涂布纸新工艺对纸张印刷适性的影响

涂布纸是由原纸经涂布和整饰加工后制成的，颜料涂布纸是涂布纸中应用最广泛的一类，属于高档印刷用纸。随着我国物质文化生活水平的不断提高，涂布纸的需求量连年上升，因此，研究涂布纸的印刷适性，对生产出更高质量的印刷品具有重要的意义。

涂布纸的主要成分是原纸和涂料，原纸由阔叶及针叶木浆抄造而成，涂料由颜料、胶黏剂和少量助剂按一定比例混合而成。在很大程度上，纸浆、颜料和胶黏剂这三种涂布纸生产中用量最大的原料决定了涂布纸的生产成本。

近年来，一方面，国际原油价格居高不下，导致石油衍生品及其相关产品，比如造纸用胶黏剂的价格一路走高；另一方面，造纸用纸浆价格也在逐渐走高。这些都增加了造纸企业的生产成本。为了解决成本问题，造纸企业已经在着手采用一些新材料、新工艺，这些解决方案确实降低了涂布纸的生产成本，但也对纸张性能尤其是印刷适性产生了一定影响。在这种情况下，如果再按照原来的工艺参数上机印刷，则出现印刷故障的几率就会大大增加，因此必须适当改变印刷工艺参数。在此，本文将介绍造纸企业采用得较多的一些新工艺，并分析其对涂布纸印刷适性产生的影响。

以颜料代替部分纸浆

在涂布纸的表面涂层中，无论从重量还是体积来看，颜料都是其最主要的成分，颜料的种类和性能对涂布纸的物理性能和印刷性能都有重要影响，常用颜料有高岭土、碳酸钙、钛白粉、硫酸钡、塑料颜料等。由于纸浆的价格通常要高于某些颜料，所以对于同等定量的涂布纸来说，如果能增加颜料的使用量，就可以减少纸浆用量，从而降低纸张生产成本。由于纸浆价格近几年整体呈上涨趋势，所以一些造纸企业已经开始设法提高涂料中的颜料用量来代替部分纸浆。但是在原来的涂料配方基础上单纯增加颜料用量是行不通的，这是因为颜料颗粒本身无法黏结在一起，必须借助胶乳、淀粉等胶黏剂才能产生足够的黏结力，因此增加颜料用量的同时，必须增加胶黏剂的用量。通常的做法是，先将颜料与糊化的淀粉溶液进行混合，通过充分搅拌、分散，使颜料颗粒表面包覆一层淀粉，用淀粉将颜料颗粒黏结在一起，以此来消除高颜料比例对涂布工艺及纸张成品性能的影响。

以颜料代替部分纸浆确实可以降低成本，但也带来了不利影响。由于淀粉的黏结力比较弱，而且淀粉分子相比颜料颗粒亲水性更强，遇水容易溶解，这就会降低涂布纸的表面强度。现在印刷速度越来越快，对纸张的表面强度要求也就越来越高。如果涂布纸表面强度较低，印刷过程中可能会造成更频繁的纸张掉毛、掉粉现象，尤其在轮转胶印中，这种情况更加严重。因为轮转胶印速度快、油墨黏度大，而且不可避免会有少量润版液传递到纸张表面，淀粉吸水后导致纸张表面强度进一步下降，严重时甚至会造成剥纸等故障，这都会迫使印刷过程中更加频繁地停机擦版、接纸、换纸等，严重影响生产效率。

遇到此类问题时，首先应注意控制润版液用量，以最少量的润版液来实现水墨平衡，从而减少传递到纸张表面的润版液量；其次，控制油墨黏度，因为在同等印刷速度下，油墨黏度越大，越容易破坏纸张表面。如果问题还没有得到有效解决，就只好降低印刷速度或更换纸张了。

以淀粉代替部分传统胶黏剂

胶黏剂在涂料组分中约占10%～15%，虽然不如颜料的比例高，但其性能却对涂布纸生产及纸张成品性能有非常重要的影响。常用的胶黏剂有羧基丁苯乳胶、苯丙乳液、聚乙烯醇等，目前最常用的是羧基丁苯乳胶，其是以苯乙烯、丁二烯为主要原料，采用乳液聚合的方法得到的。受石油价格上涨影响，胶黏剂价格也一路水涨船高，其已经成为大宗造纸化学品中价格最高的原料。

