紙張的光學特性研究

紙張作為最主要的承印材料， 在印刷時有著大量的應用。紙張的品種多，性能各異，為此，充分了解紙張的各種特性以及各種特性與印刷品呈色效果的關系，才能在選用紙張時作出既科學又合理的判斷，保證在印刷時得到理想的印刷效果。將紙張的特性進行歸類，可分別從光學特性、機械特性和印刷適性三個方面考慮。光學特性包括白度、光澤度、不透明度等；機械特性包括紙張的絲縷方向、厚度、定量、耐折度、撕裂度、剛挺度、耐破度等；印刷適性包括紙面強度、透氣度、平滑度等。下文將著重從紙張的光學特性入手，研究影響紙張光學特性的因素，光學特性的測試方法及光學特性對印刷色彩呈現的影響。
1.白度
紙張白度是紙張受光照射后全反射的能力，也就是紙張白色光亮程度。它是紙張總光譜反射率、照明能量分布、觀察條件和觀察者特性的函數。當光線照射在紙張上時，僅有三種情況發生，光線被紙面反射，透射過紙張的纖維空隙和被纖維和填料吸收。
影響紙張白度的因素主要有造紙過程中使用的染料、填料的白度、漿料的白度及涂料的白度。
①白度測試方法。
目前國際上常用的幾種測量白度的儀器，都是測量紙張對主波長為457nm光的反射能力。我國紙張白度的標準測量方法與美國普遍使用的tappi白度測量方法原理相同。
該方法是將平行光束以45°角照射到紙張表面，測量紙張法線方向的反射率，在入射光中放一濾色片濾去紅外光，在反射光中放一濾色片以提供457nm藍光作為測量光。使用德瑞克yq-z-48b白度測定儀測量幾種紙張的白度值。
②白度對印刷品呈色的影響
紙張的白度越高，其表面越能使油墨色彩的特性準確地表現出來，這是因為白紙要把通過透明墨層減色合成的色光反射回去。所以，白度高的紙張，幾乎可以反射全部的色光，使印品墨色鮮艷悅目，視覺效果好，而白度低的紙張，由于只吸收部分色光，既不能如實表現明暗部分的反差，又容易造成偏色。當兩種紙張的白度值越接近，顏色的再現性就越接近，產生的色差值就越小，色域的范圍就越相近，印品的質量就越好。反之， 則色差大，色域差別大，對印品產生不良的影響，所以作為印刷企業在印刷時要選擇合適白度的紙張來進行印刷。
白度為紙張重要特性之一，一般情況下，將兩張白度略有差異，但表面特性及印刷能力完全相同的紙張放在一起，人們仍會選擇白度較高者，并認定其品質較高。
2.紙張的光澤度
光澤度是指紙張鏡面反射光能力與完全鏡面反射能力的接近程度，也即紙張表面受入射光照射后，按一定角度反射的程度。對于印刷紙來說，光澤度是非常重要的參數，市場上銷售的紙張可分為有光紙和無光紙兩大類，紙張按光澤度由低到高，可排列為非涂料紙、輕量涂料紙、涂料紙、銅版紙和鑄涂紙。
影響紙張光澤度的因素主要是紙張平滑度的大小，是否經過壓光，紙張的施膠度等。
①光澤度的測量方法。
光澤度的測量可以使用光澤度計進行測量，測量時將紙張反射率與已知反射率的物體進行比較。光澤度測量時，所選光入射角度不同，結果也不同。入射角越大，鏡面反射率越大，光澤度越高，反之亦然。因此，光澤度儀按光入射角度不同也可以分為不同類型，如25°、45°、75°角光澤度儀，對于大多數紙張，75°是最好的測量角度。使用德瑞克kgz-ib光澤度儀測量上述紙樣的光澤度。
②光澤度對印刷色彩呈現的影響。
油墨在紙張表面干燥呈色，其干燥結膜后的連續性和均一性必定受到紙張表面狀態的影響，從而造成不同的顏色效果。光澤度高，在相同的條件下，油墨的色強度大，而色偏和灰度小，否則墨層的色強度低，色偏和灰度比較高，造成彩色套印灰平衡控制困難。但對于文字印刷品和用于書寫的紙張， 為了避免由于眩光影響， 產生強光刺激眼睛， 而導致閱讀質量的下降， 使人感到疲倦， 往往采用低光澤度的紙張。以宣傳畫為主的商業性印刷中， 高光澤度的涂料紙仍占主流。
3.不透明度
紙張的不透明度為紙張受光照射時光線吸收量與反射量的比值率。通常也采用反差率來描述紙張的不透明度，指單張紙背襯黑體時的擴散反射率與背襯白體時的擴散反射率的比率，絕大多數紙張皆呈透射現象。
影響紙張不透明度的因素主要有反射能力、測量光的波長、染料、紙張的定量、表觀密度(緊度)、填料、漿料等。例如增加紙張的定量可以增加紙張的不透明度，比較明顯的特性為：定量為30g/m2至100g/m2的紙張，不透明度受定量影響最大，定量增加一點即大幅度提升不透明度，定量超過105g/m2的不透明度增加有限。
①紙張不透明度的測試方法。
使用不透明度測試器可精確測量紙張的不透明度，也可以使用不透明度測量表，概略測量紙張的不透明度，使用目視法也可以比較不同紙張的不透明度差異。但使用目視法和儀器比較不同紙張的不透明度時，必須意識到，當一張紙的不透明度為100%或完全不透明時，眼睛對于紙張的不透明度的較小差異愈敏感，例如，眼睛辨別93%和94%的不透明度的差異比辨別85%和84%的不透明度的差異更明顯。
②紙張不透明度對色彩呈現的影響。
不透明度越低，空氣與纖維、填料、膠料、涂料之間的散射界面越多，意味著紙張的空隙度越大，紙張的光散射能力就越強，印刷時越易發生印刷透印現象；反之，不透明度越高，紙張的空隙度越小，空氣與纖維、填料、膠料、涂料之間的散射界面越少，光線越難以透過紙張，油墨就越難以滲入紙張中，印刷時發生印刷透印現象的可能性也就越小。印刷過程中若發生印刷透印現象，那么印刷品的正面與背面圖文在視覺上相互干擾，造成印刷圖文混沌不清，印刷品質量嚴重下降， 輕則次品，重則廢品，出現重大經濟損失。
綜上所述，紙張的光學特性會對印刷品的呈色效果產生影響，而紙張的各種性質又互相關聯，某些情況是互相配合彌補，另一些情況可能互相沖突抵消，所以，在選用紙張進行印刷時，要綜合考慮紙張的各種性能，以選用合適的紙張，以期達到理想的印刷效果。


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