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紙とインクの分類と相互作用パート A
I. 紙
古代中国の 4 つの偉大な発明の 1 つである紙は、主に筆記、印刷、描画、包装に使用されるシート状の繊維素材です。{0}通常、パルプ化された植物繊維の水ベースの懸濁液から製造され、その後金網上で成形され、最初の脱水、プレス、乾燥が行われます。
1. 紙の構成
紙は植物繊維、増量剤、サイズ剤、着色剤で構成されています。
(1) 植物繊維
植物繊維は紙の主な構造成分を構成します。製紙に適した繊維は、パルプ化中の分離の容易さ、高いセルロース含有量、低いリグニン含有量、十分な強度、適切な長さと幅、十分な弾性、強力な繊維間結合能力などの好ましい特性を示さなければなりません。-さらに、それらは豊富で、コスト効率が高く、大規模な生産に適している必要があります。-
中国で一般的に使用される植物繊維には、稲わら、小麦わら、アシ、竹、木材、亜麻、綿、および綿くず、ぼろ布、麻くず、古紙などのリサイクル材料が含まれます。
パルプ化の際、植物繊維は、セルロースやヘミセルロースなどの望ましい成分を保持しながら、リグニン、ペクチン、樹脂、脂肪などの非セルロース成分を除去するために処理されます。{0}選択された繊維の物理的および化学的特性は、使用されるパルプ化方法とともに、紙の最終特性に大きく影響します。
(2) フィラー
紙の繊維ネットワークは多孔質であるため、多孔性を減らし、平滑性を高め、透明性と吸収性を低下させ、表面の均一性を改善し、機能要件を満たすために充填剤が添加されます。
一般的な充填剤には、カオリン、タルク、石膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどがあります。タルクは通常、標準的な印刷用紙に使用されますが、カオリンと硫酸バリウムは高品質の印刷グレードに好まれます。-
フィラー含有量は通常、紙の重量の約 20% を占めます。フィラーが多すぎると、引張強度と柔軟性が損なわれ、インクの吸収が妨げられ、印刷中に粉化する可能性があります。
(3) サイズ剤
サイジング化合物は、表面の多孔性と毛細管現象を軽減するために適用され、それによって耐水性が向上します。また、表面の光沢、機械的強度、表面の毛羽立ち防止の向上にも寄与します。
一般的なサイズ剤には、ロジン、硫酸アルミニウム、ミョウバン、デンプン、ケイ酸ナトリウム (水ガラス)、カゼインなどがあります。
意図した用途に応じて、-内部サイジング、表面サイジング、ヘビー サイジング、ライト サイジングなどのさまざまなサイジング方法-が採用されます。添加量は通常、パルプ重量の 0.25% ～ 9% の範囲です。サイズが大きすぎると、インクの受容性に悪影響を及ぼす可能性があります。{6}}
(4) 着色剤
植物繊維には固有の色がありますが、漂白後でもわずかに黄色または緑がかった色合いが残ることが多く、これは純粋な白い紙を製造するには不十分です。そのため、色相を調整し、白色度を高めるために着色剤が導入されます。
白い紙の製造には、マゼンタやウルトラマリンブルーなどの染料が一般的に使用されます。高級紙には蛍光増白剤が含まれる場合もあります。-
色紙の製造では、所望の色合いと性能要件に応じて、無機顔料と有機染料の両方が使用されます。
2. 用紙の種類
紙の種類は数多くあります。中国の旧軽工業省は用途に応じて、紙11種類、板紙6種類の計17種類に分類している。
11種類の用紙には、印刷用紙、筆記用紙、描画用紙、イラスト用紙、電気絶縁紙、タバコ用紙、吸収紙、計器用紙、感光紙、転写紙（原紙）、工業用テクニカル用紙、包装用紙が含まれます。
板紙の 6 つのカテゴリは、製本ボード、箱ボード、断熱ボード、工業技術ボード、建設ボード、靴ボードです。
3. 用紙仕様
用紙の仕様は、種類、寸法、重量によって定義されます。
(1) 種類
印刷用紙にはシート状とロール状の2種類があります。ウェブ（ロール）紙は高速輪転機用に設計されていますが、シート紙は従来の印刷プロセスでより一般的に使用されます。-
(2) 外形寸法図
独自の国家規格 GB147-59 によれば、印刷、筆記、描画用の原紙寸法は次のように規定されています。 ロール幅は 1575 mm (2×787)、1092 mm、880 mm、787 mm に標準化されています。シートサイズは880×1230mm、850×1168mm、880×1092mm、787×1092mm、787×960mm、690×960mmがあります。
