀度，降低纤维排列的各向异性③改善干燥方式，在保证纸张干度要求下，升温尽量缓慢和均匀，防止不均匀干燥造成纸幅收缩导致横向纸幅纤维定向排列角变化。

2.分析纸张产生两面差的原因，总结减轻纸页两面差的措施。

答：原因①浆网速差—网面速差大，致使网面纵向排列的纤维比正面多，产生两面差②正面细小纤维的留着率高于网面③细小纤维表面积大，对染料有较大亲和力④纸浆配比—纤维长度均匀的纸浆，抄成纸张的两面差小⑤施胶剂正反面留着率不同⑥颜料正反面留着率不同⑦在网部以后的压榨、干燥、施胶和压光等工序也会有出现两面差的可能性

措施：①采用夹网成形—双网两面成形②在长网纸机上增设叠网—使纸页正面也进行适当脱水③采用助留剂—尽可能增加填料和细小纤维在反面的保留，减少流失④合理使用压榨和压光方法⑤进行表面施胶或涂布（双面）

3.影响纸页结构的因素有哪些？是怎样影响的？

答：主要有：纤维的材料和制浆方法、打浆、浆料流送、纸页的压榨、干燥、抄造过程的牵引力①纤维的材种和制浆方法：不同的材种，纤维的性质不同，会影响湿纸页在抄造过程中的成形和固化。不同的制浆方法使纸浆主要成分及其纤维形态不同，从而影响纤维之间的结合，使纸页结构不同。②打浆可以改变纤维和纤维细胞壁结构从而影响纸页结构。打浆可以使纤维内部和外部细纤维化，从而增大相对键接面积，利于细纤维的汇聚。同时，打浆过程产生的细小纤维使纤维的比表面积增大，成纸结构紧密，紧度高。当然，打浆程度要适宜。③纸浆的流送过程也会对纸页的结构产生影响。好的浆料流送系统会使得上网浆料悬浮液中的纤维均匀分布，减少纤维定向排列，使得成纸结构良好。④纸页压榨增加纤维间的接触，从而增加纤维间的键接面积，促使键接作用，使纸页网状结构更加紧密，提高受纤维结合力所影响的各项强度性能，当然，由压榨造成的紧度和强度性能的增加，必须是纤维被水所饱和的。⑤牵引力也会影响纸页结构，牵引力太小，使生产的纸起皱，如果太大，会造成纸页性能恶化，甚至造成断头，此外，牵引力也可以改善纸页纵向的性能。⑥在干燥过程中，如缓慢升温，则湿纸页中的水分蒸发较慢更有利于纸页在干燥过程中的收缩，从而，成纸结构紧密，强度高，透明度高；干燥过程中由于牵引力，干毯的压紧程度不同，造成纸张厚度和平面产生不均一的收缩，从而影响纸页的结构。

4.在长网纸机抄造纸张的过程中，影响定量波动的因素有哪些？如何降低定量波动的范围？

答：纸张定量波动分为两种情况：(1)纵向波动—沿纸机运行方向的定量波动 (2)横向波动—纸张横幅方向的定量波动

影响纵向定量波动的因素：①成浆浓度波动（原浆浓度、损纸浆浓度和数量、搅拌）②网部上浆量的波动（锥形除渣器排渣口堵塞、旋翼筛定时自动间断排渣、白水循环量的波动）③填料加入量的波动④纸机车速的变化

影响横向定量波动的因素：①流浆箱内沿全幅各点的纸料的流速不均匀（流浆箱的结构和加工精度）②纸料在上网时沿全幅各点的喷浆量不均（堰唇有缺陷，如加工不良、光滑不够或不清洁）③流浆箱整流不佳，使纸料出堰口时速度分布不均或存在横流及较大的涡流④成形板，案板面不平或安装不平，在板面低的部位形成湿浆层后，定量大⑤聚酯网本身质量运行中的故障，出现凸出或凹下的网条痕。

