涂布紙類之性質(zhì)與印刷適性之關(guān)系 涂料配方對涂布紙性能的影響分析

在彩色復(fù)制系統(tǒng)中，印刷品的品質(zhì)受到許多因素的影響，而大部分印刷品效果的表現(xiàn)，決定于印墨與被印材之間的關(guān)系，而此被印材-紙張，則分為涂布紙類及非涂布紙類兩種。

所謂涂布紙(coated paper)是在原紙上涂上一層涂料(coating color)，使紙張具有良好的光學(xué)性質(zhì)及印刷性能等。其主要用途有：印刷雜志、書籍等出版用紙和商標、包裝、商品目錄等印刷用紙，兩者的比例約為1:3。

涂布紙大至可分為:銅版紙、涂布紙、輕量涂布紙，除此之外還有烙光涂布紙等特殊涂布紙。對這類涂布紙，世界各國的分類也有若干差別。原紙則一般多用道林紙，也有使用含磨木漿或脫墨漿原紙的涂布紙，除特殊用途外，大多用于廣告海報與雜志內(nèi)頁，因此，就算在同一復(fù)制條件下，所呈現(xiàn)的色彩也會有很大的差異，所以，要提升印刷品質(zhì)，必要先掌握紙張對彩復(fù)的影響，進而在照相分色或印機上作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使印刷品質(zhì)能合乎需求。

壹、原紙與涂料

一.原紙(base paper)

涂布紙的制造，簡單的說是指在原紙之上涂上涂料，經(jīng)過干燥后再用壓光機使得它的表面平滑化，因此原紙與涂料是左右涂布紙品質(zhì)的重要因素。

以一個涂布量為20g/m2的涂布層為例，假設(shè)涂料的干比重為1.5，則涂布層之厚度僅約0.0013公分，在如此薄的厚度下，原紙的品質(zhì)確實占有重要的地位。

假使涂布的速度慢時，因為吸水后的原紙紙匹，到達干燥部門不能失去強度，所以必須適度的上膠與保持濕紙的強度。反過來說涂布速度快時，則紙張必須具備一定的強度來抵抗高速涂布所帶來的機械力，同時均一的吸水性也是非常的重要。

除此之外，涂布用原紙還必須具備下列的性質(zhì)：

(一)尺寸安定性好，不會因水分變化而有太大變化。

(二)對涂料的吸附性強。

(三)原紙必須不會彎曲，否則會引起涂料條痕而導(dǎo)致紙張斷裂。

(四)不可有皺紋、破洞等瑕疵。

(五)涂布加工時，紙卷必須卷緊，以免發(fā)生斷紙。

原紙性質(zhì)中會影響涂布主要有：均一性、平滑度、表面吸收性、表面強度、表面情形、化學(xué)適性、兩面性及紙面光學(xué)性等，因此，一張紙的好壞，在于原紙的狀況好壞與否。

二. 涂料(Coating color)

涂料配制是制造涂布紙最基本的技術(shù)，對產(chǎn)品用途具有關(guān)鍵性的影響，所以涂料須滿足涂布作業(yè)的操作性及印刷適性等，并按這些條件進行設(shè)計制造;即涂料的設(shè)計與生產(chǎn)何種涂布紙有關(guān)。以數(shù)量來看，仍以普通涂布紙為主，但以技術(shù)層次而言，則希望擁有銅版紙類的技術(shù)。不同產(chǎn)品應(yīng)使用其相對應(yīng)的涂料、涂布方法和涂布機。雖然各種類必須達到規(guī)定的品質(zhì)指針，但是最重要的是獲得客戶的肯定。

紙張涂布用的涂料種類很多，而其中較為普遍應(yīng)用的是水基性涂料。水基性(Water base)涂料的組成大致上可分成四類：顏料、接著劑、添加助劑及水。這四類成份的組合與涂布后紙張的品質(zhì)息息相關(guān)。利用下表一，列出涂料的成份對品質(zhì)的影響。

