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浅谈成书切口纸张伸缩

时间:2007-07-06 10:33:23来源:科印网作者:程晖

  引言
  笔者在国有书刊印刷企业从事质量管理工作多年,发现近几年经常出现教材成书切口纸张伸缩现象。由于这是一种质量缺陷,笔者所在的质量技术部门就此问题展开了深入的调查,进行了各种分析、测试,并提出解决这一质量问题的具体办法,制订了《关于解决成品纸张伸缩保证生产周期的有关规定》等一系列管理措施。下面就谈谈我们针对此问题的调查、分析、测试及采取的措施。
  一、针对教材成书切口伸缩的调查
  1.1教材成书切口伸缩的表现:
  16开书个别帖次前口处出现凸出或凹陷现象,而32开书出现在成品书的天头及地脚,像阶梯一样。
  1.2兄弟单位有关情况
  我们与新华二厂质量技术部门针对此问题产生的原由,展开了讨论,并同时和山东临沂新华印刷厂、湖北新华印刷厂、湖南印刷集团、广西民族印刷厂等兄弟单位取得联系,咨询他们在这一方面的有关情况。
  通过多方了解,看来但凡使用胶订联动生产线生产胶订教材的厂家,均存在此类情况,并告知由于教材周期太紧,目前尚无好的解决此问题的办法。
  1.3调查对比
  为了搞清问题产生的原因,我们将车间存放的剩余教材,每个品种分别拿2本,把出现伸缩的书及其他同期生产的书,从使用纸张、第一帖印刷日期、最后一帖印刷日期、机型、装订生产日期到装订机型都进行了详细统计,做了一个调查分析表。
  通过调查对比发现,平版纸印刷机生产的产品几乎没有切口伸缩情况,而轮转机生产的产品此种情况较普遍;另外,胶订联动线生产的书这种情况较严重,而胶订半线生产的书这种情况较少,下面是对12个品种进行调查的对比表:

  1.4影响的主要因素
  通过对生产过程及上述调查结果的初步分析,我们认为纸张在不同条件下的变化,加之印制周期紧、产品配套速度快、胶订联动线加工工艺的特点等是问题的主要因素。即纸张本身性质及含水量、生产车间温湿度及环境的变化、成书配套时间、生产机型都可能导致教材成书切口伸缩的产生。
  1.4.1纸张性质的不稳定性(纸张含水量、纸张纤维排列特点和纸张干湿伸缩的不一致性),是形成成品书切口纸张伸缩的主要原因:从我厂承印的2004秋季教材中出现问题的品种看,60克以下书刊纸无论是品种数量和纸张变形量都较大(一张对开纸最大能伸缩3mm,三折后伸缩0.8mm)。
  1.4.2胶印印刷的特点既有水印刷,水份的充分挥发对纸张的稳定有重要意义。我们做了一些相关试验: 60克以下书刊纸胶订成册后,第一天裁切的书放置一天后切口伸缩较大;第二天裁切后伸缩量减小,到第四天裁切的书,放置一星期后基本不伸缩。而70克以上胶版纸毛书放置一天后再裁切,基本上不出现纸张伸缩现象。
  1.4.3从纸张伸缩的变形量看,书刊纸变形量较大,而胶版纸变形量小;从印刷机型看,胶印轮转机印刷产品变形量较大,平版纸机产品较少;从成品看,纸张伸缩32开在上、下裁口处,16开在前口处。即垂直于纸张丝缕的方向上,纸张伸缩较大。
  1.4.4出书周期从印刷到配套成书一般在10天左右,各帖纸张即使在相对稳定的环境下,存放的时间却不同,后印的产品在未达到水分平衡时,就开始装订裁切,也是形成书本裁切后纸张伸缩的原因。
  二、各种影响因素的分析
  2.1纸张伸缩的原因
  2.1.1纸张纤维
  纸张伸缩率主要是纸张受潮湿空气的影响,即不同湿度的变化,而使纸张的尺寸发生收缩伸长。其原因是单根纤维发生收缩及润涨或纤维相互贴紧或松散。而且一般纸张横向伸缩率比纵向要大,一方面是由于多数纤维的排列方向和纸张纵向相一致,而单根纤维的膨胀与收缩主要表现为横向。单根纤维在横向的伸缩,相当于其在纵向伸缩的20倍左右。在相对湿度由50%变为60%的情况下,纵向变化0.03%左右,而横向变化为0.07%左右。卷筒纸轴向为纸张横向,因此,卷筒纸所印书刊折叠后,16开横向为纸张横向,32开竖向为纸张横向,在这个方向纸张伸缩率较大。这就是为什么16开书伸缩在前口、32开书在天头地脚方向的原因。尤其是书刊纸比胶版纸伸缩更大。
  2.1.2纸张含水量
  纸张主要由纤维组成,纤维素是亲水性很强的物质,而且纸张纤维与纤维之间、纤维与填料之间,都存在着很多的间隙。这相当于许多毛细孔,加之纤维还有胞腔,这些必然具有对水的极性吸附作用和毛细吸附作用,使得它具有很强的吸水性和脱水性。它不仅与水接触时能吸收大量的水分,而且还能从潮湿的空气中吸收水分或向干燥空气释放水分而脱水。因此,纸张在存放、运输以及印刷过程中,会由于温度和湿度的变化引起其含水量的变化,导致膨胀和收缩。当把一定湿度环境下的纸张,置于湿度不同的环境时,纸的水分马上就会开始变化。若环境湿度变高,纸页将吸收水分,湿度低则会释放出水分。
  当纸中水分的水蒸气压力和空气中的水蒸气压力处于相等的平衡状态时,纸张不再从空气中吸入水分,也不再向空气中脱除水分。这种状态下纸中的含水量称为该种纸在该温度、湿度下的平衡水分量。这种纸张含水量随环境温、湿度的改变而变化。在同一相当湿度下,温度高水分减少,温度低水分增加。在一定相对湿度下,温度变化15°左右,纸的平衡水分的变化量大约为0.5%。纸张含水量特别是与纸张达到平衡水分的行程--吸湿还是脱湿有关。
  两相同纸页A、B都是在相同空气中达到平衡状态,但A是由高湿含量放在空气中,B是由低湿含量放到空气中,当两者在空气中达到平衡时,会出现两者含水量不同的现象,前者A大于B,我们称之为滞后现象。即纸张在一定相对湿度下,由低水分吸湿而达到平衡时的水分含量比在同样条件下由高水分脱湿而达到平衡时的水分含量低。
  然而,纸张的吸水速度除了取决于纸张表面物质及纤维的化学极性,同时也与纸张的紧度及纸张未吸水前的含水量有关,绝干的纸比有一定含水量的纸吸水速度慢,需达到平衡的时间也较长。
  2.1.3纸张吸湿和脱湿的速度
  纸张的脱湿和吸湿都是需要时间的。一般来说,脱湿速度比吸湿速度慢得多。不过,不管是吸湿坏是脱湿,开始进行的速度都比较快,越接近平衡就越慢,要想达到完全平衡需要较长时间。吸湿和脱湿速度都受纸质的影响,疏松的纸吸湿和脱湿都比致密的纸要快一些。吸湿和脱湿的速度还与环境有关,尤其是脱湿过程,环境中空气的流动性对脱湿速度影响很大。因此,一定要给印刷完毕的纸页一段放置的时间,让其全书每个印张页子都达到相同的平衡状态,其伸缩现象才可能避免。
  由此可以看出,纸张本身的性质、含水量及环境对纸张吸湿、脱湿很重要。如果纸张本身的性质、含水量有差异或没有使所有纸页达到平衡水分,即便在印制过程中环境温湿度控制很好,成书仍会随环境条件的改变,产生切口伸缩现象,只是程度大小不同。
  2.2纸张性质
  2.2.1胶印书刊纸
  为满足胶版轮转印刷而生产的一种印刷纸。一般有52g、55g、60g、70g卷筒纸,主要使用漂白硫酸盐苇浆,配用20%左右的漂白化学木浆,有的还配用少量机械木浆,浆料经打浆后,加入石蜡、松香胶施胶,再加入滑石粉、碳酸钙等填料和其他助剂。有的还用淀粉、合成胶乳等对纸进行表面施胶,以提高纸张的表面强度和抗水性。而其主要技术指标对伸缩率却无具体要求。
  2.2.2胶版印刷纸
  60g-150g,一般用60g-80g的纸印刷书刊内文。C级纸一般使用30%-50%左右的漂白化学木浆或掺用部分棉浆、漂白化学草浆,但不能超过70%。胶版纸所用浆料要经过适当打浆,加添量为20%-30%。同时进行表面施胶,以提高纸张的表面强度和抗水性。因此,纸张伸缩率相对小,其技术指标要求伸缩率不大于2.8%。
  2.2.3其他
  就造纸而言,浆料的种类及施胶加填会影响纸张伸缩率的大小,一般麦草等草类纤维的成纸伸缩率比木浆大,加填和施胶会使纸张的伸缩率降低一些。因此,含填料、胶料等非植物纤维的量越大,吸水能力越小。新闻、凸版、书刊纸比胶版纸的吸水能力强,其伸缩率也大。
  而且由于教材印量大,每个品种用纸量较多,可能一个品种使用的卷筒纸为不同生产批次的,其各项性能指标及含水量等都可能会存在一定差异,从而也会对纸张伸缩产生一定的影响。
  2.3其他影响
  2.3.1周期
  由于纸张吸湿和脱湿需要时间。而为了使课前到书,教材印制时要求的出书时间相当紧。由调查表可看出:当教材印量大、帖数多时,从一本书第一帖开机印刷到最后一帖上机印刷,中间纸页存放时间不一致。如下表:

  第一帖5月7日开印,到5月20日装订已放置12天,而最后一帖最先印的书页,也才放置1天;那么大部分纸页已经达到平衡水分,而后面印刷的纸页因时间较短,没有足够的时间达到平衡水分就装订、裁切为成品书。这使得一本书中未达到平衡水分的纸页行程不一致,其伸缩量不同,成书裁切后,未达到平衡水分的纸页继续吸湿或脱湿,产生伸缩。而环境条件一有变化,所有纸页都会产生伸缩,但由于其每帖纸页本身的含水量不同,伸缩不同步,也会产生阶梯状伸缩现象。只有在成书装订裁切前所有纸页达到相同平衡水分,才可能避免成书后切口伸缩现象的产生。
  2.3.2印装机型
  其实印装机型本身对成书伸缩不会产生影响。但如果印刷时使用平版纸,用平版印刷机印,印刷完毕后纸页需折页,这样纸页就有了一定的放置时间,足够每帖纸页达到平衡水分。而轮转机印刷后无需折页,可直接装订,大大提高了生产效率,但当外界环境温湿度变化较大时,就会产生上面提到的伸缩现象。
  另外,装订时采用胶订半线生产,即无联机裁切的胶订机,胶订后的毛书一般会码台放置一定时间,放置时间越长,每本书纸页就会同时达到平衡水分。只要纸页本身性质和含水量差异不大,裁切后就不会出现伸缩出台阶的现象。而采用胶订联动全线生产,一本书从配页、胶订、裁切只几分钟就完成了。当这一本书中有未达到平衡水分的书页时,裁切完成后,未达到平衡水分的纸页继续吸湿膨胀或脱湿收缩。放置一段时间后,一般后印刷的书页往往与前印的书页收缩不一致。

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