Файл: Изучение структурно-размерных показателей бумаги и картона.pdf

Введение

Бума́га — волокнистый материал с минеральными добавками. Представлен в виде листов для письма, рисования, печати, упаковки и прочего, получаемый из целлюлозы: растений, а также вторсырья (тряпья и макулатуры).

Начиная с 1803 года в производстве бумаги используются бумагоделательные машины.

Карто́н — вид плотной бумаги.

Определение показателей, характеризующих структуру бумаги

Бумага представляет собой материал с капиллярно-пористой структурой. К показателям, характеризующим структуру бумаги, относятся размерные показатели: масса и толщина; плотность и пухлость, пористость и размер пор. О неоднородности структуры бумаги можно судить по показателю «облачность». В специальных таблицах указаны диапазоны, в которых могут варьироваться показатели структуры для выпускаемых видов печатной бумаги

Определение белизны и наличия оттенка бумаги

Белизна характеризует способность материала отражать падающий свет равномерно по всей видимой части спектра. Бумага, в силу особенностей волокнистого состава, может иметь более или менее заметный для глаза природный желтоватый оттенок, что будет влиять на восприятие цветного изображения. На схемах показаны факторы, от которых зависит показатель белизны бумаги, и влияние этого показателя на параметры, определяющие качество оттисков.

За показатель белизны бумаги принимается коэффициент отражения в синей зоне спектра.

Светонепроницаемость характеризует способность бумаги рассевать падающий свет и не пропускать его на оборотную сторону. Все факторы, увеличивающие лучепреломление в бумаге, повышают светонепроницаемость. Значение показателя светонепроницаемости (непрозрачности) особенно важно учитывать при двухсторонней печати.

Глянец характеризует способность бумаги часть падающего света отражать зеркально. На схемах показаны факторы, от которых зависит этот показатель, и его влияние на качество изображения.

Определение степени проклейки бумаги

Бумага является материалом гидрофильным и гигроскопичным, т.е. Она хорошо смачивается водой и способна поглощать влагу из воздуха. Это может отрицательно сказываться на свойствах бумаги. Так, с увеличением влажности снижается прочность бумаги, меняются её линейные размеры. Для повышения водостойкости и прочности в состав бумаги вводят проклеивающие вещества. О введении в бумагу проклеивающих веществ судят по показателю степень проклейки.

За показатель степени проклейки принимается толщина штриха, который не расплывается и не переходит на оборотную сторону листа.

Если ширина штриха составляет:

0,25мм – бумага непроклеенная

0,25 – 0,50мм – бумага с малой степенью проклейки

0,75 – 1,00мм – бумага со средней степенью проклейки

1,25 – 2,0мм – бумага с высокой степенью проклейки

Для оценки степени проклейки используется также метод сухого индикатора.

Впитывающая способность бумаги зависит от ее структуры и смачиваемости контактирующими жидкостями. При печатании от впитывающей способности зависит скорость закрепления краски на оттиске, а также глубина проникновения краски в структуру бумаги. На специальной схеме показаны факторы, влияющие на впитывающую способность бумаги, а также параметры, зависящие от этого свойства.

При попадании в бумагу влаги волокна, образующие её структуру, могут набухать, что приводит к изменению линейных размеров бумажного листа. Это может негативно сказываться на качестве оттисков. При отливе бумаги на бумагоделательной машине волокна ориентируются в направлении движения сетки, поэтому изменения, происходящие с бумагой, значительно отличаются для разных направлений бумажного листа. На специальной схеме показаны факторы, от которых зависит деформация бумаги при изменении влажности, а также влияние деформации бумаги на параметры качества оттисков.

Оценка показателя облачности

Оценку показателя облачности проводят визуальным сравнением образца исследуемой бумаги и эталонов, для которых этот показатель указан, рассматривая их на просвет. При этом обращают внимание на контраст между светлыми и темными участками и оценивают размеры этих участков.

Определение светонепроницаемости

Порядок выполнения работы

Верхний образец стопы, использованный для определения показателя белизны, положить на черную подложку.

Измерить с помощью денситометра оптическую плотность образца за синим фильтром.

Пользуясь специальной таблицей, перевести значение оптической плотности в коэффициент отражения и записать это значение в табл.