(一)顏料

顏料有白土(白色黏土)、碳酸鈣、沙丁白、氫氧化鋁、二氧化鈦和塑料顏料等。

1.白土

白土從成份上分類有:高嶺土類、葉石類(pyrophyllite)、云母類(cericite)等。高嶺土又進一步細分為：高嶺土、多水高嶺土等，這些白土都已經(jīng)被商品化生產(chǎn) 但是，現(xiàn)在涂布紙用白土中，基本上把高嶺石類都稱為高嶺土，也就成為涂布用白土的代名詞。

高嶺土顆粒呈六角板狀，粒徑為0.3-3微米。這些微粒的縱橫比、粒徑直接影響涂布紙類顏料的品質(zhì)，目前涂布紙顏料多用高嶺土，因為它能賦予涂布紙較高的白紙光澤性，所需的接著劑適量，黏性和分散性較好，使涂料能提高固形份。

2.碳酸鈣

在涂布紙中被廣泛應(yīng)用，其使用量僅次于白土。尤其在臺灣擁有豐富的碳酸鈣，近年來甚至逐漸取代價格較貴的白土，并依涂布紙的用途和生產(chǎn)方法開發(fā)出許多品種，所以如何適度的使用碳酸鈣可以說是涂布紙涂料之重點。由于碳酸鈣顏料具有高白度與多孔性，所以油墨吸收性非常好，如此可改善印刷適性，即使是無光處理之涂布紙也非常實用。

3.沙丁白

沙丁白是從硝石灰和硫酸鋇合成的白色顏料，從很早就被用做銅版紙的顏料。其具有很好的白度、光澤度、油墨吸收性、而且表面平滑。與這些相對應(yīng)、也有涂料黏度高，膨脹性強等優(yōu)點，但也導(dǎo)致涂布操作性差、接著劑需要量大等缺點。沙丁白過去多用做氣刀式涂布機用涂料，若用在高濃度的刮刀式涂布機時會遇到一些問題，所以一般多限定使用在銅版類的涂布紙上。

4.氫氧化鋁

具有良好的白度、不透明度及油墨吸收性。

5.二氧化鈦

二氧化鈦具有很高的不透明度，所以多用做微涂紙的涂料。但是由于價格高、磨耗性大，所以限制了它的使用。其型態(tài)有:金紅石型和銳鈦礦型，雖然銳鈦礦型的不透明性稍差，但是，相對來說價格比較低廉且白度高，所以被廣泛使用。

6.塑料顏料

目前發(fā)展出來的塑料顏料一般可分為:接著型(binder type)、密實型(solid type)與中空型(hollow type)等三種，以后面二者較為常用。在合成的過程中，可利用不同的單體比例、起始劑濃度、攪拌速率和反應(yīng)時的溫度作為變因，來控制粒徑的大小、均一程度、穩(wěn)定性和反應(yīng)速率。

無論顏料為何，均希望其有以下之特性:

1.粒徑要合適。一般情況下，粒徑愈小愈有利于改善紙張之白度、不透明度和光澤度。但粒徑太小會使其表面積增大，導(dǎo)致顏料涂布黏度增大、流動性降低，按著劑需要量也隨之增加。

2.顏料顆粒型態(tài)也要合適。針狀顏料顆粒流動性不好，六角和球形顏料粒子流動性較佳，并可形成多孔涂布層而提高紙張之吸墨性。

3.有很高的白度與不透明度(較強的遮蔽能力)。

4.容易分散于水中，且有較好的穩(wěn)定性及流動性。

5.有較佳之化學(xué)穩(wěn)定性，接著劑用量盡可能減少。

6.較低的耐磨性(減少涂布機和印刷版的磨損)。

三、接著劑

接著劑分天然物及合成物，天然物有淀粉、奶酪素、大豆蛋白等。

合成物則有各種合成乳膠、聚乙烯醇等�，F(xiàn)在使用最廣泛的是淀粉一合成乳膠的混合物。而合成乳膠的使用比例在不斷增加，最近全乳膠系的接著劑也被開發(fā)出來，這和涂料的高濃度化發(fā)展是一致的。對任何接著劑均有下列要求:

(一)對顏料有較強的黏結(jié)力。

(二)對顏料有較好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，但不與顏料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

(三)有合適的黏度及成膜性。

(四)有合適的流動性，以利涂布作業(yè)并提高涂布均勻性。

(五)顏色應(yīng)淺，不含雜質(zhì)異物，有良好的涂料操作性。

由于一般的接著劑，不論是天然的或是合成者，仍有些性質(zhì)無法改善，因此近年來有所謂的輔助接著劑(co-Binder)之出現(xiàn)，以補接著劑保水度與流動性之不足，其用量約只有總接著劑量的10-30%，現(xiàn)在也有工廠試圖用此來達到降低總接著劑量之需求，由于用量很少，有時也可將其視為添加劑。目前常用的輔助接著劑有大豆蛋白(protein)、流變調(diào)整劑(rheoloe mdifier)。

四、添加劑

有分散劑、潤滑劑、防腐劑、熒光劑、耐水化劑、以及染料、油墨吸收性及改良劑等，其主要作用在補顏料與接著劑所不足者，并減少操作上之困擾。在使用時應(yīng)選擇好品種和使用量，由于相反性的東西比較多，需進行事前的研究，以配制最適合之涂料。

五、表面改質(zhì)

(一)壓光

要制得具光澤的涂布紙，利用壓光輪加以光澤化是必要的，以前較常使用的設(shè)備是以棉或毛制的彈性輪與冷鑄壓光輪(chilled roll)所組合的超級壓光機(super calender)。最近從歐美開始，日本現(xiàn)在也多使用含有一高分子成品披覆于外之塑料轆的軟質(zhì)壓光機(soft calender)。

與普通紙機座光機和超級壓光機相比，軟質(zhì)壓光機擁有的特點是:

1.賦予紙張更高的嵩度、挺度、不透明度及強度，進一步改善紙的兩面性。

2.壓光后紙幅緊度一致，印刷適性良好，油墨滲透均勻。

3.可允許稍高的紙頁水份，斷紙少、不易產(chǎn)生黑斑，運行性能好。

4.適度減少木漿配比或降低涂布紙與新聞紙的基重而不影響產(chǎn)品印刷品質(zhì)。

5.既可機上安裝，也可機后使用還可用作半濕壓光機。所有的轆均可單獨傳動又能互換位置，適應(yīng)范圍廣。

6.與超級壓光機相比還有投資省、占用廠房少、操作維修方便、壓區(qū)少、動力消耗低等優(yōu)點。

然而，軟質(zhì)壓光機之捏縫數(shù)太少，便不能處里高光澤的美術(shù)銅版紙，而超級壓光機轉(zhuǎn)速太慢使產(chǎn)量受限，皆有不利之處，因此結(jié)合了超級壓光機與軟質(zhì)壓光機優(yōu)點之Janus Concept壓光機在1995年應(yīng)運而生，其特點是:

1.可根據(jù)需要選擇壓區(qū)數(shù)，8個捏縫之Janus Concept壓光機與傳統(tǒng)12個捏縫之超級壓光機壓光效果相當(dāng)。

2.應(yīng)用熱壓光，且能量消耗比一般軟質(zhì)壓光機更低。

第二節(jié) 涂布

紙張涂布的方法可分為機上涂布與機后涂布兩種，各有其優(yōu)缺點，概略如下：

一、機上涂布(ON-MACHINE COATING)

所謂機上涂布是將抄紙機與涂布機連結(jié)在一起，即涂布機(coater) ，是抄紙機(paper machine)上的一個部分單，由于涂布機的涂布速度須與抄紙機的車速相同，適合生產(chǎn)單一種類而需求量大的涂布紙。機上涂布的優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：

