電腦一體機熱敏版紙原紙性能的改進

程益民（1.浙江鑫豐特種紙業股份有限公司，　浙江　衢州　324022；2.浙江海光特種材料有限公司，浙江　衢州　324022；3.中國制漿造紙研究院　衢州分院咨詢委員會，　浙江　衢州　324022）

電腦一體機熱敏版紙原紙性能的改進

程益民1、2、3
（1.浙江鑫豐特種紙業股份有限公司，浙江衢州324022；2.浙江海光特種材料有限公司，浙江衢州324022；3.中國制漿造紙研究院衢州分院咨詢委員會，浙江衢州324022）

隨著科技創新和技術進步以及新材料的出現，電腦一體機熱敏版紙代替了鐵筆蠟紙、打字蠟紙等文印材料和方法，與靜電復印相比，在復印批量較大時具有單份價格低的優點。一體機熱敏版紙被廣泛使用于制作文件、講義、試卷等場合。為改變傳統熱敏版紙原紙生產所需的桑皮、枸皮等韌皮纖維制漿過程帶來的水環境污染和提升原紙的品質，試驗采用LPET/PET雙組分聚酯纖維、PET纖維和劍麻纖維進行組份優化并確定合理的打漿工藝，在側浪式長網紙機或斜網紙機上生產熱敏版紙原紙，再在涂布機上進行黏合劑涂布增強，制成性能優異的新型熱敏版紙原紙，獲得良好的效果。

電腦一體機熱敏版紙原紙性能改進

0　前　言

一百年前，英國的基士得耶（Gestetenr）發明了油印機技術，隨后出現了鐵筆蠟紙。20世紀50年代，研制出了雙滾筒油印機，1962年，日本理光公司開發了理光（RICOH）一體機。90年代推出了VT系列、90年代末推出了JP系列。作為印制一式多份（幾十份到幾千份）文件的電腦一體機和一體機用熱敏版紙，是20世紀90年代研發、進入21世紀以來廣泛應用的辦公文印用品。隨著科技創新和技術進步，電腦一體機熱敏版紙，代替了手工操作的鐵筆蠟紙、打字蠟紙等謄印材料，將鐵筆和謄寫鋼版、鉛字和打字機送進了博物館（當然還有極少不發達地區包括一些不發達國家可能仍然在使用）。電腦一體機與一體機熱敏版紙謄印文件資料與靜電復印資料相比，在批量較大時具有單份價格低的特點，特別是在復制百份以上文件資料時，具有極其優越的經濟性，被廣大的機關、學校所采用，用于制作文件、講義、試卷等文印材料。

1　熱敏版紙的工作原理

熱敏版紙（文印行業又稱熱敏蠟紙），一般由基紙和聚酯薄膜復合而成。基紙的定量為10～12 g/m2，原來由桑皮作為主要纖維原料，隨后又有加入馬尼拉麻、劍麻等纖維材料進行抄造。為了提高基紙強度需要涂布聚丙烯酸酯類增強劑以提高基紙的強度和濕強度，便于與薄膜進行復合作業，基紙主要作為熱收縮性樹脂薄膜的支撐材料，具有一定的剛度和強度，保證熱敏版紙上機后進行印刷時的平整性；薄膜一般為PET材料制成，具有極強的拉伸強度，熔點在255～260 ℃，復合后的薄膜厚度一般小于5 μm，是油墨的阻隔材料。

電腦一體機（文印行業又稱一體化速印機）制版的工作原理是在計算機里完成相應文件資料的排版，或將相應的圖像掃描后將信號輸入一體機，通過熱敏頭將版紙上的熱收縮性薄膜熔融形成相應圖像可透墨的孔版，印刷時油墨漏過孔版印在紙面上，這樣就得到與原稿完全相同或需要的文件資料印刷品[1-2]。

