紙張變形原因及應對措施

關鍵詞：造紙；紙張變形；尺寸穩定性；荷葉邊；緊邊中圖分類號：TS76 文獻標識碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 05. 017

Causes of Paper Deformation and Countermeasures

WANG Zijing（Shandong Sun Paper Co.，Ltd.，Jining，Shandong Province，272100）（E-mail：13863736723@126. com）

Abstract：Paper deformation is a common problem in the papermaking，printing，and packaging industries. It not only affects the qual‐ ity of printed materials and the yield of packaging products，but also leads to an increase in production costs. This article aimed at ex‐ ploring the causes of paper deformation，including paper factors，environmental factors，processing technology factors，etc. A series of measures had been proposed to address these issues，including paper production control，environmental control，humidity control， and improvement of processing technology operations，in order to enhance the dimensional stability of paper and reduce the occurrence of deformation.

Key words：papermaking；paper deformation；dimensional stability；lotus leaf edge；tight edge

紙張作為印刷和包裝行業的主要承印物，其性能直接影響印刷品的質量。然而，在實際生產過程中，紙張變形問題時有發生，給印刷和包裝行業帶來了諸多困擾。紙張變形不僅會導致印刷品的質量下降，降低包裝品的成品率，還會增加生產成本，降低生產效率。因此，探究紙張變形的原因并提出應對控制措施，提高紙張的尺寸穩定性，具有重要的現實意義。

1 紙張變形原因

1. 1 紙張因素

紙張是由植物纖維、填料、膠料、色料及水所組成的多孔性的多相物質體，其中植物纖維是紙張的最基本成分，纖維素具有較強的吸水性和脫水性，水分的變化會導致紙張中的纖維收縮或膨脹。紙張內部存在氫鍵結合，當紙張吸收或失去水分時，氫鍵的作用會得到增強或減弱，從而導致纖維之間相互拉緊或推開[1]，最終引起紙張變形。

1. 1. 1 紙張的水分

當紙張的水分大小與周圍環境溫濕度不匹配時，紙張暴露在空氣中，容易吸濕或脫濕，造成紙張水分不均勻，當紙張的正反面、中間和邊緣水分不一致時，均會導致紙張變形。

當紙張水分過小而發生吸濕時，水分進入紙張纖維間隙時，纖維會潤脹伸展，撐大纖維間的空隙，導致紙張膨脹變形，出現荷葉邊、波浪紋等；當紙張水分過大而發生脫濕時，水分蒸發后，纖維會硬化收縮，紙張變得皺褶變形，出現緊邊等。當紙張正反面水分不一致時，紙張會向水分較小的一面彎曲，出現卷曲，如圖1所示。

圖1 常見的紙張變形示意圖

Fig. 1 Schematic diagram of common paper deformation

1. 1. 2 紙張纖維結構

一般情況下，紙張在生產過程中出現卷曲的原因主要來自于網部濕紙幅成形過程中的兩面性和干燥時兩面容易產生不同的應變。當紙張所處環境的溫濕度變化或其他條件變化，引起紙張水分的變化時，會因為兩面纖維排列的差異，出現不同的伸縮，引起紙張變形。

1. 1. 3 紙張的吸收性

紙張的吸收性能好，纖維吸濕（或脫濕）速度快，纖維變化快，易引起變形；紙張的吸收性能差，纖維吸濕（或脫濕）速度比較慢，紙張在吸濕（或脫濕）的過程中會一次、二次或多次平衡，直至達到一種應力平衡狀態，這種情況下的紙張內部應力變化比較均勻，逐漸消除纖維形變對纖維結構的影響，紙張的變形相對減少。

1. 2 環境因素

1. 2. 1 紙張存放環境

紙張存放環境的溫濕度、通風條件、光照強度等因素均會影響紙張的變形情況，當存放環境的溫濕度發生變化時，會導致紙張吸濕或脫濕，從而引起變形。

紙張的水分含量受環境溫濕度的影響較大，對比跟蹤紙張水分與環境溫濕度的關系，發現在一定的相對濕度下，紙張的水分與溫度成反比；在一定的溫度下，紙張的水分與相對濕度成正比（表1和表2）。

