一、纖維與紙張的水分

紙的水分含量：是以紙中含水的質量與紙的質量的百分比來表示的，一般印刷紙的水分大約在4%~8%左右。

紙張所含水分的形式：

1）吸附水分（紙張粗糙表面吸附的水）

2）毛細管水分（靠紙頁毛細管作用附著的水分）

3）潤脹水（存在于纖維細胞壁中）第一節紙張的吸濕性第2頁/共38頁紙中水分含量的多少對印刷的影響水分太低的紙張發脆，而且會在印刷機上產生過多的靜電，如果水分含量過高，將會使油墨難于干燥。紙中水分的增減變化對紙的各種性質影響更大，隨著水分的變化，紙的定量、抗張強度、柔韌性、表面強度等都將發生變化，紙的尺寸將發生伸縮。第3頁/共38頁為什么水分會對紙張的性能影響這么大呢？

可從紙漿結合成紙張的過程中，纖維與水的關系進行分析。

紙張在它的最佳性能下有一個恰當的水分含量。第4頁/共38頁二、水分的平衡

1、濕度概念所謂濕度就是表示空氣中含有的水分或水蒸氣，或者說潮濕與干燥的程度。濕度有幾種表示方法：

1）絕對濕度：1m3空氣中實際上含有的水蒸氣的質量

2）飽和濕度：空氣中能夠含有最大限度水蒸氣的數量

3）相對濕度（relativehumidity），RH：指1m3空氣中實際所含有水蒸氣的質量與相同溫度下飽和狀態時所含水蒸汽質量的百分比。第5頁/共38頁

2、平衡水分環境濕度變化時，紙張便會從空氣中吸收水分或把水分傳到空氣中而失去水分，經過一定時間，吸濕速率與失水速率相等，保持動態平衡，水分達到飽和狀態，我們把在一定濕度狀態下，水分不再發生變化的狀態叫做水分平衡狀態，這時的含水量叫做平衡水分。第6頁/共38頁1）在同一相對濕度下，紙質的不同有不同的平衡水分。在不同相對濕度下，各種品種的紙張都有其相應的平衡水分。不同種類的紙張，對于相同的含水量變化，尺寸穩定性會不一樣。

掌握這個平衡水分值，可制定各種紙張的含水量的管理目標。也為防止紙張吸濕或脫濕發生伸縮變形提供參考。紙種不同相對濕度下的平衡水分%40%55%65%75%新聞紙7．88．69．0510．4膠版印刷紙6．16．87．58．3涂布紙5．55．86．5第7頁/共38頁2）在同一相對濕度下，環境溫度變化會引起平衡水分發生變化。在一定RH下，溫度每變化±5℃，紙含水量變化為0.15%，車間的溫度必須控制,一般溫度變化不要超過3℃。被帶入印刷車間的紙堆溫度必須考慮到。假如較低溫度的紙張被轉移到溫度更高一些的印刷車間，那么紙堆周圍的空氣就會冷卻，局部相對濕度就會上升，紙堆將吸收水分，產生潤脹，如果該溫度低于露點（降低溫度能使具有一定質量和體積的未飽和水汽變為飽和水汽，而這個溫度稱為露點），濕氣將會凝聚在紙堆的外表面。第8頁/共38頁三、紙張的吸濕性1、概念：紙張的吸濕、脫濕與滯后現象吸濕：當把一濕含量小于其平衡水分的紙頁放在空氣中時它會吸濕，至與空氣達到平衡。脫濕：當把一濕含量大于其平衡水分的紙頁放在空氣中時，它會脫濕，至與空氣達到平衡。第9頁/共38頁滯后現象：是指在同一相對濕度下，吸附時的吸著水量低于解吸時的吸著水量的現象。表現為在某一濕度條件下達到平衡水分的紙張，如果再經吸濕（脫濕）后，重新回到原有相對濕度環境時，其含水量比原來的要有所增加（減少）。

例：兩張相同的紙張A和B，在相同的空氣濕度下達到平衡，但A紙是由高含水量放在空氣中，B紙是由低含水量放在空氣中，當達到平衡時，比較A紙與B紙的含水量？第10頁/共38頁滯后現象的原因：氫鍵不可逆

吸濕：無定形區氫鍵不斷打開，游離出羥基吸著水。仍保持著纖維素分子間的部分氫鍵。解吸：潤濕了的纖維脫水收縮，部分羥基重新形成氫鍵，但受到纖維凝膠結構的內部阻力的抵抗，使已被吸著的水分不易蒸發（即纖維素與水分子之間的氫鍵不能全部可逆地打開），形成的氫鍵相對較少。而吸著中心相對較多，吸著水的量相應也較多，產生滯后現象。圖紙的吸濕與脫濕曲線第11頁/共38頁2、紙張變形的特性、規律（伸縮性或形穩性）