Рассчитать значение показателя светонепроницаемости по формуле:

Если полученное значение больше 92%, то такую бумагу можно без ограничений использовать для двухсторонней печати.

Изучение влияния гладкости на графическую точность

Если деформация бумаги при увлажнении в поперечном направлении меньше 2,2%, то бумагу можно использовать в офсетной печати.

Правильный выбор бумаги по её свойствам позволяет получить необходимое качество конкретной полиграфической продукции.

Первым показателем является масса одного квадратного метра (г/м2). По принятой классификации масса 1 м2 печатной бумаги может составлять от 40 до 250 грамм. Бумаги с массой выше 250 г/м2 относятся к картонам.

Показатели качества бумаги, определяющие её печатные свойства могут быть объединены в следующие группы:

Геометрические: гладкость, толщина и масса 1 м2, плотность и пористость;

Оптические: оптическая яркость, непрозрачность, глянец;

Механические: (прочностные и деформационные): прочность поверхности к выщипыванию, разрывная длина или прочность на разрыв, прочность на излом, сопротивление раздиранию, сопротивление расслаиванию, жесткость, упругость при сжатии и т.д.

Сорбционные: влагопрочность, гидрофобность, способность впитывать растворители печатных красок.

Все эти показатели имеют тесную зависимость друг от друга. Степень их влияния на оценку печатных свойств бумаги различна для различных способов печати.

Бумагу часто классифицируют по степени отделки поверхности. Это может быть бумага без отделки - матовая, бумага машинной гладкости и глазированная (иначе каландрированная) бумага, которую дополнительно обрабатывали в суперкаландрах для придания ей высокой плотности и гладкости.

Геометрические свойства бумаги

Гладкость бумаги, то есть микрорельеф, микрогеометрия ее поверхности определяет "разрешающую способность" бумаги: ее способность передавать без разрывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации. Это одно из важнейших печатных свойств бумаги. Чем выше гладкость бумаги, тем больше полнота контакта между ее поверхностью и печатной формой, тем меньшее давление нужно приложить при печатании, тем выше качество изображения. Гладкость бумаги определяется в секундах с помощью пневматических приборов или с помощью профилограмм, дающих наглядное представление о характере поверхности бумаги. Различные способы печати предъявляют к бумаге различные требования по гладкости. Так каландрированная типографская бумага должна иметь гладкость от 100 до 250 сек., а офсетная бумага той же степени отделки может иметь гладкость гораздо ниже - 80-150 сек. Бумага для глубокой печати отличается повышенной гладкостью, которая составляет от 300 до 700 сек. Газетная бумага не может быть гладкой в силу высокой пористости. Существенно улучшает гладкость поверхности нанесение любого покровного слоя - будь то поверхностная проклейка, пигментирование, легкое или простое мелование, которое, в свою очередь может быть различным: односторонним и двухсторонним, однократным и многократным и т.д.

Поверхностная проклейка - это нанесение на поверхность бумаги тонкого слоя проклеивающих веществ (масса покрытия составляет до 6 г/м2 с целью обеспечения высокой прочности поверхности бумаги, предохраняющей ее от выщипывания отдельных волокон липкими красками, а также для уменьшения деформации бумаги при увлажнении для обеспечения точного совпадения красок в процессе многокрасочной печати. Особенно это важно для офсетной и литографской печати, когда бумага подвергается увлажнению водой в процессе печати.

Пигментирование и мелование бумаги отличаются только массой наносимого покрытия. Так считается, что масса покровного слоя в пигментированных бумагах не превышает 14 г/м2, а в мелованных бумагах достигает 40 г/м2. Меловой слой отличается высокой степенью белизны и гладкости. Высокая гладкость - одна из наиболее важных характеристик мелованных бумаг. Их гладкость достигает 1000 сек. И более, а высота рельефа не превышает 1 мкм. Показатель гладкости не только обеспечивает оптимальное взаимодействие бумаги и краски, но и улучшает оптические свойства поверхности, воспринимающей красочное изображение. Высокая гладкость мелованной бумаги позволяет вести печать с хорошей пропечаткой при малых толщинах красочного слоя.

Обратной величиной гладкости является шероховатость, которая измеряется в микрометрах. Она напрямую характеризует микрорельеф поверхности бумаги. Как правило, в технических спецификациях бумаги указывают одну из двух этих величин.

