纸张表面印刷强度的测试方法与流程

1.本发明涉及造纸技术领域，尤其是涉及在造纸工艺过程中对纸张、特别是非涂布文化纸的表面印刷强度进行的测试。


背景技术：

2.非涂布的文化纸包括双胶纸、复印纸等，其主要用于书籍、文件之类的阅读性材料的印刷。与涂布类文化纸相比来说，非涂布文化纸的表面印刷强度较低。
3.不过，当印刷内容中包括一定面积的图像素材时，若纸张表面的强度较低，则会导致在图像区域中出现比较明显的“印刷白点”。产生印刷白点的原因有多种，例如，有时在纸张的纤维原料中的导管含量较高，会导致纸张表面留存的导管分子在印刷过程中与转印轮上的油墨接触时被拔起，从而在纸张上留下印刷白点，有时甚至会导致印刷白点的面积较大；再例如，由于非涂布文化纸的纸张表面上的轻涂布量较低，从而纸张表面的强度也较低，这也会导致在纸张上留下印刷白点。
4.为了测量非涂布文化纸的表面印刷强度，目前通常使用被称为“蜡棒法”的检测方法(见国家标准《gbt 22837-2008纸和纸板表面强度的测定(蜡棒法)》)。在蜡棒法测量纸张印刷强度时，用熔解的蜡棒按照粘接强度顺序增加来编号，然后粘在所测试的纸张上，然后在蜡棒冷却之后将蜡棒从纸的表面拉起，直到找到能够破坏纸张的蜡棒为止，然后将没有损伤纸张表面的粘接强度最大的蜡棒编号作为纸张的表面强度。
5.除了表面强度，纸张的印刷质量还和油墨均匀度和牢固度有关。因此，现有的对纸张表面强度的测试方法仍无法满足对纸张的实际印刷效果进行评估的需求，且不能充分满足对纸张印刷强度进行定量测试的要求。因此，存在对更加精确、定量化的对纸张、特别是非涂布文化纸的印刷强度的测试方法。


技术实现要素：

6.本发明是为解决以上所述现有技术中的技术问题而做出的。本发明的目的是提供一种改进的纸张表面印刷强度测试方法，其中既考虑了油墨印刷过程中造成的印刷白点，也考虑了印刷后因油墨不均匀所造成的印刷白点。该纸张表面印刷强度的测试方法的过程简单，且获得的测试结果能够更加精确地定量化，便于对产品的评价和对不合格品的筛选。
7.本发明的纸张表面印刷强度的测试方法包括如下步骤：
8.纸样制备步骤，在该纸样制备步骤中，制备至少一个纸样；
9.模拟印刷步骤，在该模拟印刷步骤中，将纸样贴在承印板的上表面上，然后驱动承印板通过转印轮和压印轮，转印轮将油墨转印到纸样上，然后由压印轮对纸样进行压印操作；
10.斑纹指数测试步骤，在该斑纹指数测试步骤中，将经过模拟印刷的纸样输送到图像获取设备的位置处，由图像获取设备获取纸样的图像，然后对图像进行视图并根据图像中的不同尺寸的白点数量和面积来确定纸样的斑纹指数；
11.评价步骤，在该评价步骤中，基于所确定的斑纹指数，评价纸样的表面印刷强度。
12.上述纸张表面印刷强度的测试方法能够有效地模拟印刷过程，有利于准确地对纸张的表面印刷强度作出评价。而且，该方法操作简单，能够降低不同的操作人员因不同操作熟练度而对测试结果产生的人为因素影响。而且，该方法能够得到精确的定量结果，以帮助筛选不合格品。
13.较佳地，在纸样制备步骤中，对于每一种纸样按正反面各取五张纸样。通过对多个纸样的测试结果进行平均，所获得的测试结果将能够更加准确地反映纸张的表面印刷强度。
14.较佳地，在模拟印刷步骤中，还包括准备用于进行测试方法的设备的步骤，其中包括：在转印轮上添加预定量的油墨、调节转印轮印刷压力和压印轮的压印压力、以及调节印刷速度。