由單根纖維的伸縮產生1）方向性紙張沿縱向的伸縮率小，沿橫向的伸縮率大。

（正因為如此在進行彩色膠印時，套色不準的毛病往往出在伸縮率大的橫向上。）2）兩面性當紙張厚度上（z向）的組成成分不太均勻時，紙張的一面可能收縮的比另一面大，紙張將卷曲，朝向收縮更大的那面。卷曲現象通常是紙張與液態水接觸引起，而不是相對濕度的變化造成的。

紙張會以縱向為軸心發生卷曲，造成輸紙不勻、套印不準。第12頁/共38頁

一張787×1092的全張縱向紙，從RH50%變化到65%，若紙張在橫絲方向伸長率為0.15%，縱絲方向的伸長率為0.05%，請問短邊伸長與長邊伸長之比X為多少?若該紙為橫向紙呢？以紙張的伸縮性小為好紙張的縱向印刷為宜第13頁/共38頁四、紙張的吸濕性對印刷的影響1、紙張吸濕性對紙張強度的影響

紙張變濕會使纖維之間交織形成的氫鍵作用力變弱。主要通過纖維間結合形成的強度如抗張強度、表面強度、耐破度等隨紙張水分的增加而下降；與纖維間的結合與松軟性有關的強度如耐折度、撕裂度等隨水分的增加而增加，但水分過高強度重新下降。第14頁/共38頁2、紙張的吸濕性與靜電

1）靜電的產生：在環境比較干燥時，紙張由于水分少而絕緣性提高，所以摩擦產生電荷的紙張很難得到中和。靜電問題與環境的相對濕度與紙張的濕含量有關（水分低于3.5%，相對濕度＜40%)。第15頁/共38頁2）靜電危害：吸附粉塵、紙毛，影響輸紙，加劇飛墨。卷筒紙，在連續進紙時紙張靜電影響小，經過印刷吸收水分，使紙張的導電性能提高，靜電大大減少。一般不會影響下面的工序。單張紙印刷機在輸紙裝置分離紙張時會因紙張之間靜電的吸引作用而難以分離，很容易造成雙張多張起褶等紙張故障。在收紙時，會因為紙張帶靜電造成紙張收不齊，為下面的印刷和裁切帶來麻煩。3）靜電消除方法：一是增加車間的濕度，在地面灑些水，在車間吊晾紙張。二是采用空氣離子化方法。第16頁/共38頁3、紙張的吸濕變形引起印刷故障1）由潤版液引起紙張伸長而發生套印不準在橡皮布轉印圖文的過程中，橡皮布的水分將被紙張吸收，版面水量越大，紙張產生的變形越大，由此造成的套印不準越嚴重。因此潤版液的用量必須控制在最小量。第17頁/共38頁2）由于紙邊波浪形彎曲和緊邊所造成的套印不準。荷葉邊：這是由于吸濕，濕氣從紙堆邊緣擴散至中心部位是相對較慢的，使紙張邊緣發生了潤脹，而沒有進一步擴展到內部，紙邊的潤脹產生了垂直于紙張的應力，紙邊產生了波浪形變形（俗稱荷葉邊）。有荷葉邊的紙張很難通過單張紙印刷機上的叼紙系統進行輸紙。緊邊：紙張所處環境的相對濕度高于其將要運送進入的印刷車間的相對濕度。紙堆邊緣水分的脫除會引起紙邊收縮，發生緊邊現象。一般在紙張堆碼的情況下發生。第18頁/共38頁如果將這兩種發生波浪形彎曲或緊邊嚴重的紙張，其邊緣或中間部分的波紋和緊邊被滾筒碾壓后，不但會在紙張尾部較大的范圍發生套印不準，甚至可能產生褶皺。第19頁/共38頁

3）印刷褶皺印刷品上出現褶皺是十分難看的，使印刷品失去美觀，成為廢品。褶皺的外觀：荷葉邊的紙張在較強的印刷壓力下左右兩邊向中間部位擠壓產生皺褶，一般發生在紙張尾部的兩邊，呈傾斜狀，由邊上向內部逐漸減小以至消失。緊邊的紙，皺褶一般發生在紙張的中部，緊邊程度越嚴重，起始位置與叨口離的越近第20頁/共38頁五、紙張的調濕處理及對變形故障的預防和補救方法

問題：如何使紙張在印刷時的吸濕變形降低到最小程度？對紙張不可避免的伸縮變形哪些措施可以減少和避免套印不準？

第21頁/共38頁1、合理保管和儲存紙張是十分重要的，

合理保管和儲存紙張是十分重要的，必須對存放紙張的倉庫溫濕度進行控制（溫度15~25℃，相對濕度40%~60%），紙張使用要根據“先進先出”的原則。1）把紙張所處的環境溫度設定為印刷車間的溫度，在該環境中至少保存24小時。

