整理印刷材料与适性.docx
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整理印刷材料与适性
«印 刷 材 料 与 适 性»
实 验 指 导 书
印刷包装工程实验中心
实验一常用印刷纸和纸板白度及不透明度的测定
一、实验目的和内容
白度是检验纸和纸板质量的重用指标之一。
白度的大小和变化对印刷品的质量影响很大，本实验的目的是用测量白度的专用仪器，对印刷常用纸张的白度和不透明度进行测量并加以分析，以便对实际生产起一定的指导作用。
二、实验仪器、工具和材料
1、SBD-1B型数字白度仪
2、硫酸钡标准校正白板、黑筒和滤光镜
3、新闻纸、书写纸、胶版纸和不同克度的铜版纸、白版纸
三、仪器的结构、功能和测试原理
1、SBD-1B型数字白度仪的结构
SBD-1B型数字白度仪用于直接测量表面平整的物体或粉末的白色程度，对于经荧光增白剂处理的物体，本仪器不仅能测定与视感度相一致的白度值，且能定量反映该物体荧光增白所反射的增量值。
仪器的结构如下图所示。
1.读数显示屏；2.后盖板；3.反射光道孔；4.入射光道孔；5.测量头装置；6.功能手轮；7.试样座；8.测量口；9.滑筒；10.“灯色温”；11.“被偿”调节孔；12.“校准”旋钮；13.“调零”旋钮；14.“测量”按键；15.“灯电流”键按；16.标牌；17.面板；18.BCD码输出插座；19.电源开关；20.保险管；21.电源的输入插座；22.MC；23.商标；24.橡皮脚
2、仪器的功能
仪器配有特殊的滤光器，适宜于对有色物体的色度或色差的测量，仪器的测色系统是符合CIE1964年所规定的10，大视场的色匹函数值，仪器能直接给出被测物在D65标准照明条件下的三刺值或色品（度）坐标值。
仪器对白色物体的白度评价能以三刺激值按CIE1986年15号出版物公布的白度公司换算其白度值（W10），和色调值（TW10），也可以按目前国际上各行业制度的白度公式换算其行业的白度值，及求取色调或不同样品间的色差（详见附见A）仪器对纸张的不透明度可准确地测量。
因此仪器可广泛地应用于纸张、纸板、纺织品、化纤、陶瓷、搪瓷、面粉、日用化工制品、塑料、矿物、滑石粉、瓷土、白色水泥等物体的白度和色度的准确测量。
也适用于对洗涤剂、洗衣机的质量评价。
.基本参数和技术要求如下：
（1）.基本参数：
测量范围：
0～199.9%
分辨力：
0.1%
测量孔径：
φ30mm
仪器备有BCD码输出插座供用户接插计算机、打印机。
（2）.仪器标准工作条件
温度：
±23±2℃
相对湿度：
小于60%
仪器应在室温均匀的环境中工作。
室内无强电磁场干扰与强光源辐射。
（3）.技术指标：
（1）测量系统照明与探测条件：
45/0
（2）测量系统光谱特性：
见表１
表1
测定项目
仪器的全有光效谱特性
主峰波长nm
半宽度nm
R457白度
X10
（2）
Y10
Z10（Z白度）
457
600
550
450
44
85
100
50
（3）准确度：
见表2
表2
功能
准确度
R457白度（ISO白度）
Z白度
不透明度（T）
Y亮度
ΔX
ΔY
≤1.0
≤1.0
≤0.5
2.0
0.02
0.02
（4）稳定度：
（预热预调后）
1小时漂移不大于读数的0.5%±1个字
（5）重复性（预热预调后）
A、短期重复性：
（15分钟内）
100%R：
≤±0.2%±1个字
0：
≤±0.1%±1个字
B、长期重复性：
（15分钟内）
100%R：
≤±0.5%±1个字
0：
≤±0.1%±1个字
3、工作原理
纸或纸板的白度是指白色或接近白色的纸或纸板表面对兰光的反射率，以相对于兰光照射氧化镁或硫酸钡标准板的反射百分率表示。
