紙張轉印墨斑檢測方法初探

陳春霞 徐梅英 鄧健信 王玉峰 黎偉波陳健鴻 歐海龍 邱玉桂,2

(1.廣東省東莞市質量監(jiān)督檢測中心國家紙制品質量監(jiān)督檢驗中心,廣東東莞,523808;2.華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室,廣東廣州,510640)

紙張轉印墨斑檢測方法初探

陳春霞1徐梅英1鄧健信1王玉峰1黎偉波1陳健鴻1歐海龍1邱玉桂1,2

(1.廣東省東莞市質量監(jiān)督檢測中心國家紙制品質量監(jiān)督檢驗中心,廣東東莞,523808;2.華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室,廣東廣州,510640)

利用 IGT印刷適性儀,在不同印刷條件下探討了新聞紙、單面涂布白紙板和銅版紙轉印墨斑的變化規(guī)律。結果表明,兩種新聞紙的優(yōu)化印刷條件為：油墨量 0.10 mL、印刷壓力 650 N、速度0.4 m/s;主客觀判定結果有差異,最少墨量時客觀判定效果好,中等墨量時主觀判定效果較好。兩種涂布白紙板的優(yōu)化印刷條件為：油墨量 0.35 mL、印刷壓力 200 N、速度 0.3 m/s;銅版紙優(yōu)選出的印刷條件為：油墨量 0.50 mL,印刷壓力 500 N,速度 0.2 m/s。2人組及 4人組主觀判定結果的相關性較強;3種客觀判定方法中,光譜法與主觀判定的一致性最好,PTS法次之,灰度法最差,光譜法和 PTS法有望作為評價紙張轉印墨斑的新方法。

新聞紙;銅版紙;單面涂布白紙板;轉印墨斑;主觀評定;客觀評定

紙張的印刷質量是當今印刷術所考慮的重要因素,擁有高品質的圖像質量是最基本的要求。然而,在高速印刷過程中,紙張與油墨并不能完全達到理想的接觸狀態(tài),因而會對印品產(chǎn)生許多不良影響,其中之一就是墨斑。

墨斑是指在印品表面形成的顏色不正常、深淺不均勻的斑點或條紋[1],受紙張的油墨吸收性和平滑度的影響最大。墨斑主要有 4種形式：轉印墨斑、印刷墨斑、水擾墨斑及濕黏印墨斑[2]。其中,轉印墨斑是由于紙張油墨吸收性不均勻或油墨由橡皮布向紙張的轉移能力變差而引起的。

目前以墨斑為指標來評價紙張印后性能的比較少,至今仍基本上采用視覺主觀判定的方法,因此受主觀因素的影響比較大。但是,評價紙張印刷后的墨斑情況是評價紙張印刷效果的重要指標,采用墨斑的實驗室測試方法,墨斑的表現(xiàn)效果得以加強,有利于通過實驗室的檢測手段來預評估印刷效果。本課題進行了新聞紙、銅版紙和單面涂布白紙板的轉印墨斑正交實驗,并結合墨斑主、客觀判定方法對不同紙張的轉印墨斑測試結果進行定量分析,以期為了解實際印刷過程中轉印墨斑的形成、建立轉印墨斑的評價方法提供一定的理論參考。

1 實 驗

1.1 儀器

A IC2-5T2000型 IGT印刷適性儀,HSI U4高速勻墨儀。德國 PTS公司的DOMAS定量分析軟件。

1.2 原材料

實驗用 Huber墨斑測試油墨,選用 47 g/m2新聞紙 (A)、47 g/m2新聞紙 (B)、150 g/m2銅版紙(E)、400 g/m2單面涂布白紙板 (F)、300 g/m2單面涂布白紙板 (H)5個紙樣進行實驗,5種紙張表面物理性能的檢測結果見文獻[3]。