當把存放在低溫倉庫的紙張，運到溫暖的加工車間后，如果紙張的溫度低于室內空氣的露點，紙張邊緣便會容易凝結水汽，從而引起該部位吸濕膨脹變形，尤其是在冬季氣溫較低時更應注意。當紙張的水分比較低，進入濕度較高的環境中，紙張會從空氣中吸收水分，也會引起吸濕變形。

1. 2. 2 季節的環境變化

不同季節的溫濕度差異比較大，會影響紙張的復卷、分切、印刷和加工等，尤其是冬夏兩季溫度和濕度差異更大，更容易出現紙張變形問題。

對比不同地區（華北、華東、華南）一年四季氣候的溫濕度大致變化（表3、表4 和表5），可以看出同一季節，不同地區溫濕度存在差異；同一地區，不同季節的溫濕度變化比較大。

同一季節同一地區的雨天空氣濕度均顯著高于晴天，這是因為降水過程中水汽的凝結和釋放會增加空氣中的水汽含量，從而提高濕度，空氣濕度可能會達到較高水平甚至飽和狀態。

1. 2. 3 滯后效應

紙張從低濕環境升到一定相對濕度環境下吸濕，或從高濕環境降到同一相對濕度環境下脫濕，紙張平衡后水分含量會有所不同（圖2），這種吸濕滯后效應[2]可能導致紙張在印刷過程中發生變形。

表1 溫度/濕度對紙張水分的影響

表2 不同溫濕度環境下紙張水分變化

Table 2 Changes in paper moisture under different temperature and humidity environments

Table 3 General changes and description of temperature and humidity throughout the four seasons in North China

表4 華東地區一年四季溫濕度大致變化和描述

Table 4 General changes and description of temperature and humidity throughout the four seasons in East China

表5 華南地區一年四季溫濕度大致變化和描述

Table 5 General changes and description of temperature and humidity throughout the four seasons in South China

圖2 紙張水分與環境相對濕度的關系

Fig. 2 Relationship between paper moisture and relative humidity of the environment

1. 3 加工因素

1. 3. 1 機械外力作用

紙張在后加工過程中，外力作用的大小、方向、作用時間和頻率等均會影響紙張的變形程度，如印刷、切割、折疊等操作會使紙張受到機械拉伸、壓縮等各種外力作用。機器使用調節不當、壓力的不均勻、拉伸力過大，均可能會導致紙張變形。

1. 3. 2 后加工工藝

紙張在染色、涂布、印刷等加工過程中，使用的染料、涂料或油墨中會含有大量水分，水分不均勻地進入紙張各部分，導致紙張各部分水分不一致，從而引起變形。紙張單面染色、涂布，可能導致紙張正反兩面水分含量差異過大，進而引起翹曲變形。紙張后加工處理過程中，如干燥、壓光等，若處理不當，也可能導致紙張變形。

1. 3. 3 紙張的拼版與排版

紙張的拼版方式也可能導致變形。如果拼版方式不合適，如紙盒的開口方向與紙張的纖維方向平行，那么在印刷過程中紙張可能會因為吸收水分而發生變形，進而導致紙盒成形后開口張開過大的現象。當紙張一面膠版印刷時，印刷過程中所用的潤版液會濕潤紙張的印刷面，解除印刷面的應變，這樣會使紙張向著另一面（非印刷面）卷曲。

1. 3. 4 紙張的絲縷方向

紙張的橫向伸長率遠大于縱向伸縮率，這種伸縮率差異，會導致吸濕變形的不一致性，印刷時出現圖文套印不準的情況。若在印刷過程中，同一批印刷品中混用不同絲縷方向的紙張，特別是在濕度變化較大的環境中，這種影響更為顯著，印品會出現不同程度的變形[3]。此外，不同絲縷方向的紙張在裁切后也可能出現邊緣參差不齊的現象。