仪器利用光电效应原理，采用双光路和模数转换电路，测量试样表面漫反射的辐亮度与同一辐照条件下完全漫反射体的辐亮度之比，来达到“白度”、“不透明度”、“色度”的测量目的。
仪器的光路工作原理如图2所示。
1、光源；2、入射光斑孔；3、聚光透镜；4、滤光片插件；5、滤光器盆；6、试样；7、滤光片插件；8、接收光栏；9、测量光电池；10、补偿光电池；11、保护玻璃；12、光补偿器；13、导光管
仪器的光路如图2所示：
低功率的钨卤素灯
（1）作为光源，入射光经过入射光斑孔
（2）投射到聚光透镜（3）上，经聚光后成平行的光束经滤光片插件（4）通过滤光器盘（5）上的某一特制的滤光器，照射在被测样品（6）上，入射光束轴线与样品表面的法线成45°夹角。
在该入射光路中设有一插件位置，供测试时插入滤光片插件。
以修正入射光束的光谱分布曲线。
试样表面的漫反射光线经某一种特性的滤光插件（7）滤光后通过接收光栏（8）至测量光电池（9）组成测量光路。
仪器的另一路光经导光管（13），将光源恒定的辐通量，引向光补偿器（12），使补偿光电池（10）接收该路恒定的辐射光能，作为参比光路。
仪器的电路工作原理如图3所示：
图3
仪器采用双光电池补偿电路和热敏电阻补偿电路，来提高仪器的稳定性。
用数字显示直接读取白度值或三刺激值。
其工作原理是：
由于投射在试样表面的辐通量是恒定的，但因试样表面的漫反射率不同，其漫反射的射辐亮度也不同，使测量光电池上受到不同程度的光照射产生不同的光电流，而补偿光电池上的辐照度是同一光源的辐射下接收恒定的光电流，把测量光电池输出的光电流由“电流——电压转换器”
（1）转换成电压：
经温度补偿器，再经过电压放大器放大。
输出与被测试亲的漫反射率成正比的电压VX，送到“电压——数字转换器”的测量电压输入端。
把补偿光电池的输出光电流，经过“光电流——电压转换器”
（2）转换成比较补偿电压VR，送到“模——数转换器”的基准电压输入端。
“模——数转换器”转换结果的数字n由下式表达：
式
（1）中：
K为常数
VX为测量光路的测量电压。
Vr为补偿光路的基准比较电压。
A1、a2分别是测量光电池和补偿光电池的温度系数。
Δt的变化温度。
由于电路中设计了温度被偿，使测量光电池的温度得到了补偿，从而达到了温度系数a1=a2的目的。
故式
（1）可简化为：
n即于被测试样的漫反射率。
四、实验操作步骤
1、仪器使用前的准备工作：
（1）在使用仪器之前，使用者必须熟读仪器使用说明书，正确掌握其规定的工作条件及使用方法。
（2）在开机工作前，应用脱脂棉蘸无水酒精将仪器的试样座（7）与测量口（8）擦试干净，以免沾污白板及被测试的样品。
（3）将待用的参比色板是用擦镜纸擦拭干净，再用洗耳球吹去表面可能留有的纤维束，然后装上金属手柄。
注③：
参比白板各量值（R457、X10
（1）、X10
（2）、Y10、Z10）是由随机的硫酸钡粉体白板相对应的标称值传递而来。
（4）用洗耳球将黑筒吹净。
（5）滤光片插件的插置和功能手轮的选位由测定项目而定，详见表3注①与注②。
（6）样品的制备应符合下列要求：
①被测试样表面须均匀平整，在重复测试时应保持白板或被测样品纵横方向的一致性。
②对于纸与纸板的精确测试时，测试前试样的处理方法ISO187-77《纸和纸板——试样的温湿处理》第6条规定，温度23±1℃，温度48%～52%。
（7）随机附件中的硫酸钾粉体、参比白板、硒光电池、钨卤素灯的长期保存应放在盛有吸潮剂的干燥瓶中，以免受潮。
2、各种测定项目的测量方法：
仪器测定不同的项目时，应严格按照表3和表4所列示的规定，采用相应的功能及相应样准方法，校准后才可进行测量。
表3
序
号
测定项目
入射光道孔
反射光道孔
功能手轮符号管显示
A1
Z457白度
含荧光
4号（空白）
1号（浅黄）
R456
A2
非荧光
1号（浅黄）
4号（空白）
B1
Z白度
