煙用微涂布接裝原紙表面特性研究

彭慶華 符芳友 黃秀芝

(牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司，黑龍江牡丹江，157013)

煙用接裝紙是一種卷煙用包裝材料，是專供卷煙廠用于連接煙支主體與過濾嘴的外包裝紙，由接裝原紙加工而成。早期的接裝紙因其外觀類似松木紋而又名水松紙。近年來接裝紙?jiān)诠δ芎陀猛旧嫌辛撕艽蟮陌l(fā)展和創(chuàng)新，煙廠對(duì)接裝紙的用途不僅僅局限于單純的包裝，更注重裝飾性，對(duì)接裝紙的印刷美觀性有了更高要求。接裝紙的加工已經(jīng)從簡(jiǎn)單的單色涂布逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗌及嬗∷?，接裝紙的顏色也由傳統(tǒng)的單一顏色逐步變得多色化，并進(jìn)一步從單純印刷發(fā)展到融合燙印和打孔，即朝著印、燙、打孔三結(jié)合的方向發(fā)展。

生產(chǎn)上，對(duì)接裝原紙的表面進(jìn)行微量涂布，以改善紙張的表面吸收性，有利于提高紙張的印刷性。本文對(duì)牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司接裝原紙的表面微涂布工藝進(jìn)行介紹，并對(duì)紙張的吸收性、印刷性變化進(jìn)行了比較。

1 涂布工藝介紹

1.1 涂料制備

采用奧地利GAW公司連續(xù)式涂料制備系統(tǒng)，該系統(tǒng)可為紙機(jī)的A-SIZER膜轉(zhuǎn)移計(jì)量施膠壓榨裝置提供雙面最大共10 g/m2的涂布量所需的高品質(zhì)涂料。與傳統(tǒng)的間歇式涂料制備系統(tǒng)相比，該連續(xù)式涂料制備系統(tǒng)分散機(jī)容積小，因而對(duì)涂料質(zhì)量的影響小、更換品種快;系統(tǒng)完全封閉，所以沒有空氣進(jìn)入涂料，比較清潔;涂料制備過程中不會(huì)引起涂料的溫度上升。

涂料采用高遮蓋性的片狀高嶺土作為主顏料，配以少量的研磨碳酸鈣 (GCC)來改善涂料的流動(dòng)性，并改善涂層的孔隙率。根據(jù)造紙機(jī)車速、涂布量、原紙吸收性來確定涂料的固含量與流變性指標(biāo)。

1.2 涂布工藝

采用A-SIZER膜轉(zhuǎn)移計(jì)量施膠壓榨裝置實(shí)現(xiàn)造紙機(jī)內(nèi)涂布，紙幅經(jīng)空氣轉(zhuǎn)向、紅外線干燥器進(jìn)入造紙機(jī)后干燥系統(tǒng)，卷取前采用軟壓光機(jī)對(duì)涂布面進(jìn)行整飾壓光。對(duì)紙張正面進(jìn)行顏料涂布，涂布量2.0～3.0 g/m2;反面涂水膜以防止翹曲，或根據(jù)需要涂布淀粉等表膠液體。

2 紙張測(cè)試

2.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器

別克平滑度儀，荷蘭TMI公司;M590印刷表面粗糙度儀，英國(guó)MESSMER;GST2 IGT印刷適性儀，荷蘭IGT;T480A光澤度儀，美國(guó) TECHNIDYNE;528分光密度計(jì)，美國(guó)X-RITE;A20透氣度測(cè)定儀，德國(guó)產(chǎn);EVO/MA10掃描電子顯微鏡，德國(guó)ZEISS;EST12液體滲透分析儀，德國(guó)Mütek公司。

2.2 測(cè)試方法

紙張經(jīng)恒溫恒濕處理后，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法測(cè)試各項(xiàng)性能;印刷光澤度、色密度則是紙張經(jīng)IGT印刷后，分別用光澤度儀、色密度儀測(cè)試印刷面。

