基本介紹
- 中文名：塗布紙
- 實質：紙的種類
- 用途：廣告海報與雜誌內頁
- 原紙：道林紙
簡介,原紙,塗料,概述,顏料,接著劑,添加劑,表面改質,塗布,機上,機後,印刷適性,油墨吸收,表面強度,敏彈性,結論,
簡介
對這類塗布紙，世界各國的分類也有若干差別。原紙則一般多用道林紙，也有使用含磨木漿或脫墨漿原紙的塗布紙，除特殊用途外，大多用於廣告海報與雜誌內頁，因此，就算在同一複製條件下，所呈現的色彩也會有很大的差異，所以，要提升印刷品質，必要先掌握紙張對彩復的影響，進而在照相分色或印機上作適當的調整，使印刷品質能合乎需求。
塗布紙
塗布紙原紙
以一個塗布量為20g/m2的塗布層為例，假設塗料的乾比重為1.5，則塗布層之厚度僅約0.0013公分，在如此薄的厚度下，原紙的品質確實占有重要的地位。
假使塗布的速度慢時，因為吸水後的原紙紙匹，到達乾燥部門不能失去強度，所以必須適度的上膠與保持濕紙的強度。反過來說塗布速度快時，則紙張必須具備一定的強度來抵抗高速塗布所帶來的機械力，同時均一的吸水性也是非常的重要。
除此之外，塗布用原紙還必須具備下列的性質：
尺寸安定性好，不會因水分變化而有太大變化。
對塗料的吸附性強。
原紙必須不會彎曲，否則會引起塗料條痕而導致紙張斷裂。
不可有皺紋、破洞等瑕疵。
塗布加工時，紙卷必須卷緊，以免發生斷紙。
塗料
概述
塗料配製是製造塗布紙最基本的技術，對產品用途具有關鍵性的影響，所以塗料須滿足塗布作業的操作性及印刷適性等，並按這些條件進行設計製造;即塗料的設計與生產何種塗布紙有關。以數量來看，仍以普通塗布紙為主，但以技術層次而言，則希望擁有銅版紙類的技術。不同產品應使用其相對應的塗料、塗布方法和塗布機。雖然各種類必須達到規定的品質指針，但是最重要的是獲得客戶的肯定。
塗布紙
塗布紙紙張塗布用的塗料種類很多，而其中較為普遍套用的是水基性塗料。水基性（Water base）塗料的組成大致上可分成四類：顏料、接著劑、添加助劑及水。這四類成份的組合與塗布後紙張的品質息息相關。利用下表一，列出塗料的成份對品質的影響。
顏料
1.白土
高嶺土顆粒呈六角板狀，粒徑為0.3-3微米。這些微粒的縱橫比、粒徑直接影響塗布紙類顏料的品質，目前塗布紙顏料多用高嶺土，因為它能賦予塗布紙較高的白紙光澤性，所需的接著劑適量，黏性和分散性較好，使塗料能提高固形份。
2.碳酸鈣
塗布紙
塗布紙在塗布紙中被廣泛套用，其使用量僅次於白土。尤其在台灣擁有豐富的碳酸鈣，近年來甚至逐漸取代價格較貴的白土，並依塗布紙的用途和生產方法開發出許多品種，所以如何適度的使用碳酸鈣可以說是塗布紙塗料之重點。由於碳酸鈣顏料具有高白度與多孔性，所以油墨吸收性非常好，如此可改善印刷適性，即使是無光處理之塗布紙也非常實用。
3.沙丁白
沙丁白是從硝石灰和硫酸鋇合成的白色顏料，從很早就被用做銅版紙的顏料。其具有很好的白度、光澤度、油墨吸收性、而且表面平滑。與這些相對應、也有塗料黏度高，膨脹性強等優點，但也導致塗布操作性差、接著劑需要量大等缺點。沙丁白過去多用做氣刀式塗布機用塗料，若用在高濃度的刮刀式塗布機時會遇到一些問題，所以一般多限定使用在銅版類的塗布紙上。
4.氫氧化鋁
5.二氧化鈦
二氧化鈦具有很高的不透明度，所以多用做微塗紙的塗料。但是由於價格高、磨耗性大，所以限制了它的使用。其型態有:金紅石型和銳鈦礦型，雖然銳鈦礦型的不透明性稍差，但是，相對來說價格比較低廉且白度高，所以被廣泛使用。
6.塑膠顏料
目前發展出來的塑膠顏料一般可分為:接著型(binder type)、密實型(solid type)與中空型(hollow type)等三種，以後面二者較為常用。在合成的過程中，可利用不同的單體比例、起始劑濃度、攪拌速率和反應時的溫度作為變因，來控制粒徑的大小、均一程度、穩定性和反應速率。
無論顏料為何，均希望其有以下之特性:
顏料顆粒型態也要合適。針狀顏料顆粒流動性不好，六角和球形顏料粒子流動性較佳，並可形成多孔塗布層而提高紙張之吸墨性。
有很高的白度與不透明度(較強的遮蔽能力)。
容易分散於水中，且有較好的穩定性及流動性。
有較佳之化學穩定性，接著劑用量儘可能減少。
接著劑
接著劑分天然物及合成物，天然物有澱粉、乳酪素、大豆蛋白等。
合成物則有各種合成乳膠、聚乙烯醇等。現在使用最廣泛的是澱粉一合成乳膠的混合物。而合成乳膠的使用比例在不斷增加，最近全乳膠系的接著劑也被開發出來，這和塗料的高濃度化發展是一致的。對任何接著劑均有下列要求:
對顏料有較強的黏結力。
塗布紙
塗布紙對顏料有較好的適應性和穩定性，但不與顏料發生化學反應。
有合適的黏度及成膜性。
有合適的流動性，以利塗布作業並提高塗布均勻性。
顏色應淺，不含雜質異物，有良好的塗料操作性。
由於一般的接著劑，不論是天然的或是合成者，仍有些性質無法改善，因此近年來有所謂的輔助接著劑(co-Binder)之出現，以補接著劑保水度與流動性之不足，其用量約只有總接著劑量的10-30%，現在也有工廠試圖用此來達到降低總接著劑量之需求，由於用量很少，有時也可將其視為添加劑。目前常用的輔助接著劑有大豆蛋白(protein)、流變調整劑(rheoloe mdifier)。
添加劑
有分散劑、潤滑劑、防腐劑、螢光劑、耐水化劑、以及染料、油墨吸收性及改良劑等，其主要作用在補顏料與接著劑所不足者，並減少操作上之困擾。在使用時應選擇好品種和使用量，由於相反性的東西比較多，需進行事前的研究，以配製最適合之塗料。
表面改質
要製得具光澤的塗布紙，利用壓光輪加以光澤化是必要的，以前較常使用的設備是以棉或毛制的彈性輪與冷鑄壓光輪（chilled roll)所組合的超級壓光機(super calender)。最近從歐美開始，日本現在也多使用含有一高分子成品披覆於外之塑膠轆的軟質壓光機(soft calender)。
與普通紙機座光機和超級壓光機相比，軟質壓光機擁有的特點是:
賦予紙張更高的嵩度、挺度、不透明度及強度，進一步改善紙的兩面性。
壓光後紙幅緊度一致，印刷適性良好，油墨滲透均勻。
可允許稍高的紙頁水份，斷紙少、不易產生黑斑，運行性能好。
既可機上安裝，也可機後使用還可用作半濕壓光機。所有的轆均可單獨傳動又能互換位置，適應範圍廣。
與超級壓光機相比還有投資省、占用廠房少、操作維修方便、壓區少、動力消耗低等優點。
然而，軟質壓光機之捏縫數太少，便不能處里高光澤的美術銅版紙，而超級壓光機轉速太慢使產量受限，皆有不利之處，因此結合了超級壓光機與軟質壓光機優點之Janus Concept壓光機在1995年應運而生，其特點是:
2.套用熱壓光，且能量消耗比一般軟質壓光機更低。
塗布
紙張塗布的方法可分為機上塗布與機後塗布兩種，各有其優缺點，概略如下：
機上
所謂機上塗布是將抄紙機與塗布機連結在一起，即塗布機(coater) ，是抄紙機(paper machine)上的一個部分單元，由於塗布機的塗布速度須與抄紙機的車速相同，適合生產單一種類而需求量大的塗布紙。機上塗布的優缺點如下：
優點：
塗布機與抄紙機連結在一起，故無捲筒操作時之紙頭紙尾的損紙發生。
不需專用的空間來儲放待用的原紙卷。
機器占用的空間較小。
不需捲筒、搬運即裝卸鐵芯，故可減少人工之需要。
作業單純，適宜種類少、數量大之塗布紙大量生產。
可提早辨認原紙品質的問題。
缺點：
l.變化彈性小，不適於生產品種多、數量少之塗布紙。
2.若塗布機或抄紙機發生故障時，會造成另一機器的停車。
機後
優點：
塗布機與抄紙機各自獨立，因此一台塗布機可以塗布好幾台抄紙機所抄制的各種紙張。
變化彈性大，適於生產各種等級的塗布產品。
塗布機的車速一般較抄紙機快，因此調度很容易，加工生產量也較大。
適合生產成品種類多、數量少之塗布紙張。
提供優良的塗布品質。