措施：用适当的检测与自动调节装置，如纸浆浓度和纸料配比调节器、浆位指示器和调节器、纸机上浆量调节器、纸幅定量水分调节器等。

5.纸张抄造过程中，纸页的实际成形机理是什么？这些机理如何影响纸页的匀度？

答：纸页的实际成形机理：流体动力学滤波、絮聚、剪切流、湍动。纸页成形和脱水过程中，流体动力学的作用能够自动改善匀度，纤维絮聚是导致匀度差的主要原因，规模小强度大的微湍动可以产生强有力的剪切力而有效地破坏纤维的絮聚，改善纸页成形的匀度。对于所有成形器来说，如果浆网速差太大，导致浆料和网之间产生的剪切力太大，会破坏已经形成的纤维层，匀度会变差。

6.已知某纸张定量为70g/m2，采用抗张强度试验仪测定其平均抗张力为45N。（备注：测试式样宽度为15mm），求：a 抗张强度 b抗张指数 c 裂断长解：抗张强度S=F/lw=45/15=3KN/M 抗张指数X=S/G=3000/70=42.86N·m/g 裂断长L=102F/lwG=4371.4m

7.根据所学知识，分析纸张为什么会具备一定的强度？纸张强度大小取决于哪些因素？这些因素是如何影响强度的？

答：纸的强度是由纤维相互间结合力，纤维自身的强度，纸中纤维的分布和排列等构成的。自身具有一定强度的纤维，借助纤维间的氢键结合力及机械交织力，在一定排列条件下。使成纸具有一定强度。

8.纸张的吸收性能如何影响纸张的变形性能？纸张吸水变形明显对印刷质量会产生什么不良影响。从造纸工艺和印刷工艺两方面阐述解决措施。

答：（1）①纸张伸缩率的变化。吸收水分时伸长，水分含量降低时收缩。②纸张尺寸变化总是横向大于纵向，一般大于纵向的2倍。放湿过程中的尺寸变化小于吸湿过程中的尺寸变化，润湿后在干燥，收缩率降低。（2）①纸页两面水分不一致或两面水分一致，但两面膨胀程度不一致，导致卷曲②纸页四周与中间水分不一致，导致荷叶边或紧边。③纸页局部水分不一致，导致翘曲或起皱。④纸页吸水变形明显，使纸页尺寸稳定性差，导致印刷走样，印刷褶皱等问题，降低印刷质量。（3）造纸工艺：①提高纤维抗水性（施胶、涂布）②提高纸张孔隙率（游离状打浆、降低打浆度、加填）③提高纸张匀度。印刷工艺：①纸的养生—将纸长时间放在准备用于印刷或其他目的的房间的大气中，以消除环境变化对纸张产生的不良影响。②纸的润湿—印刷前将纸张吊晾在调湿室，经一段时间使纸张达到或接近温度，湿度下的平衡水分，使整个纸幅水分均匀一致，消除局部吸湿或脱湿现象，同时降低对环境温、湿度变化的敏感程度。③纸张纵横向的选择—因纵向伸缩率小于横向，原则上纵向作长边能减轻套印不准的程度。

9.应力应变图

（1）特点：①在应力增加的初始阶段，应力-应变曲线为一条直线，此时纸页具有弹性②随着应力不断增加应力-应变曲线由直线变为曲线，此时纸页具有黏性③应力继续增加，应力-应变曲线的斜率逐渐减小，并稳定在一个

固定值上，应力-应变曲线又变为直线，直至纸张断裂。

（2）纸页的流变性表现在蠕变和应力松弛.蠕变:材料在恒定载荷作用下，变形随时间增大的过程（在纸张上加一定载荷，纸张的伸长随着时间的变化称为蠕变现象）eg:对纸张施加不同大小的作用力，其断裂时间不同。应力松弛：纸张在恒定应变下，应力随着时间的变化而减小至某个有限值。eg：长期卷成纸卷的纸展开之后，仍然是弯曲的。