1.3 實驗方法

紙張、油墨、儀器均在溫度 (23±1)℃、相對濕度 (50±2)%的實驗室條件下,預處理 6 h以上,進行上述 5個紙樣的轉印墨斑 (BT M)測試實驗。

采用橡皮布印刷盤 (寬度為 50 mm,Φ68 mm),對其進行徹底清洗,直至無塵、無油;將印刷盤放于印刷儀上輥;將紙墊裝在儀器扇形輪上,鎖緊;將測試紙樣裝在儀器扇形輪上;將扇形輪置于初始位置;使用 Huber墨斑測試油墨,墨膜厚度 8.0μm (即0.35 mL)或其他油墨量 (見表 1);調節(jié)勻墨儀的勻墨方式為模式 2(水浴 23℃,開始時間 5 s,勻墨時間 10 s,勻墨速度1.2 m/s,印刷盤勻墨時間 5 s);注墨0.35 mL或其他油墨量進行勻墨,勻墨過程不補加油墨;調節(jié)印刷儀上輥的壓力為 500 N,并調節(jié)合適的間隙;調節(jié)速度為勻速 0.2 m/s;上輥印刷;計時 15 s(首次印刷可無需等待),再更換 3個干凈的印刷盤進行印刷;清洗,用松節(jié)油擦凈印刷盤,重復操作。測試完畢,將印刷盤、注墨器等清洗干凈;評估 (自制標準紙樣對比、成對比較法或 DOMAS定量分析軟件)。

由于紙張吸收油墨的不規(guī)則性,沒有被完全吸收的油墨就會被轉移到印刷盤上。采用這種方法,墨斑的表現(xiàn)效果得到加強,使結果評估更加容易。

采用轉印墨斑測試可以預測不同紙張轉印墨斑的形成情況。對于同一紙張,可通過改變油墨量、壓力、速度進行三因素三水平的正交實驗 (如表 1所示),來獲取不同墨斑效果的紙樣,便于后續(xù)主客觀判定及相關性分析。

表1 轉印墨斑正交實驗條件

1.4 結果分析

對 5個紙樣的轉印墨斑測試結果進行成對比較法的主觀判定 (2人及 4人分析結果)和 DOMAS定量分析軟件 (灰度法、PTS法、光譜法)的定量分析,具體方法參照文獻 [4]。

成對比較法所得墨斑指數(shù)值越大,墨斑越少;DOMAS定量分析所得墨斑不均勻性指數(shù)值越小,墨斑越少。

2 結果與討論

2.1 47 g/m2新聞紙 (A)結果分析

新聞紙 (A)測試結果見表 2,結果分析見圖 1、圖2。

表2 新聞紙 (A)轉印墨斑的主客觀分析結果

由表 2可見,試樣 1、2主客觀判定結果差異最大,但試樣 3的主客觀判定結果一致性很好;試樣4、5、6、8主客觀差異較大,其中試樣 8中 2人主觀判定差異較大;試樣 7、9、10主客觀差異較小,其中試樣 7灰度法判定結果差異較大,試樣 10光譜法差異較大。優(yōu)選出的印刷條件為 0.10 mL油墨,印刷壓力 650 N,速度 0.4 m/s,即試樣 3主客觀評定效果均較好。

由圖 1可見,從主客觀判定結果擬合線性可知,主觀判定 2人組合與 4人組合的相關性較高,相關系數(shù) R超過 0.8;但主客觀評定結果相關性較差,尤其是試樣 1、2的影響最大,相關系數(shù)僅為 0.2左右。4人成對比較法判定結果與DOMAS軟件定量分析的相關性比 2人主觀判定的結果稍強;3種客觀評定結果的相關性較好,尤以光譜法和 PTS法的相關系數(shù)最高。

圖 2正交分析結果表明,主客觀評定印刷效果受3個因素的影響不同。客觀分析受油墨量的影響最大,速度次之,壓力的影響最小;但對于主觀判定而言,速度影響最大,油墨量次之,壓力影響最小。正是由于影響因素對軟件分析及視覺分辨能力的影響不同,導致主客觀判定結果的一致性較差。

