第一章 印刷纸的组成

而硬，强度降低，因此在制浆中要一定程度的除去木 素，以保证纸张的质量。
1-1 印刷用纸的基本组成
三、纤维的结构：
1. 纤维细胞的形态：
细而长，两端尖，中间空，呈纺锤体
2. 纤维的特性：
柔韧性、绕曲性，相互交织后具有一定的结合力 纤维细胞在原料中含量的多少会影响纸张的性能
3. 纤维细胞壁的层次结构：
2.涂布的工艺流程：
选纸→备料→涂布→干燥→压光→整理
3.涂布的要求：
① 对原纸的要求
木材纤维原纸，抗张强度、表面强度较高，表面性 质适中，吸收性适中，均匀度好；
② 对涂料的要求
能够形成平滑的涂料层，具有良好的油墨接受性；
颜料：颗粒大小适中，化学稳定性好，具有良好的 油墨接受性，白度高。常用：BaSO4，TiO2， CaCO3等。
② 对纸张油渗性的影响
纸张适度的抗油性则有助于提高印品的光泽度；
特种包装纸需较高的抗油能力；
③ 对纸张可擦性的影响
通过施胶增强表面纤维的粘结性，提高纸张的抗摩 擦性，实现可擦性；
④ 对纸张强度的影响
通过表面施胶增强了纤维间的粘结及表面纤维与纸 体的粘结，可明显改善表面强度、抗张强度、耐折 度等强度性能。
1.抄造方法：
干法：以空气为介质， 湿法：以水为介质，工业造纸常用的方法
2.抄造设备：
长网造纸机、圆网造纸机和夹网造纸机三种
1-3 印刷用纸的制造工艺
长网造纸机抄造工艺示意图
3.抄造工艺流程：
施胶/涂布
纸浆
含
水 量
100%
网部成形 85%
压榨 60%
干燥 4~6%
压光 卷取,整理
4.抄造工艺：
2.调料
向打浆完成的浆料中加入各种辅料的过程。 目的：为满足纸张的不同用途，从不同的角度进行加填、
施胶或染色，从而改进纸张的相关质量指标。
1-3 印刷用纸的制造工艺
四、纸页的抄造
将经过各种处理的悬浮于水中的纤维均匀地分布在造 纸机的网上，经过过滤、压榨、干燥、压光、卷取、 分切等制成适合使用要求的纸张。
H
打浆的作用:
HO
O
H
① 分丝帚化，细纤维化增
O
OH
大了纤维的外表面积，
H
HO
O
H
游离出大量的羟基； ② 吸水润胀,比容增加；
O
OH ③ 增加了纤维的交织力；
H
HO
O
④ 使纸张强度增加。
1-3 印刷用纸的制造工艺
打浆程度对纸张性能的影响： ① 打浆适度，纸张强度增加，平滑度、紧度提高； ② 打浆过度，纸张强度会下降，吸收性、不透明度降低。 注意：打浆程度应适量，不同功能的纸打浆也不同。
原 料 准 备
（
制
分 离
浆
纤 维
）
纸 料 的 制 备
纸 页 的 抄 造
整 纸饰 页与 的加
工
1-3 印刷用纸的制造工艺
一、制浆
概念：使用机械或化学方法，从植物细胞壁中把非纤维物质除去， 使纤维原料离解，形成以纤维为主的本色浆或漂白浆的过程。 机械法
分离纤维的方法 化学法 机械化学法
工艺流程：
纸张的组成
植物纤维
木材，茎干，韧皮，籽毛，合成纤维等
填料
CaCO3，TiO2 ，滑石粉，高岭土等
胶料
提高纸张的抗水性，改善纸张的光泽度
色料
调整纸张的颜色
毛细管
植物纤维
填料、胶料、色料
图示：纸张的结构
1-1 印刷用纸的基本组成
一、造纸植物纤维原料的种类：
1. 木材纤维原料：
一般直接从树木中获取，分为两类：
二、造纸纤维原料的化学组成及特点：
植物纤维的化学组分包括四类，主要为碳水化 合物和苯酚类物质两种，其中
纤维素、半纤维素、木素
为主要成分，它们的性质对纸张的性能有很大的 影响。
1-1 印刷用纸的基本组成
1. 纤维素
葡萄糖脱水聚合的产物，长链的天然高聚物， 线性结构，聚合度约为103
[C6H10O5]n → [C6H7O2 (OH)3]n ，每个单元上含 有3个自由的羟基
1-2 印刷用纸的辅料
二、填料
一般为溶解性较小的矿物质； 作用——造纸时加入到纸浆中，使纸张的光学
性能和印刷适性符合特定的要求。
1. 常用填料： 应具有的特性：高白度、高折射率，颗粒细小，水溶 性小，密度低，化学稳定性好； 常用类型：CaCO3，3MgO·4SiO2·H2O，TiO2 等
1-2 印刷用纸的辅料
漂白工艺复杂，废液回收设备复杂。
