合成紙應(yīng)具備的條件及類(lèi)型

在包裝印刷的工業(yè)設(shè)計(jì)中，合成紙是指采用以合成樹(shù)脂為基本成分的高分子有機(jī)化合物（如：聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等塑料纖維）、人造短合成纖維和木漿等原料，經(jīng)壓延或擠壓而成的平面材料。今天，中國(guó)紙業(yè)網(wǎng)編輯從合成紙開(kāi)始，詳細(xì)介紹一下相關(guān)類(lèi)型。

合成紙?jiān)诔尚图庸み^(guò)程中，為了使其具有良好的白度、不透明度、印刷性和書(shū)寫(xiě)性，根據(jù)所采用的原料不同，而加入各種無(wú)機(jī)填充劑（如：粘土、滑石粉、碳酸鈣、二氧化鐵、硫酸鋇等）、增粘劑、穩(wěn)定劑和防老劑等，紙張成型后，還要經(jīng)過(guò)水、無(wú)機(jī)本酸溶液、磷酸鹽溶液、硫酸鋁、消石灰溶劑處理，再經(jīng)氧化劑（過(guò)氧化氫、氧化鈉、臭氧、空氣等）氧化處理，方能應(yīng)用。

合成紙的組成結(jié)構(gòu)，既保留了天然纖維紙張的外觀(guān)、白度、挺度、不透明度、印刷性和書(shū)寫(xiě)性，又具有聚烯烴塑料薄膜的輕盈、防潮、抗氧、耐酸、耐堿、防污染等優(yōu)良特性。所以，合成紙成為當(dāng)今世界市場(chǎng)上流行的印刷包裝裝潢高檔新材料。

(一)合成紙應(yīng)具備的條件

作為印刷材料用的合成紙應(yīng)具備的條件主要是：

①白而不透明的外觀(guān)；

②必須滿(mǎn)足印刷機(jī)的作業(yè)適性；

③和印刷油墨之間有良好的相互關(guān)系等。這三個(gè)條件不是各自獨(dú)立控制的，而是互相影響，如何使這些要素互相配合就是其質(zhì)量設(shè)計(jì)上的關(guān)鍵。

1.外觀(guān)

除特殊情況下，應(yīng)具有白而不透明的外觀(guān)。木材紙漿經(jīng)過(guò)藥品處理、在付出利用率低、纖維素相對(duì)分子質(zhì)量減少等損失之后才得到白紙。與此相反，合成紙僅做成白而不透明是很容易的。即經(jīng)過(guò)白色填料充填或設(shè)計(jì)發(fā)泡層、多孔層，不僅能得到高白度，而且得到的是比天然紙還要高純度的白色成品。同時(shí)不透明度也可以通過(guò)改變上述處理?xiàng)l件而有所變化。

2.印刷作業(yè)適性

(1)靜電　用單張紙印刷機(jī)印刷時(shí)，常有靜電發(fā)生而造成故障，因而必須進(jìn)行防止帶電處理。在冬秀低濕度的情況下，普通紙都會(huì)經(jīng)常發(fā)生靜電障礙，所以使用本質(zhì)上就易于帶電的合成高分子做原料制成的紙張時(shí)，更應(yīng)充分注意。

防止帶電的方法，是添加或涂覆防止帶電劑，但如果使用過(guò)量或選擇錯(cuò)誤，就會(huì)產(chǎn)生下述不良影響。首先會(huì)在記筆記時(shí)發(fā)生滲印，還會(huì)在膠片印刷時(shí)發(fā)生糊版，甚至成為油墨變色的原因。此外，添加的防止劑如果在表面揮發(fā)就會(huì)失去作用，所以具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性也是要求的重點(diǎn)之一。

(2)硬度　眾所周知，纖維素是由極硬的分子骨架為其基本構(gòu)造的。與此相反，人微言輕合成紙?jiān)�料使用的聚合物都是柔軟的。因此，一般的薄膜和同樣厚度的天然紙相比，硬度小�?/p>

合成紙使用的聚合物若按楊氏模量高低排列的話(huà)，聚苯乙烯和聚氯乙烯幾乎相同，其次是聚丙烯，最小的是聚乙烯。前兩者不用說(shuō)，聚丙烯、聚乙烯，只是原樣制做薄膜，其硬度不夠，應(yīng)采取措施加以提高。

添加填料也有效果，其效果因聚合物的種類(lèi)、填料的種類(lèi)、量而不同，例如在有(1.2×104)kg/cm2的彎曲系數(shù)的聚丙烯里加入玻璃30%、石棉40%、滑石40%后，分別提高到(4.9、2.8、2.5)×104kg/cm2。

