淺談紙張印刷品的耐久性

紙張印刷品的耐久性通常是指印刷所用紙張和油墨的耐久性，本文重點(diǎn)討論印刷所用紙張的耐久性。紙張的耐久性是指經(jīng)過很長時(shí)間，紙張仍能保持其顏色和耐折度等特性的程度。對(duì)于印刷用紙，耐久性表達(dá)了紙張印刷品的使用壽命或可以保存的最長時(shí)間。認(rèn)識(shí)、了解甚至預(yù)測(cè)紙張的耐久性，就可以根據(jù)印刷品的保存期限要求相應(yīng)地選擇紙張。特別對(duì)于折疊紙盒用紙張，盡量避免出現(xiàn)內(nèi)包裝物未過期，而紙張已發(fā)黃的現(xiàn)象。通常把紙張返黃到一定程度或耐折度下降到一定程度所用的時(shí)間稱為紙張的耐久性。

影響紙張耐久性的因素很多，包括造紙時(shí)所用紙漿的種類、膠料、涂料、酸和金屬化合物的含量以及存儲(chǔ)或使用時(shí)的溫度、濕度、光照等。
1 影響紙張耐久性的主要因素
紙張的耐久性由內(nèi)部因素和外部因素共同決定。其內(nèi)部因素包括紙漿的種類和質(zhì)量、膠料、涂料、酸和金屬化合物的含量及紙頁中的其它成分等，這些都由制漿造紙過程所決定。外部因素是指紙的貯藏或使用的條件，如溫度、相對(duì)濕度、光照、大氣的污染程度等。
1)紙漿中的殘余木素和漿料的洗凈程度、漂白的段數(shù)和方法對(duì)紙張耐久性的影響
紙漿中的殘余木素含量和漿料的洗凈程度、漂白的段數(shù)和方法等，都明顯地影響紙張白度的穩(wěn)定性。木素與纖維、半纖維素的線狀分子不同，它是一種立體網(wǎng)狀的大分子結(jié)構(gòu)，其分子式用C138H138O35表示。木素是紙張中的有害成分，木素殘留在紙張中會(huì)使造出的紙張發(fā)脆，機(jī)械強(qiáng)度降低，受日光的照射后，會(huì)顯示出木素的黃褐色，影響紙張的白度。木素能夠溶解于酸、堿溶液中，在各種氧化劑的作用下能夠發(fā)生分解。在造紙制漿過程中，利用這一性質(zhì)，可盡量保存原料中的纖維素和半纖維素，而除去木素。新聞紙之所以返黃迅速，主要原因就是所使用的磨木漿就沒有脫除木材原料中的木素，而且一般不經(jīng)過漂白或僅進(jìn)行單段過氧化氫漂白。
2)紙本身的pH值對(duì)紙張耐久性的影響
研究結(jié)果表明，紙本身的pH值是影響紙張的耐久性最重要的因素。如果紙的pH值較低，則紙中過度的酸性會(huì)加快纖維素的降解。在酸性紙張中，氫離子促使纖維素大分子的“氧橋”斷裂，促進(jìn)纖維素發(fā)生水解反應(yīng)和氧化作用，而且這些作用均比較強(qiáng)烈。會(huì)使紙張印刷品嚴(yán)重褪色，酸性越強(qiáng)，這種現(xiàn)象就越嚴(yán)重。紙張的酸性可能有多種來源，但其中最主要的來源是施膠中所用的明礬，明礬水解導(dǎo)致在紙中形成硫酸。所以現(xiàn)在制造耐久性較好的檔案文獻(xiàn)用紙，要求采用不加明礬的中性施膠法。紙中的酸性來源還有制漿和漂白。亞硫酸鹽紙漿所抄的紙，因?yàn)閜H值低和酸性蒸煮條件對(duì)植物纖維的特殊作用，故耐久性不如硫酸鹽漿所抄造的紙;如果漂白終了紙漿中殘氯含量較高，則紙漿中的氯離子與水作用產(chǎn)生鹽酸和次氯酸，使紙張的pH值較低而導(dǎo)致紙的耐久性下降。
對(duì)于pH值較高的紙張來說，強(qiáng)堿性也不利于提高紙張的使用壽命，因?yàn)槔w維素在堿性較高的條件下，其氧化降解速度也會(huì)大大加快。因此對(duì)于印刷用紙來說，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性對(duì)于印刷品的耐久性都有很大的破壞作用。
3)造紙所用的纖維種類和質(zhì)量對(duì)紙張耐久性的影響
造紙所用的纖維種類和質(zhì)量也是決定紙的耐久性的一種重要因素。從棉花、破布、亞麻、檀皮等得來的纖維，可用作制造耐久性好的紙的原料，原因是這些原料制得的紙漿纖維素含量高，而且纖維素的聚合度也很高。草漿纖維則正好相反，所以不宜用于制造耐久性好的紙。
纖維素是一種白色、無味、無臭的碳水化合物，不溶于水和稀酸、稀堿及一般有機(jī)溶劑，但能夠在濃硫酸作用下水解，化學(xué)分子式為(C6H10O5)。它是由大量葡萄糖基構(gòu)成的鏈狀高分子化合物。纖維素的強(qiáng)度，由聚合度來決定，聚合度愈大，其強(qiáng)度亦愈大。韌皮類纖維聚合度較高，棉纖維次之，木纖維又次，草纖維最次。因此，用棉、麻纖維造的紙比用草木纖維造的紙張的機(jī)械強(qiáng)度高。聚合度高的棉、麻纖維，多用于制造高級(jí)紙張。
4)紙中的各種添加物質(zhì)對(duì)紙張耐久性的影響
紙中添加物質(zhì)的存在，如各種膠料、填料、顏料以及其它各種各樣的添加劑，也都在一定程度上影響紙的化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性。