亚硫酸盐法：
利用亚硫酸盐产生的和SO32-和HSO3-与木素反应，将木 素溶出形成原浆。
特点：成浆颜色浅，纤维润胀能力大，易打浆； 成纸柔软，强度小，对原料要求严格。
2. 机械法制浆
利用机械方法（磨解）对纤维原料进行处理，使纤维离解， 形成机械木浆或机械草浆，常用主要为磨木浆。
2. 施胶的方法：
内部施胶：胶料加入纸浆中，抄造成具有憎液 性的纸。
表面施胶：在成纸表面涂布胶料，在纸面形成 连续的憎液性膜。
3. 胶料的种类：
内部施胶用：松香胶料、合成胶料等 表面施胶用：淀粉、明胶、PVA等
4. 表面施胶对印刷纸性能的影响：
① 对纸张抗水能力的影响
胶印用纸必须施胶，以减少表面纤维的脱落和纸页 的变形，柔印水性墨用纸也需施胶；
原料
备料
蒸煮
洗涤
磨浆
筛选 漂白
1. 化学法制浆
利用化学药品的水溶液在一定温度和压力下处理植物纤维原料，将其 中的木素溶出，尽可能地保留纤维素和不同程度地保留半纤维素，使 原料纤维彼此分离成浆。
硫酸盐法: NaOH+Na2S+木素→碱回收液+硫化木素
Na2SO4
+
特点：成浆强度大，颜色深，得浆率低；
2. 半纤维素
是多种具有支链的复合聚糖的总称，原料不同，化 学结构不同。
特点：
① 含有大量羟基，吸水润胀能力大，半纤维素的 含量决定了纤维的吸水性；
② 半纤维素的聚合度一般在200左右； ③ 半纤维素的含量多少影响纸张的性质，可增强
纤维的润胀、水化、细纤维化程度，提高纸张 的强度（柔软性）； ④ 半纤维素含量过高，则纸张的形状稳定性下降， 伸缩率增大。
④ 对纸张松厚度和挺度的影响
加填较少，松厚度增加，加填过量，松厚度降低； 加填较少，挺度变化不大，加填过量，挺度减小。
1-2 印刷用纸的辅料
三、色料
加入色料的作用：
1. 改善纸浆的颜色
方法——在漂白浆中加入蓝紫色、红蓝色染料 或荧光增白剂
2. 生产有色纸，满足特殊用途
方法——染色，加入彩色染料或颜料
① 纸页成形：网部过滤，形成湿纸பைடு நூலகம்，决定了纸张的匀度、
强度、两面性和方向性；
② 压榨：挤压脱水，影响纸张的匀度、紧度、平滑度；
③ 干燥：利用加热的方式进一步脱水，提高纸张的强度、平
滑度，达到成纸的干度要求；
④ 压光：金属辊压光处理，提高纸张的平滑度、光泽度、紧
度和均匀度，调节纸张的厚度；
⑤ 卷取、整理
二、漂白
目的：选用适当的漂白剂，通过氧化、还原或分解等反应，使纸浆 中残留的木素进一步溶出，或去除其它有色物质，提高纸浆的纯度， 使纸浆变白。
常用漂白剂：
氧化性：Cl2、次氯酸盐等，氧化除去木素及有色物质， 使其溶出，提高纸浆纯度、白度及稳定性。
还原性：ZnS2O4、Na2O2等，使有色基团改变结构，保持 浆料特性，但不稳定，空气氧化颜色易恢复。
① 针叶木：软木，质地松软，如杉、松、柏 ② 阔叶木：硬木，质地较硬，如杨、桦、枫
2.非木材纤维原料：
① 草类纤维：如芦苇、麦草、稻草、秸秆等 ② 韧皮纤维：麻类、树皮如亚麻、檀皮等 ③ 籽毛纤维：棉纤维——纤维素含量高（94%）
3. 再生纤维——废纸，节约能源，减少消耗
1-1 印刷用纸的基本组成
印刷材料及 适性
课程介绍
学科基础课，必修课 （考试课 120minutes for exam） 56学时（周学时 4） 3.5学分 讲课50学时，实验6学时（3个） 教材：《印刷材料及适性》（第二版）
齐晓坤等编，印刷工业出版社 课程考核方式：
笔试闭卷考试成绩占70%， 平时作业成绩占20%， 实验成绩占10%。
1-2 印刷用纸的辅料
四、其它化学助剂
为了适应纸张的特殊用途，常会加入一些非纤 维性添加剂，如：
湿强剂：增强纸页的湿强度 干强剂：增强纸页的干强度 助留剂：有助于填料或细小纤维的保留 消泡剂：消除造纸中产生的泡沫 抗水剂：使纸页具有较高的抗水能力
1-3 印刷用纸的制造工艺
造纸工艺的基本过程：
加填使纸张的光散射能力增强，从而提高不透明度； 白色的填料加入纸浆后会提高纸张的白度。
② 对纸张表面平滑度和印刷适性的影响
填料进入纤维孔隙，压光后可提高表面的平滑度； 加填后利于油墨的润湿与附着，加快油墨的渗透与干燥，