油墨轉(zhuǎn)移率測(cè)量和計(jì)算，利用印刷適性儀進(jìn)行，其主要部件是一個(gè)扇形盤和兩個(gè)印刷盤，紙張包在扇形盤上，油墨涂在印刷盤上，油墨量可以控制，合壓后印刷盤與扇形盤接觸，油墨得以轉(zhuǎn)移。用M表示印刷盤的凈質(zhì)量 (g)，勻墨后印刷盤的質(zhì)量為M1(g)，印刷后印刷盤的質(zhì)量為M2(g)，由式 (1)計(jì)算油墨轉(zhuǎn)移率 (f)［1］。

3 結(jié)果與討論

3.1 紙張表面SEM分析

圖1和圖2分別是普通接裝原紙與微涂布接裝原紙的表面SEM圖，未涂布的普通接裝原紙表面纖維裸露，紙面孔隙粗大;而微涂布接裝原紙表面被顏料層覆蓋，未見裸露的纖維，表面孔隙細(xì)膩。

圖1 普通接裝原紙表面SEM圖 (×500)

3.2 紙張的物理性能

紙張的物理性能檢測(cè)結(jié)果見表1。微涂布接裝原紙表面被顏料顆粒填充，表面細(xì)膩，因此與普通接裝原紙相比，粗糙度低，平滑度高，光澤度也比較高。

圖2 微涂布接裝原紙表面SEM圖 (×2000)

表1 紙張的物理性能檢測(cè)結(jié)果

由于涂料層的封閉和膠黏劑向紙內(nèi)的滲透，紙張的封閉性增強(qiáng)，透氣度降低。

3.3 紙張的表面吸收性

用EST12液體滲透分析儀對(duì)紙張表面的吸收性進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果見表2。潤(rùn)濕性特征參數(shù) (EST Max)是指紙張被完全潤(rùn)濕且信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最高時(shí)的時(shí)間，數(shù)值越大，表明紙張表面抗液體滲透能力越強(qiáng)。表面孔隙率特征值 (EST T95)用10%～20%異丙醇水溶液作為測(cè)試液體，其吸收性不再依賴于表面抗水性的影響，而直接取決于其表面的開放程度，故此時(shí)的數(shù)據(jù)和曲線就反映了其孔隙開放程度大小。圖3是紙張表面的液體滲透特征曲線，通過特征曲線可以直觀地反映液體滲透過程的快慢。由EST數(shù)據(jù)及特征曲線可見，微涂布接裝原紙的表面封閉、孔隙率低，液體滲透到內(nèi)部比較緩慢，通過表面的時(shí)間比較長(zhǎng)。這些都有利于油墨和膠液在紙張表面獲得較大的停留時(shí)間。

表2 紙張表面吸收特性檢測(cè)結(jié)果

圖3 EST液體滲透特征曲線

3.4 油墨吸收性及印刷特性

從表2中看到，與普通接裝原紙比較，微涂布接裝原紙具有如下特性，K＆N油墨吸收值低、油墨轉(zhuǎn)移率較低，即同等條件下微涂布接裝原紙的油墨接收量比較少;并且油墨吸收性較弱，也就是油墨在微涂布接裝原紙表面的流平性要更好些，并能減少透印的發(fā)生;印刷光澤度較高;并且在接收較少的油墨情況下，能保持較高的印刷色密度。這些與微涂布接裝原紙的表面特性分不開，涂布面表面細(xì)膩、孔隙小、吸收性弱，因此油墨接收量少;同時(shí)油墨接觸到紙面后，在涂層的阻隔下，短時(shí)間內(nèi)油墨接觸不到吸收性較強(qiáng)的纖維層，在印刷過程中能保持在涂層表面，油墨中的連接料遷移較少、流平性好，使油墨分布均勻，因此印刷光澤度較高、著色力強(qiáng)、色密度高［2］。

3.5 應(yīng)用方向

3.5.1 直接印刷提高接裝原紙的印刷效果

接裝原紙的印刷性對(duì)產(chǎn)品加工和品質(zhì)尤為重要，微涂布接裝原紙?jiān)谟∷⑦^程中，能夠減少油墨的消耗，節(jié)約成本;并且油墨流平性好。成品接裝紙色澤光亮、墨色鮮艷飽滿，可提升煙支的外觀檔次。

3.5.2 用于加工直鍍鋁接裝紙

隨著接裝紙?jiān)诠δ芎陀猛旧系陌l(fā)展和創(chuàng)新，已出現(xiàn)直鍍鋁接裝紙，如軟盒黃鶴樓1916煙支的水松紙就采用此工藝。直鍍鋁接裝紙分為普通直鍍鋁和鐳射直鍍鋁接裝紙。