Важной геометрической характеристикой бумаги, наряду с толщиной и массой 1 м2, является пухлость. Она характеризует степень спрессованности бумаги и очень тесно связана с такой оптической характеристикой, как непрозрачность. То есть, чем пухлее бумага, тем она более непрозрачна при равном граммаже. Пухлость измеряется в см3/г. Пухлость печатных бумаг колеблется, в среднем, от 2 см3/г (для рыхлых, пористых) до 0,73 см3/г (для высокоплотных каландрированных бумаг).

{в практическом приложении это означает, что, если брать более пухлую бумагу меньшего граммажа, то при равной непрозрачности, в тонне бумаги будет больше листов}

Пористость непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги, то есть на ее способность воспринимать печатную краску и вполне может служить характеристикой структуры бумаги. Бумага является пористо-капиллярным материалом, при этом различают макро- и микропористость. Макропоры, или просто поры, - это пространства между волокнами, заполненные воздухом и влагой. Микропоры, или капилляры, - мельчайшие пространства неопределенной формы, пронизывающие покровный слой мелованных бумаг, а также образующиеся между частичками наполнителя или между ними и стенками целлюлозных волокон у немелованных бумаг. Капилляры есть и внутри целлюлозных волокон. Все немелованные, не слишком уплотненные бумаги, например, газетная - макропористые. Общий объем пор в таких бумагах достигает 60% и более, а средний радиус пор составляет около 0,16-0,18 мкм. Такие бумаги хорошо впитывают краску, благодаря своей рыхлой структуре, то есть сильноразвитой внутренней поверхности.

Мелованные бумаги относятся к микропористым, иначе капиллярным бумагам. Они тоже хорошо впитывают краску, но уже под действием сил капиллярного давления. Здесь пористость составляет всего лишь 30%, а размер пор не превышает 0,03 мкм. Остальные бумаги занимают промежуточное положение.

{фактически, это означает, что при печати на офсетной бумаге в поры проникают как растворители, содержащиеся в краске, так и красящие пигменты. Таким образом, концентрация пигмента на поверхности невелика и невозможно добиться насыщенных цветов. При печати же на мелованной бумаге, диаметр пор мелованного слоя настолько мал, что в поры впитываются только растворители, в то время, как частицы пигмента остаются на поверхности бумаги. Поэтому изображение получается очень насыщенное.}

Оптические свойства бумаги

Особое место в структуре печатных свойств бумаги занимают оптические свойства, то есть белизна, непрозрачность, лоск(глянец).

Оптическая яркость - это способность бумаги отражать свет рассеянно и равномерно во всех направлениях. Высокая оптическая яркость для печатных бумаг весьма желательна, так как четкость, удобочитаемость издания зависит от контрастности запечатанных и пробельных участков оттиска.

При многокрасочной печати, цветовая точность изображения, ее соответствие оригиналу возможны только при печатании на достаточно белой бумаге. Для повышения оптической яркости в дорогие высококачественные бумаги добавляют так называемые оптические отбеливатели - люминофоры, а также синие и фиолетовые красители, устраняющие желтоватый оттенок, присущий целлюлозным волокнам. Этот технологический прием называют подцветкой. Так, мелованные бумаги без оптического отбеливателя имеют оптическую яркость не менее 76%, а с оптическим отбеливателем - не менее 84%. Печатные бумаги с содержанием древесной массы должны иметь оптическую яркость не менее 72%, а вот газетная бумага может быть недостаточно белой. Её оптическая яркость составляет в среднем 65%.

Еще одним важным практическим свойством печатной бумаги является ее непрозрачность. Особенно важна непрозрачность при двухсторонней печати. Для повышения непрозрачности подбирают композицию волокнистых материлов, комбинируют степень их помола, вводят наполнители.

К оптическим свойствам бумаги относится также ее лоск или глянец. Лоск, или глянец, - это результат зеркального отражения поверхностью бумаги падающего на нее света. Естественно, это тесно связано с микрогеометрией поверхности, то есть с гладкостью бумаги. Обычно с повышением гладкости лоск тоже увеличивается. Однако, эта связь неоднозначна. Следует помнить, что гладкость определяется механическим способом, а лоск - это оптическая характеристика. Глянец глазированной бумаги может составлять 75-80%, а матовой - до 30%.