增强了纸张的湿稳定性，利于多色套印。
③ 对纸张强度的影响
加填会减弱纤维间的结合力，使纸张强度明显下降。
初生壁：很薄，木素70%+少量纤维素，细纤维无规 则取向
次生壁：很厚，分外、中、内三层，各层细纤维排列 方向不同
胞间层
初生壁
次生壁层
次生壁中层 （纤维主要 组成部分） 次生壁内层
1-2 印刷用纸的辅料
辅料——为满足纸张的不同使用性能而添加 到纸张中的各种助剂，如：
填料、胶料、染料等，
它们可以改善纸张的白度、透明度、平滑度、 抗水性等性能。
1-2 印刷用纸的辅料
一、胶料
1. 施胶的作用：
纸张纤维及纤维间存在大量的孔隙，各纤维 成分含有大量亲水羟基，对水或液体的吸收 极强，会导致字迹图像模糊或透印；
在纸中加入某些具有抗液性的胶体物质，使 纸张在一定程度上不被水等液体浸润，即给 予纸张抗液体渗透和扩散的性能。
1-2 印刷用纸的辅料
粘合剂：具有良好的粘附力，使颜料粒子相互粘结， 与原纸牢固贴合。常用：PVA，淀粉等。
习题（一）
1.印刷用纸的组成是什么？ 2.纸张的强度基础是什么?为什么纸张吸湿后强度会降低？ 3.施胶的目的是什么?分析表面施胶对纸张性能的影响。 4.加填为什么能提高纸张的白度、不透明度和平滑度? 5.打浆的作用是什么?对纸张性能有何影响? 6.由植物纤维原料制成印刷用纸需要经过哪些工序，以流
特点：
木素绝大部分未被除去，因此制出的纸发黄、易脆，不 宜久存；
对纤维造成的损伤较大，成纸强度低，但纸质柔软、有 弹性，吸墨性好；
成浆率高，成本低，污染小。
3. 化学机械法制浆
两种方法配合使用，先用化学法预处理，再用机械法进一步 磨解。
特点：成浆率高，成纸性能好，目前使用较广泛。
1-3 印刷用纸的制造工艺
纤维素结构式：
CH2OH
O HH
O OH H
H
H OH
n
1-1 印刷用纸的基本组成
纤维素在化学结构上的特点：
① 葡萄糖为基本的结构单元，纤维素为多糖； ② 纤维素分子中含有大量的羟基，易形成氢键，
容易吸水、润胀； ③ 纤维素分子具有极性和方向性，易氧化； ④ 纤维素分子容易水解。
1-1 印刷用纸的基本组成
课程内容
其它材料
印刷材料 承印材料
油墨
纸张
包装印刷材料
1-1 印刷用纸的基本组成
印刷用纸是以植物纤维为主要原料制成的。
纸张——是纤维间通过氢键相互粘结起来的随 机取向的层次网络。
造纸纤维应能满足以下条件：
自身能相互粘结； 形成随机取向的层次结构。
符合以上条件的物质——纤维素纤维
1-1 印刷用纸的基本组成
2. 加填的目的：
改善纸张的光学性质和印刷适性； 提高纸张的白度、平滑度和不透明度； 增强纸张对油墨的亲和力； 改进纸张的柔软性和形状稳定性，从而提高印
品质量。 注意：加填应适量，过多则会降低纸张的强度，
甚至会引起掉粉掉毛或糊版等故障。
3. 填料对纸张性能的影响：
① 对纸张光学性质的影响
卷筒纸：分切，裁边，复卷，包装
平板纸：切纸(全开)，选纸，数纸(500张/令)，包装成件
1-3 印刷用纸的制造工艺
五、纸页的涂布加工
1.涂布的目的：
通过在纸张表面覆盖一层由微细粒子组成的对油墨吸收性 良好的涂料，以得到具有良好均匀性和平滑度的纸面，从 而提高纸张对印刷网点的还原能力，以及良好的白度、光 泽度和不透明度，并改善纸张在印刷中的形状稳定性。
1-3 印刷用纸的制造工艺
三、纸料的制备
1.打浆——造纸工艺中最重要的工序
概念：主要利用机械作用，将纤维横向切断， 纵向摩擦分裂，吸水润胀，分丝帚化，使其适 合于造纸机的抄造。
目的：增加纤维的表面积，裸露出更多的羟基， 利于纤维的交织与氢键的结合，增强纤维的结 合力，提高纸张的强度。
H
O
OH
1-1 印刷用纸的基本组成
3. 木素
立体网状结构的天然高分子化合物 特点
① 木素的结构单元中苯基上连有甲氧基或羟基，原料不 同结构不同；
② 木素起粘结纤维、增强植物纤维组织强度的作用； ③ 木素结构极不稳定，受环境影响易发生变质、变色反
应，影响纸张的耐久性； ④ 木素是疏水物质，不易吸水润胀，含量过高时纸张脆