灰度法在油墨量最多、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量最少、壓力最小、速度最大時墨斑最輕,優(yōu)化條件為 a1b1c3。PTS法在油墨量最多、壓力最大、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量最少、壓力最小、速度中等時墨斑最輕,優(yōu)化條件為 a1b1c2。光譜法在油墨量最多、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量最少、壓力最小、速度最大時墨斑最輕,優(yōu)化條件為 a1b1c3。2人判定在油墨量最少、壓力最小、速度最小時墨斑嚴重;4人判定在油墨量最多、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;但 2人或 4人判定均在油墨量中等、壓力最大、速度最大時墨斑最輕,優(yōu)化條件均為 a2b3c3。

由于影響主客觀判定最主要的因素有差異,客觀判定結果是在最少供墨量時效果較好,而主觀判定結果是在油墨量中等時較好,因此兩種判定結果一致性較差。該組實驗在油墨量 0.10 mL時達到客觀判定較好的印刷效果,客觀分析所得墨斑最少;但由于油墨量的增加、印樣顏色的加深,導致人眼視覺判定效果較好,因此加大油墨量至中等墨量時,人眼判定墨斑較少。

表3 新聞紙 (B)轉印墨斑的主客觀分析結果

2.2 47 g/m2新聞紙 (B)結果分析

新聞紙 (B)轉印墨斑主客觀分析結果見表 3,評定結果的相關性見表 4、正交實驗結果見圖 3。

由表 3可見,試樣 1、2主客觀判定差異較大,主觀判定效果差而客觀判定效果好;試樣 3、6的主客觀一致性很好;試樣 4、5、10主客觀差異較大,主觀認為效果較好但客觀判定效果較差;試樣 7、8、9主客觀判定結果有一定差異,其中試樣 7中 PTS法差別稍大,試樣 8光譜法差別較大。優(yōu)選出的印刷條件為 0.10 mL油墨,印刷壓力 650 N,速度 0.4 m/s,即試樣 3,該印樣主客觀評定效果均較好。

由表 4可見,主觀 2人與 4人組合的相關性較強,相關系數(shù) R超過 0.85;主客觀評定結果的相關性較差,尤其是試樣 1、2的影響最大,相關系數(shù)R低于 0.5,4人組合與客觀評定的相關性更差。3種客觀評定結果的相關性較好,尤以灰度法和光譜法的相關性最強。

圖 3正交實驗分析結果表明,主客觀判定受油墨量的影響最大,壓力次之,速度的影響最小。灰度法在油墨量最多、壓力中等、速度最大時墨斑嚴重;PTS法在油墨量中等、壓力中等、速度最大時墨斑嚴重;但灰度法、PTS法均在油墨量最少、壓力最大、速度最小時墨斑最輕,故優(yōu)化條件均為 a1b3c1。光譜法在油墨量中等、壓力最小、速度最大時墨斑嚴重;在油墨量最少、壓力最大、速度最小時墨斑最輕,優(yōu)化條件為 a1b3c1。2人判定在油墨量最多、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量最少、壓力最大、速度最大時墨斑最少,優(yōu)化條件為 a1b3c3。4人判定在油墨量最多、壓力最小、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力最大、速度最大時墨斑最少,優(yōu)化條件為 a2b3c3。

影響主客觀判定最主要的因素都是油墨量。客觀判定結果是在最少供墨量時效果較好,主觀判定結果是在油墨量中等時較好。但主客觀判定結果受 3個因素的影響不一致,判定一致性較差。該組實驗在油墨量 0.10 mL時達到客觀判定較好的印刷效果,客觀分析所得墨斑最少;但隨著油墨量的增加、印樣顏色的加深,導致人眼視覺判定效果較好,因此加大油墨量至中等墨量時,人眼判定墨斑較少。

表4 新聞紙 (B)印刷墨斑主客觀評定結果的相關性

圖3 新聞紙 (B)轉印墨斑正交實驗結果分析

表5 單面涂布白紙板 (H)轉印墨斑的主客觀分析結果

2.3 300 g/m2單面涂布白紙板 (H)結果分析

單面涂布白紙板 (H)轉印墨斑主客觀分析結果見表 5,評定結果的相關性見表 6、正交實驗結果圖 4。

由表 5可見,試樣 1、2灰度法客觀判定差異大,其余方法的一致性好,試樣 1印刷效果很差,灰度法判斷準確度低;試樣 3主觀判定一致性好,灰度法有所偏差;試樣 6、10主客觀差異較小;試樣 4、5、9主客觀判定差異較大,其中灰度法差別最大;試樣 7主觀判定與灰度法一致性較好,但與 PTS法和光譜法差別較大;試樣 8主觀判定與光譜法一致性好,但與灰度法和 PTS法差異較大。優(yōu)選出的印刷條件為油墨量 0.35 mL,印刷壓力 200 N,速度 0.3 m/s,即試樣 4和油墨量 0.50 mL,印刷壓力 200 N,速度0.4 m/s,即試樣 7。

