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)過很長時間，紙張仍能保持其顏色和耐折度等特性的程度。對于印刷用紙，耐久性表達了紙張印刷品的使用壽命或可以保存的最長時間。認識、了解甚至預(yù)測紙張的耐久性，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或使用時的溫度、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使造出的紙張發(fā)脆，機械強度降低，受日光的照射后，會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)過漂白或僅進行單段過氧化氫漂白。
2)紙本身的pH值對紙張耐久性的影響
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烈。會使紙張印刷品嚴重褪色，酸性越強，這種現(xiàn)象就越嚴重。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，因為pH值低和酸性蒸煮條件對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。
對于pH值較高的紙張來說，強堿性也不利于提高紙張的使用壽命，因為纖維素在堿性較高的條件下，其氧化降解速度也會大大加快。因此對于印刷用紙來說，強酸、強堿性對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。纖維素的強度，由聚合度來決定，聚合度愈大，其強度亦愈大。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械強度高。聚合度高的棉、麻纖維，多用于制造高級紙張。
4)紙中的各種添加物質(zhì)對紙張耐久性的影響
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，應(yīng)使該染料在測量白度的光波長附近不會影響其反射率，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紙，以及用它作為原紙的高級涂料印刷紙的白度在80%左右。相比之下，配有機械木漿的中級紙及中級涂料印刷紙的白度就會低一些，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，從而會降低涂布面的白度。當然，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，即加強對紙漿的漂白。其次要選擇好填料，當填料的白度比纖維組分的白度高時，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的藍光，從而使藍光反射率增加，白度值提高。不過，熒光增白劑對白度較低的漿料和涂料，其增白效果十分微弱，這是因為紫外線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、湖藍或品紅，以達到顯白的目的。在紙漿中加入少量藍紫色或紅藍色染料，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)藍色或稍微發(fā)紅。經(jīng)過這樣處理的紙張，用白度計測其白度并沒有提高，但人眼看起來卻顯得比較白了。這是因為所加染料沒有使紙張的反射光增強，而是把要反射出來的一部分黃光吸收了。因此，當用肉眼觀察時，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改變造紙原料，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，所以要嚴格控制產(chǎn)品包裝盒、書籍、文獻貯存環(huán)境的溫度、濕度和光照等。溫度以12～25℃為宜，偏高會使紙中少量的化學(xué)物質(zhì)(如某些酸性物質(zhì))對纖維素的破壞作用加大，過低則會使紙張中所含水分結(jié)冰，這樣會使紙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。相對濕度一般應(yīng)為40%～55%，這樣即與紙的水分平衡條件相適應(yīng)。