Структурные свойства бумаги. Механические свойства бумаги
По способу печати бумага обычно подразделяется на офсетную, типографскую и для глубокой печати. Печатные свойства бумаги - это свойства, определяющие ее поведение до печати (т.е. прохождение ее через бумагопроводящую систему печатной машины), во время печати (взаимодействие бумаги с печатной краской и процесс закрепления изображения) и после печати (операции фальцовки, брошюровки, подрезки, а также эксплуатационные характеристики готовой продукции). Все эти свойства, можно объединить в следующие группы:
Физические: гладкость, толщина и масса 1 м2, плотность и пористость;
Оптические: белизна, непрозрачность, лоск (глянец);
Показатели однородности структуры, бумаги: равномерность просвета, разносторонность;
Механические (прочностные и деформационные): прочность поверхности к выщипыванию, разрывная длина или прочность на разрыв, прочность на излом, влагопрочность, мягкость и упругость при сжатии и т.д.;
Сорбционные: гидрофобность (стойкость к действию воды), впитывающая способность растворителей печатных красок.
Физические свойства бумаги:
Гладкость бумаги, микрорельеф ее поверхности определяет "разрешающую способность" бумаги - т.е. 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 контакт 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 поверхности бумаги. Различные способы печати предъявляют к бумаге разные требования по гладкости. Так каландрированная типографская бумага должна иметь гладкость от 100 до 250 секунд, а офсетная бумага той же степени отделки может иметь гладкость гораздо ниже - 80-150 секунд. Бумага для глубокой печати отличается повышенной гладкостью, которая составляет от 300 до 700 секунд. Газетная бумага не может быть гладкой из-за пористости. Существенно улучшает гладкость поверхности нанесение любого покровного слоя, - поверхностная проклейка, пигментирование, мелование (которое, в свою очередь, может быть различным, - односторонним и двухсторонним, однократным, многократным и т.д.).
Пористость. Она 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. Мелованные бумаги относятся к микропористым (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. Плотность печатных бумаг колеблется, в среднем, от 0.5 г./ см3 для рыхлых (пористых) и до 1.35 г./см3 для высокоплотных капиллярных бумаг.
У бумаги различают две стороны: прилегающую к сетке бумагоделательной машины и прилегающую к сукну. Сеточная сторона почти всегда грубее вследствие ромбовидной маркировки сетки, по которой движется еще не застывшее бумажное полотно при изготовлении. Различие в гладкости и пористости обеих сторон бумаги называют двусторонностью.
Бумага имеет определённую структуру, обусловленную большей ориентацией волокон в направлении движения сетки бумагоделательной машины и большим натяжением, испытываемым бумагой в этом направлении, известном под названием машинного. Поперечным является направление бумаги под прямым углом к направлению движения сетки бумагоделательной машины.
Структурно-механические свойства
Масса (вес) является наиболее распространённым показателем, т.к. большинство бумаг продают по массе 1 м 2 . Массу бумаги чаще относят к единице площади, чем к единице объёма, как это делают в отношении других материалов, т.к. бумагу используют в виде листа, и поэтому площадь в данном случае играет более важную роль, чем объём. По массе одного квадратного метра мелованного листа бумагу подразделяют на легкую (до 60 г/м 2), средней плотности (70—150 г/м 2) и высокой плотности (более 150 г/м 2). Употребление слова «плотность» в
данном случае не совсем корректно, но оно благозвучнее, чем термин «граммаж», который часто используют в профессиональной среде для обозначения массы одного квадратного метра бумаги.
Толщина бумаги (мкм) является важным фактором в характеристике многих других видов бумаги и определяет как проходимость бумаги в печатной машине, так и потребительские свойства (в первую очередь прочностные) готового изделия.
Механическая прочность — одно из основных и важных свойств большинства видов бумаги и картона. Стандарты на печатные виды бумаг предусматривают определённые требования механической прочности на разрыв. Эти требования определяются возможностью выработки на современных быстроходных машинах печатных видов бумаги без обрывов с последующим пропуском её через быстроходные перемотно-резательные станки и в дальнейшем на печатных машинах.