1.涂布機與抄紙機連結(jié)在一起，故無卷筒操作時之紙頭紙尾的損紙發(fā)生。

2.不需專用的空間來儲放待用的原紙卷。

3.機器占用的空間較小。

4.不需卷筒、搬運即裝卸鐵芯，故可減少人工之需要。

5.不需專用的干燥設(shè)備與原紙架及裁切機，因此裝貴成本較低。

6.作業(yè)單純，適宜種類少、數(shù)量大之涂布紙大量生產(chǎn)。

7.可提早辨認原紙品質(zhì)的問題。

缺點：

l.變化彈性小，不適于生產(chǎn)品種多、數(shù)量少之涂布紙。

2.若涂布機或抄紙機發(fā)生故障時，會造成另一機器的停車。

二、機后涂布(OFF-MACHINE COATING)

機后涂布則是將抄紙機與涂布機完全分開，各自獨立放置于不同的地點，將抄紙機所抄的原紙卷筒后送至涂布機的原紙架上，需經(jīng)后段加工時，再由涂布機施以涂布的工作。其優(yōu)缺點歸納如下：

優(yōu)點：

1.涂布機與抄紙機各自獨立，因此一臺涂布機可以涂布好幾臺抄紙機所抄制的各種紙張。

2.變化彈性大，適于生產(chǎn)各種等級的涂布產(chǎn)品。

3.涂布機的車速一般較抄紙機快，因此調(diào)度很容易，加工生產(chǎn)量也較大。

4.適合生產(chǎn)成品種類多、數(shù)量少之涂布紙張。

5.提供優(yōu)良的涂布品質(zhì)。

6.涂布機與抄紙機分開，故兩者之一遇有故障時，不會相互影響造成機器皆需停車之困擾。

缺點：

1.原紙在卷筒操作時必會有紙頭紙尾的損紙產(chǎn)生，損紙率較大。

2.原紙卷筒及存放，需較高的人工費用和廠房空間。

3.涂布機需配豈原紙架、裁紙機、涂料干燥等設(shè)備，所以機器所占空間較大，且所需設(shè)備費用較貴。

由上述可知，機上涂布法有其成本較低的優(yōu)勢，而欲改善機上涂布加工紙之品質(zhì)可從多方面著手，如改良涂布機、干燥方式與壓光設(shè)備等硬件方面，或提高固形份和減少接著劑用量等涂布配方;本此實驗?zāi)讼Ｍ�利用塑料顏料來改善涂布紙張之不透明度、光澤度、印刷光澤度等印刷適性，同時添加輔助接著劑以改良涂料之保水度、高剪力黏度等操作性。

在過去，由于受限于涂布機之設(shè)備與抄紙機之車速，機上涂布通常只能生產(chǎn)涂布量較低的涂布紙，如LWC等，或是作為需經(jīng)后段加工之預(yù)涂紙。而在新一代涂布機的改良后，一種名為HSM之涂布機已能提高涂布量，相信在經(jīng)過不久的努力后，機上涂布加工紙也能達到類似銅版紙之效果。

第四章 結(jié)論

涂布紙張的品質(zhì)良好與否，除了原紙品質(zhì)有很大的影響外，涂料的成分也是一個很重要的因素，當(dāng)涂料中添加不同類型的有機顏料來取代最常使用的白色顏料-白土?xí)r，所制造的涂布紙張在白度、白紙光澤度、印刷光澤度、不透明度、平滑度，等方面都是與有機顏料的添加量成正比，這表示有機顏料可以提高涂布后紙張的性質(zhì)。

當(dāng)涂料中添加不同類型的有機顏料來取代高價格高白度及高折射系數(shù)之二氧化鈦時，所制造的涂布紙張在白紙光澤度、印刷光澤度和平滑度方面，是與有機顏料的添加量成正比，但是在白度、不透明度方面，是與有機顏料的添加量成反比，這表示在某些特殊用途方面，雖然有機顏料不能完全取代二氧化鈦，但仍可以使得涂布紙張的性質(zhì)維持一定的水準而不會相差太多。

當(dāng)涂料中添加不同類型的有機顏料來取代價格便宜、常使用的白色顏料-碳酸鈣時，所制造的涂布紙張在白度、白紙光澤度、印刷光澤度、不透明度、平滑度，等方面都是與有機顏料的添加量成正比，這表示若要進一步提升涂布紙張的性質(zhì)，有機顏料的使用是必然的趨勢。

