高速?lài)娔∷?br/>——下一代平板印刷新技術(shù)？

高速?lài)娔∷?br/>——下一代平板印刷新技術(shù)？

新型改性碳酸鈣（MCC）涂布顏料正在逐步推動(dòng)紙廠為飛速發(fā)展的印刷工業(yè)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新性與經(jīng)濟(jì)性兼具的紙品。這種新顏料的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：（1）性價(jià)比高；（2）固含量高；（3）流變性能優(yōu)良；（4）涂布設(shè)備運(yùn)行性能好（計(jì)量施膠壓榨涂布、刮刀涂布和簾式涂布等涂布設(shè)備）；（5）配方簡(jiǎn)單；（6）膠粘劑用量低；（7）能夠提高紙張表面性能；（8）用染料或顏料型墨水印刷時(shí)具有良好的黑白或彩色印刷質(zhì)量。

隨著當(dāng)今的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)商需要越來(lái)越多相關(guān)的、多變的和個(gè)性化的市場(chǎng)信息，現(xiàn)代工業(yè)噴墨印刷技術(shù)已經(jīng)成為滿足這種日益增長(zhǎng)需求的主要競(jìng)爭(zhēng)手段。一些業(yè)內(nèi)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，未來(lái)10 a噴墨印刷紙種將會(huì)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，而且會(huì)繼續(xù)搶占平板印刷市場(chǎng)越來(lái)越多的份額。一些人甚至預(yù)測(cè)，噴墨印刷會(huì)在未來(lái)10 a內(nèi)將達(dá)到與傳統(tǒng)平板印刷同樣的規(guī)模。

但是直到最近，噴墨印刷仍然被視為SOHO臺(tái)式打印機(jī)的一個(gè)小眾市場(chǎng)，其正在使用的紙張已經(jīng)被認(rèn)為是足夠好了。造紙行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，高速?lài)娔∷⑹且粋€(gè)巨大的商業(yè)機(jī)遇，因?yàn)檫@些紙的需求開(kāi)始增長(zhǎng)。隨著紙張涂料配方的變化，尤其是涂布膠粘劑用量與傳統(tǒng)平板印刷相比也大幅度降低——新的利潤(rùn)點(diǎn)便建立起來(lái)了。由于運(yùn)行速度更快、電子校對(duì)、版面控制等操作簡(jiǎn)單而且運(yùn)營(yíng)成本低，噴墨印刷已經(jīng)證明其在正面臨著競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)的印刷行業(yè)里是有利可圖的。結(jié)果，新媒介營(yíng)銷(xiāo)商和印刷廠正在積極尋找更好的載體以滿足這些需求。

應(yīng)用于計(jì)量施膠壓榨涂布、刮刀涂布和簾式涂布的高固含量新型MCC顏料正處于噴墨顏料開(kāi)發(fā)的最前沿。計(jì)量施膠壓榨涂布、刮刀涂布和簾式涂布的發(fā)展都聚焦在既能提供優(yōu)良的涂布機(jī)運(yùn)行性能、又易于操作且涂料配方簡(jiǎn)單高效、同時(shí)又能滿足終端產(chǎn)品性能和打印要求的這樣一種顏料上。

與目前的加工紙或顏料涂布紙相比，新型MCC顏料可改善全彩色印刷過(guò)程的印刷適性并顯著提高運(yùn)行性能。這主要是由于固含量高達(dá)50%～60%的涂料有效消除了通常狀況下低固含量而高體積的涂料所帶來(lái)的運(yùn)行性能干擾。這種理念為進(jìn)一步提高傳統(tǒng)的商業(yè)票據(jù)印刷提供了機(jī)會(huì)，同時(shí)也為降低全色賬單廣告的印刷成本指明了新方向。

1 噴墨印刷需求

歐米亞公司已經(jīng)在它的歐米亞jet?5000產(chǎn)品線上使用新型MCC顏料。事實(shí)證明其能迅速吸收相對(duì)大量的油墨溶劑（主要是水），同時(shí)將染料或使油墨顏料固著在紙張表面或附近，以避免墨水滲出和油墨速干，同時(shí)產(chǎn)生最大的印刷密度。

為了實(shí)現(xiàn)固定陰離子染料目的，造紙廠通常對(duì)原紙表面進(jìn)行陽(yáng)離子化處理。但是，由于印刷技術(shù)已經(jīng)朝全色印刷方向發(fā)展，這種經(jīng)陽(yáng)離子化處理噴墨紙的圖像質(zhì)量已經(jīng)不能適應(yīng)賬單和直郵廣告市場(chǎng)等高價(jià)值市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)信息的需要了。因此，新型涂布紙開(kāi)發(fā)的需求正在日益顯現(xiàn)。

用于新型涂布紙開(kāi)發(fā)的新型MCC涂布顏料除了能夠增加滲透性以使小孔隙處于張開(kāi)狀態(tài)，同時(shí)也能提供大量微小孔隙從而使得毛細(xì)管吸收作用達(dá)到最大化。傳統(tǒng)的涂布顏料通常會(huì)形成一層致密的涂層，以至于缺少必要的毛細(xì)管作用和滲透性能。另一方面，常見(jiàn)的高比表面積噴墨顏料，如二氧化硅或者特種沉淀碳酸鈣等，則表現(xiàn)出極高的毛細(xì)管作用和極大的滲透性。

歐米亞jet MCC系列產(chǎn)品旨在控制上述2種極端情況，并結(jié)合這2種情況各自的優(yōu)點(diǎn)以滿足未來(lái)高速、高彩色質(zhì)量噴墨印刷條件下原紙的技術(shù)要求。