出于成本控制及环保考虑，减少石化产品的使用正成为趋势。目前发达国家已经将目光从石油基资源转向生物质资源，而淀粉恰恰是一种丰富、廉价、可再生的生物质资源。由于淀粉经过改性后，可以产生一定的黏结力，与纸浆纤维的相容性较好，因此，其早就应用于造纸涂布、施胶等工艺环节。而且淀粉的价格远低于乳胶，为此一些造纸企业开始增加淀粉用量，将淀粉或改性淀粉作为胶黏剂，与传统胶黏剂混合使用。

淀粉由于吸水性、凝沉性等特性，通常难以满足涂布纸的需要，因此涂布纸中使用的多是改性淀粉产品，如氧化淀粉、淀粉磷酸酯、淀粉乙酸酯等。正常情况下，这些改性淀粉的用量通常低于20%，如果进一步增加用量，会不可避免地对涂布纸性能产生影响。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团，这些新的基团在改善淀粉吸水性、减少凝沉的同时，也使淀粉分子变得更容易溶于水、分子链变短等，导致涂布纸表面强度下降，外观表现是涂层更容易破裂，拉毛速度降低。此外，过多的淀粉与颜料混合后，涂料的流变性会发生变化，如果按原来的涂布工艺则难以实现均匀涂布，导致纸张表面的印刷适性不一致，纸张平滑度、光泽度降低，印刷时容易出现墨斑。当情况严重时，由于涂布纸不同区域对油墨的吸收能力存在较大差异，会导致油墨干燥速度不同，印品出现背脏等问题。

以生物乳胶代替部分传统乳胶

淀粉虽然可以直接用来代替部分传统乳胶，但用量有限制且性能不理想，所以现在国外先进造纸企业已经在研究利用生物乳胶来代替传统乳胶。所谓生物乳胶，其实质仍是以淀粉为主要原料，经过更加复杂的改性后得到性能更接近于传统石油基乳胶的产品。目前的生物乳胶主要分为两大类：一类是将淀粉与传统乳胶经过接枝共聚得到的新型乳胶；另一类是先用物理化学方法将淀粉分子链打断、破坏淀粉颗粒结构，然后再用交联剂将其连接起来。无论哪一种生物乳胶，其性能都要好于氧化淀粉、淀粉酯类等简单的淀粉改性产品。

第一类生物乳胶，仍然采用了传统乳胶单体，淀粉比例通常不会超过50%，这使得乳胶的性能比较接近于传统乳胶，只是由于引入了淀粉分子，涂料亲水性有所增加，涂布纸的抗湿强度有一定程度下降，但这些都可以通过施胶等后序工艺进行改善。

第二类生物乳胶，淀粉比例通常超过95%，只有少量交联剂仍采用石油衍生品。采用这种乳胶生产的纸张，通常被称为“零碳纸”，环保性能得到很大改观，尤其受欧美国家青睐。但这种生物乳胶为了提高淀粉的使用量，不得不先将淀粉大分子链降解，这样处理的结果会削弱淀粉大分子链的涂布增强作用。采用这类生物乳胶生产的纸张，除表面强度降低外，纸张的耐破强度、耐戳穿强度等也有明显下降。除了印刷时可能出现剥纸、掉毛、掉粉等现象外，在印后加工阶段，纸张还可能会表现出耐折度降低、压痕处出现裂纹、打孔处容易出现破裂等现象，这都会给印刷企业的生产带来诸多不便。

综上所述，造纸企业目前采用的这些新工艺，无可避免地都会对纸张的印刷适性产生负面影响。但具有一定迷惑性的是，这些新工艺往往不会对造纸行业常用的一些纸张实验室质量检测指标造成明显影响，而使用者仅从外观、手感来看，这些纸张与以往的纸张并无很大差别，只有在使用时才会发现问题。由于印刷从业者通常对这些造纸新技术并不了解，出现问题后，有时会难以确定责任者，出现不了了之的现象。因此，笔者一方面建议印刷从业者多了解纸张的生产知识，当出现问题后，要有正确分析问题的能力，如果确认是纸张造成的问题，要主动联系造纸企业提出索赔；另一方面，也建议造纸企业不要只关心成本，更要注意产品质量，除了严格检测产品质量外，也要多与印刷企业沟通，注意倾听印刷企业的反馈，及时调整、适应新工艺，将部分成本下降带来的实惠转稼给印刷企业，让印刷企业也能了解、掌握新纸张的印刷适性，只有这样才能形成造纸企业与印刷企业的双赢局面。