數碼式速印機的制版系統使用先進的CCD圖像傳感器和超精密細致熱敏電子掃描制版技術，利用超精密細致的發熱管擊穿熱敏蠟紙極薄的PET膜，其電子掃描精密度可達400線。該制版系統具備放大、由大變小、除暗影等功能。經過其計算機接口，成功實現了計算機與速印機之間數碼信號的傳遞，以及數碼信號與光信號、電信號之間的轉換，使速印機變成計算機的一個印刷終端，許多人的想法只要經過計算機便可變成完美的印刷品。假如經過計算機網絡，還可成功實現遠距離、多用戶對同一文件的印刷，“所想即所印”變成事實。為了獲得極好的印刷效果，必須有相應細密且較大孔徑（約50μm）的熱敏版紙配合，才可獲得清晰度高、層次感強、分辨率高的印刷品。

2　熱敏版紙印刷適性的評價分析方法

由于熱敏版紙成像、印刷一體技術屬于孔版印刷技術的一種，其網孔分布程度沒有一般絲網印刷規則，因此其印刷品質量不能等同于傳統印刷技術的印刷品。一般一體印刷技術主要用于黑白色文件資料的制作或復制，由于一體機熱敏版紙成像與印刷過程處于一體狀態，一般不可以對印版（熱敏版紙）進行檢測，因此對熱敏版紙印刷適性的檢測評價分析，主要是對印刷品的質量檢測為檢查手段。

熱敏版紙印刷適性檢測與評價指標對于印刷品來說有四個控制要素:顏色（對于黑白稿來說是黑濃度）、層次、清晰度和一致性。

2.1顏色（黑濃度）

在印刷品質量評價體系中，黑濃度一般可以通過測量密度的方法得到。在測試頁面中設置實地色塊，通過對比復制前后實地密度還原情況確定復制系統對原稿復制的逼真程度，在復制材料確定的條件下則反映了版紙的漏墨能力。

2.2層次

層次即階調，指圖像可辨認的顏色的濃淡梯級變化。印刷品的階調與層次在表現圖像形象和明暗方面發揮著主導作用。

2.3清晰度

清晰度是指圖文細節的清晰程度，是印刷復制的一個重要質量指標。由于熱敏版紙成像一體印刷技術的市場定位決定其復制和打印對象大部分為線條和文字，因此在清晰度檢測與評價中對線條、文字進行不同內容的評價。

2.4一致性

一致性即均勻性。它包括兩方面內容:一方面指同一批次的印刷品不同部位各參數的一致程度；另一方面指的是不同批次的印刷品在同一部位個參數的一致程度。前者反映同一時間印刷出來的印刷品不同部位的穩定性，后者反映了設備系統的穩定性[3]。

3　電腦一體機熱敏版紙原紙性能的改進

在20世紀90年代，日本、德國等國家就開始研究和生產感熱孔版紙及孔版原紙用薄頁紙，其原紙多采用馬尼拉麻、厄瓜多爾麻、菠蘿麻、新西蘭麻等葉類纖維，亞麻、黃麻、芋麻、洋麻等韌皮纖維，與規格為平均Φ3.6 μm、長度3 mm和平均Φ6.0 μm、長度3 mm的PET纖維混合在斜網紙機濕法抄紙，定量為7～15 g/m2、采用凹版式涂布機涂布尿烷樹脂、環氧樹脂進行增強，涂布量為1 g/m2[4-5]。

國內專業致力于長纖維（韌皮纖維）特種造紙之一企業的浙江凱恩特種紙股份有限公司（原遂昌造紙廠）于2001年研發成功的熱敏蠟紙原紙通過省級新產品鑒定[6]。隨后，該產品在浙江衢州地區原有的長纖維（韌皮纖維）特種紙機（側浪式長網紙機）造紙企業都有生產。