①填料。填料的白度因其種類和等級(jí)的不同，有較大的差別。如果使用比漿料的白度高的填料，則加填量越多，紙張的白度就越高。
②染料。每種染料都有一定的特性波長，在該波長處吸收光最多，這就是通常所說的最大吸收波長。在選擇染料時(shí)，應(yīng)使該染料在測(cè)量白度的光波長附近不會(huì)影響其反射率，既能調(diào)正紙張顏色，又不明顯地影響紙張的白度。
③漿料。漿料白度是影響紙張白度最重要的因素。使用100%的漂白紙漿抄造的高級(jí)紙，以及用它作為原紙的高級(jí)涂料印刷紙的白度在80%左右。相比之下，配有機(jī)械木漿的中級(jí)紙及中級(jí)涂料印刷紙的白度就會(huì)低一些，這類紙的白度取決于使用的漿料的白度以及漿料的配比。
④涂料。涂料印刷紙的白度是由原紙的白度、涂料的白度以及涂布量來確定的。如果原紙的白度高于涂層，一些透過涂層的光線將被原紙表面反射回去，并再次通過深層涂層的表面反射出來，則白度也可提高。如果原紙的白度低，則被原紙表面吸收的光量增加，再通過涂層反射出來的光減少，從而會(huì)降低涂布面的白度。當(dāng)然，涂布層在完全不透光的情況下，涂布紙的白度不受原紙的影響。然而，涂布層的厚度和透光性能決定了它不具備對(duì)原紙白度的完全掩蓋能力，所以原紙白度也影響涂布紙的白度。
如果在涂料中加入二氧化鈦這種白度高、不透明度也很高的顏料，則不僅可以提高涂層本身的白度，而且還由于它的不透明度高覆蓋了原紙的原色，可使涂布層表面的白度得到進(jìn)一步的提高。
要想提高紙張的白度，最重要的是要選用白度比較高的紙漿，即加強(qiáng)對(duì)紙漿的漂白。其次要選擇好填料，當(dāng)填料的白度比纖維組分的白度高時(shí)，就可以沖淡紙漿的黃色色調(diào)而明顯提高紙的白度。填料的白度按其種類和等級(jí)有較大的差別，選擇的填料白度比紙漿越高，添加的量越大，紙張的白度也就提高越明顯。
無論涂布紙還是非涂布紙，都可采用在紙漿或涂料中添加熒光增白劑來提高紙的白度。這是由于熒光增白劑可以吸收看不見的紫外光，并將紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)?50nm的藍(lán)光，從而使藍(lán)光反射率增加，白度值提高。不過，熒光增白劑對(duì)白度較低的漿料和涂料，其增白效果十分微弱，這是因?yàn)樽贤饩�被顏色深重的纖維或涂料吸收，不能轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽獾木壒省?br/>在非涂布紙的生產(chǎn)中，往往在加膠、加礬、加填后的紙料中，加入少量品藍(lán)、湖藍(lán)或品紅，以達(dá)到顯白的目的。在紙漿中加入少量藍(lán)紫色或紅藍(lán)色染料，可以吸收500～600nm的黃色或橙黃色光譜，使得稍呈黃色的紙漿黃色消失，甚至略微呈現(xiàn)藍(lán)色或稍微發(fā)紅。經(jīng)過這樣處理的紙張，用白度計(jì)測(cè)其白度并沒有提高，但人眼看起來卻顯得比較白了。這是因?yàn)樗�加染料沒有使紙張的反射光增強(qiáng)，而是把要反射出來的一部分黃光吸收了。因此，當(dāng)用肉眼觀察時(shí)，紙張的白度得到了一定的改善。
2 提高紙張耐久性的方法
一般來說提高紙張的耐久性有如下幾種方法：
1)為提高光穩(wěn)定性，加造紙?zhí)砑觿?如碳酸鈣、鈦白、鋅白)、防紫外線劑、熒光增白劑等均可阻止白度降低。
植物纖維一般都具有自身的顏色，所以制造白紙須加入增白劑，提高紙張的白度，一般用于紙張的填料如碳酸鈣、鈦白、鋅白等均為白色顏料，因而填料的加入能增加紙張的白度。白度的增加程度部分取決于填料的白度，部分取決于顏料的粒徑與遮蓋能力。紙張的白度還取決于漿料的白度和打漿程度。如果將這些填料加到高白度的漿料中，填料的增加效果將降低。
②改變?cè)旒堅(jiān)�料，如將針葉木、闊葉木改為非木材纖維。用棉花、破布、亞麻、檀皮等得來的纖維因紙漿纖維素含量高，且纖維素的聚合度也很高，可用來制造耐久性好的紙張。
③正確地使用紙張也可以提高紙張的耐久性。紙張的耐久性與貯存的條件關(guān)系很大，所以要嚴(yán)格控制產(chǎn)品包裝盒、書籍、文獻(xiàn)貯存環(huán)境的溫度、濕度和光照等。溫度以12～25℃為宜，偏高會(huì)使紙中少量的化學(xué)物質(zhì)(如某些酸性物質(zhì))對(duì)纖維素的破壞作用加大，過低則會(huì)使紙張中所含水分結(jié)冰，這樣會(huì)使紙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。相對(duì)濕度一般應(yīng)為40%～55%，這樣即與紙的水分平衡條件相適應(yīng)。