(完整word版)纸张平滑度与印刷的关系及其测量仪器

纸张平滑度与印刷的关系及其测量仪器(图)
纸张性能的好坏不仅标志着造纸工业的发展水平，而且还影响印品质量。

纸张作为印刷的主要承印材料，对印品质量的优劣起到关键作用。

纸张的参数主要有定量、尺寸、平滑度、光泽度、白度、吸墨性等。

在纸张的众多性能指标中，平滑度是对纸张进行评价的一个重要参数，平滑度指标是否达到要求是衡量纸张质量的标准之一。

平滑度指在特定的接触状态和一定的压差下，试样面和环形板面之间由大气泄入一定量空气所需的时间，用秒（s）表示，此定义主要是依据别克式平滑度仪的测量原理来定义的。

其测量原理为：将纸张和纸板放在玻璃板上，施加特定压力产生半真空，从而吸入空气并使空气通过接触表面，测量真空度在规定范围内变化所需的时间。

通俗地讲，平滑度是指纸张和纸板的平滑或粗糙程度（包括宏观平滑度和微观平滑度），实际就是纸张和纸板表面凸凹不平的程度。

平滑度的表现形式
平滑度是印刷用纸最重要的质量指标之一。

它与纤维配比、填料、细小纤维、均匀度和压光均有关系。

平滑度与纸张的表面轮廓紧密相连，在印刷中表面的平滑度一般指粗糙度、平整度和可压缩性。

纸张的平滑度影响着书写过程、包装质量，甚至影响到印刷质量。

纸张表面平滑度可以表现为四种形式，如图1所示：
图1平滑度的表现形式
（1）表面宏观和微观平滑度都好；
（2）宏观平滑度不好，即存在大面积的厚度不均匀或起伏不平，但微观平滑度很好；
（3）宏观平滑度好，但微观平滑度差，即纸面存在影响印刷效果的小麻坑；
（4）宏观和微观平滑度均不好。

对于第一种情况，在印刷过程中当然会有良好的印刷效果。

对第二种情况，只要在印刷中加一可压缩的衬垫或一定的印刷压力，便可获得与版面的良好接触，印刷效果也是很好的。

对第三种情况，要实现纸面与版面的良好接触绝非易事，即使是加大印刷压力，也只能增加接触面积，但难以获得完全的接触。

因为纸张虽为多孔性材料，但它的可压缩性是有限的，因此这种微观粗糙度对印刷效果至关重要，在实际印刷过程中很难达到满意的印刷效果。

对第四种情况，要实现纸与印版接触更难，一般不能达到满意的印刷效果。

平滑度与印品质量的关系
由于印刷压力、墨层厚度、印刷方式等原因，纸张平滑度对印品质量会产生不可忽略的影响；而且纸张平滑度影响着印刷的套准、加网线数的选择、印刷的速度、印刷压力等其他印刷参数。

采用表面较平滑的纸张进行压印时能以最大的接触面积与印版或橡皮布的图文接触，能较均匀地、完整地完成油墨转移，使图文清晰、饱满地再现于纸张上，从而获得令人满意的复制效果；平滑度较差的纸张将影响印品的加网线数、网点的再现、增大、油墨墨量及转移和呈色效果。

1.平滑度与加网线数
加网线数是单位长度上网点的数目，通常用每英寸多少线或每厘米多少线来表示。

每两个网点之间的中心距等于网点线数的倒数。

对胶印来说，线数越高，网点百分比相同的情况下，网点越小，表现的层次越细微，表现层次的能力越强，但印刷过程中网点增大也越严重；线数越低，网点百分比相同的情况下，网点越大，表现细微层次的能力越差，但印刷过程中网点增大较轻。

在印刷中常用加网线数有80、100、120、133、150、175、200、300lpi等，不同纸张的加网线数如表1所示。

表1不同纸张适合的加网线数
在实际选择时，纸张的表面性能是一项重要的影响因素。

纸张的平滑度及粗糙度等表面性能决定了它们对加网线数的要求不一样。

铜版纸或高级压光白纸板表面平滑度高，能够再现较细的网点，故加网线数较高，一般可设到175～300lpi；胶版纸表面较铜版纸粗糙，其加网线数可在120～150lpi；新闻纸表面更粗糙一些，太小的网点会形成破碎的边缘，或者完全落在凹下去的地方，因此应该使用较大的网点印刷，其加网线数可在80～133lpi.
2.平滑度与网点再现
纸张平滑度高低影响网点再现和增大。

平滑度高的纸张，其网点再现好，网点增大不严重。

因为采用平滑度较低的纸张印刷时，在同样的印刷压力条件下，纸张与印版或橡皮布的接触面积较小，影响图文信息的转移，为了完整的转移图文信息，在实际情况下大多是靠增加印刷压力和墨量的方法来实现，而这样做会造成网点严重增大，影响印品质量；而且，当采用平滑度较低的纸张印刷时，也很难实现细小网点的再现。