15.进一步较佳地，通过匀墨辊向转印轮添加油墨，其中，由加料管将油墨滴在匀墨辊上，且匀墨辊与转印轮旋转接触，以将油墨转移到转印轮上。此后，转印轮可与匀墨辊脱离接触，以备接下来进行印刷。
16.具体来说，设备的上述运行参数的具体数值包括如下中的至少一种情形：
17.施加在转印轮上的油墨量在100～500mm3的范围中；
18.转印轮的印刷压力在600～1200n的范围内；
19.压印轮的压印压力在600～1200n的范围内；以及
20.印刷速度在0～3m/s的范围内。
21.较佳地，在模拟印刷步骤中，在转印轮对纸样施加油墨之后，停止继续输送承印板，使纸样停留预定的时间，以使油墨渗透到纸样中。例如，在由转印轮对纸样施加油墨之后，可停止输送承印板大约1.5s，以待油墨渗透到纸样中。
22.较佳地，在斑纹指数测试步骤中，使用扫描仪作为图像获取设备，然后使用预存的斑纹指数测试图像分析软件来进行视图和斑纹指数计算。该斑纹指数测试图像分析软件例如可以使图像获取设备自带的，或者可以存储在与图像获取设备相连接的处理器中。该斑纹指数测试图像分析软件主要利用灰度测试原理，根据所分析的图像中暴露出的不同尺寸的数量和面积的数据，由该软件自动计算出经过模拟印刷的纸样上的斑纹指数。
23.较佳地，在斑纹指数测试步骤中，图像获取设备可识别的白点分辨率被设定在5～330dpi的范围中，和/或可识别的白点尺寸在0.17～10.2mm的范围中。
24.此外，在评价步骤中，设定参考斑纹指数为20，当纸样的斑纹指数高于参考斑纹指数时，判定纸样的表面印刷强度不合格。
附图说明
25.附图中示出了本发明的非限制性的较佳实施结构，结合附图，可使本发明的特征和优点更加明显。其中：
26.图1示意性地示出了的用于进行本发明的纸张表面印刷强度测试方法的设备。
27.图2示出了试验6中得到的c类纸的图像。
28.图3示出了试验7中得到的d类纸的图像。
29.图4示出了试验6和试验7中的c类纸和d类纸的斑纹指数分布对照图。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当了解，附图中所示的仅仅是本发明的较佳实施例，其并不构成对本发明的范围的限制。本领域的技术人员可以在附图所示的实施例的基础上对本发明进行各种显而易见的修改、变型、等效替换，这些都落在本发明的保护范围之内。
31.图1示出了本发明的用于进行纸张表面印刷强度测试方法的设备的示意性结构图。下面将简单地描述该设备的结构，并且结合该设备结构具体地描述本发明的纸张表面印刷强度测试方法。
32.如图1所示，用于执行纸张表面印刷强度测试方法的设备包括支承在一个或多个输送辊子10上的承印板20，将要被测试印刷强度的纸样1放置在该承印板20上，例如可将纸样1粘贴在承印板20上。此处，如图1中示例性地所示的，执行纸张表面印刷强度测试方法的设备包括可选的纸张切割装置11，用于在现场对待检测的纸张进行切割而形成一个或多个纸样1。当然，纸样1也可由实验人员在现场或者预先手动裁制而成。
33.当输送辊子10转动时，在输送辊子10和承印板20之间的压力和摩擦力的作用下，承印板20移动，分别经过转印轮30和压印轮40。由转印轮30和压印轮40对承印板20上的纸样1进行模拟印刷。
34.此外，除了输送辊子10，也可采用本领域中已知的其它方式来驱动承印板20移动，例如可采用链条-传送轮的结构来输送承印板20。