（3）S1：纸张受到一定的应力作用，当应力释放时，变形发生恢复，可恢复的部分S1称为一次蠕变。S2：不可恢复的部分S2称为二次蠕变。伸长率：纸样断裂时伸长的长度与试样原长度之比的百分数。

10.蠕变对纸张的强度性能带来的影响。（1）蠕变性造成的应力松弛，可以提高纸张耐冲击载荷的能力。（2）蠕变的延迟变形过程提高纸张抵抗外力的能力。（3）蠕变性可以增加纤维被拉出网络所需要的功，所以有利于提高撕裂度。（4）纸张的蠕变可以增大纸张的挠性，从而有利于提高耐折度。（5）蠕变性大，纸张的伸长率较高，从而有利于提高纸的耐破度。

11.什么是纸张的尺寸稳定性：纸张的尺寸稳定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随纸张原来尺寸的百分率表示。

12.纸张损伤变量用什么表征？实验室如何测得？

答：（1）以纤维角质化指数表征纤维的损伤变量。纤维损伤变量Dh=1-WRV1/WRVo （WRV1纤维回用损伤前的保水值、WRVo纤维回用损伤后的保水值）在实验室测保水值即可（2）以纤维结合面积的变化表征纸张的损伤变量。纸张损伤Ds=S/So (S 成纸后的未结合的纤维面积 So 成纸时能够结合的有效纤维面积) 在实验室测光散射系数，由光散射系数即可算出结合面积。

13.纸张的变形的组成：（1）在纸的结构中，纤维素的分子及单根纤维之间的距离发生变化为特征的弹性变形。（2）弹塑性变形：产生这种变形时，组成纤维的大分子构形和纤维表面相互联结的分子之间的氢键长度发生改变，部分氢键发生破坏，纤维发生局部交错滑动。（3）塑性变形：在产生这种变形时，纤维间产生不可逆的位移并伴随纤维间氢键结合的大量破坏。

14.抗张能量吸收的定义及影响因素：答：抗张能量吸收是衡量纸张强韧性的一个指标，是指纸张被拉断时外力所做的功。它的几何意义就是应力-应变曲线所包围的面积，表示了纸的动态强度。抗张能量吸收的影响因素等价于纸张应力-应变特性的影响因素。（1）负荷变化速率影响纸的抗张强度和伸长率，负荷变化速率较高时，应力分布不均匀，导致纸破裂。（2）水分含量影响纸的弹性和可塑性，纸的水分含量增加，可塑性增加，伸长率提高，抗张能量吸收增加。（3）纸的温度增加，抗张强度增加，伸长率降低，抗张能量吸收降低。（4）纤维沿纸张纵向排列的多，使纵向的抗张强度高，伸长

率低，抗张能量吸收低。（5）纸浆中纤维的弯曲程度高，成纸的伸长率将增高，蠕变性增大。（6）抄纸干燥时受干布的束缚力或牵引力大，将降低成纸后的伸长率，从而增大纸的蠕变性。（7）打浆度较高时，成纸后的伸长率将较大，从而增大纸的蠕变性。（8）纸浆纤维较长时，有利于提高纸的伸长率（9）纸经受多次拉伸时，伸长率下降，蠕变性降低。

