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台历用纸材料生产之含水量吸湿性、尺寸稳定性(上)

08-21 12:00 新闻资讯 16


本文主要介绍台历用纸材料生产之含水量吸湿性、尺寸稳定性



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从造纸机上下来的纸都含有一定水分,一般水分含量为7%左 右。


如纸袋纸的规定含水量为9%,玻璃纸的规定含水量为10%左 右,羊皮纸的含水量为7. 5%左右。

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纸张和纸板含有一定的水分,有 助于保持纸的各项性能的正常表现。


如果含水量太少,纸张和纸板易 发脆,如果含水量太大的话,纸的强度性能会大幅下降。

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同时纸张和 纸板如果因吸收水分或放出水分不均匀的话,会引起卷曲、起皱等不 良现象。


纸张和纸板之所以能含有一定水分,一是因为纤维素、半纤维素 等是极性很强的亲水物质,

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对水有很强的极性吸附作用;二是因为纸 的毛细管吸附作用。


由于空气中的水分含量即湿度是变化的,纸张和纸板的极性吸附作用

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和毛细管吸附作用使之能够从潮湿空气中吸收水;同样在空气干燥时,纸张和纸板也能向干燥空气脱水。

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因此,纸是可以和空气进行 水分交换的,纸张和纸板的水分和空气中的水分进行着一种动态平 衡,

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即达到空气中的水分蒸气压和纸的水分蒸气压的平衡状态,


此时 纸张和纸板就不再吸收空气中水分或向空气中放出水分。

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纸张和纸板含水量的变化受环境温度和湿度变化的影响。


一般变 化规律是:当温度上升时,纸的含水量会下降。

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图2-1为温度由 18$变化为43t时胶版纸的含水量的变化情况;当温度下降时,纸 的含水量会上升。

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图2 -2是相对湿度变化时纸张含水量变化曲线。

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图2-1含水量与温度的关系

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纸张和纸板含水量变化的结果直接影响到纸张和纸板的尺寸的稳 定性。


含水量变化对每根纤维来说,尺寸变化率很小,但从宏观上 看,一张纸可能会产生较大的尺寸变化,

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如0.1mm的变化就会使四 色印刷产生套印困难。


由于纤维吸收水分后在纤维直径方向的变化率 大于纤维长度方向的变化率,

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因此纸的尺寸变化横向要大于纵向。如 图2 -3表现了纵横向伸缩率的差别。


由于纸张和纸板的吸湿性而引起的尺寸变化使印刷多色套印产生 套印不准,会影响印刷质量,







一般来说如果套印精度差了一个套印线 宽度的话,就不是合格的印品,

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为此要想办法对纸张和纸板的尺寸变 化进行控制,使之尺寸不因温、湿度变化而变化。


一般常采用的办法是调湿处理。



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从图2-2中可以看出:


(1)        室温一定时,纸张和纸板含水量与空气相对湿度不是直线 关系,而是呈S形。

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高湿度时,相对湿度变化引起含水量的变化率要 比中湿度时相对湿度引起含水量变化率大得多。


也就是说,在高湿条 件下,较小的湿度变化会引起较大的纸张变形。

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由于相对湿度与含水 量关系曲线呈S形,在低湿度条件下,也有类似的情况。


从这一角度 来看,印刷在中等湿度的条件下进行是有利的。

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(2)  图中4为吸湿过程的相对湿度与含水量关系曲线;

B为脱 湿过程的相对湿度与含水量关系曲线。两者并不重合,组成一个闭合 的滞后回路。


如果有两张相同的纸张在相同的相对湿度空气下进行调湿吊晾, 

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经过一段时间,纸张中含水量达到平衡状态,此时它们的含水量是否 相同,还要看调湿过程是否相同。

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如果甲纸是由相对湿度很大的地方 运来的,而乙纸是由较干燥的地方运来的,

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在调湿吊晾以前原有含水 量不同,对甲纸来说吊晾是脱湿过程,对乙纸来说吊晾是吸湿过程,


则调晾后甲纸比乙纸的含水量要高,这种现象称之为纸张的滞后 效应。

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由此可以得到一条结论:纸的含水量在相同的温度条件下,一方 面随相对湿度变化而变化,


另一方面也取决于纸原来含水量的状态。 例如,将已在相对湿度45% RH条件下进行过调湿吊晾的纸,


移至相 对湿度为75% RH的印刷车间中积叠存放,其边缘因吸湿而伸展成波 浪形,

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若此时将纸张送回到晾纸间,在75% RH条件下进行吊晾,则 纸边缘部分因能吸收水分而再度平伸。