3.平滑度与油墨转移
纸张平滑度影响印刷油墨的需求量。

纸张平滑度越小，即粗糙度越大，要达到同样的印刷表面密度，所需要的墨量也就越大。

墨量的增大虽可以达到表面密度所要求的效果，但由于纸张表面的不均匀性，所得到的印刷表面的均匀性较差，而且易出现透印现象，严重影响印品质量。

另外，纸张平滑度对油墨转移的均匀性和印品表面的光泽度也有很大的影响。

平滑度高的纸张易形成平滑的墨膜，增加印品表面的光泽度。

4.平滑度与呈色效果
纸张的平滑度是决定印刷彩色复制质量的一个重要因素。

一般来说，平滑度高的纸张在压印时能以最大的接触面积，在图文和网点相接处均匀地完成油墨转移，使网点清晰饱满地再现于纸上，从而使油墨的色彩和光泽能充分反映到纸张表面上来。

反之，平滑度低的纸张，油墨转移不均匀、不充分，且纸面对墨量的渗透性强，呈色效果就差，往往容易出现印品墨色发花、发淡、部分少印现象。

平滑度仪
平滑度对印品质量存在巨大的影响，那么在造纸过程中要尽量提高纸张平滑度，在印刷时也要根据印品质量的要求来选择不同平滑度的纸张，这就需要平滑度定量化，在国家标准中利用“秒”来对其量化，对应采用的仪器为平滑度仪。

由于平滑度在造纸和印刷中的重要性，所以有必要对其进行准确测量，同时对仪器也提出了更高要求。

为了评定纸张表面平滑度和印刷平滑度，前人曾研究了不少评定方法，并设计了多种相应的测量仪器。

按照测量原理不同产生的平滑度仪有：空气泄漏法、光学接触法、针描法和水迹法等。

在应用中，最切合实际并且应用最广泛是用空气泄漏法测量纸张平滑度，这里以别克式平滑度仪为代表。

1.别克式平滑度仪的结构
别克式平滑度仪主要由压紧构件、玻璃板、真空容器、真空泵、真空电磁阀、传感器、外围的显示和键盘组成。

目前所采用的别克式平滑度仪不适用于测定厚度大于0.5mm或透气度很大的纸和纸板，因为大量的空气通过测试表面会影响测试结果。

压紧构件主要有：重砣、压板和胶垫。

目前国内大多采用重砣进行施压，通过重砣将压力施加于所要测量的纸样上，压力的大小为（100±2）kPa.压板是直径为45mm的表面平整的圆板，该板以固定的压力与试样相接触。

胶垫是直径不小于45mm的圆形或边长不小于50mm的方形，厚度为（4±0.2）mm，最大厚度变化为±0.05mm，硬度为（40±5）IRHD（国际橡胶单位），复原弹性至少为60%.
玻璃板（如图2所示）呈环形，环形有效面积为10±0.5cm2.玻璃板的中心孔既能与真空容器连接，也能断开。

试验面经精密磨光，没有划痕和裂纹，在使用过程中应保持清洁。

环中心的孔中放有一个支撑柱，其上表面与玻璃板上表面齐平，阻止试样吸入孔中。

支撑柱上有4个径向槽，使空气顺畅通过。

真空容器、真空泵、真空电磁阀和传感器是控制空气运行和测量的器件。

真空容器包括大真空容器和小真空容器，可抽真空至53.35kPa，并保持密封。

它们分别都与玻璃板相连接，大真空容器的体积为（380±1）ml，小真空容器的体积为（38±1）ml.真空泵是用来抽真空的，保证达到标准所要求的真空度。

真空电磁阀是用来控制气体的流通和断开的，通过它可以控制测量处于预压或测量阶段。

传感器是用来测量真空容器内的压强的，保证工作范围在50.66～
48.00kPa或者50.66～29.33kPa.
2.别克式平滑度仪的功能
目前大多数平滑度仪采用高精度的真空传感器来测量真空容器的真空度，从而取代了水银压力计，因此仪器为无汞式平滑度仪，不会对人产生危害。

仪器采用真空汞对真空容器抽取真空，能在极短的时间达到所需真空度，并由单片机所控制。

仪器使用单片机还具备强大的数据处理功能：不但能够对单一试样
的平滑度值测量并自动存储，而且能够统计同组多个试样的实验数据，统计出同组试样的最大值、最小值、平均值、标准偏差和变异系数，这些数据都被存储在数据存储器上，并能通过液晶屏显示。

除此之外，仪器还具有打印功能：根据国际GB/T456-1989对平滑度实验报告的要求，将被测试样的各统计数据按实验报告的要求进行打印。

以上分析表明，纸张表面平滑度的高低会对印刷质量产生很大影响，这也是造纸厂和印刷厂重视纸张平滑度的原因。

所以为了得到高质量的印品，就有必要对纸张平滑度进行定量评价，即使用仪器对此进行客观测量，使其能达到印刷要求；同时该仪器在造纸业也非常实用，可以指引生产厂家造出合格的纸张。