塗布機與抄紙機分開，故兩者之一遇有故障時，不會相互影響造成機器皆需停車之困擾。
缺點：
原紙在捲筒操作時必會有紙頭紙尾的損紙產生，損紙率較大。
原紙捲筒及存放，需較高的人工費用和廠房空間。
塗布機需配豈原紙架、裁紙機、塗料乾燥等設備，所以機器所占空間較大，且所需設備費用較貴。
由上述可知，機上塗布法有其成本較低的優勢，而欲改善機上塗布加工紙之品質可從多方面著手，如改良塗布機、乾燥方式與壓光設備等硬體方面，或提高固形份和減少接著劑用量等塗布配方;本此實驗乃希望利用塑膠顏料來改善塗布紙張之不透明度、光澤度、印刷光澤度等印刷適性，同時添加輔助接著劑以改良塗料之保水度、高剪力黏度等操作性。
在過去，由於受限於塗布機之設備與抄紙機之車速，機上塗布通常只能生產塗布量較低的塗布紙，如LWC等，或是作為需經後段加工之預塗紙。而在新一代塗布機的改良後，一種名為HSM之塗布機已能提高塗布量，相信在經過不久的努力後，機上塗布加工紙也能達到類似銅版紙之效果。
印刷適性
油墨吸收
塗布紙的油墨吸收性即塗布紙對油墨的吸收能力，或油墨對塗料層的滲透能力，是紙張和油墨的固有特性在印刷條件下的綜合反應，也是印刷適性中最重要的性質。許多印刷故障就是因為塗布紙的油墨吸收性能與所採用的印刷條件不相適應造成的。紙張對油墨的吸收能力過強，會導致印跡無光澤，甚至產生粉化現象；紙張對油墨的吸收能力太弱，則會減慢油墨的乾燥速度，導致背面蹭髒。
塗層的構成對塗布紙的表面微孔性有很大影響。塗層的主要成分是瓷土和碳酸鈣混合顏料。TCT實驗室Hagemeyer對瓷土和碳酸鈣混合顏料的相對沉積體積（RSV）進行研究，發現在瓷土與碳酸鈣比例70∶30時相對沉降體積最大，被視為最佳的相對沉降體積，形成疏鬆的塗層。
膠黏劑也是影響塗布紙表面微孔性的一個因素。天然膠黏劑能夠比合成膠黏劑產生更開放的塗層表面和更大的塗層孔隙體積，使塗布紙的透氣度較大，吸墨性強。合成膠黏劑如PVA和乳膠的成膜性好，與紙張中的顏料粒子間的相互作用強，形成的塗層孔隙體積小，表面封閉，塗布紙的透氣程度小，吸墨性弱。
表面強度
一般來說，油墨向紙張滲透的深度與油墨黏度的平方根成反比。印刷用的油墨黏度越高，對紙張的黏附力就越大，印刷時容易產生掉粉、掉毛現象。另外，印刷速度越高，印刷的壓力比較大，剝離時對紙張表面的拉力也就越大，也容易產生掉粉、掉毛現象。
多年實踐發現，當油墨黏度為25～30s（3號察恩杯），油墨pH值為8.5～9.5，印刷速度為80～120m/min時，塗布紙的表面強度控制在2m/s以上，一般不會出現掉粉、掉毛現象。
另外，印刷環境的溫度最好控制在(20±2)℃，相對濕度在60%±5%。同時生產和印刷車間還應注意清潔衛生，保持地面光潔無浮塵，若灰塵吸附在塗布紙表面上，印刷時也會產生掉粉現象。
敏彈性
塗布膜層可視為是顏料與膠黏劑組合而成的一種多孔性薄片。其本身的結構強度相當低，只有靠塗層和原紙之間的附著力才得以保持。當感光樹脂版硬度為HS45時，塗布層的敏彈性應保持在3%～7%之間，以保證印版與塗布面完全貼合，獲得足夠的油墨轉移量。
通常塗布量應控制在20g/m2，塗布層厚度應控制在13μm左右，此時塗布紙的敏彈性最適合柔性版印刷的需要。另外，以下幾個因素也會影響塗布層的敏彈性：①塗布層厚度愈厚，則壓縮率愈小，彈性恢復率幾乎不變，塗布層的敏彈性降低。②紙張水分大，則紙質柔軟，壓縮率隨之增加，彈性恢復率減小，塗布層的敏彈性降低。③若在塗料中加入一定量的空心球顏料，可增加塗布層的敏彈性。
結論
塗布紙張的品質良好與否，除了原紙品質有很大的影響外，塗料的成分也是一個很重要的因素，當塗料中添加不同類型的有機顏料來取代最常使用的白色顏料－白土時，所製造的塗布紙張在白度、白紙光澤度、印刷光澤度、不透明度、平滑度，等方面都是與有機顏料的添加量成正比，這表示有機顏料可以提高塗布後紙張的性質。