當(dāng)然，即使采用楊氏模量高的樹(shù)脂或進(jìn)行延伸和填料充填，一般的合成紙的硬度還是要比天然紙差，但是這與輸紙的難度不相關(guān)連。

輸紙的作業(yè)性是由印刷機(jī)中、操作者的熟練程序左右的。例如以日本合成紙公司的產(chǎn)品：同樣厚度涂層的（約120μm）、同樣填充料為例，最初使用的印刷廠(chǎng)用120張/min的速度可以毫無(wú)故障地印刷，相反，有的印刷廠(chǎng)雖然進(jìn)行了各種調(diào)節(jié)，卻了只保持60張/min的速度。

(3)尺寸穩(wěn)定性　任何一種合成紙，從選用材料的本質(zhì)看，它對(duì)于濕度變化的尺寸穩(wěn)定性，都要比天然紙優(yōu)越得多，幾乎沒(méi)有伸縮。不僅不需要調(diào)節(jié)印刷車(chē)間的濕度，甚至不需要在印刷前進(jìn)行晾紙。

但是，一般來(lái)說(shuō)，塑料與其它材料相比，熱膨脹率大，所以或許應(yīng)該考慮它因溫度變化帶來(lái)尺寸變化，用做合成紙?jiān)�料的聚合物受熱后的線(xiàn)膨脹率數(shù)值，如聚苯乙烯是(6-8)×10-5、高密度聚乙烯是(10-16)×10-5等，大致是(5-30)×10-5的范圍。在沒(méi)有溫度調(diào)節(jié)的印刷車(chē)間，如果有10℃的溫度變化，則其伸縮率可計(jì)為0.05%-0.3%。從相對(duì)濕度60%左右的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)到±場(chǎng)0%左右的濕度變動(dòng)所帶來(lái)的天然紙的伸縮，銅版紙為0.5%-0.9%，玻璃纖維混抄紙為0.15%-0.3%。和這個(gè)數(shù)值進(jìn)行比較判斷，可以看出，合成紙因溫度變化而帶來(lái)的尺寸變化是在允許范圍之內(nèi)的。

在尺寸穩(wěn)定性方面應(yīng)該注意的，是它對(duì)于印刷時(shí)動(dòng)態(tài)張力的阻力無(wú)比天然紙小，容易延伸�，F(xiàn)在的合成紙，幾乎都是通過(guò)上述提高挺度的方法和填充填料來(lái)改善其尺寸穩(wěn)定性。但在通常的印刷條件下，即使大致滿(mǎn)足，在張力方面要求更嚴(yán)格的條件或如立體印刷那樣要求精度更高的印刷過(guò)程中，也還會(huì)帶來(lái)不能令人滿(mǎn)意的結(jié)果。

(4)平面性　天然紙、合成紙無(wú)一例外，如果紙表面呈波紋狀變形嚴(yán)重，通過(guò)印刷滾筒時(shí)就會(huì)發(fā)生套印不準(zhǔn)，甚至發(fā)生折皺而變成大故障。

天然紙的波紋狀態(tài)可以通過(guò)晾紙恢復(fù)正常，但合成紙上談兵會(huì)因濕度變化而產(chǎn)生伸縮，不能用這種方法校正。合成紙的波紋主要?dú)w宿于復(fù)卷時(shí)張力不均勻產(chǎn)生的材料蠕變，所以只要注意復(fù)卷方法就能防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。即：減少制造薄膜時(shí)的幅寬方向的厚度誤差、用回轉(zhuǎn)臺(tái)使差別向幅寬方向分散、緩慢復(fù)卷等，按照制造方法分別采取不同的措施。

另外，用于印刷食品包裝的合成紙，還應(yīng)符合以下條件：a.所采用的合成紙，必須完全符合食品包裝衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。即本身不發(fā)生毒性物質(zhì)的遷移，無(wú)毒、無(wú)異味。b.具有類(lèi)似天然纖維紙張的外觀(guān)，表面平滑、潔白、不透明。c.具有較好的防潮、防水、耐熱、耐寒、耐腐蝕防蛀和防紫外線(xiàn)穿透等性能。