Достаточная механическая прочность бумаги должна обеспечивать безостановочную работу печатных машин на полиграфических предприятиях. В бумажной промышленности принято сопротивление бумаги разрыву характеризовать показателями разрывного груза или разрывной длиной бумаги. Обычная бумага, изготовленная на бумагоделательной машине (БМ), отличается
различными показателями прочности в машинном и поперечном направлении листа. В машинном направлении она больше, так как волокна в готовой бумаге ориентированы в машинном направлении.
Показатель сопротивления бумаги (картона) излому — один из существенных показателей, характеризующих механическую прочность бумаги. Он зависит от длины волокон, из которых образована бумага, их прочности, гибкости и сил связи между волокнами. Поэтому наиболее высоким сопротивлением излому отличается бумага, состоящая из длинных, прочных, гибких и прочно связанных между собой волокон. Для печатных видов бумаги наиболее значимый показатель в процессе переплётно-брошюровочых работ полиграфического производства.
Показатель качества — сопротивление продавливанию — нельзя отнести к числу основных. Он предусматривает по действующим стандартам для сравнительно ограниченного количества видов бумаги. Важное значение этот показатель имеет для упаковочно-обёрточных видов бумаги. Этот показатель в некоторой степени связан с показателями разрывного груза бумаги и удлинения её при разрыве.
Для некоторых видов бумаги и картона показатель сопротивления поверхности этих материалов истиранию служит одним из критериев, определяющих потребительские свойства материала. Это относится к чертёжно-рисовальным и картографическим видам бумаги. Эти бумаги допускают без излишнего повреждения поверхности возможность удаления написанного, нарисованного или
напечатанного путем подчистки резинкой, лезвием бритвы или ножа.
Одновременно подобная бумага с хорошей поверхностной прочностью на истирание должна сохранять удовлетворительный внешний вид после повторного нанесения текста или рисунка на стёртом месте.
Влагопрочность, или прочность во влажном состоянии — важный фактор большинства бумаг, особенно у бумаги, изготовленной на быстроходных бумагоделательных машинах, так как должна обеспечиваться бесперебойная работа БМ при переходе бумажного полотна из одной секции машины в другую. О влагопрочности бумаги судят по степени сохранения ею во влажном состоянии
первоначальной своей прочности, т.е. той прочности, которую она имела до увлажнения, находясь в воздушно-сухом состоянии.
Удлинение бумаги до разрыва, или её растяжимость характеризует способность бумаги растягиваться; особо важно для упаковочной бумаги, мешочной, бумаги и картона для производства штампованных изделий (бумажные стаканы), основы парафинированной бумаги для автоматической завертки конфет (т.н. карамельной бумаги).
Увеличение размеров увлажнённого листа бумаги по его ширине и длине, выраженное в процентах по отношению к первоначальным размерам сухого листа, носит название линейной деформации при увлажнении. Значения деформации бумаги при намокании и остаточной являются важными показателями для многих видов бумаги (офсетной, диаграммной, картографической, основы фотоподложки, бумаги с водяными знаками). Высокие значения показателей деформации бумаги приводят к несовмещению контуров красок при печати и, как следствие, получению некачественной печати. Однако надо отметить, что ГОСТ предполагает очень жёсткие условия испытаний (намокание калиброванной полоски бумаги в течение определенного времени), использование которых для большинства печатных видов бумаги нецелесообразно. Европейские нормы предполагают использование термина «влагорасширение», определяющего изменение линейных размеров полоски бумаги при изменении влажности воздуха от 30 до 80%.
Гладкость характеризует состояние поверхности бумаги, обусловленное механической отделкой. Гладкость характеризует внешний вид бумаги; шероховатая бумага, как правило, на вид непривлекательна. Гладкость важна для писчих видов бумаги, для печатных бумаг, а также при склейке бумаги.