在涂布量與涂布紙張品質(zhì)的關(guān)系上，當(dāng)涂料中有添加有機顏料時，涂布紙張的性質(zhì)都優(yōu)于沒有添加有機顏料的，而且當(dāng)涂布出來的紙張性質(zhì)接近時，有添加有機顏料的涂布紙張可以降低涂布量。當(dāng)有機顏料是密實型的，涂布量可以降低約30%，而接著型的有機顏料，涂布量可以降低約40%，若有機顏料是中空型的，涂布量甚至可以降低約45%，這表示在紙張輕量化的趨勢中，有機顏料能帶來相當(dāng)大的幫助。

印刷品的好壞，和被印材有很大的關(guān)系，而被印材的好壞，和原紙、涂料及表面處理上都息息相關(guān)，因此，選擇一個好的紙張作為被印材，才是一個節(jié)省成本、提高印刷品質(zhì)的不二法門。

涂料配方對涂布紙性能的影響分析

涂布紙

涂布紙，俗名銅版紙，種類較多，可用于各種各樣的彩色印刷品的印刷。涂布的意思為了防腐，絕緣，裝飾等目的，以液體或粉末形式在織物，紙張，金屬箔或板等物體表面上涂蓋塑料薄層。為目前文化出版、廣告設(shè)計、印刷裝訂及工商業(yè)界最常使用紙種之一。主要用途有：印刷雜志、書籍等出版用紙和商標、包裝、商品目錄等印刷用紙，

涂布紙的種類

單面銅版紙

為一面涂布壓光，一面上膠處理。紙張兩面性質(zhì)不同，適用于兩面不同的印刷。

雙面銅版紙

為兩面涂布壓光處理，底面有光澤，具有良好的尺寸穩(wěn)定性，適用于一般的彩色印刷。

特級雙面銅版紙

為兩面涂布壓光處理，比一般雙面銅版紙具有更好的光澤，表面平滑細致，適合需表現(xiàn)金屬類質(zhì)感的光亮物品的印刷。

高級雪面(無光)銅版紙

經(jīng)兩面涂布壓光，但紙面光澤低，粉質(zhì)表面不傷眼。適合國畫復(fù)制品及服飾布料等不反光物品的印刷，給人以古樸、典雅的感覺。

新麗2000特種銅版紙

為雙面兩次涂布再經(jīng)壓光處理，具有良好的光澤性及平滑性，適合高級彩色印刷品的印刷。

壓紋銅版紙

雙面涂布再經(jīng)壓紋的紙張，紙面光澤低，經(jīng)過凸壓的緣故，紙面具立體感，適合于油畫的復(fù)制，美術(shù)廣告設(shè)計等彩印。

輕量涂布紙

表面經(jīng)輕微涂布處理，較非涂布紙具有更好的表面性質(zhì)，品質(zhì)介于涂布紙與非涂布紙之間。

涂料

涂料配制是制造涂布紙最基本的技術(shù)，對產(chǎn)品用途具有關(guān)鍵性的影響，所以涂料須滿足涂布作業(yè)的操作性及印刷適性等，并按這些條件進行設(shè)計制造;即涂料的設(shè)計與生產(chǎn)何種涂布紙有關(guān)。以數(shù)量來看，仍以普通涂布紙為主，但以技術(shù)層次而言，則希望擁有銅版紙類的技術(shù)。不同產(chǎn)品應(yīng)使用其相對應(yīng)的涂料、涂布方法和涂布機。雖然各種類必須達到規(guī)定的品質(zhì)指針，但是最重要的是獲得客戶的肯定。

紙張涂布用的涂料種類很多，而其中較為普遍應(yīng)用的是水基性涂料。據(jù)涂布在線了解，水基性(Water base)涂料的組成大致上可分成四類：顏料、接著劑、添加助劑及水。這四類成份的組合與涂布后紙張的品質(zhì)息息相關(guān)。

