纸张印刷表面强度的图像分析

现行纸张印刷表面强度测定的标准中，在标准拉毛观测灯下依靠视觉观测印后试样拉毛
情况，以纸面开始出现连续成片拉毛斑点做为拉毛的开始点，并做出标记，然后用印速
与印刷位置标尺查出该点的印刷速度即为该纸样的印刷表面强度。该方法依靠视觉判断得
到印刷表面强度，具有很大的主观性、误差较大，另外，该方法得到的测试信息有限，无
法定量描述纸张表面的破坏程度和破坏状态。
    本研究在参考相关文献[3-7]的基础上，利用图像分析技术对纸张拉毛进行了分析，以
定量化评价拉毛情况。
1 实验
1．1 实验器材和材料
    KRK2260 印刷适性仪，CCD 图像采集装置，电子天平，纸样(35cm×5．5cm)，拉毛油
墨(日本东洋油墨制造株式会社提供，黏度由 l06 型电子式油墨测试仪测定)。
1．2 实验步骤
    印刷环境温度(23±1)℃   

， 相对湿度(50±2)％，采用电动加速法[l]进行纸张印刷表面强

度测试实验，采集印刷后的纸样图像，然后用分析软件 MATLAB6．0 处理图像数据。
2 结果与讨论
2．1 对拉毛纸样图像的分析
    利用印刷适性仪加速印刷得到拉毛趋势明显的纸样，采集印刷纸样图像(见图 l)，然后
对印刷距离进行量化(见图 2)，计算量化单元内拉毛斑点面积与单元总面积的比值即拉毛
面积比，然后以印刷速度和拉毛面积比作图，得到反映印刷表面强度的拉毛曲线 (见图
3)。显然，拉毛曲线反映了纸张表面在加速印刷条件下被破坏的程度，窄量化宽度 (如以
像素宽度量化)得到的拉毛曲线反映了纸张细微之处发生的拉毛程度，但数值有很大波动
性，宽量化宽度(如以 2cm 量化)的拉毛面积比具有统计意义，且数值较连续。
             
图 2 图像分析拉毛原理示意图

图 3 不同最大印刷速度设置下的拉毛曲线
    图 3 是采用黏度为 20g·m 的油墨对 80g／m2 书刊纸进行实验得到的拉毛曲线，可以看
出，当印刷速度低于 0．6 m／s 时，纸张没有出现拉毛，随着印刷速度的提高，纸张出
现拉毛现象，由于纸张拉毛斑点位置分布的问断性和随机性，以像素为步长量化的拉毛
曲线呈现尖锐的锯齿状，但拉毛面积比总体上随着印刷速度的提高而增加。另外，以 2cm
量化的拉毛曲线较平滑，拉毛面积比与印刷速度具有很好的连续递增关系。拉毛面积比在
曲线末端有趋于平缓的趋势，那是由于印刷适性仪离压前压力降低造成的。
另外，图 3 给出了纸样分别在最大印刷速度 2．5m／s 和 1．25 m／s 设置下的拉毛曲线，
可以看出，不同最大印刷速度设置下得到的 2cm 量化拉毛曲线吻合程度很高，这不但说
明纸张的拉毛现象具有统计意义上的规律性，也说明图像分析技术在处理纸张印刷表面
强度方面具有很强的速度适应性和重现性。
2．2 利用拉毛曲线确定纸张印刷表面强度
图像技术得到的拉毛面积比与印刷速度的关系，很好地反映了纸张表面抵抗拉力的性能 ，
尤其对于非涂布纸，得到的 2cm 量化拉毛曲线具有很好的连续性和重现性。但由于拉毛面
积比是宽量化得到的统计平均值，拉毛刚开始时的面积比趋向无穷小，以拉毛面积比为