15．什么是纸张平滑度、纸张平滑度高低对印刷质量有什么影响？影响平滑度的因素有哪些？

答：纸张的平滑度分为表观平滑度和印刷平滑度，表观平滑度指纸张表面的平整度，印刷平滑度指在利用压力实现油墨转移的印刷模式中，纸张在印刷压力作用下所呈现的平整度，印刷平滑度是纸表观平滑度和表面可压缩性的综合效应。平滑度高的纸张和纸板由于表面凹凸小，与印版紧密接触程度较高，图文部分的油墨转移率高，在纸的表面所印出的印刷品字迹清晰，图文醒目。反之如果，纸或纸板表面粗糙，则表面凹凸较大，印刷时很难达到在每一个点都实现印版与纸张和纸板紧密接触，其结果是印出的文字，线条不整齐甚至断线，对色块而言，中间会出现白斑，显得颜色不实，其宏观表现为颜色密度不足，图像不清晰。影响平滑度的因素：①纤维原料（阔叶木浆较针叶木浆而言，纤维短而细，纸页纤维交织后表面空隙小，纸页表面平滑度较高；细小纤维的存在能够提高纸张表面平滑度；短纤维含量较高的纸浆抄造的纸比长纤维含量较高的纸浆抄造的纸的平滑度高）②纸浆打浆（提高打浆度有利于提高纸张的平滑度，且高浓打浆优于中浓、低浓打浆）③纸张加添填料（提高加填量有利于提高纸页的平滑度）④纸机生产工艺（低速抄造的纸比高速抄造的纸的平滑度高，压榨部使用平辊，反压榨，光泽压榨等有利于改善纸页平滑度，提高压光辊的压力，增加压区面积，提高压区温度都可以明显提高纸张的平滑度，表面施胶也可提高纸张平滑度）⑤涂布操作（涂布处理可以显著提高纸张的视觉外观和表面平滑度）⑥印刷方式

16.影响不透明度的因素有哪些？可通过哪些途径提高纸页的不透明度？答：影响因素：①反射率（反射率减小能引起不透明度增加）②染料（染料能独立的吸收和散射光线，增加不透明度值）③定量（定量增加，散射能力提高，不透明度增加）④纸张抄造情况（打浆、湿压榨、烘干以及高水分含量下压光都会降低纸页的不透明度）⑤表观紧度(表观紧度增加，光学接触面积增加。不透明度降低) ⑥浆料化学组分（纤维含量高，不透明度高，半纤维素含量高，不透明度低，木素含量高，不透明度高）⑦纤维种类（纤维细、短、细胞壁较厚，对提高不透明度有利）⑧制浆方法（机械法制浆，木素保留较多，有利于提高不透明度）⑨填料（填料比纤维的散射系数大，亮度高，所以加填能提高纸的不透明度和白度）途径：①抄造过程中使用合适的染料、②在可行范围内，增加纸的定量、③适当降低打浆度，避免高水分含量的压光、④提高纸页中纤维的非均相性。

17.叙述纸页吸墨性能的高度对印刷质量的影响：答：吸墨过快—印迹无光泽，印迹粉化，出现透印现象，墨色密度下降，改变油墨色相等。吸墨过慢—膜层色彩鲜艳，但油墨固着速率低，易蹭脏和粘洁。

18.纸张的表面强度是什么？该指标的好坏对胶版印刷有何影响？如何改善纸张的表面强度？

答：纸张的表面强度是指纸张表面和内部纤维、胶料、填料之间的结合强度以及涂布纸表示涂料粒子之间及涂层与基纸之间的结合强度。影响：胶版印刷过程中，如果纸张表面强度较差，印品的图文边缘便会看到白边或者印不实发虚等现象，且纸张易掉粉、掉毛，这些掉毛、掉粉会使印版和橡皮布产生堆墨故障，甚至会造成剥纸的发生。改善方法：①适当提高打浆度，增加纤维内部和外部细纤维化。②在可行范围内，适当减少加填量。③改善压榨机压光工艺，压实纸张。④采用合适的表面施胶剂进行表面施胶。⑤浆料中加入干、湿强剂。⑥对纸张进行涂布加工处理。

19.纸张掉毛、掉粉的原因是什么？对印刷有什么影响？如何减轻？

答：纸张掉毛、掉粉最根本的原因是由于纸张表面强度较差，印刷油墨着墨速度过快，或者两者兼而有之。影响：掉毛、掉粉不仅容易黏在印版和橡皮布上，使印版和橡皮布产生堆墨故障，而且会增加胶印中橡皮布及墨辊的清洗次数，严重时还会产生纸面整块纸块被剥离下来。

