轻涂纸的纤维分层定向与填料、淀粉的 Z向分布研究

轻涂纸的纤维分层定向与填料、淀粉的 Z向分布研究

冯东望

濮阳龙丰纸业有限公司 河南濮阳 457000

摘要：轻涂纸，在原纸的正反面都涂布了一层薄薄的涂料（由碳酸钙和阳离子淀粉组成），再经过后序的压光与超级压光，迫使改善纸张的物理指标和印刷性能。它属于高级印刷用纸和宣传不可缺少的纸张，正反面喷涂，提高了纸张的物理指标和印刷的适印性，再加上精美设计，可持续满足人们与日俱增的文化需求，满足广大消费者与印刷宣传对纸张的要求。基于此，本文先简单介绍了轻涂纸在印刷和宣传领域的优势，然后介绍了轻涂纸检测方法，分析了某个品牌轻涂纸的质量指标。

关键词：轻涂纸；纤维分层定向；填料；淀粉；Z向分布

引言：我国低定量涂布纸的生产和使用晚于其他国家多年，轻涂纸应根据其纸张性能应重点推广用于高档报刊、广告宣传领域，但国内宣传市场多采用铜版纸，优点是成本低，这在国际市场上是少有的，国外很少使用全化浆原纸生产的铜版纸。目前国内轻涂纸多用于高档杂志印刷、报刊插页和特殊照片纸等领域，在商品刊物的前端目录和刊物中间插页以及广告宣传市场也渐渐出现了采用轻涂纸印刷的趋势，这使得国内轻涂纸市场随着生活需求和商业模式宣传的变化，消费量及需求量正在逐年上升。 

在国外市场上，轻涂纸是近年来发展速度最快的纸品，究其原因。轻涂纸具有产品印刷性能基本不变或略有下降，但成本大幅度降低的特点，市场需求量逐步增加。而当前国内市场，文化用纸要想从市场主打产品的书刊纸、双胶纸改变为轻涂纸，却是一个产品物理性能指标（即：印刷度）有所提高但投入的生产成本将大幅增加的过程，因而导致国内在印刷品和广告宣传领域，市场需求量对轻涂纸的需求量提升较慢。现如今，轻涂纸的研究开发技术不断发展，从涂布颜料、涂布转移技术、喷涂设备的进一步升级到轻涂纸原纸定量的降低、深入研究的重点仍然是在提高或确保其适印刷性和耐折度指标的同时还要持续降低或控制成本。国内可采用配抄价格低廉的非木纤维如以竹浆、蔗渣浆、芦苇浆等替代国外的轻涂纸中添加的机械浆料，合理添加化学机械木浆，才能产出可以满足市场需求的轻涂布等文化用纸。目前，纸张消耗市场随着生活需求和商业模式宣传的变化，消费量及需求量正在逐年上升。在造纸过程中不仅要严格控制纸页的工艺物理指标还要严控规格尺寸、光学性能、美观性等指标，更要重视纸页中添加的填料、淀粉以及纤维分层的稳定性等隐性指标，这些指标在很大程度上决定着纸张产品的质量，同时也决定市场供应的品牌定位。因此为研究轻涂纸质量水平，必须对纤维分层、填料、淀粉等Z向分布展开研究，保证Z向分布均衡，才能保证轻涂纸的质量，确保纸张的适刷性等物理指标。

1轻涂纸

轻量涂布纸（Light Weight Coated Paper）是一种涂布量较低、定量不一定低的涂布纸，简称轻涂纸。一般指克重较低的涂布加工纸，约为40~90g/m²，在纸页的正面刷涂涂料，经过压光，使其物理性能和印刷活性得到改变。在轻涂纸成分中，纤维化学浆约占据40%，机械木浆约占据60%。轻涂纸性能良好，处于胶版纸和铜版纸之间，彩印效果媲美于铜版纸，其光滑度、不透明度以及印刷适性都能达到较高的水平。一般情况下，轻涂纸的彩印能够达到铜版纸效果，被需求者接受，也广泛应用于书刊的彩页印刷中。轻涂纸生产成本相对较低，在胶版纸和铜版纸之间。轻涂纸属于精加工生产，添加成本低廉的填料和木浆，原料成本较低，因此价格约为铜版纸90%，胶版印刷纸的105~110%。印刷质量良好，但轻涂纸耐久性较差，并不能长期保存。轻涂纸并不适合印刷质量要求高的产品，印刷时，受到薄涂布层和填料的影响，容易出现掉粉等情况，造成表面光泽度较差，并不能印刷高档产品。同时由于纸质薄，套印精度只能达到0.05~0.1mm之间，容易出现重影，造成印刷质量降低。同时轻涂纸无法作为书写纸应用，纸张对笔迹附着力较差，无法快速干燥。轻涂纸主要应用于广告宣传页、杂志、报刊插页、商品目录等。目前，国内使用的LWC纸还不是很多，所产的轻涂纸主要出口日本以及东南亚等地。用于印刷精美画册、精美书籍、海报、宣传册、宣传单张、说明书等。

