印刷包装新材料:合成纸概述

    合成纸是指采用以合成树脂为基本成分的高分子有机化合物（如：聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等塑料纤维）、人造短合成纤维和木浆等原料，经压延或挤压而成的平面材料。
 
    合成纸在成型加工过程中，为了使其具有良好的白度、不透明度、印刷性和书写性，根据所采用的原料不同，而加入各种无机填充剂（如：粘土、滑石粉、碳酸钙、二氧化铁、硫酸钡等）、增粘剂、稳定剂和防老剂等，纸张成型后，还要经过水、无机本酸溶液、磷酸盐溶液、硫酸铝、消石灰溶剂处理，再经氧化剂（过氧化氢、氧化钠、臭氧、空气等）氧化处理，方能应用。
 
    合成纸的组成结构，既保留了天然纤维纸张的外观、白度、挺度、不透明度、印刷性和书写性，又具有聚烯烃塑料薄膜的轻盈、防潮、抗氧、耐酸、耐碱、防污染等优良特性。所以，合成纸成为当今世界市场上流行的印刷包装装潢高档新材料。
 
    作为印刷材料用的合成纸应具备的条件主要是：
 
    ①白而不透明的外观；
 
    ②必须满足印刷机的作业适性；
 
    ③和印刷油墨之间有良好的相互关y1tuhh系等。这三个条件不是各自独立控制的，而是互相影响，如何使这些要素互相配合就是其质量设计上的关键。
 
    1.外观
 
    除特殊情况下，应具有白而不透明的外观。木材纸浆经过药品处理、在付出利用率低、纤维素相对分子质量减少等损失之后才得到白纸。与此相反，合成纸仅做成白而不透明是很容易的。即经过白色填料充填或设计发泡层、多孔层，不仅能得到高白度，而且得到的是比天然纸还要高纯度的白色成品。同时不透明度也可以通过改变上述处理条件而有所变化。
 
    2.印刷作业适性
 
    (1)静电　用单张纸印刷机印刷时，常有静电发生而造成故障，因而必须进行防止带电处理。在冬秀低湿度的情况下，普通纸都会经常发生静电障碍，所以使用本质上就易于带电的合成高分子做原料制成的纸张时，更应充分注意。
 
    防止带电的方法，是添加或涂覆防止带电剂，但如果使用过量或选择错误，就会产生下述不良影响。首先会在记笔记时发生渗印，还会在胶片印刷时发生糊版，甚至成为油墨变色的原因。此外，添加的防止剂如果在表面挥发就会失去作用，所以具有长期的稳定性也是要求的重点之一。
 
    (2)硬度　众所周知，纤维素是由极硬的分子骨架为其基本构造的。与此相反，人微言轻合成纸原料使用的聚合物都是柔软的。因此，一般的薄膜和同样厚度的天然纸相比，硬度小。
 
    合成纸使用的聚合物若按杨氏模量高低排列的话，聚苯乙烯和聚氯乙烯几乎相同，其次是聚丙烯，最小的是聚乙烯。前两者不用说，聚丙烯、聚乙烯，只是原样制做薄膜，其硬度不够，应采取措施加以提高。
 
    添加填料也有效果，其效果因聚合物的种类、填料的种类、量而不同，例如在有(1.2×10<SUP>4</SUP>)kg/cm<SUP>2</SUP>的弯曲系数的聚丙烯里加入玻璃30%、石棉40%、滑石40%后，分别提高到(4.9、2.8、2.5)×10<SUP>4</SUP>kg/cm<SUP>2</SUP>。
 
    当然，即使采用杨氏模量高的树脂或进行延伸和填料充填，一般的合成纸的硬度还是要比天然纸差，但是这与输纸的难度不相关连。
 
    输纸的作业性是由印刷机中、操作者的熟练程序左右的。例如以日本合成纸公司的产品：同样厚度涂层的（约120μm）、同样填充料为例，最初使用的印刷厂用120张/min的速度可以毫无故障地印刷，相反，有的印刷厂虽然进行了各种调节，却了只保持60张/min的速度。
 
    (3)尺寸稳定性　任何一种合成纸，从选用材料的本质看，它对于湿度变化的尺寸稳定性，都要比天然纸优越得多，几乎没有伸缩。不仅不需要调节印刷车间的湿度，甚至不需要在印刷前进行晾纸。
 