20.翘曲产生的原因是什么？

答：纸张翘曲是指纸张偏离其平面的运动，纸张翘曲主要是由于纸张结构中的应变不同造成的，翘曲可能主要源于以下几个方面：不同的纤维定向排列，或者不同面的纤维内结合的差由于水分的变化，发生的纤维润账或者收缩也能引起翘曲，有些情况，温度变化也引起翘曲。纤维在宽度方向的润账大于长度方向，纸张的网面纤维定向相对毯面比较强，在某一相对湿度下如50%，纸张为一平面，当处于较低湿度时，纤维CD方向的收缩大于MD方向的收缩。纸页毯面尺寸大于网面尺寸，引起纸张向网面翘曲，在较高湿度时，纤维在CD方向润账，纸页网面尺寸大于毯面尺寸，引起纸张向毯面翘曲。

21.什么是纸张的印刷适性?它包括哪些方面？

答：纸张的印刷适性指在特定印刷方式下，在印版和油墨以及其他作业均匀最佳状态时，纸张能在印刷机上正常运行，并能使印版的油墨顺利的转移在纸张表面上，获得高质量的印品的性能。它包括纸张作业适性和印品品质适性。

22.断纸的机理是什么？

答：首先在纸幅上出现小孔，或者纸张上原来就存在小孔，小孔处纸张能承受的张力显著降低，张力必然要分步到小孔的周围区域，因而在小孔附近区域的应力升高，如果孔周围区域无法承受额外的负载，开始出现裂缝并逐渐拓宽，如果裂缝延伸到全幅宽度则发生断纸。

23.接触式机械印刷根据印版版面图文和空白部分相对位置高低的不同，印刷方法可分为哪几种？各自印刷的原理和特点是什么？

答：分四种：平板印刷、凹版印刷、凸版印刷和孔板印刷。（1）平板印刷：①印刷特征：印刷部分与图文几乎在同一平面，无明显的高低之分。②印品特征：表面无不平现象，墨层较平薄。③印版种类：锌板、铝板、纸板。④适用：书报杂志、海报、地图、挂历、精美画册。

（2）凸版印刷：①印版特征：印刷部分高于空白部分，印刷部分在同一平面。②印品特征：有不明显的不平整度，色调再现性一般。③印版种类：刚性印版：如铜锌版、活字版和铅板等。光树脂板：橡胶凸版，柔性板等。④适用：包装装潢材料，商业表格印刷，书报杂志。

（3）凹版印刷：①印版特征：印刷部分低于空白部分，空白部分在同一平面上，层次深浅不同则凹陷深度不同。②印品特征：墨色厚实，线条光洁，印品精美。③印版种类：铜版、钢版。④适用：邮票、有价证券、精美画册。优点：油墨表现力约90%。色调丰富，颜色再现力强，版面耐度强，印刷数量宏大，应用之广。纸张范围广泛，纸张以外之材料亦可印刷。缺点：制版费昂贵，印刷费贵，制版工作较为复杂，少数量印件不适合。印前制版技术复杂，周期长，制版成本高。由于采用挥发型溶剂，车间内有害气体含量较高，对人的健康损害较大。（4）孔板印刷：①印版特征：印刷部分由大小不同或大小相同数量不同的孔洞构成，可透过油墨，空白部分无空，不透墨。

②印品特征：墨迹厚实，线条不光洁。③印版种类：誊写版，镂空版，丝网版。④适用：印刷电路板，织物，商品包装，玻璃，不规则曲面。

24.传统印刷油墨的主要成分是什么？各组分在油墨中起怎样的作用？

答：主要成分：色料、连结料、填充剂。色料：决定油墨颜色的作用。连接料：是分散色料和辅助料的媒介。填充剂：调节油墨的颜色，减少颜料用墨，降低成本。

25.印刷品的生产一般经历哪些过程？印前处理包括哪些步骤？

答：印刷品的生产一般要经过原稿的选择和设计，原版制作，印版晒制，印刷和印后加工等五个工艺过程。印前处理：原稿的设计，图文信息处理，制版。