由表 6可見,主觀判定 2人與 4人組合的相關性很高,R值超過 0.99;主客觀評定結果相關性較好,尤以光譜法最佳,R值超過 0.88;但灰度法定量分析與主觀判定一致性較差。3種客觀評定結果的相關性較差,其中灰度法與光譜法分析結果差異較大。

圖 4正交分析結果表明,灰度法中油墨量的影響最大,壓力次之,速度的影響最小;PTS法的影響因素大小為速度 ＞油墨量 ＞壓力;光譜法及 2人、4人判定的影響因素大小為油墨量 ＞速度 ＞壓力。

灰度法在油墨量最多、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量最小、壓力最小、速度中等時墨斑最少,優(yōu)化條件為 a1b1c2。PTS法在油墨量最小、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力最大、速度最大時墨斑最少,優(yōu)化條件為 a2b3c3。光譜法在油墨量最少、壓力最小、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力中等、速度中等時墨斑最少,優(yōu)化條件為a2b2c2。2人及 4人的判定在油墨量最少、壓力最大、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力最小、速度最大時墨斑最少,優(yōu)化條件均為 a2b1c3。

影響主客觀判定最主要的因素都是油墨量,但PTS法最主要受速度的影響?；叶确陀^判定結果是在最少供墨量時效果較好;PTS法和光譜法客觀判定及主觀判定結果均是在中等供墨量時效果較好。主客觀判定結果受 3個因素的影響較一致,判定一致性較好,但灰度法例外。該組實驗在油墨量 0.10 mL時達到灰度法客觀判定較好的印刷效果,客觀分析所得墨斑最少;但隨著油墨量的增加、印樣顏色的加深,導致人眼視覺判定效果較好,因此加大油墨量至中等墨量時,人眼判定墨斑較少,且 PTS法和光譜法判定得到較好的效果。

表6 單面涂布白紙板 (H)轉印墨斑主客觀評定結果的相關性

圖4 單面涂布白紙板 (H)正交實驗結果分析

2.4 400 g/m2單面涂布白紙板 (F)結果分析

單面涂布白紙板 (F)轉印墨斑主客觀分析結果見表 7,評定結果的相關性見表 8。

由表 7可見,試樣 1、2主客觀判定差異較小,其中試樣 2中光譜法偏差較大;試樣 3、5、10主客觀差異較大,但試樣 5光譜法效果較好;試樣 4、7主客觀一致性較好;試樣 6、9主客觀判定差異較大,主觀評定效果較差,但客觀分析效果較好;試樣 8主客觀一致性好,光譜法偏離稍大。優(yōu)選出的印刷條件為 0.35 mL油墨,印刷壓力 200 N,速度 0.3 m/s,即試樣 4,主客觀評定效果均較好。

由表 8可見,主觀判定 2人與 4人組合的相關性較高,R值超過 0.86;主客觀評定結果相關性較好,R值超過 0.50,但光譜法稍低;3種客觀評定結果的相關性較差,但灰度法與 PTS法分析結果相關性較好。

正交實驗分析結果表明,灰度法受壓力的影響最大,油墨量次之,速度的影響最小;PTS法的影響因素依次為壓力、速度、油墨量;光譜法和 4人判定的影響因素大小為油墨量第一,速度第二,壓力第三;2人判定時受速度的影響最大,油墨量次之,壓力第三。