    但是，一般来说，塑料与其它材料相比，热膨胀率大，所以或许应该考虑它因温度变化带来尺寸变化，用做合成纸原料的聚合物受热后的线膨胀率数值，如聚苯乙烯是(6-8)×10<SUP>-5</SUP>、高密度聚乙烯是(10-16)×10<SUP>-5</SUP>等，大致是(5-30)×10<SUP>-5</SUP>的范围。在没有温度调节的印刷车间，如果有10℃的温度变化，则其伸缩率可计为0.05%-0.3%。从相对湿度60%左右的标准状态到±场0%左右的湿度变动所带来的天然纸的伸缩，铜版纸为0.5%-0.9%，玻璃纤维混抄纸为0.15%-0.3%。和这个数值进行比较判断，可以看出，合成纸因温度变化而带来的尺寸变化是在允许范围之内的。
 
    在尺寸稳定性方面应该注意的，是它对于印刷时动态张力的阻力无比天然纸小，容易延伸。现在的合成纸，几乎都是通过上述提高挺度的方法和填充填料来改善其尺寸稳定性。但在通常的印刷条件下，即使大致满足，在张力方面要求更严格的条件或如立体印刷那样要求精度更高的印刷过程中，也还会带来不能令人满意的结果。
 
    (4)平面性　天然纸、合成纸无一例外，如果纸表面呈波纹状变形严重，通过印刷滚筒时就会发生套印不准，甚至发生折皱而变成大故障。
 
    天然纸的波纹状态可以通过晾纸恢复正常，但合成纸上谈兵会因湿度变化而产生伸缩，不能用这种方法校正。合成纸的波纹主要归宿于复卷时张力不均匀产生的材料蠕变，所以只要注意复卷方法就能防止这种现象的发生。即：减少制造薄膜时的幅宽方向的厚度误差、用回转台使差别向幅宽方向分散、缓慢复卷等，按照制造方法分别采取不同的措施。
 
    另外，用于印刷食品包装的合成纸，还应符合以下条件：a.所采用的合成纸，必须完全符合食品包装卫生标准。即本身不发生毒性物质的迁移，无毒、无异味。b.具有类似天然纤维纸张的外观，表面平滑、洁白、不透明。c.具有较好的防潮、防水、耐热、耐寒、耐腐蚀防蛀和防紫外线穿透等性能。
 
    3.与印刷油墨之间的相互关系
 
    天然纸的表面有吸收印刷油墨的性质，胶印或凸版油墨在印刷后立刻在纸张表面有某种程度的渗透、凝固，接着便是聚合固化。对合成纸只要求它具有单张胶印和凸版印刷的适性，这就希望它的表面具有类似天然纸的性质。即所谓纸化处理目标的最主要一点就是使其具有这种油墨能够渗透的表面。
 
    为了达到这个目的，有几种方法，这里只做简单说明。但并不是说这些方法都已衫它们也还有各自的缺点，对它们的优缺点的调整，就需要制造者掌握了。
 
    (1)填料充填　二氧化铁、碳酸钙等填料本身对印刷油墨的受容性就很强，但必须注意的是，只混入20%-30%左右的这类填料，并不能获得渗透性，因为这时，聚合物覆盖在填料的周围，不存在必须的毛细管，而且如果只靠充填填料得到效果，要么必须提高含量，要么必须用溶剂洗掉表面层，露出填料。
 
    (2)充填填料和延伸的并用　延展含有多量填料的聚烯烃薄膜，就会发生微细裂纹。通过调整这种裂纹的发生，有助于渗透。
 
    (3)颜料涂覆　这是把粘土、二氧化钛、碳酸钙等和粘合剂一起涂覆在表面的方法，原理和天然纸中的铜版纸、涂料纸相同，用这种方法，不仅能得到和天然纸同样的渗透性，而且平滑性也极好，所以能得到超过天然纸的油墨受容性和印刷效果。
 
    另外，在挤出薄膜、其表面还未完全固化时，把颜料均匀地散布其中，也可以得到涂料效果。
 
    (4)药品处理　这里有用溶剂-非溶剂的混合物处理薄膜表面的方法；用膨润剂或溶剂处理后使之凝固的方法；使表层含浸在发泡剂里使之发泡的方法等几种。不论哪一种，都是通过对处理条件的控制，来调节渗透性。
 
    (5)发泡单元的破坏　也可以用上述药品处理，通过药品处理独立气泡膜表面或用延伸的方法破坏发泡单元，做成连续或半连续气泡膜，能获得渗透透性。
 
    (6)提取　把可溶性物质混合做成薄膜后，把它们提取除掉后，能得到多孔质化薄膜。通过选择添加物质也能够调节毛细管的大小。
 
    (7)粉末烧结　烧结聚合物微细粉末得到的多孔薄膜，具有油墨渗透性。