3.與印刷油墨之間的相互關(guān)系

天然紙的表面有吸收印刷油墨的性質(zhì)，膠印或凸版油墨在印刷后立刻在紙張表面有某種程度的滲透、凝固，接著便是聚合固化。對(duì)合成紙只要求它具有單張膠印和凸版印刷的適性，這就希望它的表面具有類(lèi)似天然紙的性質(zhì)。即所謂紙化處理目標(biāo)的最主要一點(diǎn)就是使其具有這種油墨能夠滲透的表面。

為了達(dá)到這個(gè)目的，有幾種方法，這里只做簡(jiǎn)單說(shuō)明。但并不是說(shuō)這些方法都已衫它們也還有各自的缺點(diǎn)，對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)的調(diào)整，就需要制造者掌握了。

(1)填料充填　二氧化鐵、碳酸鈣等填料本身對(duì)印刷油墨的受容性就很強(qiáng)，但必須注意的是，只混入20%-30%左右的這類(lèi)填料，并不能獲得滲透性，因?yàn)檫@時(shí)，聚合物覆蓋在填料的周?chē)�，不存在必須的毛�?xì)管，而且如果只靠充填填料得到效果，要么必須提高含量，要么必須用溶劑洗掉表面層，露出填料。

(2)充填填料和延伸的并用　延展含有多量填料的聚烯烴薄膜，就會(huì)發(fā)生微細(xì)裂紋。通過(guò)調(diào)整這種裂紋的發(fā)生，有助于滲透。

(3)顏料涂覆　這是把粘土、二氧化鈦、碳酸鈣等和粘合劑一起涂覆在表面的方法，原理和天然紙中的銅版紙、涂料紙相同，用這種方法，不僅能得到和天然紙同樣的滲透性，而且平滑性也極好，所以能得到超過(guò)天然紙的油墨受容性和印刷效果。

另外，在擠出薄膜、其表面還未完全固化時(shí)，把顏料均勻地散布其中，也可以得到涂料效果。

(4)藥品處理　這里有用溶劑-非溶劑的混合物處理薄膜表面的方法；用膨潤(rùn)劑或溶劑處理后使之凝固的方法；使表層含浸在發(fā)泡劑里使之發(fā)泡的方法等幾種。不論哪一種，都是通過(guò)對(duì)處理?xiàng)l件的控制，來(lái)調(diào)節(jié)滲透性。

(5)發(fā)泡單的破壞　也可以用上述藥品處理，通過(guò)藥品處理獨(dú)立氣泡膜表面或用延伸的方法破壞發(fā)泡單，做成連續(xù)或半連續(xù)氣泡膜，能獲得滲透透性。

(6)提取　把可溶性物質(zhì)混合做成薄膜后，把它們提取除掉后，能得到多孔質(zhì)化薄膜。通過(guò)選擇添加物質(zhì)也能夠調(diào)節(jié)毛細(xì)管的大小。

(7)粉末燒結(jié)　燒結(jié)聚合物微細(xì)粉末得到的多孔薄膜，具有油墨滲透性。

(二)合成紙的類(lèi)型

合成紙的種類(lèi)分為薄膜法和纖維法。薄膜法一種是將樹(shù)脂和機(jī)添加劑薄膜化，稱(chēng)作“內(nèi)部紙化法”，另一種是在樹(shù)脂薄膜表面涂布顏料，稱(chēng)為“表面涂布法”。纖維法包括將溶融樹(shù)脂從噴嘴噴射出來(lái)，類(lèi)似紡絲，做成薄膜狀。分為“纖維膠合法”和“合成紙漿法”。

以下介紹具有代表性的日本薄膜法合成紙YUPO。

1.YUPO的制造工藝

YUPO是在主要原料聚丙烯樹(shù)脂中加入無(wú)機(jī)填料和少量添加劑融合攪拌后，用擠壓機(jī)擠壓成薄膜狀，再靠雙軸拉伸做成薄膜，這是典型的內(nèi)部紙化法合成紙。YUPO的特點(diǎn)是在于它是拉伸薄膜，而且添加劑和樹(shù)脂之間有微細(xì)的空隙，且重量輕。樹(shù)脂組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各層中存在著許多微小空隙。

將聚丙烯樹(shù)脂軟片以單軸拉伸。再在它的兩面貼合含有添加劑的樹(shù)脂，薄膜由單軸拉伸的確中間層和與其成直角方向拉伸的樹(shù)脂膜三層組成。在拉伸過(guò)程中，樹(shù)脂薄膜內(nèi)部生成很多微小孔隙，在臨近表面處呈龜裂狀，可以起到提高印刷、書(shū)寫(xiě)性能、增加白度、不透明和柔軟的作用。