原有的熱敏版紙原紙采用桑枝皮（Morus alba L.）、枸皮（Broussonetia papyrifera Vent）等植物韌皮纖維為原料，通過硫酸鹽法制漿，然后經次氯酸鈣漂白獲得原紙抄造所需的紙漿。然而由于韌皮原料因生長期等因素在采集過程中的質量不穩定性，直接導致經化學高溫制得的韌皮纖維的質量也不穩定。生產的原紙質量始終處在低檔次的水平，體現在耐印性低、透墨性差、分辨率低、色度不夠均勻、圖像不夠清晰、層次感弱等問題，而且韌皮材料在制漿過程中產生大量黑液，難以回收處理，導致嚴重的水環境污染，已不適應現代造紙清潔生產工藝要求。隨著國家環保法制化政策的出臺，小型化學制漿被列為淘汰落后產能范圍，嚴禁生產和運行。同時為了保護生態植被，實行封山育林，植物韌皮纖維材料列為禁采、禁伐之列，因此來源斷絕。桑枝皮手工采割的勞動力缺少及采割之后需要漚制剝皮，有大量浸出液含有丹寧、果膠等有機物污染水環境，因此來源也逐漸減少。

針對熱敏版紙原紙的品質及生產過程中存在的環保問題，浙江華凱紙業有限公司展開熱敏版紙原紙品質的改善及纖維原料替代的新材料創新試驗工作，以進一步提高熱敏版紙的品質。

3.1原料

采用LPET/PET雙組份低熔點聚酯超短纖維為原料，替代桑枝皮、枸樹皮等韌皮纖維。這樣既減少了制漿環節，降低了生產成本，又為清潔生產創造條件，最重要的是大幅度降低環境污染，尤其是水環境的污染。

由于國內一直以來均采用桑枝皮、枸樹皮為主要原料生產熱敏版紙原紙。桑枝皮、枸樹皮作為韌皮纖維，細長、柔韌，主要起到提高和穩定原紙的抗張強度和透氣度的作用。但在制作桑枝皮、枸樹皮漿纖維的過程中，需使用燒堿（NaOH）和硫化堿（Na2S）進行堿法或硫酸鹽制漿，經高溫蒸煮后會產生大量黑色液體。液體中含有5～10 g/L的殘余NaOH和大量有機溶出物。因國內堿回收的成本較高，難以處理及回收，在排放過程中對水體造成嚴重污染。

本試驗采用LPET/PET雙組分低熔點聚酯短纖維，就是利用該纖維內、外層熔點的性能差異（外層110 ℃，內層260 ℃），在一定溫度下，表面物質熔化，發生塑性流動，起到粘結其他纖維的作用，從而滿足熱敏版紙原紙抗張強度的要求[7]。

3.2在試制中優化纖維品種及比例

3.2.1纖維配比

根據LPET/PET纖維熱熔黏合性較好的特性，選擇使用適當比例尤為關鍵:過量投入不但紙機抄造困難，也給損紙回用制漿帶來不便。經反復多次論證、試驗，LPET/PET纖維比例控制在3%～11%，既能滿足熱敏版紙原紙的抗張強度需要，又能便于紙機抄造，同時損紙經簡單處理就可實現二次回用的目的。

3.2.2纖維優選

由于熱敏版紙原紙經1.5～1.8 μm聚酯薄膜復合后，具備耐印性高、透墨性好，分辨率高（300～600線）、色度均勻、圖像清晰、層次感強等特點。因此生產原紙的纖維，須選擇纖維、長度適中的品種，結合各種纖維的特性，進行合理配比使用。

（1）LPET/PET低熔點雙組份聚酯超短纖維。該纖維規格為1.5～2 D×6 mm（D是纖維粗度單位，指標準狀態下9 000 m纖維克重數）,外層熔點110 ℃，內層熔點260 ℃，黏合性能較好，是聚酯、改性聚酯分子結構的差異，導致他們熔點的差異。利用這種熔點差異的性能，滿足熱熔黏合的需要，達到原紙所需的理想抗張強度。