普通直鍍鋁接裝紙通過如下步驟實(shí)現(xiàn):用直鍍涂料在紙張表面進(jìn)行涂布;將涂布后的接裝紙送至真空鍍鋁機(jī)進(jìn)行鍍鋁;將鍍鋁的接裝紙送回涂布機(jī)，采用鋁箔涂層油墨進(jìn)行保護(hù)層涂布;保護(hù)層涂完后，通過印刷機(jī)進(jìn)行印刷。產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)是克服了珠光型接裝紙含有毒物質(zhì)的缺點(diǎn)，并且油墨附著穩(wěn)定，節(jié)省油墨［3］。

鐳射直鍍鋁接裝紙通過如下步驟實(shí)現(xiàn):先在OPP基膜上模壓客戶要求的圖案，再與接裝紙復(fù)合，剝離后在紙面鍍鋁，最后在表面涂布保護(hù)層即是成品。制作時(shí)省略了印刷流程，為客戶節(jié)約了印刷成本，成品具有定位燙金型接裝紙同樣的全息效果，鐳射圖案、圖紋清晰，金屬質(zhì)感強(qiáng)，防偽性強(qiáng)，而且節(jié)能環(huán)保，自然條件下易降解，同時(shí)節(jié)約了成本［4］。

微涂布接裝原紙非常適合直鍍鋁加工，因?yàn)槠浔砻嫱繉游⒖谆⒕哂蟹罎B阻隔性，具有對(duì)膠液的把持性，可以防止直鍍涂料或復(fù)合膠液滲透到紙張內(nèi)部、節(jié)省昂貴的涂料或膠液;防止?jié)B透到紙張背面，避免對(duì)導(dǎo)輥造成污染。

4 結(jié)論

4.1 煙用微涂布接裝原紙經(jīng)過微涂布加工后，具有如下表面特性:表面封閉、孔隙率低，液體滲透到內(nèi)部比較緩慢，有利于油墨和膠液在紙張表面停留;油墨接收量少，油墨滲透率低，流平性好;印刷光澤度較高、著色力強(qiáng)、色密度高。

4.2 采用微涂布接裝原紙印刷，能夠減少油墨的消耗，節(jié)約成本;并且油墨流平性好，色澤光亮、墨色鮮艷飽滿，能提升煙支的外觀檔次。

4.3 微涂布接裝原紙非常適合直鍍鋁加工，可以防止直鍍涂料或復(fù)合膠液滲透到紙張內(nèi)部、節(jié)省昂貴的涂料或膠液;并且有利于鍍鋁層均勻附著，表面光亮。

［1］ WANG Zhao-jiang，ZHOU Jing-hong，WANG Shuang-fei，et al．Effects of Smoothness and Roughness of Printing Paper on the Thickness Distribution of Ink Film［J］．China Pulp ＆ Paper，2007，26(12):12．王兆江，周敬紅，王雙飛，等．紙張平滑度和粗糙度對(duì)油墨層厚度分布的影響［J］．中國(guó)造紙，2007，26(12):12．

［2］ LIU Yan-xin，WANG Yu-long，ZHAO Chuan-shan．Study on Factors Influencing Ink Absorption of Coated Paper［J］．China Pulp ＆ Paper，2006，25(2):1．劉艷新，王玉瓏，趙傳山．涂布紙油墨吸收性的影響因素［J］．中國(guó)造紙，2006，25(2):1．

［3］ FENG Chang-yong．Analysis on the Factors of Influence Ink Transfer Rate［J］．Journal of Henan Mechanical College，2008(6):27．馮長(zhǎng)勇．影響油墨轉(zhuǎn)移率的因素分析［J］．河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2008(6):27．

［4］ PENG Yun-yun，CHEN Chun-xia，OU Hai-long，et al．Study on Factors Influencing Ink Absorption of Coated Paper［C］//China Paper Association Fifteenth Annual Conference Proceedings，2012．彭云云，陳春霞，歐海龍，等．涂布紙和非涂布紙印刷滲透性的分析研究［C］//中國(guó)造紙學(xué)會(huì)第十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2012．CPP