灰度法在油墨量最少、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;PTS法在油墨量最多、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;但灰度法和 PTS法均在油墨量中等、壓力最小、速度中等時墨斑最少,故優(yōu)化條件均為a2b1c2。光譜法在油墨量最少、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力最小、速度最大時墨斑最少,優(yōu)化條件為 a2b1c3。2人判定在油墨量最多、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;4人判定在油墨量最少、壓力中等、速度最小時墨斑嚴重;但 2人判定和 4人判定均在油墨量中等、壓力最小、速度最大時墨斑最少,故優(yōu)化條件均為 a2b1c3。

表7 單面涂布白紙板 (F)轉印墨斑的主客觀分析結果

影響灰度法、PTS法判定最主要的因素是壓力,但光譜法和 4人判定最主要受油墨量的影響,2人主觀判定受速度的影響最大?？陀^判定及主觀判定結果都是在中等供墨量時效果較好。主客觀判定結果受 3個因素的影響較一致,判定一致性較好。該組實驗在油墨量 0.35 mL時達到主客觀判定較好的印刷效果,墨斑最少;即隨著油墨量的增加、印樣顏色的加深,導致人眼視覺判定效果較好,因此加大油墨量至中等墨量時,人眼判定墨斑較少,且在此油墨條件下客觀判定得到較好的效果。

2.5 150 g/m2銅版紙 (E)結果分析

銅版紙 (E)轉印墨斑主客觀分析結果見表 9,評定結果相關性見表 10。

由表 9可見,試樣 1、2、3主客觀判定差異大,主觀判定效果較差,客觀分析效果較好,但光譜法與主觀一致性較好;試樣 4、5主客觀差異較大,主觀判定效果較好,但客觀分析效果較差,尤其是灰度法和 PTS法與主觀判定差別很大,但光譜法與主觀一致性稍好;試樣 8主客觀一致性較好;試樣 6、7主客觀判定差異較大。試樣 9、10主客觀判定差異較大,主觀判定較差些但客觀較好些。優(yōu)選出的印刷條件為 0.50 mL油墨,印刷壓力 500 N,速度 0.2 m/s,即試樣 8。

由表 10可見,主觀判定 2人與 4人組合的相關性很高,R值超過 0.98;主客觀評定結果相關性較差,但光譜法較高,R值超過0.81;3種客觀評定結果的相關性較差,但灰度法與 PTS法分析結果相關性較好。

表8 單面涂布白紙板 (F)轉印墨斑主客觀評定結果的相關性

表9 銅版紙 (E)轉印墨斑的主客觀分析結果

表10 銅版紙 (E)轉印墨斑主客觀評定結果的相關性

正交實驗分析結果表明,灰度法和 PTS法主觀判定受油墨量的影響最大,壓力次之,速度的影響最小;光譜法受油墨量影響最大,速度次之,壓力影響最小。

灰度法在油墨量中等、壓力最小、速度中等時墨斑嚴重;在油墨量最多、壓力中等、速度最小時墨斑最少,優(yōu)化條件為 a3b2c1。PTS法在油墨量中等、壓力最小、速度中等時墨斑嚴重;在油墨量最少、壓力中等、速度最大時墨斑最少,優(yōu)化條件為 a1b2c3。光譜法在油墨量最少、壓力最大、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量最多、壓力中等、速度最大時墨斑最少,優(yōu)化條件為 a3b2c3。主觀判定在油墨量最少、壓力最大、速度最小時墨斑嚴重;在油墨量中等、壓力中等、速度最大時墨斑最少,優(yōu)化條件為 a2b2c3。

影響主客觀判定最主要的因素都是油墨量。PTS法客觀判定結果是在最少供墨量時效果較好,灰度法和光譜法客觀判定結果是在最多供墨量時效果較好,主觀判定結果是在油墨量中等時較好,因此主客觀判定結果受 3個因素的影響不一致,判定一致性較差,但主觀判定與光譜法一致性較好。該組實驗在油墨量0.10 mL時達到 PTS法客觀判定較好的印刷效果,客觀分析所得墨斑最少;但隨著油墨量的增加、印樣顏色的加深,導致人眼視覺判定效果較好,因此,加大油墨量至中等墨量時,人眼判定墨斑較少;隨著油墨量的繼續(xù)增加、印樣顏色的加深,灰度法和光譜法判定得到較好的效果。