更新された国家規格 GB786-87 に従って、国際規格に準拠し、文化交流を促進するために、880×1230 mm、900×1280 mm、1000×1400 mm のトリミングされていない単一シートのフォーマットが採用されています。ただし、既存の機器と供給の制約により、787×1092 mm フォーマットは 2000 年までは暫定的な非標準サイズとして許容され、その後は段階的に廃止されます。この移行は、国際的な用紙サイズ規則との調和への移行を反映しています。
(3) 重量
紙の重さは坪量と連量で表され、最も一般的には坪量です。
基本重量または坪量は、単位面積あたりの質量を指し、平方メートルあたりのグラム数 (g/m²) で測定されます。たとえば、60 g/m² は、1 平方メートルあたりの重さが 60 グラムの紙を意味します。坪量が 200 g/m2 以下の紙は紙として分類されます。この閾値を超えるものは板紙として分類されます。
連量とは、あるサイズの用紙を500枚重ねたときの重さを指します。たとえば、880×1230 mm の 52 g/m2 の紙の連量は約 28 kg です。
4. 用紙の印刷
印刷用紙には、新聞用紙、活版印刷用紙、オフセット紙、オフセットコート紙、辞書用紙、地図用紙、グラビア用紙、アート紙、ホワイトボード紙、合成紙など、用途に応じたさまざまな種類があります。
(1) 新聞紙
主に新聞や活版印刷の定期刊行物に使用される新聞用紙は、柔らかく、弾力性があり、吸収性が高いため、インクが素早く付着します。{0}カレンダー加工により、糸くずの発生しにくい滑らかな表面が得られ、鮮明でしっかりした両面印刷が保証されます。-高速輪転印刷に適した機械的強度と良好な不透明度を備えています。-ただし、機械木材パルプの含有量が高く、不純物が残留しているため、時間の経過とともに黄ばみや脆化が起こりやすくなります。吸水性が高く、耐水性が低いため傷つきやすいです。
(2) 活版印刷用紙
この紙は、活版印刷によるアンソロジー、古典、教科書、雑誌の印刷に使用され、新聞用紙と似ていますが、優れた品質を備えています。より高い平滑性、耐水性、白色度を発揮します。インクの吸収性は新聞紙よりわずかに劣りますが、インクの吸収性はより均一です。
(3) オフセット印刷用紙
カラー絵本、アルバム、ポスター、商標、高級出版物のオフセット印刷用に設計されたオフセット用紙には、片面と両面のバリエーションがあります。-}片面用紙はタバコの箱やラベルなどのアイテムに使用されますが、両面用紙はイラスト、地図、および同様の出力に適しています。-
オフセット用紙は、多色印刷時の寸法変化や位置ずれを防ぐために、低弾性と高い耐水性を備えていなければなりません。-糸くずやほこりがなく、繰り返しの印影下でもピッキングに耐えられるコンパクトな構造、適切な乾燥と光沢発現のために表面にバインダーを保持できる適度なインク吸収性を備えている必要があります。滑らかで汚染物質のない表面により、印刷の完全性が保証され、印刷ブランケットや版が保護されます。
(4) オフセット印刷用塗工紙
コート紙としても知られるこの紙は、ベース紙に無機コーティング (粘土や炭酸カルシウムなど) を塗布し、その後スーパーカレンダー加工することによって製造されます。-。結果として得られる表面は非常に滑らかで反射率が高く、アートプリント、カタログ、カレンダー、製品サンプルの細部を再現するのに最適です。
正確なドット再現と優れた階調性を実現するコート紙です。表面は粉化や層間剥離に耐えなければなりません。インクの吸収が過剰であってはなりません。そうしないと、プリントに光沢がなくなったり、粉飛びの問題が発生したりする可能性があります。
(5) 辞書用紙
辞書、手帳、参考書、科学文献の印刷に使用される辞書用紙は、25 ～ 40 g/m² と軽量です。裏写りを防ぐための高い不透明性、均一な繊維分布、滑らかさ、均一な厚さ、柔らかな質感が必要です。-ただし、エッジがカールしやすいです。
(6) 地図・海図用紙
地形図用紙は、地図や地図帳の多色オフセット印刷に使用されます。地形図用の特級と特級. 1特級-、一般の地図や地図帳用の特級. 1に分類されます。海図用紙も同様に海図に使用されます。
どちらのタイプも白色で、ほこりが少なく (特に 1 mm を超える黒い粒子がない)、両面が滑らかで、構造がしっかりしていて、寸法が安定しており、細部を正確に再現できます。高い耐折性を示し、海図用紙の場合には優れた引張強度を示します。
(7) グラビア印画紙
