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紙和紙板印刷表面強度檢測技術解析

簡介

紙和紙板的印刷表面強度是衡量其在印刷過程中承受機械作用力的關鍵指標，直接影響印刷質量和成品率。表面強度不足的紙張在高速印刷時易出現拉毛、掉粉、分層等問題，導致圖文模糊、油墨轉移不良，甚至損壞印刷設備。因此，通過科學檢測手段評估紙張表面強度，是造紙行業、印刷企業及質檢機構保障產品質量的重要環節。本文將從檢測的適用范圍、核心檢測項目、參考標準及檢測方法等方面展開闡述。

一、檢測的適用范圍

印刷表面強度檢測主要適用于以下場景：

1. 紙張類型：包括涂布紙（如銅版紙、啞光紙）、非涂布紙（如新聞紙、膠版紙）、紙板（如白卡紙、瓦楞紙）等。
2. 應用領域：
   • 印刷企業：評估紙張在膠印、凹印、柔印等工藝中的適用性。
   • 造紙生產：優化生產工藝（如涂布配方、壓光處理）以提高表面強度。
   • 質量監督：第三方機構對紙張產品的合規性進行認證。
3. 克重范圍：通常適用于定量在60 g/m²以上的紙張，低定量紙張因機械強度較低需采用特殊測試方法。

二、檢測項目及簡介

印刷表面強度檢測的核心項目包括以下內容：

1. 耐拉毛強度 通過模擬印刷過程中油墨剝離的機械作用力，測定紙張表面纖維或涂層的抗拉毛能力。拉毛現象表現為紙張表面被油墨黏附力破壞，形成毛刺或纖維脫落。
2. 耐掉粉強度 針對涂布紙，檢測涂層顆粒在印刷壓力下的附著牢度。掉粉會導致印刷品出現白點或污染印版。
3. 涂層結合力 評估涂層與紙張基材之間的結合強度，通常通過剝離試驗或摩擦試驗完成。

三、檢測參考標準

國內外針對印刷表面強度的檢測已形成多套標準化方法，主要參考標準如下：

1. ISO 3783:2020 《紙和紙板—印刷表面強度的測定—加速法（IGT測試儀法）》 該標準采用IGT印刷適性儀模擬印刷過程，通過測量臨界拉毛速度（單位：m/s）或臨界油墨黏度（單位：Pa·s）來量化表面強度。
2. GB/T 2679.16-2021 《紙和紙板印刷表面強度的測定（電動式IGT法）》 中國國家標準，基于ISO 3783修訂，規定了電動IGT儀器的操作流程及結果判定方法。
3. TAPPI T459 om-2022 《紙張表面強度的蠟棒測試法》 美國制漿造紙技術協會標準，通過蠟棒黏附力測試間接評估表面強度，適用于實驗室快速篩查。

四、檢測方法及儀器

1. IGT印刷適性儀法

   • 原理：利用儀器的印刷盤和扇形輪模擬印刷過程，逐步增加油墨黏度或印刷速度，直至紙張表面出現拉毛或掉粉現象。
   • 儀器組成：
     • 印刷盤：施加標準壓力（通常為500 N）。
     • 扇形輪：控制印刷速度（0.3~4.0 m/s可調）。
     • 油墨供給系統：使用標準黏度油墨（如ISO指定的Nitrocellulose油墨）。
   • 操作步驟：
     1. 裁切試樣（尺寸：20 cm×6 cm）。
     2. 固定試樣于扇形輪，設置初始速度。
     3. 啟動儀器，觀察試樣表面破壞情況，記錄臨界速度或油墨黏度值。

2. 蠟棒測試法

   • 原理：通過不同黏度等級的蠟棒（如3A~23A）黏附紙張表面，以蠟棒級別間接表征表面強度。
   • 儀器與材料：
     • 標準蠟棒組（TAPPI認證）。
     • 恒溫加熱板（控制溫度至100±2℃）。
   • 操作步驟：
     1. 加熱蠟棒至熔融狀態，涂抹于試樣表面。
     2. 冷卻后剝離蠟棒，觀察紙張表面是否被破壞。
     3. 以不造成破壞的最高蠟棒等級作為表面強度結果。

3. 其他輔助儀器

   • 光澤度儀：輔助評估涂層均勻性（如BYK-Gardner微型光澤度儀）。
   • 電子顯微鏡：分析拉毛或掉粉后的微觀形貌（如SEM掃描電鏡）。

五、結果分析與應用

1. 數據解讀
   • 臨界速度：數值越高，表面強度越好。例如，膠版紙的臨界速度需≥1.5 m/s，涂布紙則需≥2.0 m/s。
   • 蠟棒等級：等級越高，黏附力越強。涂布紙通常要求≥14A。
2. 工藝優化方向
   • 調整涂布配方（如膠黏劑比例）。
   • 優化壓光工藝參數（溫度、壓力）。
   • 改進纖維配比（如增加長纖維含量）。

結語

紙和紙板印刷表面強度檢測是銜接造紙與印刷行業的關鍵技術，通過科學的標準方法和精密儀器，可有效指導生產實踐、減少印刷故障。隨著高速印刷設備的普及和環保油墨的應用，未來檢測技術將向更高精度、自動化方向發展，為行業提供更可靠的質量保障。