Просвет бумаги характеризует степень однородности её структуры, т.е. степень равномерности распределения в ней волокон. О просвете бумаги судят по наблюдению в проходящем свете. Бумага с сильно облачным просветом крайне неоднородна. Её тонкие места являются и наименее прочными. Они оказывают меньшее сопротивление прохождению воды, чернил, печатной краски. Вследствие этого и печать на облачной бумаге оказывается низкого качества из-за неравномерности восприятия бумагой печатной краски.
Бумага неравномерная по просвету, а, следовательно, и по толщине, отличается повышенной склонностью к короблению поверхности. Нанесение покрытий на поверхность такой бумаги (мелование, лакирование, парафинирование) связано с производственными затруднениями и влечёт за собой появление брака. Каландрирование бумаги облачного просвета также связанно с повышенным образованием брака; на поверхности появляются залощённые пятна.
Бумага с облачным просветом трудно окрашивается, образуется разнотоновая облачность. Интенсивнее окрашиваются толстые участки бумажного полотна и менее интенсивно-тонкие.
Оптические свойства
Оптические свойства бумаги не менее важны, чем структурно-механические. Для некоторых видов бумаги (типа печатные, прозрачные упаковочные, чертёжная, фотографическая, писчие) оптические свойства имеют первостепенное значение. Важными показателями оптических свойств являются: белизна, светонепроницаемость, прозрачность (непрозрачность), лоск и цвет.
Истинная белизна бумаги связана с её яркостью или абсолютной отражательной способностью, т.е. визуальной эффективностью. Белизна базируется на измерении отражения света белыми или почти белыми бумагами с одной длиной волны (ГОСТ предусматривает 457 миллимикрон, т.е. в видимом спектре).
Белизна определяется как отношение количеств «упавшего» и распределенно отражённого света (%).
Пожелтение бумаги — это термин, которым условно называют снижение её белизны от воздействия световых лучей или повышенной температуры. От светового разрушения бумага может быть защищена хранением её в помещении без окон или с окнами, покрытыми плотными шторами.
Светонепроницаемость — способность бумаги пропускать лучи света. Свойство непрозрачности бумаги определяется общим количеством пропускаемого света (рассеянного и нерассеянного). Непрозрачность обычно определяется степенью «проникновения» изображения в испытываемый материал, помещённый прямо против рассматриваемого предмета.
Чаще применяется термин непрозрачность бумаги — отношение количества света, отраженного от листа, лежащего на чёрной подложке к свету, отражённому светонепроницаемой стопой этой бумаги.
Прозрачность определённым образом связана с непрозрачностью, но отличается от неё тем, что определяется количеством света, который проходит без рассеивания. Коэффициент прозрачности является лучшей оценкой высокопрозрачных материалов (калек), тогда как измерение непрозрачности более пригодно для относительно непрозрачных бумаг.
Лоск (глянец) является свойством бумаги, выражающим степень лощёности, глянца или способности поверхности отражать изображения. Лоск можно рассматривать как свойство поверхности бумаги отражать свет под данным углом отражения в большей степени, чем рассеянное отражение света под тем же углом. Таким образом, лоск (глянец) — относительное количество света,
отражённого в зеркальном направлении к количеству упавшего света.
Химические свойства
Химические свойства бумаги в основном определяются видом применяемой древесины, методом и степенью варки и отбелки, а также типом и количеством добавленных неволокнистых компонентов. Эти свойства бумаги имеют важное значение, так как они влияют на её физические, электрические и оптические свойства.
Для некоторых видов бумаги химические свойства имеют такое же важное значение, как и физические, а в некоторых случаях — даже большее значение. Примером может служить антикоррозийная бумага, применяемая для упаковки серебряных и полированных изделий из стали. Эта бумага не должна содержать серы и сульфидов, а также свободных кислот, хлора и крепких щелочей, вызывающих потускнение или травление металлической поверхности. Лучшие сорта антикоррозийной бумаги изготовляют из хорошо очищенного и отбеленного тряпья
или из сульфидной целлюлозы, которые несколько раз тщательно промывают для удаления остатков отбеливающих веществ. Подобным же образом должна быть изготовлена бумага для печати типографской краской при помощи металлического шрифта или для покрытия золотой фольгой, так как металл в краске или фольга будут тускнеть при соприкосновении с бумагой, содержащей восстановимую серу даже в количестве двух частей на миллион частей бумаги. Некоторые антикоррозийные бумаги, применяемые для упаковки серебряных изделий, пропитывают солями (например, уксуснокислой медью, ацетатом свинца или ацетатом цинка), которые вступают в реакцию с сероводородом, содержащимся в некотором количестве в атмосфере, и тем устраняют соприкосновение газа с серебром.