アートブックやイラスト、絵雑誌などの凹版印刷に使用されるグラビア用紙は、丈夫で白く、平滑性が高く、耐水性に優れていることが求められます。印刷中の糸くず、粉飛び、裏写りを防止する必要があります。-
元々、凹版紙には、紙幣や切手などのセキュリティの高い印刷物用の基材が含まれていました。{0}以来、これらは紙幣用紙と切手用紙に分けられています。
(8) ホワイトボード用紙
ホワイトボード紙は、包装箱、教育用チャート、装飾裏地に使用され、均一な繊維構造が特徴です。表面層には充填剤とサイズ剤が含まれており、顔料でコーティングされ、カレンダー加工されています。これにより、一貫したインク吸収、最小限の毛羽立ち、高い折り曲げ耐久性を備えた、緻密で滑らかな白い表面が得られます。
(9) 合成紙
高級アートプリント、地図、参考書に使用される合成紙は、炭化水素ベースの化学原料と添加剤から作られています。-優れた引張強度、耐水性、熱安定性（-60度～60度）、耐光性、耐カビ性、耐化学腐食性を示します。
合成紙は非{0}}無毒、無公害-、無塵-であるため、クリーンルーム環境に適しています。繊維や粉が落ちないため、オフィスでの使用や敏感な環境でのコンピューター印刷に最適です。情報技術アプリケーションにおいて、従来の紙はますます置き換えられています。
5. 用紙の印刷性能
紙の印刷性能によって、印刷中のスムーズな動作と高品質の出力を生成する能力が決まります。-この性能は紙の特性だけでなく、印刷条件やインクの特性にも影響されます。
印刷用紙の一般的な品質要件は次のとおりです。
- 同じバッチ内で高く均一な白色度
- 最小限の粉塵含有量
- 一貫した半透明性と光沢感
- 加工に適した機械的強度
- バッチ全体で均一な厚さ、密度、構造
- 水分含有量は 6% ～ 8%
- シート用紙の場合は正方形のエッジ、エッジの偏差は ±3 mm 以内
主な印刷プロパティには次のようなものがあります。
(1) 平滑性
平滑性は重要な印刷特性です。平滑性が高いほど紙と版との接触が良くなり、均一なインク転写と鮮明な画像鮮明度が得られます。対照的に、表面が粗いと、接触が不均一になり、インクの付着が不均一になります。
オフセット印刷では表面の凹凸を軽減する弾性ブランケットを使用しますが、高品質の複製にはより滑らかな紙が必要です。{0} - 平滑度の低い紙の場合、印圧を上げると表面の凹凸を部分的に補正できます。
表面の滑らかさは光沢にも直接影響します。滑らかな表面はより多くの光を反射し、光沢があるように見えますが、粗い表面は光を散乱させてマットに見えます。
(2) インク吸収性
インク吸収性とは、紙がインクを吸収する程度、特に繊維ネットワークへのインクのバインダーの浸透を指します。それは孔のサイズと紙の緻密さに依存します。
繊維間の隙間が小さい紙では、毛細管現象が制限されるため、吸収性が低下します。{0}逆に、多孔質すぎる紙は過剰なバインダーと顔料を吸収し、インクが浸透して印刷物が半透明になります。
インクの吸収性は、紙の構造だけでなく、インクの粘度、印圧、滞留時間にも影響されます。
(3) 弾性と可塑性
印刷中、紙は機械的ストレスにより変形します。活版印刷では、盛り上がった画像領域が紙を圧縮し、局所的な変形を引き起こします。
紙は荷重を受けると 3 種類の変形を示す可能性があります。
- 瞬間的な弾性変形: 力を取り除くとすぐに回復します。
- ヒステリシス弾性変形: 力を取り除いた後、徐々に元の形状に戻ります。
- 塑性変形: 力を除去した後の形状の永久的な変化。
最初の 2 つは可逆です。最後は不可逆的です。繊維の弾性、特に瞬間的な弾性が効果的な印刷性能をサポートします。
これらの挙動は、繊維の組成、含水率、カレンダー加工、および圧縮に依存します。
(4) 表面強度
表面強度によって、印刷中の摩耗、粉落ち、繊維のピッキングに対する耐性が決まります。高粘度のインクでは、印刷版を汚す可能性のある脱落を防ぐために、強力な紙の表面が必要です。オフセット印刷では、表面が弱いと湿し水によるインクの乳化が起こり、非画像領域に汚れが生じる可能性があります。-
(5) 含水率
含水率は、紙の総重量に対する水の重量の割合として定義されます。
印刷品質に大きく影響します。過剰な水分は強度を低下させ、可塑性を高め、乾燥を遅らせます。水分が不足すると紙が脆くなり、破損しやすくなり、静電気が発生しやすくなります。
セルロース繊維は吸湿性があるため、紙の水分は周囲の温度と湿度と平衡します。通常、相対湿度が 10% 変化すると、紙の水分は約 1% 変化します。安定性を維持するには、印刷環境を 18 ～ 24 度、相対湿度 60 ～ 65% に制御する必要があります。