3 結 論

3.1 新聞紙 (A)和 (B)轉移墨斑實驗優(yōu)選出的印刷條件均為油墨量 0.10 mL,印刷壓力650 N,速度 0.4 m/s。影響主客觀判定最主要的因素有差異,在最少供墨量時客觀判定效果較好,而在油墨量中等時主觀判定結果較好,主客觀判定結果一致性較差。

3.2 單面涂布白紙板 (H)和(F)優(yōu)選出的印刷條件為油墨量0.35 mL,印刷壓力 200 N,速度0.3 m/s和油墨量 0.5 mL,印刷壓力 200 N,速度 0.4 m/s。影響主客觀判定最主要的因素都是油墨量,主客觀判定結果受 3個因素的影響較一致,判定一致性較好,但灰度法例外。

3.3 銅版紙 (E)優(yōu)選出的印刷條件為油墨量 0.50 mL,印刷壓力 500 N,速度 0.2 m/s。主客觀判定結果受 3個因素的影響不一致,判定一致性較差,但主觀判定與光譜法一致性較好。

3.4 主觀判定 2人組合與 4人組合的相關性較強,且較為穩(wěn)定;采用成對比較法的分析結果較為穩(wěn)定可靠。3.5 3種客觀分析方法中,光譜法與主觀評定的一致性最好,PTS法次之,灰度法最差。這是由于灰度法受樣品密度和顏色的影響最大,而光譜法和 PTS法受這些因素的影響很小,判定結果穩(wěn)定性較強。

[1] 劉春林,臧冬娟,張逸新,等.印刷“墨斑”成因分析與控制[J].上海造紙,2007,38(1)：19.

[2] Nancy Plowman Sandreuter.Predicting printmottle：a method of differentiating between three types of mottle[J].Tappi Journal,1994,77(7)：173.

[3] 陳春霞,歐海龍,邱玉桂,等.紙張油墨轉移性能的測試方法探討[J].中國造紙,2009,28(11)：22.

[4] 陳春霞,鄧健信,徐梅英,等.紙張墨斑性能初探[J].中國造紙,2011,30(1)：28.

(責任編輯：趙旸宇)

Study on Back TrapMottle of Paper Printing

CHEN Chun-xia1,＊XU Mei-ying1DENG Jian-xin1WANG Yu-feng1L IWei-bo1CHEN Jian-hong1OU Hai-long1Q I U Yu-gui1,2
(1.Dongguan Quality Supervision Testing Center,Dongguan,Guangdong Province,523808;2.State Key Lab of Pulp and Paper Engineering,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong Province,510640)
( ＊ E-mail：jane01212000@126.com)

The back trap mottle in the print of different kinds of paper such as color offset newsprint,art paper and single coated paper was evaluated in this paper.Results showed that the optimized conditions of two kinds of newsprint are as follows：ink amount 0.10 mL,printing pressure 650 N,printing speed 0.4 m/s;there exists inconsistent correlation between objective quantitative assessment of mottling and subjective evaluation.Less mottle is obtained with the least ink amount by means of objective quantitative assessment,however,less mottle results are obtained with the medium ink amount when using subjective evaluation.The optimized conditions of the two kinds of single coated paper are as follows：ink amount 0.35 mL,printing pressure 200 N,printing speed 0.3 m/s.The optimized conditions of art paper are different.Results showed that there exists consistent correlation between 2 groups and 4 groups subjective evaluation of mottling.Among the three objective analysis methods,spectrum analysis correlates most closely with the visual results,then the PTS method.And the grey value method correlates at the least.So the spectrum analysis and the PTS method are expected to be the new methods for evaluation of the back trap mottle.

colored offset newsprint;art paper,single coated paper;back trap mottle;subjective evaluation;objective quantitative assessment

TS761

A

0254-508X(2011)04-0011-07

陳春霞女士,碩士,質量工程師;主要從事紙張與紙制品檢測及標準研究工作。

2010-12-13(修改稿)

本課題為國家質檢總局立項科研項目 (2007QK298)。