2检测方法

2.1 检测用品

准备某品牌的轻涂纸，70g/m²，由高速夹网、多段干燥和单次喷涂纸机进行生产。同时准备同品牌颜胶纸作对比分析，75g/m²，由高速长网纸机进行生产。

2.2 纤维分层定向检测

使用纤维分层定向分析，将轻涂纸分成多层，每层面积一致，使用扫描设备扫描后，由软件进行分析，得到纤维定向分布图，在图中能够确定定向参数。包括各向异性、定向角度和絮聚指数。

2.3 灰份分布检测

将轻涂纸分层几层后，将各层分开后，放入高温炉燃烧。灰份含量为定量函数，x轴上0代表反面，100代表正面。

2.4 淀粉检测

将轻涂纸放入碘化钾-碘液中，待淀粉染为深色后，使用光学显微镜拍摄横截面，使用系统自动分析图像。对渗透力数据进行处理，计算出渗透力值。从厚度方向上将轻涂纸切成四份，计算渗透力数值，指厚度内角渗透曲线下面积，和厚度渗透曲线下面积之间的比例关系。渗透力数值均处于0~1之间。若轻涂纸中淀粉Z向分布处于均匀状态，那么平均渗透力数值为0.5。若渗透力数值＞0.5，表示样品横截面积中淀粉含量较高。

3轻涂纸的纤维分层定向、填料、淀粉的Z向分布

3.1 轻涂纸纤维分层定向分析

轻涂纸的纤维定向相对稳定，在很大程度上，能够反馈出浆料从流浆箱喷出时已经形成定形。纤维排列顺沿纸机方向向右，偏离角度约为5°。抄造过程中，颜胶纸纤维排列顺沿纸机方向向左，偏离角度约为20°，不过，从规模上分析，颜胶纸属于小规模生产隶属于特种纸行列，而轻涂纸刚好与颜胶纸相反，同时，轻涂纸工艺指标要求更严格。根据絮聚指数以及各向异性分析，轻涂纸各项指标较颜胶纸更好，轻涂纸的纤维分布更加均匀，纸页上的匀度更加。在纸页厚度上分析，轻涂纸分层具有更好定向，夹网成形更具优势。纤维定向能够在较大程度上对纸张质量产生影响，影响到纸机性能。生产期间需要对纸张质量更加重视。可利用在线检测装置对纤维的定向分布展开检测，同时使用更加稳定流浆、浆网速度比更优的设备进行生产。轻涂纸的纤维排列方向稳定，和纸机夹角固定。和颜胶纸相比，轻涂纸纤维分层具有更好的定向，可继续使用夹角成形的工艺。

3.2 轻涂纸灰分分布

轻涂纸内外两侧均进行了涂布，如图1所示，两侧灰分含量较中间部位更高，同时正面灰分明显高于反面灰分，证实正面涂布量明显高于反面涂布量。可见轻涂纸内填料Z向分布良好，达到良好的生产工艺水平。颜胶纸上灰分分布更加均匀，如图2所示，反面填料含量更高，趋近于50%，填料Z向分布明显不均匀。在颜胶纸造纸机中使用的工艺未设定为最佳参数，还需要进一步完善。可见为保证生产质量，需将纸机参数进行提前调节，为高质量生产创造条件。

图 1 轻涂纸灰分分布

图 2 颜胶纸灰分分布

3.3 轻涂纸淀粉分布

由于测定淀粉含量并不能准确统计出轻涂纸上淀粉总量，假设淀粉总量较大，在数量上渗透力数值可变系数为0.1。轻涂纸的平均渗透数值和颜胶纸接近，可见淀粉z向分布均匀，轻涂纸淀粉Z向分布更加均匀。淀粉在纸样中的分布可渗透至纸张的内部，通过分析，纸机的上浆系统将浆料和淀粉充分混合，淀粉在纸样中的作用最大化利用，和湿部浆料充分混合至内部。轻涂纸如今广泛应用于商业广告的印刷中，对于纸张质量要求较高，为保证生产出高质量的纸张，需要保证各个组分的分布均匀，从而让纸张性能更加稳定，满足印刷需求。提高轻涂纸生产质量，需要对生产工艺严格控制，保证各项参数处于最佳范围，各组分均匀分布在纸张内，生产出高质量的轻涂纸产品。

结论：综上所述，对轻涂纸纤维分层定向、填料、淀粉的Z向分布展开分析，轻涂纸纤维排列定向较为稳定，且和纸机方向成角相对稳定，和颜胶纸相比，填料Z向分布、淀粉Z向分布均匀，从微观结构和组分分布上，均达到了较为理想的状态，代表轻涂纸成纸质量好。未来还需要进一步优化纸张的各项指标，提升其适印性，不断完善纸张生产工艺条件，提高组分分布均匀性，为全方位满足市场需求，提升品牌供应定位。

参考文献：

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[3]段婵坚.半商业卷筒纸胶轮机印刷轻涂纸的体会[J].印刷世界,2010(07):7-9.