合成紙應(yīng)具備的條件及類型

在包裝印刷的工業(yè)設(shè)計中，合成紙是指采用以合成樹脂為基本成分的高分子有機化合物（如：聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等塑料纖維）、人造短合成纖維和木漿等原料，經(jīng)壓延或擠壓而成的平面材料。今天，中國紙業(yè)網(wǎng)編輯從合成紙開始，詳細介紹一下相關(guān)類型。

合成紙在成型加工過程中，為了使其具有良好的白度、不透明度、印刷性和書寫性，根據(jù)所采用的原料不同，而加入各種無機填充劑（如：粘土、滑石粉、碳酸鈣、二氧化鐵、硫酸鋇等）、增粘劑、穩(wěn)定劑和防老劑等，紙張成型后，還要經(jīng)過水、無機本酸溶液、磷酸鹽溶液、硫酸鋁、消石灰溶劑處理，再經(jīng)氧化劑（過氧化氫、氧化鈉、臭氧、空氣等）氧化處理，方能應(yīng)用。

合成紙的組成結(jié)構(gòu)，既保留了天然纖維紙張的外觀、白度、挺度、不透明度、印刷性和書寫性，又具有聚烯烴塑料薄膜的輕盈、防潮、抗氧、耐酸、耐堿、防污染等優(yōu)良特性。所以，合成紙成為當今世界市場上流行的印刷包裝裝潢高檔新材料。

(一)合成紙應(yīng)具備的條件

作為印刷材料用的合成紙應(yīng)具備的條件主要是：

①白而不透明的外觀；

②必須滿足印刷機的作業(yè)適性；

③和印刷油墨之間有良好的相互關(guān)系等。這三個條件不是各自獨立控制的，而是互相影響，如何使這些要素互相配合就是其質(zhì)量設(shè)計上的關(guān)鍵。

1.外觀

除特殊情況下，應(yīng)具有白而不透明的外觀。木材紙漿經(jīng)過藥品處理、在付出利用率低、纖維素相對分子質(zhì)量減少等損失之后才得到白紙。與此相反，合成紙僅做成白而不透明是很容易的。即經(jīng)過白色填料充填或設(shè)計發(fā)泡層、多孔層，不僅能得到高白度，而且得到的是比天然紙還要高純度的白色成品。同時不透明度也可以通過改變上述處理條件而有所變化。

2.印刷作業(yè)適性

(1)靜電　用單張紙印刷機印刷時，常有靜電發(fā)生而造成故障，因而必須進行防止帶電處理。在冬秀低濕度的情況下，普通紙都會經(jīng)常發(fā)生靜電障礙，所以使用本質(zhì)上就易于帶電的合成高分子做原料制成的紙張時，更應(yīng)充分注意。

防止帶電的方法，是添加或涂覆防止帶電劑，但如果使用過量或選擇錯誤，就會產(chǎn)生下述不良影響。首先會在記筆記時發(fā)生滲印，還會在膠片印刷時發(fā)生糊版，甚至成為油墨變色的原因。此外，添加的防止劑如果在表面揮發(fā)就會失去作用，所以具有長期的穩(wěn)定性也是要求的重點之一。

(2)硬度　眾所周知，纖維素是由極硬的分子骨架為其基本構(gòu)造的。與此相反，人微言輕合成紙原料使用的聚合物都是柔軟的。因此，一般的薄膜和同樣厚度的天然紙相比，硬度小。

合成紙使用的聚合物若按楊氏模量高低排列的話，聚苯乙烯和聚氯乙烯幾乎相同，其次是聚丙烯，最小的是聚乙烯。前兩者不用說，聚丙烯、聚乙烯，只是原樣制做薄膜，其硬度不夠，應(yīng)采取措施加以提高。

添加填料也有效果，其效果因聚合物的種類、填料的種類、量而不同，例如在有(1.2×104)kg/cm2的彎曲系數(shù)的聚丙烯里加入玻璃30%、石棉40%、滑石40%后，分別提高到(4.9、2.8、2.5)×104kg/cm2。

當然，即使采用楊氏模量高的樹脂或進行延伸和填料充填，一般的合成紙的硬度還是要比天然紙差，但是這與輸紙的難度不相關(guān)連。

輸紙的作業(yè)性是由印刷機中、操作者的熟練程序左右的。例如以日本合成紙公司的產(chǎn)品：同樣厚度涂層的（約120μm）、同樣填充料為例，最初使用的印刷廠用120張/min的速度可以毫無故障地印刷，相反，有的印刷廠雖然進行了各種調(diào)節(jié)，卻了只保持60張/min的速度。

(3)尺寸穩(wěn)定性　任何一種合成紙，從選用材料的本質(zhì)看，它對于濕度變化的尺寸穩(wěn)定性，都要比天然紙優(yōu)越得多，幾乎沒有伸縮。不僅不需要調(diào)節(jié)印刷車間的濕度，甚至不需要在印刷前進行晾紙。

但是，一般來說，塑料與其它材料相比，熱膨脹率大，所以或許應(yīng)該考慮它因溫度變化帶來尺寸變化，用做合成紙原料的聚合物受熱后的線膨脹率數(shù)值，如聚苯乙烯是(6-8)×10-5、高密度聚乙烯是(10-16)×10-5等，大致是(5-30)×10-5的范圍。在沒有溫度調(diào)節(jié)的印刷車間，如果有10℃的溫度變化，則其伸縮率可計為0.05%-0.3%。從相對濕度60%左右的標準狀態(tài)到±場0%左右的濕度變動所帶來的天然紙的伸縮，銅版紙為0.5%-0.9%，玻璃纖維混抄紙為0.15%-0.3%。和這個數(shù)值進行比較判斷，可以看出，合成紙因溫度變化而帶來的尺寸變化是在允許范圍之內(nèi)的。