含荧光
4号（空白）
1号（深黄）
Z
B2
非荧光
2号（浅黄）
4号（空白）
C
不透明度（T）
3号（灰色）
2号（深黄）
Y
D
Y亮（明）度
E
X10
（2）
4号（空白）
2号（深黄）
X
F
X10
（1）
同于表3的B1组规定
Z
G
X10
注①：
滤光片插共4种，编写为1～4号：
1号滤光片插件（滤光片颜色为浅黄）2号滤光片插件（滤光片颜色为深黄）
3号滤光片插件（滤光片颜色为灰色）4号滤光片插件（未装滤光片——空白）
注②：
旋转功能手轮时，可凭手感知道功能手传输线所及的定位钢珠件卡位，功能的变换与功能符号管的显示是同步的，故以符号管显示为指示。
表4
序
号
测定项目
零点校准物
物准值校准物
A1
R457白度
（ISO白度）
含荧光
黑筒
（0.0）
参比白板
（R457标定值）
A2
消荧光
B1
Z白度
含荧光
参比白板
（Rz标定值）
B2
消荧光
C
不透明度（T）
参比白板（Y10标定值）
D
Y亮（明）度
参比白板（Y10标定值）
E
X10
（2）
参比白板（X10
（2）标定值）
F
X10
（1）
参比白板（X10
（1）标定值）
G
X10
参比白板（Z10标定值）
3、实验操作步骤：
仪器的使用操作程序是：
（1）开机预热：
在接上电源的情况下，按下电源开关的带点端，即开启仪器的电源开关，仪器进入预热阶段。
预热时间不少于30分钟，否则可能影响仪器的测试精度：
包括准确度、稳定性和重复性等各项技术指标。
注④“灯电流”或“测量”按键按下与否，不影响仪器的预热过程，但按下“灯电流”键可显示与实际灯电流相近似的灯电流示值，反映仪器的预热过程，即灯电流在显示屏上显示的值持续不变时，即说明仪器已经稳定了，可以进入测试阶段。
（2）标准值的校准：
标准值的标准包括零点校准和参比白板标称值的校准，校准步骤如下：
下面以测定经荧光增白剂处理过的物体的R457白度为例说述校准过程：
A、旋转仪器的功能手轮（6）置“R457”档，此时仪器符号管显示“R457”，同时按下滑筒的测量口放一张白纸可看见一个全整的椭园形呈紫兰色光斑。
B、将4号滤光片插件插入仪器的入射光道孔（4）中，1号滤光片插件插入仪器的反射光道孔（3）中。
C、揿下仪器面板上“测量”按键（14）。
D、按下仪器的滑筒（9），将黑筒放在试样座上，把滑筒升至测量口，显示值稳定后，调整面板上“调零”旋钮（13），使仪器显示值为“+”或“-”的000.0。
E、按下滑筒，取出黑筒，将参比白板（指已经传递标定量值的参比白板）放在试样座上，轻轻地将滑筒上升至测量口，待显示值稳定后，调整面板上“校准”旋钮（12），使仪器显示值与参比白板标定的R457值一致，并能稳定在这个数值。
F、重复步骤D和E直至不需调整“调零”与“校准”旋钮，仪器即能稳定地显示黑筒的“±000.0”或参比白板的标定值（如+78.2）此时仪器已校准完毕。
（3）测试试样：
按下滑筒，取下校准的参比白板，将制备好的被测试样按测试要求轻轻地放置在试），样座上，让滑筒慢慢地上升，使试样和测试口紧密接触，待显示值稳定后，此读数即与试样的测得值。
对于连续测试且对比程度要求高的测试，应该时而以参比白板标称值准仪器，以消除仪器飘移量影响。
（1）R457白度的测量：
①照明光源采用含紫外光对样品进行测试：
对一般物体的白度测量和对一些经荧光增白剂处理过的样品，要测量其增白后的白度值（设为R1），应采用本使用说明书表3和表4的A1组条件下校准仪器后对样品进行测试，仪器所显示的值即为该样品的白度值。
②消除照明光源中紫外部份（400nm以下）对样品的测量。
对一些经营光增白剂处理过的样品，为了要测量其本底的白度（即去掉荧光增白作用的量，应该采用本使用说明书表3和表4的A2组条件下重新校准好仪器后对样品进行测试。
