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2018年我国文化印刷纸行业技术发展趋势分析(图)

       参考观研天下发布《2017-2022年中国印刷用纸市场现状调查及十三五发展策略研究报告
       21 世纪印刷用纸发展的基本趋势是:满足多色彩色印刷的要求;提高强度,降低定量;改进纸面的光学性能和表面性能;增加填料、颜料用量;使用各种有效的化学助剂;适应新型印刷油墨、印刷工艺和印刷设备的要求,具有良好的适印性和运行效率;为不断扩大再生纤维纸浆(DIP)的使用创造条件;发展品种系列,求得用途、质量和生产成本之间的平衡。

 
图:文化印刷纸
资料来源:互联网
       1 、满足多色彩色印刷的要求

       彩色印刷品质的评价指标有色彩、解析度、套印、表面品质等。色彩要求网点密度、网点形状、油墨叠印等均匀和准确。解析度要求图文清晰、中间调过度平滑、还原度高。套印要求网点、分色定位、图文定位准确。表面品质要求着墨均匀平坦、光泽度和不掉粉、掉毛。

       影响彩印效果的关键指标首要的是纸张白度、其次是印后光泽度、透印、表面粗糙度、表面强度。

       1.1 新品种开发

       欧美和日本相继开发了颜料纸(Pigmenting Paper)也称机械整饰颜料纸(Machine Finished Pigmented Paper,简称MFP 纸),MFP 纸的定量为(49~54)g/m2 ,是LWC 纸的廉价代用品。MFP 纸纸面上的填料、颜料量增加,印刷性能和白度得到改善。

       低定量涂布纸(Lightweight Coated Paper, 简称LWC 纸)、薄膜涂布胶印纸(Film Coated Offset Paper,简称FCO 纸)和机械整饰涂布纸(Machine-finished CoatedPaper,简称MFC 纸)。这些品种都具有良好的彩印性能,可以印制插页、传单、赠券、商品目录、样本以及杂志等印刷品。

       涂布轻型印刷纸,为提升其彩印效果,日本和国内也利用微涂技术以提高其印刷适性。但涂布轻型纸必须兼顾松厚度和彩印效果两个特性指标。因此,研究方向是浆料配比,压榨压光技术、涂料配方和涂布量。根据印刷要求,合理设置松厚度和平滑度指标。

       1.2 涂布纸的研究方向

       颜料的选择,白度、光泽度、遮盖率、粘度等要适应于原纸和纸张品质的要求;胶黏剂选用要充分考虑对光泽度、涂层牢度和印刷表面强度的影响。

       1.3 含机械浆非涂布印刷纸要想达到足够的白度

       由于纤维原料中木素含量高,单单靠增白,增白剂消耗大,白度增值幅度受到限制。因此,含机械浆非涂布印刷纸,尤其是机械浆比例比较高的纸,要想适应彩色印刷,技术研究方向是,选择白度高的化学机械浆,研究化学机械浆专用增白剂,深入研究化学机械浆漂白、增白效果,如在磨浆、漂白生产过程中添加增白剂,采用接力助漂的方式,提高漂白效率,在相同的漂剂用量下白度增高。含机械浆非涂布印刷纸填料的选择也很重要,要选择白度高的填料。

       2 、提高强度,降低定量

       定量低,单位重量的纸印刷面积增加,印物的用纸量减少,低定量化已成为一种资源节约的必然选择。但对于一台造纸机而言,其系统配置如流浆箱、湿部、干燥部有一基准定量范围,超过该范围,正常生产和抄造效率就会受到很大影响。因此,低定量纸的生产要充分考虑机台的匹配性和适应性。

       提高强度的研究方向:浆料结构、配比,关注打浆效果,网部纤维排列,借助化学品,加填量和填料结构。

       2.1 浆料结构研究

       为了保证纸张强度,必须保证浆料有足够的强度,纤维长度和纤维之间的结合力是强度的基本要求,定量越低的的纸张,抄造车速越高,就要用一定比例的长纤维。但要研究的是不同品牌的长纤浆质量差异较大,选择时不能只看价格,而要做强度指标检测。

       2.2 打浆研究

       “纸是打浆打出来的”这就表明打浆对提升强度意义非常重大,不仅如此还对加填、施胶、染色、湿部留着、湿部脱水性、纸张组织匀度关联度都很大。打浆效果的评价方法为:采用纤维质量分析仪对纤维长度、宽度、细小纤维含量、卷曲指数、扭结指数等进行检测分析,抄片检测裂断长与撕裂指数,利用显微镜观察纤维形态等方法,可综合评价打浆质量。