涂料配方對涂布紙性能的影響

與顏料涂布直接有關(guān)的涂布紙性能分為三類：光學(xué)性能、整飾性能和印刷適性。

光學(xué)性能主要是白度和不透明度;

整飾性能包括光澤度和平滑度;

印刷適性與涂層表面的拉毛強度，油墨吸收性和油墨保持性有密切關(guān)系。

可壓縮性、孔隙度和抗鼓泡性與原紙有關(guān)而與涂料性能無關(guān)。

1

涂布紙的光學(xué)性能

涂層的白度和不透明度由顏料性質(zhì)所決定，包括顏料的白度、折射度、光散射系數(shù)、晶粒形狀、大小和粒徑分布、密度等。顏料的搭配、膠粘劑的用量及涂布條件對之影響的較小。

通過顏料的搭配使用可調(diào)整粒徑分布，改善顏料的化學(xué)和晶體形狀的關(guān)系，以控制涂料混合物及干涂層中的顏料容積，以及與它有關(guān)的性能。膠粘劑用量對白度和不透明度不利，膠粘劑的用量應(yīng)避免超過涂層抗掉毛強度需要的用量。用過量的膠粘劑來彌補原紙強度的不足是不經(jīng)濟的手段，通常會損害涂層的光學(xué)性能。

2

涂布紙的整飾性能

目前，我們已經(jīng)認識到光澤度和平滑度不是直接關(guān)聯(lián)的，光澤度取決于涂層表面的微觀平整性，平滑度則和宏觀平整性有關(guān)。

光澤度受顏料的粒徑、粒子形狀、粒子的定向作用、膠粘劑種類和用量、涂布量、原紙的覆蓋情況和壓光條件等因素的影響。細粒、分層高嶺土 具有高光澤性能，反之，當(dāng)大的顏料粒子及未分散的顏料粒子群存在時，光澤度明顯降低。

涂料混合物中的膠粘劑含量通常對光澤度不利。但也有例外，如膠乳可以增進涂層壓光時的塑性流動和粒子的定向作用，因而對涂層表面的光澤度有利，涂料配方中摻有少量合成顏料能產(chǎn)生上述類似的效果。據(jù)涂布在線了解，高的涂布量及原紙的完善的覆蓋有利于光澤度的提高，露出在涂層表面的纖維對光澤度特別不利。

影響平滑度的因素與上述影響光澤度的因素相同。其中涂布量和原紙覆蓋對平滑度的影響尤其大。此外，平滑度還取決于可壓縮性，主要指原紙的可壓縮性;其次是涂層的可壓縮性，充分的涂層覆蓋和足夠的涂布量，加之易于壓光至均一的厚度，這些是提高平滑度的先決條件。

3

涂布紙的適印性

與印刷適性有關(guān)的涂層性能是抗掉毛、油墨吸收和油墨保持，對抗掉毛強度，它可由膠粘劑的用量進行調(diào)節(jié)，顏料也是影響印刷適性的重要因素。顏料必須容易被印刷油墨濕潤，顏料層必須有足夠的孔隙以迅速地吸收油墨，從而使油墨迅速固著。然而，這種吸收不能過大，否則會降低油墨光澤，會增加油墨用量并可能出現(xiàn)透印。

不用標準等級的高嶺土或不同等級的高嶺土搭配使用，一般是適用的。另外，碳酸鈣，尤其是沉淀碳酸鈣具有較高的印刷油墨性，因此能增加油墨吸收性和油墨固著時間。

總之，通過對顏料和膠粘劑的適宜選擇，一定能生產(chǎn)出適于各種印刷方法的涂布紙產(chǎn)品。

【免責(zé)聲明】本文僅代表作者本人觀點，與涂布在線無關(guān)。涂布在線網(wǎng)站對文中陳述、觀點判斷保持中立，不對所包含 內(nèi)容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考，并請自行承擔(dān)全部責(zé)任。部分資料來源網(wǎng)絡(luò)，目的在于傳遞更多的信息及分享，提供平臺交流，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構(gòu)成其他建議。