MCC用于噴墨打印紙的涂料配方中，其可在涂料中創(chuàng)建納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)，使毛細(xì)管吸收作用得到優(yōu)化，同時(shí)依靠最佳的粒度分布以提高滲透性能。

圖1和圖2顯示了3種顏料形成的顏料粒子的孔隙結(jié)構(gòu)。

圖1 顏料的孔隙度

圖2 顏料的孔徑分布（汞壓法）

歐米亞jet?5000新型MCC顏料不僅是為液體吸收、也是為提高流變性能而量身開(kāi)發(fā)的。傳統(tǒng)意義上，具有高比表面積的噴墨顏料常常會(huì)導(dǎo)致涂料流變性能變低和膠粘劑需求量增加。這主要是由于顏料自身固含量較低和改性程度較高。由于它們的高固含量和優(yōu)良的保水性能，這些顏料可以很容易應(yīng)用于所有典型的涂布設(shè)備（計(jì)量施膠壓榨涂布、刮刀涂布和簾式涂布）。而且，膠粘劑用量可以降低至涂布膠版紙水平之下，這也可帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

表1總結(jié)了上述3種涂料的配方和特性。

表1 含有3種顏料的涂料配方組成

表1中的“耐磨性”可以反映涂料的表面強(qiáng)度。耐磨性在0.5以下則表示涂料具有較好的表面強(qiáng)度。由表1可以看出，即便是有高的膠粘劑用量（11份），高比表面積的PCC產(chǎn)品也缺乏表面強(qiáng)度，而歐米亞jet?5000新型MCC只用3份膠粘劑便顯示出了較高的表面強(qiáng)度。應(yīng)用試驗(yàn)表明，所有常用的天然膠粘劑（聚乙烯醇，淀粉）和合成膠粘劑（聚醋酸乙烯乳膠等）都可以和歐米亞jet?5000新型MCC同時(shí)使用。

如果表面是采用陰離子型染料油墨進(jìn)行印刷，那么陽(yáng)離子添加劑是涂料的一個(gè)非常重要的功能部分。新型HS噴墨機(jī)通常就是采用陰離子型染料油墨。因此，在進(jìn)行染料固著時(shí)便使用了陽(yáng)離子聚合物添加到涂料配方中。歐米亞 jet?5000新型MCC顏料可以在陽(yáng)離子或陰離子條件下進(jìn)行分散，盡管如此，涂料里在陰離子分散顏料和陽(yáng)離子添加劑共同存在的情況下也并不需要任何特殊設(shè)備，使用涂料車(chē)間常用的混合器就可以避免黏度峰值，如圖3所示。

圖3 陽(yáng)離子添加劑用量與黏度的關(guān)系

黏度增加是正電荷和負(fù)電荷部分絮凝的結(jié)果。在使用一定劑量的陽(yáng)離子聚合物后，系統(tǒng)達(dá)到正電荷穩(wěn)定態(tài)，同時(shí)黏度下降到原有水平附近。在這項(xiàng)應(yīng)用研究中，使用了高泰公司新開(kāi)發(fā)的一種陽(yáng)離子聚合物（TOP-SPERSE?67 K）。該聚合物推薦用量為5份（相對(duì)于絕干顏料），從而確保平穩(wěn)的運(yùn)行性能和最佳的圖像質(zhì)量。

2 商業(yè)試用

在一臺(tái)奧西JetStream 100型商業(yè)HS噴墨印刷試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了歐米亞jet?5000新型MCC的應(yīng)用試驗(yàn)，意在將歐米亞jet?5000新型MCC的優(yōu)點(diǎn)形象地表現(xiàn)出來(lái)。試驗(yàn)中所用紙張為直接從市場(chǎng)取用的一種高改性二氧化硅涂布噴墨紙以及采用刮刀涂布設(shè)備專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)的膠版印刷紙和歐米亞 jet? 5000涂布紙。涂料配方如表1所示，每面涂布量為10 g/m2。

圖4顯示了膠版紙、二氧化硅涂布噴墨紙和歐米亞jet?5000涂布紙打印質(zhì)量的圖像。

圖4 圖像的打印質(zhì)量

從打印出來(lái)的圖像效果可以清晰地看出膠版紙的印刷性能最差。這是由于所用涂料缺乏最佳的孔隙結(jié)構(gòu)和陽(yáng)離子染料固色劑，從而導(dǎo)致了吸墨不均和光密度差。高改性二氧化硅涂布噴墨紙和歐米亞jet?5000涂布紙則顯示了較佳的打印質(zhì)量，但二者之間差別微小。然而，通過(guò)圖5所示的紙張檢測(cè)結(jié)果可以看出，這2種紙?jiān)谛阅苌喜町愡€是較大的。

圖5 所測(cè)試樣品的紙張和印刷性能

3 結(jié)束語(yǔ)

如前所述，與傳統(tǒng)的噴墨顏料（二氧化硅，高比表面積PCC）相比，歐米亞jet?5000新型MCC采用了明顯不同的改性技術(shù)。它不僅在應(yīng)用上具有優(yōu)勢(shì)，而且在提高紙張性能方面也有著非常明顯的優(yōu)點(diǎn)。

總之，目前的涂布噴墨打印紙似乎是為高速?lài)娔∷⑿录夹g(shù)和新工藝的發(fā)展所進(jìn)行的超前設(shè)計(jì)。因此，通過(guò)應(yīng)用MCC這一全新開(kāi)發(fā)的顏料，紙廠不但可以節(jié)約生產(chǎn)成本，而且能夠提高涂布運(yùn)行速度并獲得顏色質(zhì)量更好的紙張。

（王亮 編譯）