（2）PET聚酯超短纖維。該纖維規格為0.3～0.7 D×3～6 mm，具有抗張強度高、熱穩定性好。纖維間良好親和性，并且在水中有良好分散性。選用PET聚酯超短纖維作為生產熱敏版紙原紙的主要原料，對提高原紙抗張強度，穩定的收縮率，對提高纖維均勻分布起到關鍵的提升作用。

（3）劍麻漿纖維。該纖維具有細膩堅韌、長寬比高、吸水性能好、抗張強度高等特性。選用該纖維為主要原料生產高檔熱敏版紙原紙，使產品具有更好的耐印性、透墨性、高分辨率，并且色度均勻、圖像清晰。

經過多次研究、優化配比，最佳纖維比例為: LPET-PET低熔點雙組分聚酯超短纖維11%，PET聚酯超短纖維44%。劍麻漿纖維45%[7]。

3.3打漿及抄造

各種纖維原料按比例在荷蘭式打漿機中混合后進行游離狀打漿，打漿的作用主要是使各類纖維充分的疏解、分散和混合均勻，獲得混合漿料的最佳叩解度為20～22OSR、濕重為17～22 g；在疏解槽中加入黏度為30～35 Pa·s的PAM分散劑，使混合漿料纖維充分的分散并在纖維表面裹上一層黏液，防止纖維互相碰撞纏結而出現纖維絮聚現象。經過處理的纖維原料，送側浪式特種長網紙機進行版紙原紙的抄造。在紙機抄造時，為了確保LPET/PET聚酯纖維與植物纖維之間有黏結，需要在紙機干燥部增加一只二烘，并適當提高烘缸表面溫度達到110℃，使聚酯纖維與植物纖維互相黏結，提高原紙的強度。

3.4涂布補強

由于紙機生產出來的原紙還不具備與聚酯薄膜復合的強度，因此需要采用膠黏劑進行原紙的補強。本試驗采用丙烯酸酯膠黏劑加固化劑或采用醋酸乙烯酯膠黏劑加固化劑，調成固含量為3.5%～6%的混合膠液，在涂布機上進行擠壓涂布或噴涂涂布，在熱風烘道中干燥到干度為70%時，轉移至烘缸繼續干燥和整理定型，獲得可以提供熱敏版紙復合加工的原紙。

3.5新型熱敏版紙原紙的技術指標

詳見表1。

表1　熱敏版紙原紙技術指標

3.6熱敏版紙原紙改進前后的電鏡圖（SEM）分析

詳見圖1、圖2

圖1　桑皮、枸皮纖維為主的版紙原紙

圖2　采用LPET-PET纖維改進的版紙原紙

由于桑皮和枸皮的纖維直徑相對比較粗，其纖維交叉、層疊時，該處就缺乏孔徑，在上機制版印刷時，可導致透墨不暢，如圖1所示；而采用LPET-PET聚酯纖維、劍麻纖維抄造的原紙紙頁結構孔徑分布細密、均勻，在纖維交叉、層疊處透墨仍然暢通，如圖2所示。

3.7熱敏版紙原紙改進前后黑濃度檢測對照分析

一般黑濃度檢查的方法是將原紙直接粘貼在80×50 mm開孔的版紙上，然后在一體化速印機上進行印刷試驗，觀察油墨透過原紙墨色的濃度、勻度等狀況，分析、判斷原紙透墨質量的優劣，改進前后的檢版見圖3、圖4。

圖3　改進前版紙原紙色濃度檢測圖

圖4　改進后版紙原紙色濃度檢測圖

采用桑皮、枸皮生產的原紙在進行透墨檢測時，其透墨效果不均勻且不飽滿，有許多未透墨白點產生，如圖3所示。采用LPET-PET、劍麻纖維生產的改進后的原紙在進行透墨檢測時，整個版面墨色飽滿，墨色均勻一致，說明改進后版紙原紙在質量上有了較大的提高，如圖4所示。