假若将上述波浪形纸张送到晾 纸间,仍以45%RH条件下吊晾,则由于纸滞后效应,

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边缘部分含水 量在脱湿过程中不能下降到原来的含水量,纸仍然存在一定的波浪 形,达不到原来的平整程度。


总之,这种纸的吸湿滞后效应表现为:某一相对湿度条件下达到 平衡含水量的纸,

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如果经吸湿后,重新回到原有相对湿度的环境空气 中,其含水量比原来的要有所增加;


在某相对湿度条件下达到含水量 平衡的纸,如果经脱湿后,


重新回到原有相对湿度的环境中,其含水 量比原来的要低。

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解释纸滞后效应有不同的假说,有人认为纸在高湿度下,纤维中 的大多数羟基都吸着水分,


在干燥中,一部分羟基因纤维收缩变形重 新排列,而相邻分子链上的羟基互相吸引着,

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此时若再使纸吸水,则 首先吸水的是表面游离羟基。虽然水分的吸引力可使另外一些羟基活 化,


但总的来讲,这时羟基的活化程度,不如原先的羟基。所以再度 调湿后的纸,

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其羟基的吸水能力有所降纸,对水分的敏感程度减小 了,纸的含水量变化也就相应地减小了。






以上分析了环境湿度和温度对纸平衡含水量的影响。现在进一步 讨论达到平衡水分量所需要的时间。

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纸张的脱湿和吸湿过程是需要时间的。一般脱湿速度与吸湿速度 有很大差别。


事实上,湿纸变干远不如干纸变湿来得快。

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图2-4为 在相对湿度65% RH条件下已经达到平衡水分量的纸,

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改在保持相对湿度为100%RH和0%RH的环境时,含水量变化和时间的关系。

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纸张含水量要想达到完全平衡需要相当长的时间。将一张纸放置 于空气中吊晾,


虽然与通风和其他条件有关,但一般情况下达到平衡 水分量要花2 ~3小时以上。 

 

各种纸从造纸厂出厂后,在运输及长期储存中,由于周围气候的 频繁变化,

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加之地区之间平均温度湿度存在差异,纸含水量不可能与 印刷车间相适应,含水量往往是不均匀的。


为了使纸的含水量在整个 纸面上保持均匀一致,并且与印刷车间的温湿度相适应,

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同时也为了 使纸对环境温湿度的敏感程度有所降纸,提高纸的尺寸稳定性,


一般 在印刷之前,要进行调湿(吊晾)处理。所谓调湿处理就是在印刷 前将纸吊晾在晾纸间,

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经过一段时间,使纸达到晾纸间的温湿度条件 下的含水量。


经过吊晾,纸含水量均匀,并能提高尺寸稳定性。


有人曾对未经吊晾和经不同吊晾方法处理过的纸进行多色胶印试 验,

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得出经过各种吊晾方法处理过的纸在印刷过程中含水量的变化状 态,如图2-5所tk。


试验用纸在经吊晾以前测得其含水量为2. 5%,如果直接(未经 调湿处理)用来进行多色胶印,

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其含水量的变化曲线如图中^所示。 由于车间的相对湿度较高,


在未印前纸在车间存放过程中吸湿达3. 5%左右,印刷开始后,因胶印的润湿液的作用,

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每印一色纸含水 量增加一次。相应地,每印一色纸尺寸都有变化,增加了套印难度。

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曲线S表示在温度、湿度与印刷车间相同的晾纸间

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或直接在印刷车间(45%RH)内进行吊晾处理后的纸,在多色胶印过程中纸含水量的变化状态。


由图2-5可见,纸在印刷过程 中含水量也是变化的,相应地,纸尺寸也 会有变化,只不过变化率比^为低。


曲线C表示在相对湿度比印刷车间相对湿度(45% RH)高8%的晾纸间

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进行吊晾后的纸在印刷过程中含水量 的变化状态。


曲线£>是在85% RH情况下调湿过, 其含水量为7%的纸,

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被置于比印刷车间的相对湿度高8% (即53%RH)的晾 纸间吊晾后,进行多色胶印时其含水量的变化状态。


由图2-5可见,C、D两 种情况在印刷过程中含水量基本不变,


相应地,纸尺寸较为稳定。这是因为纸在高出印刷车间的相对湿度下晾纸,

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其含水量较高,这种纸到印刷车间后会失去一部分水分,然后又在胶印过程中吸收一定水分,


由于滞后效应,两者量都不大,如果 得失相当,则印刷过程中的纸的水分基本不变,从而尺寸稳定。

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显而易见,在四种方法中,对套印要求精细的印品,采用C与D 两种调湿方法较为适合。


目前各工厂由于受现有条件的限制,多采用 B种调湿方式,显然这种方式是不够理想的。


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  • 苍南县龙港瑞凯文具厂,21年专注生产台历,挂历.
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