       2.2.1 打浆设备选择

       提高打浆效果,需要研究打浆设备,传统的小直径盘磨,由于纤维在盘磨内停留时间短,国产设备创新能力不足,已逐渐被淘汰。槽式打浆机由于能耗高、不能连续作业,国内除了一些小厂生产特种纸外,已很少选用。美卓等国际著名打浆设备供应商,研发的锥形磨浆机和圆柱型磨浆机,由于对打浆机理研究得较为透彻,打浆均一性和打浆效果较好。

       2.2.2 齿形研究

       不同齿形打浆效果差异性大,齿宽、齿深、浆的流道、停留时间都决定打浆纤维分丝帚化和切断程度的不同。针叶木、阔叶木、针叶阔叶混合、半化学浆、化学机械浆,处理不同浆种在齿形选择上要有差别。尤其是国际、国内用高比例阔叶木化学浆配抄纸,为了节省所用盘磨,往往采用混合打浆的方式打浆。如果选用以前单独打针叶木或者阔叶木的磨机齿形,长纤维包裹着短纤维,长纤维到了合适的叩解度,而阔叶木的短纤维没能充分打浆,纸机抄造和纸张强度就会受到严重影响。因此,长短纤维的比例(长纤维的比例一般不超过20%),磨机齿形必须重新选择。如美卓公司在混磨机的磨片齿宽、齿深等方面都进行了研究。

       2.2.3 不同浆料打浆性能研究

       不同材质、不同产地、不同制浆装备和不同制浆工艺制得的针叶浆如南方松、马尾松、白松、湿地松打浆性能差异大,桉木种类非常多,不同密度的桉木浆打浆性能差异大,再如,连蒸浆和间蒸浆有差异,有些浆蒸煮硬度控制高、有些蒸煮硬度控制低,制出的浆打浆性能也有差异。因此,为了控制好打浆,必须先研究不同供应商的浆的性能差异,打浆操作时做出必要的调整。

       2.2.4 借助化学品和生物酶辅助打浆研究

       CMC 由于能润滑纤维可减少纤维之间的切断,提高分丝帚化率,纤维素酶可改善打浆效果。

       2.2.5 化学机械浆的使用研究

       化学机械浆以其良好的光学性能和松厚度以及挺度,可以提升纸张不透明度、松厚度和挺度以及印刷适性。在文化印刷中掺配越来越普遍,掺配比例越来越高,但对彩印效果和强度的影响却不能忽视。尤其是化学机械浆的纤维束含量、细小组份含量影响更大。商品化机浆有些是用于作为卡纸芯层浆用的,纤维粗硬,游离度高,有些生产工艺兼顾了文化纸纸浆和板纸浆两种,靠低浓磨达到游离度的要求,但浆的细小组份和强度都很低,若使用这样的浆,抄造的纸物理强度和表面强度就会降低。如果采用高游离度的化机浆到造纸厂使用磨盘直径更小、更低浓的磨机磨到想要的游离度,严重程度更大。
       
       2.2.6 填料的研究

       造纸常用的填料有滑石粉、轻钙、重钙、高岭土。

       不同填料对纸张强度的影响程度不同,不同品质的轻钙对强度的影响也不同,不同晶型的轻钙如针形和菊花状对强度的影响不同。因此,为了降低填料对纸张强度的影响,必须研究填料的选择,如重钙优于轻钙;研究重钙和轻钙的粒径分布,关注填料细小组份的比例;研究轻钙的品质如晶型、中位径、干燥工艺、和固形物浓度。对于强度要求高的纸张,还必须研究选择特殊填料如硫酸钙晶须或者硅酸钙。

       2.2.7 浆料洁净度研究

       浆料洁净度差,如阴离子垃圾多、残碱、胶粘物等都会影响纤维与纤维之间的结合,进而影响纸的强度。因此,研究提高浆料洁净度、控制浆料PCD 含量意义非常重大,加强洗涤、借助高聚合的固着剂、钝化剂、降粘剂和生物酶控制剂是研究方向。

       2.2.8 化学增强剂研究

       纸张强度分干强度和湿纸强度。造纸所用化学品有干强剂和湿强剂。由于印刷追求绿色环保,上光油、润版液由有机溶剂改为水基的,这样提升湿纸强度更为重要。因此,湿强剂的选用、用量、用后损纸的处理是研究的方向。

       3 改进纸面的光学性能和表面性能

       纸面的光学性能指标有:白度、不透明度、色相,表面性能指标有抗水性、表面强度、粗糙度、平整性、摩擦系数等。

       3.1 不透明度的研究

       不透明度与所用浆料结构、填料结构、加填量、表面整饰有关。纸张定量越低,白度越高,不透明度越低,印刷时就会出现透印现象。为改善纸张的不透明度,需要研究配用一些光散射系数高的浆如化机浆;在保证其它指标的前提下,尽量提高加填量;选配一些不透明度高的填料如煅烧高岭土等;在满足客户需求的前提下,尽量降低纸张白度。