如果條件限制，不可能提高白紙準備車間的溫度，那么可以先測量紙堆的溫度，并計算溫差，在未達到露點溫度時，將白紙運到印刷車間。例如不要一清早運紙，而在中午兩個車間溫差較小的時候運紙.2）印刷車間和紙庫的空氣條件統一調節和控制。第22頁/共38頁3）紙張的調濕處理（conditioning）

紙張的調濕所謂紙張的調濕就是在印刷前將紙張吊晾在晾紙間（也可以是車間）或調濕室，經過一段時間，使紙張達到或接近其溫、濕度條件下的平衡水分量。調濕的作用除了使紙張的含水量達到與晾紙間溫濕度條件下的平衡水分量以外，還能使紙張的含水量在整個紙幅上保持均勻一致，從而消除因局部吸濕或脫濕而造成的卷曲、緊邊和荷葉邊，第23頁/共38頁

并且能使紙張與印刷車間的溫濕度相適應，同時使紙張對環境溫濕度變化的敏感程度降低，也使紙張因潤版液而發生的伸長程度降低，以適于印刷。方法自然調濕：在印刷車間進行調濕處理（兩天左右）強制調濕：用比室內高的溫濕度，在幾小時調濕完畢。第24頁/共38頁

對經過不同調濕處理的紙張在多色膠印中含水量的變化分析可見C、D兩種情況含水量基本不變，因而使紙張尺寸穩定，這是因為紙張在高出車間相對濕度下晾紙，使其含水量較高，在印刷時將向車間散失一部分水分，又在膠印過程中吸收一部分潤版液，由于兩者量都不大，得失相抵，使紙張含水量的變化基本處于滯后效應的范圍之內，所以不發生套印不準的故障。按習慣B是不夠理想的。第25頁/共38頁2、給印刷車間提供一個穩定的紙張濕度適性。實踐證明：印刷作業適于在中濕度條件（含水量變化平穩）下進行盡量給印刷車間提供一個穩定的溫濕度條件

季

節夏

季冬

季春秋兩季溫

度（℃）26～3016～2021～25相對濕度（%）60～6545～5053～58第26頁/共38頁對于一臺沒有配備監測空氣條件的印刷機來說，最有效的預測程序就是要了解印刷車間的相對濕度、紙堆的溫度和用紙張平衡水分測試儀測定的紙張尺寸的可能變化程度。這樣一套控制系統可以減少因運行性能差、套印問題和未曾印刷的單張紙浪費等問題而造成的停工期。如果為了減少昂貴的儲存成本而采用及時傳送系統，那么保證紙張含水量與其要到達的印刷環境的濕度相平衡就很重要。第27頁/共38頁3、紙張縱向與橫向的選擇單張紙膠印選擇“長絲縷紙張”，因含水量引起的纖維尺寸的變化導致紙張規格的最大變化發生在滾筒的周向而不是軸向。在連續印刷時可能出現套印不準，要做一些補償措施，如增加襯墊來加大橡皮布滾筒的周長，因此增加了印刷方向圖文的長度，這樣可以與印張增加的尺寸吻合起來。數字印刷技術對紙張性能提出了新的要求。靜電照相和噴墨印刷的紙張需要絲縷方向與紙張走紙方向平行，以便給予紙最大的剛性。色粉呈色系統的紙張要求：低導電性、阻熱性。紙張含水量的變化會導致阻隔性能產生變化。第28頁/共38頁4、紙張波浪形彎曲與緊邊的矯正紙張的這種變化對膠版紙可通過正常晾紙方法解決。第29頁/共38頁除吊晾紙張外矯正波浪形彎曲：可把紙張按原來的狀態整垛送入密封的小房子，備幾個電熱器提高室溫就行，這樣空氣的相對濕度大幅下降，被吸收的水分就可以較快釋放出來，彎曲得以消除。還有一簡單方法就是在送紙臺上直接用紅外線照射紙垛的側面。對于發生緊邊的紙張，可以采用蒸汽噴霧的方法向紙垛周圍噴放適量水蒸氣。第30頁/共38頁第二節紙張的酸堿性一、酸堿性對印刷的影響1、紙張的酸堿性對印刷質量的影響是非常顯著的。酸性紙張會引起印版的腐蝕和粘版，抑制油墨的干燥速度,堿性紙張,加快油墨干燥第31頁/共38頁

2、對于膠版印刷來說，印刷紙張的酸堿性還會影響潤版液的pH值。膠印工藝要求潤版液的pH值的正常范圍是。若紙張的堿性過強：紙中的堿性物質會不斷地溶解并傳遞到潤版液中，直接影響潤版液的酸堿度。影響油墨正常轉移，顏色不鮮艷，無光澤。這些堿性物質還會減小印版水墨界面上的界面張力，促使油墨乳化，導致非圖文部分上臟，影響產品質量。第32頁/共38頁3、對印刷油墨穩定性的影響當油墨印刷在一些偏酸或偏堿性的紙張時，經過一段時間油墨的顏色就會消退，使印刷品失去原有的光澤和色彩