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紙張表面強度逐漸引起重視

紙張表面強度逐漸引起重視

表面強度近來越來越引起重視,很多紙病及一些紙張性能與表面強度關系密切,這篇小文有助于您對紙張表面強度的了解。

    由于紙板各層之間、掛面紙板結構內部以及印刷紙的面漿與主體漿之間的結合不良所造成的困難是眾所周知的。紙頁結構內各層之間的強度稱為“內結合強度”,而表面或靠近表面的強度則稱為“表面強度”。

    印刷上常見的麻煩是在印刷作業時,由于表面有一小部分被粘起而造成紙張的掉粉掉毛。它可在印刷區留下印刷空白點,而紙和涂料粒子則粘附到印刷輥上并(或)污染油墨。

    常用于描述與這些問題有關的紙張特性的術語有:

    抗拉毛性能(Pick resistance)— 防止纖維、小纖維束、涂料粒子從紙頁表面脫離的性能;

    抗裂性能(Rupture resistance)— 防止面層整體脫開或紙頁結構內層剝裂的性能;

    掉毛和掉粉(Liniting and dusting)— 與紙頁強度無關,是指在印刷過程中紙頁表面疏松碎末的掉落;

    糊版(piling)— 是指拉毛、掉毛和掉粉落下的物料積聚在印刷版(或膠版)上,影響了印刷的質量。

    通常是通過將一個力垂直地作用到紙頁表面,以測量所需的強度性能。

    根據所使用的測試程序,可判斷出成品破壞狀況:即拉毛、鼓泡(Blister)和開裂。鼓泡是紙頁結構內部的小面積剝離,常以紙頁表面小塊凸出形式出現,其程度介于拉毛和開裂之間。

    有些測試方法只要測定出一類破壞狀況所需的作用力,就可估計出所有三類破壞狀況。通常開裂類的作用力比較準確。而拉毛有鼓泡一般出現在紙頁的個別地區,隨著作用力的增加而逐漸連成一片。因此紙張的抗拉毛和(或)抗鼓泡強度的測定就不那么準確,而且其測定過程往往還跟主觀判斷有關。

    拉毛強度通常用石蠟拉毛測試儀或IGT(Instituut Voor Grafische Techniek)儀測定。后者也可測定抗鼓泡和抗裂強度。

    測定抗裂強度最通用的儀器是ZDT或Scott層間結合強度測試儀。

    在石蠟拉毛測試儀中,使用一系列硬樹脂蠟。這些樹脂臘按其對紙張表面粘附度逐漸遞增的狀況而配方。蠟棒端部在小火下軟化到熔點,并立刻粘附到紙頁表面,待蠟冷卻后將蠟從紙頁拉開。在用一系列樹脂蠟作試驗時,肉眼看不見紙頁表面破壞征兆的最高蠟值,稱之為臨界蠟值。

    但這個方法已遇到不少問題。

    首先是判斷終點帶有主觀隨意性。經驗表明,不同操作者之間的差別可多達3個蠟值。

    其次,已發現經過充分表面施膠,粘蠟測試已合格的紙張,在深加工時都仍然遇到問題。

    第三,在某些涂布配方中使用熱塑性樹脂,會增加蠟棒與涂布層之間的粘合力。因而,雖然涂布強度增加了,臨界蠟值卻出現下降。

    IGT測試儀是在一個輪子的周邊涂上一層一定厚度的粘性薄膜。然后輪子以逐漸加快的速度碾過紙張表面,使輪子與紙面之間粘膜裂開的剪切力隨速度而增加,因此施加于紙張表面的作用力逐漸增加。如果薄膜粘度和輪速選擇適當,試樣就被撕離開來。試驗結果以粘度與速度的乘積(V×P)表示。

    常用的測式薄膜為粘性油墨和聚丁烯,選用后者是由于其牛頓特性(Newtonion properties)。往往用一個測試儀就可測定所有三類破壞狀況(拉毛、鼓泡和開裂),每類破壞狀況在不同的速度下發生。這類測試儀也存在著因操作者對終點看法的不同而產生差異的問題,特別是在測定拉毛狀況時。

    液體吸收性能。幾乎所有紙產品都在一定程度上與液體相接觸。例如,許多包裝材料必須保護被包裝的物品,并因而具有高度的抗液體滲透的能力。印刷紙希望在印刷時快速吸收油墨。生活用紙如薄紙和紙巾應該很容易地吸收液體。

    所有這些情況都需在制造過程中采取措施,給紙張以所希望的吸收或阻抗液體的性能。薄紙和紙巾紙使用輕精磨紙漿以保持其高吸收能力。其他大多數紙張都是通過在內部或表面用“低表面能量”的施膠材料進行處理以增加其阻抗液體滲透的能力。對某些紙張也可用表面涂布和(或)涂膜的辦法以使液體不能直接與纖維材料相接觸。

    吸收能力的測試方法很多,其中一個共性是所用的測試液(水、油、油脂、油墨)直接與紙頁相接觸。許多液體滲析測試儀,或測定紙張吸收一定容積的液體的時間和一定時間周期內吸收液體的容積,或測定液體滲入紙表面的速率。
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