这时仪器所显示的值即与该样品经荧光增白剂处理前的R457白度（设为含荧光样品的本底白底R2）。
③荧光增白效果（即样品的荧光增量白度）F=R1-R2。
（2）Z白度的测量
国际标准化组织于1982年11月份发布的ISO/DIS7856《纸张及纸板——含荧光材料漫射Z反射率因子（Z白度）的确定（草案）》中对含荧光材料采用CIE色度系统规定的D65照明条件下的三刺激值中Z响应函数的反射因子来表征其白度值。
①照明光源采用含紫外光对样品进行测试；
在本使用说明书表3和表4的B1组条件下校准仪器后对样品进行测试，仪器的显示值即为该样品经荧光增白剂处理后的Z白度（设为Rf）
②消除照明光源中紫外线（420nm以下）部份对样品进行测试：
为了要测量经荧光增白剂处理过的样品其本底的Z白度值，应该采用本说明书表3和表4和B2组条件下，重新校准仪器后对样品进行测试，仪器所显示的值即与该样品经荧光增白剂处理前的Z白度（设为RC）。
③荧光增白效果（Z荧光白底）：
FZ=Rf-Rc
（3）不透明度（T）的测量（符合ISO4271-77规定的方法测试）
在本使用说明书表3和表4的C组条件下预调好仪器后对样品进行测试。
样品应有足够的厚度，层数以不透明为限。
A、将试样放于仪器上测试，然后将试样最上层取下放到最低层，依次测定共测五层试样，记录每层试样的光反射因此R∞。
B、将上面已测过的五层试样分别以黑筒为衬底，记录每层表面的光反射因素R0。
C、重复A、B步骤，分别测得原试样每层反面的R∞和R0值。
D、计算正、反面的不透明度（T）：
T=R0/R∞×100
五、试验报告
1、白度的测量原理是什么？
2、记录所测纸样的白度值并计算不透明度。
3、分析白度和不透明度对印刷有什么影响？
实验二纸和纸板的厚度测定
一、和内容实验目的
纸张的厚度是指纸张的薄厚程度，是检测纸张质量的重要指标之一。
在印刷中，要求纸张的厚度要均匀一致，否则会给印刷质量带来大的影响。
本实验的目的是利用纸张厚度测试的专用仪器，对印刷常用纸张进行测量，同时计算所测纸张的定量和紧度，以便学会评价纸张质量的方法。
二、实验仪器和材料
1、ZUS-4型纸张厚度测定仪
2、BP310S型电子天平
3、新闻纸、书写纸、胶版纸、铜版纸和白版纸
4、裁刀和尺子
三、ZUS-4型纸张厚度测定仪的结构和测试原理
1、ZUS-4型纸张厚度测定仪的结构
如图1所示，仪器主要由压纸结构、指示结构、提升结构和机座组成。
压纸结构由重锤、测量头和测量砧组成，用于形成试样的被测厚度。
指示机构为一个千分表或百分比，可根据测试精度选配。
提升机构为一杠杆机构，用来提升和降落测量头以便测量试样。
机座起仪器的连接和支撑作用。
图1ZUS-4型纸张厚度测定仪
1．机身2.重锤3.测量头4.测量砧
5．拨杆6.小轴7.紧固螺钉8.千分表
将试样放于测量头3和测量砧4之间，测量头的下端面为规定2cm2的接触面积，重锤2、测量头3的重量和千分表8的测量力产生规定的接触压力，使测量头移动了一段距离，此位移传递给千分表杆。
经千分表内齿轮机构放大后，转变为指针的转角而给出厚度的读数值。
四、BP-310S型电子天平的结构和操作
1、BP-310S型电子天平的结构
图2为BP-310型电子天平的结构
1、秤盘2、屏蔽环3、作法定计量仪器用的计量检定合格标签4、菜单—去连锁开关5、地脚螺栓6、除皮键7、打印键8、功能键9、调校键10、CF（清除键）11、开关键12、显示器13、带有计算参数的计量检定合格标签14、电源接口15、具有CE标记的型号牌16、数据接口17、水平仪18、防盗装置19、防风罩20、玻璃罩21、秤盘托架
2、BP-310S型电子天平的操作
⑴预热
为了达到理想的测量结果，电子天平在初次接通或长时间断电之后，至少需要30分钟的预热时间，只有这样，天平才能达到所需要的工作温度。