2 應對措施

2. 1 紙張的生產與選擇

2. 1. 1 紙張的生產

提高紙張的松厚度，選擇游離狀打漿和低打漿度，增加纖維間的孔隙，能夠消化纖維潤脹而增加的部分尺寸變化。紙機網部抄造時，采取控制漿網速比、調整減少橫幅定量偏差[4]、調整網部水線一致、加頂網輔助脫水、選用夾網成形器等措施可以減少紙張的兩面、纖維縱橫向的排列差異。濕紙幅進入干燥部干燥時，加強通風，干燥部濕熱空氣盡快排出，能夠減少紙幅兩邊與中間收縮不一致[5]；適當增加干網的張力和牽引力，保證紙張均勻的收縮。紙張漿內加入ASA、AKD或松香膠等施膠劑，表面施膠加入AKD、苯丙乳液施膠劑等，會增加紙張的抗水性，阻礙水分向紙張內的滲透，在短時間內會減緩潤濕變形[6]。

2. 1. 2 水分控制與紙張選擇

紙張水分控制是紙張生產控制的物理指標之一，也是紙張變形最為關鍵的控制因素，確保紙張水分數據的真實有效，是紙機生產管理者們需要關注的事項。

每種紙張均有一個合適的水分值[7]，在正常的水分值下，紙張的性能均會處在較好狀態（表6），需要造紙企業在不同季節生產時，按照季節溫濕度差異適當調整紙張的水分，如夏季適當提高紙張的水分。

2. 2 環境的改善與選擇

2. 2. 1 改善存放和加工環境

紙張應儲存在干燥、通風良好的倉庫中，避免陽光直射和雨淋。倉庫內應定期檢查濕度，必要時使用除濕設備進行處理。

改善紙張的存放、加工環境也是減少紙張變形的重要措施。如在紙張加工車間內安裝溫濕度控制設備[8]，保持車間內溫濕度相對穩定，減少印刷企業倉儲、加工車間與造紙企業生產車間的環境溫濕度指標的差異，可以有效減少紙張變形。

適宜的存放和加工環境，溫度一般控制在（ 22± 2） °C 、相對濕度一般控制在 （55±5）% 。該環境下存放和印刷的紙張與在不利環境下存放和印刷的紙張相比，變形量減少 50% 。然而受限于季節變化，在印刷加工車間條件有限的情況下，應盡量提供一個相對穩定的溫濕度條件（表7），保證紙張水分變化平穩[9]，減少紙張的變形。

2. 2. 2 天氣的選擇

不少工廠倉庫、印刷車間或加工車間等未配備通風調溫調濕系統，因此不同季節溫濕度的變化對紙張的使用構成了嚴峻的考驗。在有限的條件下，首先要避免或盡可能減少在雨天進行作業，降低紙張分切、加工變形的風險；在分切、加工過程中發現紙張變形嚴重，已經影響使用的，應停機，減少生產損失。

表6 常見紙種的水分范圍 Table 6 Moisture range of common paper types

注 不同類型和用途的紙張對水分的要求不同，如食品包裝紙對水分有嚴格要求，以確保食品的干燥和安全；而一些特殊工業用紙則可能需要較高的水分以滿足特定的工藝要求。

表7 紙張加工不同季節的溫濕度條件

Table 7 Temperature and humidity conditions of paper processing in different seasons

2. 3 紙張的分切

2. 3. 1 控制分切張力

根據紙張的類型、厚度和寬度，調整分切機的張力設置，確保張力適中且穩定。對于質軟而薄的紙，應適當增加張力；對于質硬而平滑的紙，應適當減小張力。

2. 3. 2 選擇合適的切紙刀和角度

選用高質量、鋒利的切紙刀，并根據紙張類型調整切紙刀的角度，以確保切邊平整、無毛刺。同時，切紙刀應定期更換和研磨，以保持其鋒利度。

2. 3. 3 調整分切機參數

根據紙張的類型和尺寸，調整分切機的各項參數，如傳送帶的速度、壓力等，以確保紙張在分切過程中受力均勻、穩定。

2. 3. 4 使用輔助工具

利用反卷裝置對紙張進行反向彎曲，以抵消紙張在加工過程中產生的變形。在紙張加工過程中，使用紙張保護墊來減少紙張與機械設備之間的摩擦，從而降低紙張變形的風險。

2. 3. 5 使用防潮包裝材料

對分切后的紙張要及時進行防潮包裝，使用具有防潮性能的包裝材料，如塑料薄膜、防潮紙等，以減少紙張與潮濕空氣的接觸時間。

2. 4 紙張調濕預處理

在印刷前對紙張進行調態調濕預處理，能夠有效去除紙張加工過程中已產生并潛藏于紙張中的非期望應力，使紙張整體獲得均勻且適量的水分分布，從而保障紙張在正常室內溫濕度條件下，維持其平整度和尺寸的穩定性。