       3.2 纸张色相的研究

       色相除了阅读时对视觉的影响外,含有用户喜爱和先入等因素,其评价指标有CIE、L、a、b 值。色相值有客户指定和企业自创。无论何种情况,都要从配抄、染色方面着手,通过实验确定浆料配比和调色工艺参数。需要注意的是,有些染料重金属离子含量超标,是环保所不允许的,需要检测甄别。有些深色纸用的染料量大,需要研究废水中流失染料的回收利用,有利于降低生产成本和后端废水处理费用。

       3.3 纸张抗水性能研究

       采用浆内施胶和表面施胶以提高纸张的抗水性能。需要研究的是,浆内施胶剂的选用,ASA、AKD 是常用的施胶剂。ASA 现场制备技术已有很大进步,可有效克服施胶逆转和水解现象,但受浆料清洁度制约较大,对于重度施胶不太适应;AKD 施胶受到填料比表面积、浆料PCD、湿部留着等影响较大,还会出现假施胶现象。因此,浆内施胶的研究重点是,降低浆料PCD、选用pH 值低和比表面积合适的填料(轻钙)。

       3.4 表面施胶剂研究

       选用既能提高抗水性,又能提高表面强度的施胶剂,如PVA 的使用,还有苯丙类施胶剂。表面施胶用的氧化淀粉和酶转化淀粉需要研究如何提高施胶量和使用的固形物浓度。

       3.5 提高表面强度研究

       从提高打浆效果、加填、化学品应用纸机抄造优化着手。打浆纤维分丝帚化程度高,纤维之间结合强度高,表面强度高;添加湿强剂、抗掉毛掉粉剂、填料保留助剂可提高表面强度;提高表面施胶剂用量可提高表面强度;添加有机类胶黏剂如胶乳、PVA 可提高表面强度;在表面施胶剂中使用润滑剂、降低纸张摩擦系数可提高表面强度;提高压榨线压力、利用冷缸、提高压光热辊温度可提高表面强度;消除静电,消除纸面纸毛可缓解掉粉问题。

       4 发展超级压光纸、增加填料、颜料用量

       增加填料、颜料用量除了能改善纸张光学性能外,能大幅度降低植物纤维消耗,但浆内加填量与纸张强度尤其是表面强度和其它物理指标关联度大,提高加填量是要有技术作为支撑的;增加颜料用量受到涂布设备制约,需在涂布工艺和装备上做改进。

       4.1 超级压光纸(SC 纸) 

       超级压光纸(SC 纸)是芬兰纸业首先开发的一种以机械木浆为主要纤维原料,添加相当多的填料,并经超级压光机整饰的非涂布机械木浆印刷纸。也可以形象地说,SC 纸是一种高填料、高灰分的高级新闻纸。SC 纸的定量为60g/m2 左右。SC 纸有三个品种,SC-A 纸填料含量为(20~30)%,SC-B 纸填料含量为15%,SC-C 纸不加填料。

       SC 纸是非涂布机械木浆纸的典型高级品种。在欧洲市场上,SC 纸和低定量涂布纸(LW 纸)之间的竞争非常激烈。一些芬兰纸业企业认为,SC 纸的性能质量,可以赶上LWC 纸。在中国市场上SC 纸还不多见。

       山东华泰与恩索公司合资的一台二手纸机生产该种纸,在国内用于印刷超市广告和报纸广告插页,应该是一种具有发展潜力的纸种。配有完整DIP 和化机浆生产线,纸机配有超级软压光的工厂,通过必要的改造可以生产该纸种。

       4.2 加强加填技术研究

       比表面积过大的填料,对湿部留着和与纤维之间的结合都带来问题;粗大粒子多、磨耗高的填料对织物和辊子的磨损增大;pH 值和CaO2 含量高的填料对施胶影响较大。因此,提高加填量,理想的填料是粒径分布均匀,pH 值和CaO2 含量低、磨耗低。另外填料的晶型对强度影响较大,SMI 开发生产的P资料来源:互联网 晶型在德国一台机上应用,未涂布印刷纸的灰分可以达到36%。再者,填料预絮聚技术也是提高加填量的必要手段,但需要研究的是配套以及填料改性的化学品,混合设备。

       打浆效果对加填影响较大,要想增加加填量,必须研究打浆;增加填料用量,必须建立相匹配的助留助滤体系,努力提高填料留着率,尤其是化机浆含量高、DIP 配比高的纸种,助留剂的选择和用量非常重要。

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