⑵自检
在接通电源以后，电子称量系统会实现自检功能。
当显示器显示零时，自检过程即告结束，此时，天平工作准备就绪。
⑶清零
只有当仪器结过清零之后，才能执行准确的重量测量，此时按下两个除皮健中的一个，以便使重量显示为零。
这种清零操作可在天平的全量程范围内进行。
⑷简单称量
将物品放到称盘上，当显示器上出现作为稳定标记的重量单位“g”时，即可读出重量数值。
⑸调整校正
电子天平具有不同的调校功能，调校时用调校功能键CAL。
在调校时，不允许在秤盘上加载。
五、实验步骤
1、裁切100mm×100mm的试样，并进行编号。
试样按GB450-75中的规定进行处理，在标准温、湿度下进行测试。
2、根据被测试样的厚度和要求测试结果的精确度，选择千分表。
并装在仪器上。
3、用手扳动测量杆，使千分表测量头停在测量台的最低位置，观察千分表针，并旋转表盘对零，并使测量头重复升降几次，直到指针稳定指零。
4、扳动测量杆使测量头升起，将试样放置测量台上，然后轻放测量杆使其与被测试样接触。
此时千分表指示出试样厚度的数值，记录指针指示值。
5、重复以上操作，每个样张可测3个点，取其平均值。
并记录最大值和最小值。
6、将测试过的试样放到电子天平上称量，记录所测重量。
六、实验报告
1、计算所测试样的定量值。
2、计算所测试样的紧度。
3、分析纸张紧度的大小与印刷的关系。
实验三纸和纸板表面平滑度测定
一、实验目的
纸张平滑度是指纸张表面平整、光滑的程度。
平滑度是评价造纸纸张质量的重要指标之一。
在实际印刷中，平滑度的大小决定了纸张与橡皮布接触的紧密程度，用平滑度差的纸张印出来的图文清晰度就会受到影响。
本实验的主要目的是利用测量纸张表面平滑度的专用仪器，对几种印刷常用的纸张表面平滑度进行测量和分析，以便在实际生产中起一定的指导作用。
二、实验仪器和材料
1、DC---BKP10KB型电脑测控别克式平滑度仪
2、新闻纸、书写纸、胶版纸和不同克度的铜版纸、白版纸。
三、仪器的结构、功能和原理
1、仪器的结构
本仪器是根据国际通用的“别克（Bekk）式”平滑仪工作原理设计的，它是老一代平滑仪的换代产品，其性能有较大改进和提高。
仪器的电脑测控系统采用了单片机为核心的数字线路技术，技术先进、功能齐备、性能可靠；通过液晶中文显示操作提示和面板键入指令，实现了简单的人机对话，操作更方便直观。
仪器的主要结构如下图1所示
图1Bekk式平滑度仪的结构图
1、真空泵2、操作杆3、面板4、打印纸卷5、重砣6、滚花螺母7、压头8、玻璃砣
本仪器机械系统主要包括真空容器系统、加压机构和试样夹持机构三部分。
真空容器系统。
本系统由真空泵、大真空容器、小真空容器、电磁阀和管理组成，是仪器的核心部件。
加压机构
由重铊、轴、升降螺母、操作杆等组成。
采用螺旋加压方式，水平方向搬动操作杆控制轴的升降，即可实现对试样的加压和卸压。
试样夹持机构
由压头、胶垫、玻璃砧、砧座组成。
试样置于玻璃砧上，通过加压机构控制压头实现对试样的压紧。
电子测控系统
本系统主要包括电源、驱动板和电脑主板三部分。
电源及驱动板：
电源采用开关电源，为系统提供稳定的工作电压。
驱动板采用光电隔离技术，可有效滤除干扰。
电脑主板：
以8031微处理器为中心，外围配置PSD311接口芯片，使得集成化更高，其主要性能是控制真空泵起停，并通过对传感器输入信号的监测，按预先编制的程序自动控制系统的工作，完成各项控制功能。
电子测控系统原理如图2所示。
2、仪器的功能
本仪器是纸与纸板平滑度性能检测的基本仪器，其各项性能参数和技术指标符合ISO5627-1984《纸和纸板平滑度的测定（别克方法）》及GB456-89《纸和纸板平滑度的测定法（别克法）》等标准的有关规定，是造纸、质检、科研等行业和部门理想的检测设备。