調濕處理，可以在印刷前將紙張置于與印刷車間溫濕度相近的環境中晾紙[10]，使紙張的溫濕度與印刷車間的溫濕度平衡，或通過加濕或除濕設備對紙張進行快速調濕處理，使紙張的水分與印刷環境的溫濕度相適應，提高紙張的尺寸穩定性。

在相對濕度 60% 的環境下，將紙張水分含量調至 7% 左右，然后進行印刷。與未經調濕處理的紙張相比，調濕后的紙張在印刷過程中的變形量可減少 40% 。

2. 5 改善加工工藝

2. 5. 1 主動加濕處理

在膠印過程中，因印刷水墨分離工藝，紙張會吸收水分而發生變形。考慮到紙張水分變化的滯后效應，可以在正式印刷作業前，預先對紙張進行1次印水處理，即故意增加紙張的水分（俗稱“跑水”），使紙張經歷一個預吸濕的過程。該方法可確保在后續正式印刷過程中，紙張的變形程度顯著降低。在膠印，尤其是UV 印刷時，紙張經歷干燥脫濕時，其尺寸通常會有所減小。若只需要印刷一面，可在印刷機背面用素版印刷，過一遍水，以減少單面印刷面的應變。

2. 5. 2 改進加工工藝

在紙張染色、涂布過程中，應確保染色、涂布均勻，避免紙張正反兩面水分含量差異過大導致的翹曲變形。

2. 5. 3 印刷速度與壓力

優化印刷機器也是減少紙張變形的重要措施。在印刷過程中，應確保印刷壓力均勻、拉力適中、紙張厚度一致，避免紙張過度拉伸與壓縮，以防止紙張因外力作用而產生變形。通過對印刷機器進行定期維護和保養，確保印刷壓力均勻、拉力適中，與未經維護和保養的機器相比，印刷過程中紙張的變形量可減少 15% 。

2. 5. 4 紙張的進紙方向

在印刷前，應根據印刷品的特點和要求選擇合適的紙張絲縷方向。對于需要高精度套印的印刷品，應選擇絲縷方向一致的紙張；對于書籍等需要經常翻閱的印刷品，應選擇絲縷方向與書脊方向平行的紙張。一般選用縱向紙進紙印刷[11]，即紙張的絲縷方向與印刷滾筒的軸向平行。

在儲存和使用紙張時，也應注意紙張絲縷方向的影響，應避免將不同絲縷方向的紙張混放或混用，以免在印刷過程中出現問題。

2. 6 特定紙張類型的措施

對于容易產生卷曲的單面涂布紙，如單面銅版紙，可以在印刷前進行調濕處理，并在印刷過程中適當調整印刷壓力和速度。

針對瓦楞紙板的翹曲變形問題，可以采取增加預加熱器上的纏繞面、調整施膠量、控制加熱溫度和速度等措施進行改善。

2. 7 合理包裝與儲存

加工未用完的紙張，要及時使用塑料薄膜等進行包裝，防止長時間暴露導致吸濕或脫濕變形。

3 結 論

紙張變形是造紙、印刷和包裝行業中常見的問題，其原因主要包括紙張生產、存儲、印刷加工過程和環境因素影響等。針對這些問題，采取一系列應對措施，包括紙張生產控制和水分控制、調濕處理、優化加工工藝等，能夠有效減少紙張的變形現象，提高紙張的尺寸穩定性，以期進一步推動造紙、印刷和包裝行業向更優質、更高效、更可持續的方向發展。

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（責任編輯：蔡 慧）