4　結束語

（1）采用LPET-PET纖維、PET纖維和劍麻纖維抄造的一體機版紙原紙，其纖維間的空隙均勻、細密，利于印刷時油墨的均勻透過，可以提高印刷時的色值（黑濃度）、清晰度、層次感和印刷品的一致性，形成良好的印刷字跡。

（2）從版紙原紙與聚酯薄膜復合后的實際使用觀察分析，采用LPET-PET、PET、劍麻纖維生產的版紙原紙，可以在一體機版紙印刷使用過程中起到的聚酯薄膜支持體的作用，印數可達3 000份以上，版紙不會產生皺褶等影響字跡正常的變化。

（3）由于替代了桑皮、枸皮等韌皮纖維，不僅滿足了版紙的正常使用要求，而且可以杜絕因桑皮、枸皮化學制漿帶來的環保問題，為持續改善環境做出貢獻。

（4）從一體機版紙原紙的持續改進過程觀察，還可以從纖維品種、纖維分散結構等方面進行持續的改善和改進工作，進一步改進生產設備和工藝，以期達到生產更加完善、完美的電腦一體機版紙原紙。

[1]栗軍，萬鴻安，劉政.對熱敏蠟紙的剖析[J]. 紙和造紙，1999（5）:53.

[2]郝曉秀，楊淑蕙，馮群策,等.印刷一體機用版紙——熱敏版紙[J]. 中國造紙，2003，22（8）：53-55.

[3]王麗珍，白衛國，梅玫,等.單色熱敏蠟紙印刷適性檢測與評價方法的研究[J].印刷雜志，2010（9）：66-69.

[4] 樋口正男，松崗義人.高畫像性感熱孔版印刷原紙用薄葉紙.特開平9-39429[P]，平成9年（1997）,2月：3.

[5]SCHMIDT-SACHT W,SCHWITHAL H. Verfahren zur Zuordnung eines Informationstr?gers zu Bildtr?gern eines Fotokunden .EP 1 043 624 A1[P].1999.4

[6]雷榮.一體機熱敏蠟紙原紙通過省級鑒定[J].造紙信息，2001（8）：20.

[7]鄢偉華，程益民，焦雪峰,等.一體機熱敏版紙原紙,CN 102787531 B[P].2014.10.

程益民（1961—），高級工程師，CTPAI會員，中國制漿造紙研究院衢州分院咨詢委員。早期主要從事韌皮纖維生產特種薄頁紙（鐵筆蠟紙）、紙漿模塑、生活用紙的技術與生產管理工作；現從事育果袋紙的技術、質量、標準、知識產權管理及特種紙新產品、新材料（玻璃纖維高效低阻空氣過濾材料）的研發。

電話： 137570502920570-3665211

E-mail:yimincheng@163.com

QQ: 807568966

Performance improvement of computer-integrated heat-sensitive version base paper

CHENG Yimin1,2,3
(1.Zhejiang Xinfeng Specialty Paper Co., Ltd., Quzhou, Zhengjiang Province, 324022;2.Zhejiang Haiguang Specialty Materials Co.,Ltd., Quzhou, Zhejiang Province,324022；3. Advisory Committee of Quzhou Branch of Chian National Pulp and Paper Research Institute Quzhou Zhejiang Province, 324022)

With the progress of scientific and innovation of technology, and the emergence of new materials, stencil paper and typing wax paper were replaced with heat-sensitive version paper. Compared with the electrostatic photocopying, large amount of copies has the advantages of low cost, so an integrated printer heat-sensitive version paper was widely used in copying documents, handouts and examination papers

In order to avoid water pollution caused by mulberry pulp and citric acid peel pulp production used for the raw material of traditional heat-sensitive version paper and promote the quality of the base paper, the experiment used LPET/PET, PET and sisal fibre. The optimum proportion and reasonable beating process were determined. Heatsensitive base paper was maked in inclined wire machine and lateral type machine, the thin paper was coated by a gravure roll with additive chemicals. A new heat-sensitive version base paper was produced, which had excellent properties and good usage effect.

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