成世杰+張巖+武玉民+陳文華

涂布紙是由原紙經(jīng)涂布和整飾加工后制成的，顏料涂布紙是涂布紙中應(yīng)用最廣泛的一類，屬于高檔印刷用紙。隨著我國物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，涂布紙的需求量連年上升，因此，研究涂布紙的印刷適性，對生產(chǎn)出更高質(zhì)量的印刷品具有重要的意義。

涂布紙的主要成分是原紙和涂料，原紙由闊葉及針葉木漿抄造而成，涂料由顏料、膠黏劑和少量助劑按一定比例混合而成。在很大程度上，紙漿、顏料和膠黏劑這三種涂布紙生產(chǎn)中用量最大的原料決定了涂布紙的生產(chǎn)成本。

近年來，一方面，國際原油價格居高不下，導(dǎo)致石油衍生品及其相關(guān)產(chǎn)品，比如造紙用膠黏劑的價格一路走高；另一方面，造紙用紙漿價格也在逐漸走高。這些都增加了造紙企業(yè)的生產(chǎn)成本。為了解決成本問題，造紙企業(yè)已經(jīng)在著手采用一些新材料、新工藝，這些解決方案確實(shí)降低了涂布紙的生產(chǎn)成本，但也對紙張性能尤其是印刷適性產(chǎn)生了一定影響。在這種情況下，如果再按照原來的工藝參數(shù)上機(jī)印刷，則出現(xiàn)印刷故障的幾率就會大大增加，因此必須適當(dāng)改變印刷工藝參數(shù)。在此，本文將介紹造紙企業(yè)采用得較多的一些新工藝，并分析其對涂布紙印刷適性產(chǎn)生的影響。

以顏料代替部分紙漿

在涂布紙的表面涂層中，無論從重量還是體積來看，顏料都是其最主要的成分，顏料的種類和性能對涂布紙的物理性能和印刷性能都有重要影響，常用顏料有高嶺土、碳酸鈣、鈦白粉、硫酸鋇、塑料顏料等。由于紙漿的價格通常要高于某些顏料，所以對于同等定量的涂布紙來說，如果能增加顏料的使用量，就可以減少紙漿用量，從而降低紙張生產(chǎn)成本。由于紙漿價格近幾年整體呈上漲趨勢，所以一些造紙企業(yè)已經(jīng)開始設(shè)法提高涂料中的顏料用量來代替部分紙漿。但是在原來的涂料配方基礎(chǔ)上單純增加顏料用量是行不通的，這是因?yàn)轭伭项w粒本身無法黏結(jié)在一起，必須借助膠乳、淀粉等膠黏劑才能產(chǎn)生足夠的黏結(jié)力，因此增加顏料用量的同時，必須增加膠黏劑的用量。通常的做法是，先將顏料與糊化的淀粉溶液進(jìn)行混合，通過充分?jǐn)嚢琛⒎稚?，使顏料顆粒表面包覆一層淀粉，用淀粉將顏料顆粒黏結(jié)在一起，以此來消除高顏料比例對涂布工藝及紙張成品性能的影響。

以顏料代替部分紙漿確實(shí)可以降低成本，但也帶來了不利影響。由于淀粉的黏結(jié)力比較弱，而且淀粉分子相比顏料顆粒親水性更強(qiáng)，遇水容易溶解，這就會降低涂布紙的表面強(qiáng)度?，F(xiàn)在印刷速度越來越快，對紙張的表面強(qiáng)度要求也就越來越高。如果涂布紙表面強(qiáng)度較低，印刷過程中可能會造成更頻繁的紙張掉毛、掉粉現(xiàn)象，尤其在輪轉(zhuǎn)膠印中，這種情況更加嚴(yán)重。因?yàn)檩嗈D(zhuǎn)膠印速度快、油墨黏度大，而且不可避免會有少量潤版液傳遞到紙張表面，淀粉吸水后導(dǎo)致紙張表面強(qiáng)度進(jìn)一步下降，嚴(yán)重時甚至?xí)斐蓜兗埖裙收?，這都會迫使印刷過程中更加頻繁地停機(jī)擦版、接紙、換紙等，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

遇到此類問題時，首先應(yīng)注意控制潤版液用量，以最少量的潤版液來實(shí)現(xiàn)水墨平衡，從而減少傳遞到紙張表面的潤版液量；其次，控制油墨黏度，因?yàn)樵谕扔∷⑺俣认?，油墨黏度越大，越容易破壞紙張表面。如果問題還沒有得到有效解決，就只好降低印刷速度或更換紙張了。

以淀粉代替部分傳統(tǒng)膠黏劑

膠黏劑在涂料組分中約占10%～15%，雖然不如顏料的比例高，但其性能卻對涂布紙生產(chǎn)及紙張成品性能有非常重要的影響。常用的膠黏劑有羧基丁苯乳膠、苯丙乳液、聚乙烯醇等，目前最常用的是羧基丁苯乳膠，其是以苯乙烯、丁二烯為主要原料，采用乳液聚合的方法得到的。受石油價格上漲影響，膠黏劑價格也一路水漲船高，其已經(jīng)成為大宗造紙化學(xué)品中價格最高的原料。

出于成本控制及環(huán)?？紤]，減少石化產(chǎn)品的使用正成為趨勢。目前發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將目光從石油基資源轉(zhuǎn)向生物質(zhì)資源，而淀粉恰恰是一種豐富、廉價、可再生的生物質(zhì)資源。由于淀粉經(jīng)過改性后，可以產(chǎn)生一定的黏結(jié)力，與紙漿纖維的相容性較好，因此，其早就應(yīng)用于造紙涂布、施膠等工藝環(huán)節(jié)。而且淀粉的價格遠(yuǎn)低于乳膠，為此一些造紙企業(yè)開始增加淀粉用量，將淀粉或改性淀粉作為膠黏劑，與傳統(tǒng)膠黏劑混合使用。