在尺寸穩(wěn)定性方面應(yīng)該注意的，是它對于印刷時動態(tài)張力的阻力無比天然紙小，容易延伸。現(xiàn)在的合成紙，幾乎都是通過上述提高挺度的方法和填充填料來改善其尺寸穩(wěn)定性。但在通常的印刷條件下，即使大致滿足，在張力方面要求更嚴格的條件或如立體印刷那樣要求精度更高的印刷過程中，也還會帶來不能令人滿意的結(jié)果。

(4)平面性　天然紙、合成紙無一例外，如果紙表面呈波紋狀變形嚴重，通過印刷滾筒時就會發(fā)生套印不準，甚至發(fā)生折皺而變成大故障。

天然紙的波紋狀態(tài)可以通過晾紙恢復正常，但合成紙上談兵會因濕度變化而產(chǎn)生伸縮，不能用這種方法校正。合成紙的波紋主要歸宿于復卷時張力不均勻產(chǎn)生的材料蠕變，所以只要注意復卷方法就能防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。即：減少制造薄膜時的幅寬方向的厚度誤差、用回轉(zhuǎn)臺使差別向幅寬方向分散、緩慢復卷等，按照制造方法分別采取不同的措施。

另外，用于印刷食品包裝的合成紙，還應(yīng)符合以下條件：a.所采用的合成紙，必須完全符合食品包裝衛(wèi)生標準。即本身不發(fā)生毒性物質(zhì)的遷移，無毒、無異味。b.具有類似天然纖維紙張的外觀，表面平滑、潔白、不透明。c.具有較好的防潮、防水、耐熱、耐寒、耐腐蝕防蛀和防紫外線穿透等性能。

3.與印刷油墨之間的相互關(guān)系

天然紙的表面有吸收印刷油墨的性質(zhì)，膠印或凸版油墨在印刷后立刻在紙張表面有某種程度的滲透、凝固，接著便是聚合固化。對合成紙只要求它具有單張膠印和凸版印刷的適性，這就希望它的表面具有類似天然紙的性質(zhì)。即所謂紙化處理目標的最主要一點就是使其具有這種油墨能夠滲透的表面。

為了達到這個目的，有幾種方法，這里只做簡單說明。但并不是說這些方法都已衫它們也還有各自的缺點，對它們的優(yōu)缺點的調(diào)整，就需要制造者掌握了。

(1)填料充填　二氧化鐵、碳酸鈣等填料本身對印刷油墨的受容性就很強，但必須注意的是，只混入20%-30%左右的這類填料，并不能獲得滲透性，因為這時，聚合物覆蓋在填料的周圍，不存在必須的毛細管，而且如果只靠充填填料得到效果，要么必須提高含量，要么必須用溶劑洗掉表面層，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烴薄膜，就會發(fā)生微細裂紋。通過調(diào)整這種裂紋的發(fā)生，有助于滲透。

(3)顏料涂覆　這是把粘土、二氧化鈦、碳酸鈣等和粘合劑一起涂覆在表面的方法，原理和天然紙中的銅版紙、涂料紙相同，用這種方法，不僅能得到和天然紙同樣的滲透性，而且平滑性也極好，所以能得到超過天然紙的油墨受容性和印刷效果。

另外，在擠出薄膜、其表面還未完全固化時，把顏料均勻地散布其中，也可以得到涂料效果。

(4)藥品處理　這里有用溶劑-非溶劑的混合物處理薄膜表面的方法；用膨潤劑或溶劑處理后使之凝固的方法；使表層含浸在發(fā)泡劑里使之發(fā)泡的方法等幾種。不論哪一種，都是通過對處理條件的控制，來調(diào)節(jié)滲透性。

(5)發(fā)泡單的破壞　也可以用上述藥品處理，通過藥品處理獨立氣泡膜表面或用延伸的方法破壞發(fā)泡單，做成連續(xù)或半連續(xù)氣泡膜，能獲得滲透透性。

(6)提取　把可溶性物質(zhì)混合做成薄膜后，把它們提取除掉后，能得到多孔質(zhì)化薄膜。通過選擇添加物質(zhì)也能夠調(diào)節(jié)毛細管的大小。

(7)粉末燒結(jié)　燒結(jié)聚合物微細粉末得到的多孔薄膜，具有油墨滲透性。

(二)合成紙的類型

合成紙的種類分為薄膜法和纖維法。薄膜法一種是將樹脂和機添加劑薄膜化，稱作“內(nèi)部紙化法”，另一種是在樹脂薄膜表面涂布顏料，稱為“表面涂布法”。纖維法包括將溶融樹脂從噴嘴噴射出來，類似紡絲，做成薄膜狀。分為“纖維膠合法”和“合成紙漿法”。

以下介紹具有代表性的日本薄膜法合成紙YUPO。

1.YUPO的制造工藝

YUPO是在主要原料聚丙烯樹脂中加入無機填料和少量添加劑融合攪拌后，用擠壓機擠壓成薄膜狀，再靠雙軸拉伸做成薄膜，這是典型的內(nèi)部紙化法合成紙。YUPO的特點是在于它是拉伸薄膜，而且添加劑和樹脂之間有微細的空隙，且重量輕。樹脂組成結(jié)構(gòu)復雜，各層中存在著許多微小空隙。

將聚丙烯樹脂軟片以單軸拉伸。再在它的兩面貼合含有添加劑的樹脂，薄膜由單軸拉伸的確中間層和與其成直角方向拉伸的樹脂膜三層組成。在拉伸過程中，樹脂薄膜內(nèi)部生成很多微小孔隙，在臨近表面處呈龜裂狀，可以起到提高印刷、書寫性能、增加白度、不透明和柔軟的作用。