35.其中转印轮30通常由橡胶材料制成，用于在试验过程中将油墨转移到纸样1上。压印轮40也由橡胶材料制成，而在某些纸张种类和油墨种类的场合中，压印轮40也可由不锈钢之类的具有较高硬度的材料制成，以用于对纸样1上的油墨层进行压印试验。
36.该设备还包括图像获取设备50，该图像获取设备50可例如是扫描仪、照相机等。该图像获取设备50用于获得经过模拟印刷的纸样1的图像，较佳的是该纸样1的高清图像。获得的高清图像由图像分析软件进行识图分析，该图像分析软件例如可存储在处理器60中，并且图像获取设备50获取的纸样1的图像也传送到处理器60中，从而可对纸样1的图像进行分析处理。
37.较佳地，如图1所示，该设备附加地还可包括匀墨辊70，该匀墨辊70从诸如加料管80的油墨输送结构接收油墨，然后通过与转印轮30的旋转接触将油墨均转移到转印轮30上。在将油墨施加到转印轮30上之后，转印轮30可与匀墨辊70脱开，准备进行接下来对承印板20上的纸样1进行模拟印刷。
38.下面将参考以上所公开的设备结构来详细描述本技术的纸张表面印刷强度的测试方法。
39.该纸张表面印刷强度测试方法特别地适用于对诸如双胶纸、复印纸之类的非涂布文化纸的印刷强度进行测试。不过，该方法自然也可用于对其它类型的纸张进行印刷强度测试。该方法主要包括如下步骤：
40.(1)纸样制备步骤：首先，制备至少一个、通常多个纸样1。纸样1例如由图1所示的纸张切割装置11对较大幅面的纸张进行切割而成。或者，也可由实验人员利用裁纸刀之类的工具手工裁制即可。此外，由纸张生产商来提供的专用于实验的纸样1的情况也在本发明的范围之中。
41.纸样1的尺寸可根据实际的试验要求来确定。在一种常用的试验场合中，由实验人员利用裁纸刀制备出宽47
±
0.5mm、长230
±
2mm的纸样1。并且，为了试验结果更加精确，每种纸样1根据其正反面各取5张。当然，其它的尺寸的纸样1以及更多或更少的纸样数量也在本发明的范围之中。
42.(2)模拟印刷步骤：在该步骤中，首先准备用于进行纸张表面印刷强度测试方法的设备。该准备过程包括如下的操作：将纸样1贴在承印板20的上表面上；安装转印轮30和压印轮40，在转印轮30上添加预定量的油墨；以及调节转印轮30的印刷压力和压印轮40的压印压力，并且调节印刷速度。其中，较佳地，施加在转印轮30上的油墨量在100～500mm3的范围中，转印轮30的印刷压力在600～1200n的范围内，而压印轮40的压印压力在600～1200n的范围内，印刷速度则在0～3m/s的范围内。
43.在根据具体试验要求准备好设备并且设定好运行参数之后，在等待位置释放承印板20，并驱动输送辊子10转动。在输送辊子10与承印板20之间的压力和摩擦力的作用下，将承印板20向着转印轮30和压印轮40输送。承印板20首先经过转印轮30，转印轮30将油墨转印到输送辊子10上的纸样1上，接着停止输送承印板20，即，使纸样1停留一段时间，例如停留1.5s，以允许油墨渗透到纸样1中。接着，继续将承印板20输送到压印轮40处，由压印轮40对承印板20上的纸样1进行压印操作。至此，模拟印刷过程完成。
44.在该模拟印刷步骤中，较佳地，通过匀墨辊70对转印轮30施加油墨。该匀墨辊70接收来自加料管80的油墨，例如从加料管80将油墨滴在匀墨辊70上。并且，匀墨辊70与转印轮30旋转接触，从而将油墨转移到转印轮30上。在油墨转移到转印轮30上之后，转印轮30与匀墨辊70脱离接触，以备接下来对承印板20上的纸样1进行印刷。