.仪器的主要技术参数为：
⑴测量范围：
（1～9999）s
分（1～15）s、（15～300）s、（300～9999）s三档。
计时精度：
计时1000s，误差不超过±1s。
⑵真空容器系统容积：
a.大真空容器：
（380±5）ml
b.小真空容器：
（38±1.5）ml。
接触压力：
100KPa±2KPa。
⑶真空度设定范围：
a.Ⅰ档：
（50.66～29.33）Kpa；
b.Ⅱ档：
（50.66～48.00）Kpa；
c.Ⅲ档：
（50.66～48.00）Kpa。
⑷泄入空气体积：
a.对于大真空容器，真空度从50.66Kpa下降到48.00Kpa，泄入空气量10.00ml±0.20ml；
b.对于小真空容器，真空度从50.66Kpa下降到4800Kpa，泄入空气量1.00ml±0.05ml。
⑸真空泵
a.功率：
40W；
b.极限真空度：
1Torr；
c.工作噪声：
小于70dB。
（6）工作条件：
a.室温：
20℃±10℃；
b.工作环境清洁，无强磁场强震动源，工作台稳固平整。
3.工作原理
本仪器是由机械传动系统和电子测控系统组成的机电一体化试验装置，它采用空气泄漏法原理测定纸张表面平滑度。
如图2所示，加压装置带动压头
（1）通过胶垫
（2）以恒定压力将试样（3）压紧在玻璃砧（4）上，真空泵（11）工作抽气，使与玻璃玷（4）相连的容器系统内产生一个大于50.66Kpa的真空度，预压1分钟后，密封阀打开，空气从试样（3）与玻璃玷（4）间的间隙进入容器系统，其内部真空度逐渐下降，同时记录真空度从50.66Kpa下降到48.00Kpa（或29.33Kpa）所需时间（s），此时间即代表试样表面的平滑度，时间越长表示试样越平滑。
真空度的变化和平滑度值在面板上显示。
1、压头2、胶垫3、试样4、玻璃砣5、密封筏6、容积切换筏7、放气筏8、抽气筏9、传感器10、容积块11、真空泵
四、操作面板功能说明
1、操作面板
本仪器操作控制系统主要设置在操作面板上，操作面板功能键排布如图3所示。
（1）.“复位”键：
用于仪器初始化及死机后的功能回复。
（2）.“档位选择”键：
用于选择合适的测量范围分档。
重复按动此键，至显示屏上的箭头指向所需的档位，即可进行测试。
（3）.“压力清零”键：
用于真空度压力清零。
（4.）“提取”键：
用于提取显示一组试验中的各次测试数据及该组数据中的最大值和最小值。
（5.）“删除”键：
用于删除当次试验的测试值，结合使用提取键，可删除任一次测试数据。
（6）.“数据处理”键：
用于显示一组测试数据的统计计算结果（平均值和标准偏差）。
（7）.“走纸”键：
用于控制打印机走纸，打印过程中按走纸键，可停止打印。
（8）.“打印”键：
用于启动打印机，打印输出测试数据及统计计算结果。
五、实验操作步骤
1、接通电源，开机预热30分钟。
2、按除复位键外的任意键，仪器进入待测试状态。
3、按5.1所述检查各操作按键功能，如无异常，即可使用。
4、从一组试样中取2～3个试样开机粗测，根据测得数据确定所需的测量范围档位，并按“复位”键清除内存，重新进入测试状态。
5、按“档位选择”键选取所需的测量范围档位。
如不进行选择，则仪器自动设定在第Ⅱ档（15s～300s）。
6、按“压力清零”键将真空度清零。
7、在玻璃砧上放上试样，将仪器操作杆搬向右侧，夹持试样并开始测试。
测试时，真空泵将容器系统真空度抽至大于50.66Kpa，并保持50s后，自动打开阀进气，真空度快速降至约50.75Kpa，自动关闭气阀，进入正常测试状态，至真空度降至50.66Kpa时，开始记录平滑度值。
从停止抽真空到真空度降至50.66Kpa之间的这一段时间称
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