淀粉由于吸水性、凝沉性等特性，通常難以滿足涂布紙的需要，因此涂布紙中使用的多是改性淀粉產(chǎn)品，如氧化淀粉、淀粉磷酸酯、淀粉乙酸酯等。正常情況下，這些改性淀粉的用量通常低于20%，如果進(jìn)一步增加用量，會不可避免地對涂布紙性能產(chǎn)生影響。氧化淀粉和酯化淀粉都是在淀粉的分子骨架上引入新的基團(tuán)，這些新的基團(tuán)在改善淀粉吸水性、減少凝沉的同時，也使淀粉分子變得更容易溶于水、分子鏈變短等，導(dǎo)致涂布紙表面強(qiáng)度下降，外觀表現(xiàn)是涂層更容易破裂，拉毛速度降低。此外，過多的淀粉與顏料混合后，涂料的流變性會發(fā)生變化，如果按原來的涂布工藝則難以實(shí)現(xiàn)均勻涂布，導(dǎo)致紙張表面的印刷適性不一致，紙張平滑度、光澤度降低，印刷時容易出現(xiàn)墨斑。當(dāng)情況嚴(yán)重時，由于涂布紙不同區(qū)域?qū)τ湍奈漳芰Υ嬖谳^大差異，會導(dǎo)致油墨干燥速度不同，印品出現(xiàn)背臟等問題。

以生物乳膠代替部分傳統(tǒng)乳膠

淀粉雖然可以直接用來代替部分傳統(tǒng)乳膠，但用量有限制且性能不理想，所以現(xiàn)在國外先進(jìn)造紙企業(yè)已經(jīng)在研究利用生物乳膠來代替?zhèn)鹘y(tǒng)乳膠。所謂生物乳膠，其實(shí)質(zhì)仍是以淀粉為主要原料，經(jīng)過更加復(fù)雜的改性后得到性能更接近于傳統(tǒng)石油基乳膠的產(chǎn)品。目前的生物乳膠主要分為兩大類：一類是將淀粉與傳統(tǒng)乳膠經(jīng)過接枝共聚得到的新型乳膠；另一類是先用物理化學(xué)方法將淀粉分子鏈打斷、破壞淀粉顆粒結(jié)構(gòu)，然后再用交聯(lián)劑將其連接起來。無論哪一種生物乳膠，其性能都要好于氧化淀粉、淀粉酯類等簡單的淀粉改性產(chǎn)品。

第一類生物乳膠，仍然采用了傳統(tǒng)乳膠單體，淀粉比例通常不會超過50%，這使得乳膠的性能比較接近于傳統(tǒng)乳膠，只是由于引入了淀粉分子，涂料親水性有所增加，涂布紙的抗?jié)駨?qiáng)度有一定程度下降，但這些都可以通過施膠等后序工藝進(jìn)行改善。

第二類生物乳膠，淀粉比例通常超過95%，只有少量交聯(lián)劑仍采用石油衍生品。采用這種乳膠生產(chǎn)的紙張，通常被稱為“零碳紙”，環(huán)保性能得到很大改觀，尤其受歐美國家青睞。但這種生物乳膠為了提高淀粉的使用量，不得不先將淀粉大分子鏈降解，這樣處理的結(jié)果會削弱淀粉大分子鏈的涂布增強(qiáng)作用。采用這類生物乳膠生產(chǎn)的紙張，除表面強(qiáng)度降低外，紙張的耐破強(qiáng)度、耐戳穿強(qiáng)度等也有明顯下降。除了印刷時可能出現(xiàn)剝紙、掉毛、掉粉等現(xiàn)象外，在印后加工階段，紙張還可能會表現(xiàn)出耐折度降低、壓痕處出現(xiàn)裂紋、打孔處容易出現(xiàn)破裂等現(xiàn)象，這都會給印刷企業(yè)的生產(chǎn)帶來諸多不便。

綜上所述，造紙企業(yè)目前采用的這些新工藝，無可避免地都會對紙張的印刷適性產(chǎn)生負(fù)面影響。但具有一定迷惑性的是，這些新工藝往往不會對造紙行業(yè)常用的一些紙張實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量檢測指標(biāo)造成明顯影響，而使用者僅從外觀、手感來看，這些紙張與以往的紙張并無很大差別，只有在使用時才會發(fā)現(xiàn)問題。由于印刷從業(yè)者通常對這些造紙新技術(shù)并不了解，出現(xiàn)問題后，有時會難以確定責(zé)任者，出現(xiàn)不了了之的現(xiàn)象。因此，筆者一方面建議印刷從業(yè)者多了解紙張的生產(chǎn)知識，當(dāng)出現(xiàn)問題后，要有正確分析問題的能力，如果確認(rèn)是紙張?jiān)斐傻膯栴}，要主動聯(lián)系造紙企業(yè)提出索賠；另一方面，也建議造紙企業(yè)不要只關(guān)心成本，更要注意產(chǎn)品質(zhì)量，除了嚴(yán)格檢測產(chǎn)品質(zhì)量外，也要多與印刷企業(yè)溝通，注意傾聽印刷企業(yè)的反饋，及時調(diào)整、適應(yīng)新工藝，將部分成本下降帶來的實(shí)惠轉(zhuǎn)稼給印刷企業(yè)，讓印刷企業(yè)也能了解、掌握新紙張的印刷適性，只有這樣才能形成造紙企業(yè)與印刷企業(yè)的雙贏局面。endprint