45.(3)斑纹指数测试步骤：在完成模拟印刷之后，将带有油墨的纸样1从承印板20上取下，然后将纸样1放置到图像获取设备50处，例如使用扫描仪作为图像获取设备50，来对带油墨的纸样1进行扫描，以获得纸样1的图像，较佳地是获得其高清图像。
46.然后，对所获得的纸样1的图像进行识图，并根据图像中的不同尺寸的白点数量和面积来确定纸样1上的斑纹指数。可以通过预存在处理器60中的斑纹指数测试图像分析软件来进行识图和斑纹指数计算。该斑纹指数测试图像分析软件主要是利用了灰度测试原理，其根据图像中暴露出的不同尺寸的白点的数量和面积，由软件自动地计算出纸样上的斑纹指数。
47.可以设定可识别的白点分辨率和尺寸的范围进行设定，例如可将可识别的白点分辨率范围设定在5～330dpi，而可识别的白点尺寸的范围为0.17～10.2mm。
48.在有多个纸样1的情况下，将每个纸样的斑纹指数进行平均，获得该种纸样的平均斑纹指数。
49.(4)评价步骤：在此步骤中，根据在斑纹指数测试步骤中得出的斑纹指数，对纸样的表面印刷强度进行评价。
50.在一种示例中，设置标准纸样，将纸样1的斑纹指数与标准纸样的标准指数进行对比，与标准纸样的斑纹指数相比，斑纹指数越高，则表明斑纹越严重，纸样1的印刷强度越低。相反，斑纹指数越低，则印刷强度越高。
51.在另一种示例中，可获得的斑纹指数的范围在0～30之间，并且设定参考斑纹指数，例如将参考斑纹指数设置为20，斑纹指数高于20的纸样1将被判定为印刷强度不合格。
52.根据以上所述的方法，选取若干不同定量的纸种以不同的实验条件进行测试，以验证该方法的有效性。
53.具体来说，如下表一所示，选取了三种定量的四类纸张a、b、c、d，其中，a类纸的定量为100gsm(克/平方米)，b类纸的定量为70gsm，而c类纸和d类纸的定量均为60gsm。
54.表一：
[0055][0056]
首先，针对同一种类型的a类纸以不同的条件进行试验1～4，具体来说，表一中所示的，试验1～4中对相同的a类纸以不同的转印轮压力、压印轮压力、印刷速度以及油墨量来进行测试，从而可以清楚地看到不同的测试条件对最终测试得到的斑纹指数的影响关系。例如，对于a类纸来说，转印轮压力和压印轮的压力增大，则得到的斑纹指数将增大，油墨量较大的话，斑纹指数也会略有上升。
[0057]
试验5～7则是以相同的测试条件对三种不同的纸样进行测试。可以看到，本技术的方法可以清楚地检测出不同纸张的表面印刷强度差异。其中，以试验6和试验7为例，可以看到，在转印轮压力为1000n、压印轮压力为1100n、刷速度为2m/s且油墨量均为300mm3的条件下，c类纸的斑纹指数要低于d类纸，因此c类纸的表面印刷强度高于d类纸。图2和3示出了试验6和试验7中得到的c类纸和d类纸的图像，可以看到，d类纸上的白点密度和尺寸明显大于c类纸上呈现的白点。而且，所测得的d类纸的斑纹指数为20.24，若如上所述以斑纹指数20为标准，则d类纸将被判定为表面印刷强度不合格。
[0058]
此外，在图4中还示出了c类纸和d类纸的斑纹指数分布对照图，其中示出了这两种纸张上白点尺寸与斑纹指数之间的对应关系。
[0059]
从以上的试验可以看到，本技术的纸张表面印刷强度的测试方法能够有效地模拟印刷过程，对纸张的表面印刷强度作出评价。而且，该方法操作简单，能够降低不同的操作人员的不同操作熟练度而对测试结果产生的人为因素影响。所得到的是定量的结果，从而允许对纸样进行评价以及对不合格品进行筛查。