纸和纸板印刷表面强度检测

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纸和纸板印刷表面强度检测技术解析

简介

纸和纸板的印刷表面强度是衡量其在印刷过程中承受机械作用力的关键指标，直接影响印刷质量和成品率。表面强度不足的纸张在高速印刷时易出现拉毛、掉粉、分层等问题，导致图文模糊、油墨转移不良，甚至损坏印刷设备。因此，通过科学检测手段评估纸张表面强度，是造纸行业、印刷企业及质检机构保障产品质量的重要环节。本文将从检测的适用范围、核心检测项目、参考标准及检测方法等方面展开阐述。

一、检测的适用范围

印刷表面强度检测主要适用于以下场景：

1. 纸张类型：包括涂布纸（如铜版纸、哑光纸）、非涂布纸（如新闻纸、胶版纸）、纸板（如白卡纸、瓦楞纸）等。
2. 应用领域：
   • 印刷企业：评估纸张在胶印、凹印、柔印等工艺中的适用性。
   • 造纸生产：优化生产工艺（如涂布配方、压光处理）以提高表面强度。
   • 质量监督：第三方机构对纸张产品的合规性进行认证。
3. 克重范围：通常适用于定量在60 g/m²以上的纸张，低定量纸张因机械强度较低需采用特殊测试方法。

二、检测项目及简介

印刷表面强度检测的核心项目包括以下内容：

1. 耐拉毛强度 通过模拟印刷过程中油墨剥离的机械作用力，测定纸张表面纤维或涂层的抗拉毛能力。拉毛现象表现为纸张表面被油墨黏附力破坏，形成毛刺或纤维脱落。
2. 耐掉粉强度 针对涂布纸，检测涂层颗粒在印刷压力下的附着牢度。掉粉会导致印刷品出现白点或污染印版。
3. 涂层结合力 评估涂层与纸张基材之间的结合强度，通常通过剥离试验或摩擦试验完成。

三、检测参考标准

国内外针对印刷表面强度的检测已形成多套标准化方法，主要参考标准如下：

1. ISO 3783:2020 《纸和纸板—印刷表面强度的测定—加速法（IGT测试仪法）》 该标准采用IGT印刷适性仪模拟印刷过程，通过测量临界拉毛速度（单位：m/s）或临界油墨黏度（单位：Pa·s）来量化表面强度。
2. GB/T 2679.16-2021 《纸和纸板印刷表面强度的测定（电动式IGT法）》 中国国家标准，基于ISO 3783修订，规定了电动IGT仪器的操作流程及结果判定方法。
3. TAPPI T459 om-2022 《纸张表面强度的蜡棒测试法》 美国制浆造纸技术协会标准，通过蜡棒黏附力测试间接评估表面强度，适用于实验室快速筛查。

四、检测方法及仪器

1. IGT印刷适性仪法

   • 原理：利用仪器的印刷盘和扇形轮模拟印刷过程，逐步增加油墨黏度或印刷速度，直至纸张表面出现拉毛或掉粉现象。
   • 仪器组成：
     • 印刷盘：施加标准压力（通常为500 N）。
     • 扇形轮：控制印刷速度（0.3~4.0 m/s可调）。
     • 油墨供给系统：使用标准黏度油墨（如ISO指定的Nitrocellulose油墨）。
   • 操作步骤：
     1. 裁切试样（尺寸：20 cm×6 cm）。
     2. 固定试样于扇形轮，设置初始速度。
     3. 启动仪器，观察试样表面破坏情况，记录临界速度或油墨黏度值。

2. 蜡棒测试法

   • 原理：通过不同黏度等级的蜡棒（如3A~23A）黏附纸张表面，以蜡棒级别间接表征表面强度。
   • 仪器与材料：
     • 标准蜡棒组（TAPPI认证）。
     • 恒温加热板（控制温度至100±2℃）。
   • 操作步骤：
     1. 加热蜡棒至熔融状态，涂抹于试样表面。
     2. 冷却后剥离蜡棒，观察纸张表面是否被破坏。
     3. 以不造成破坏的最高蜡棒等级作为表面强度结果。

3. 其他辅助仪器

   • 光泽度仪：辅助评估涂层均匀性（如BYK-Gardner微型光泽度仪）。
   • 电子显微镜：分析拉毛或掉粉后的微观形貌（如SEM扫描电镜）。

五、结果分析与应用

1. 数据解读
   • 临界速度：数值越高，表面强度越好。例如，胶版纸的临界速度需≥1.5 m/s，涂布纸则需≥2.0 m/s。
   • 蜡棒等级：等级越高，黏附力越强。涂布纸通常要求≥14A。
2. 工艺优化方向
   • 调整涂布配方（如胶黏剂比例）。
   • 优化压光工艺参数（温度、压力）。
   • 改进纤维配比（如增加长纤维含量）。

结语

纸和纸板印刷表面强度检测是衔接造纸与印刷行业的关键技术，通过科学的标准方法和精密仪器，可有效指导生产实践、减少印刷故障。随着高速印刷设备的普及和环保油墨的应用，未来检测技术将向更高精度、自动化方向发展，为行业提供更可靠的质量保障。