Химические свойства имеют большое значение для следующих видов бумаги:
- фотографической (для репродукции);
- безопасной (в отношении подделок);
- для бумаги, от которой требуется высокая степень неизменяемости, электрической бумаги, предназначаемой для пропитки смолами, и бумаги для
упаковки пищевых продуктов.
Эти бумаги не должны содержать ядовитых веществ; кислотность и наполнители в бумаге должны соответствовать ее назначению.
Влажность . Соотношение целлюлоза/вода является наиболее важным фактором в химии бумаги. Количество воды, содержащейся в отдельных волокнах, влияет на их прочность, эластичность и бумагообразующие свойства. Содержание влаги в бумаге влияет на её вес, прочность, неизменяемость, устойчивость размеров и электрические свойства; оно имеет очень важное значение при каландрировании, печатании, покрытии и пропитке. При испытании бумаги её обычно кондиционируют для того, чтобы создать во время испытании постоянную, предопределенную влажность во время испытаний.
Зольность бумаги зависит в основном от количественного содержания наполнителей в её композиции. Бумага высокой прочности должна иметь низкое содержание золы, так как минеральные вещества уменьшают прочность бумаги. Высокое содержание золы нежелательно в таких видах бумаги, как фотографические, электроизоляционные, фильтровальные.
Микроскопические анализы
Кроме обычно применяемых химических, физических и оптических испытаний бумаги, важные сведения о её свойствах можно получить путём исследования под микроскопом. К числу важных областей применения микроскопа на практике относятся определения длины и вида волокна, состав по волокну, анализ загрязнений, пятен, определение степени обработки волокна, изучение смоляной и крахмальной проклейки и исследование бумаги в отношении наполнителей.
Качество бумаги и картона характеризуется потребительскими свойствами, показатели которых регламентируются стандартами. Важнейшими из этих свойств являются состав по виду волокнистых полуфабрикатов, масса 1 м 2 , толщина, плотность, гладкость, степень проклейки, зольность, белизна и сорность. Бумага и картон также характеризуются прочностью на разрыв, линейной деформацией при увлажнении и высыхании, прозрачностью, воздухопроницаемостью и другими свойствами.
Состав волокон бумаги. По виду волокнистых полуфабрикатов во многом определяет назначение бумаги в соответствии с приобретенными свойствами. Изменяя композицию (рецептурный состав волокнистых полуфабрикатов) бумаги и картона, им придают заданные свойства. Состав видов волокнистых полуфабрикатов указывают в процентах. Знания направления волокон бумаги также имеют значение при проверке ее качества, хранении, выработке изделий из бумаги. Направление бумаги определяют следующими способами: по внешним признакам, по двум полоскам бумаги, по кругу бумаги, по деформации краев листа при увлажнении, по разрушающему усилию.
Масса 1 м 2 бумаги в основном зависит от видов волокнистых полуфабрикатов, использованных для ее изготовления. Бумага, изготовленная на основе древесной массы, значительно тяжелее бумаги, содержащей целлюлозу или тряпичную полумассу. Этот показатель также характеризует плотность и пористость бумаги. В свою очередь пористость непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги, то есть на ее способность воспринимать печатную краску, и вполне может служить характеристикой структуры бумаги.
Определение размеров и косины листа. Косина листа - отклонение формы листа бумаги от прямоугольной. Метод расчета основан на измерении длин диагоналей листа и вычислении косины с учетом разности длин диагоналей. Длину диагоналей листа бумаги (картона) измеряют металлической линейкой или металлической рулеткой. Результат измерения представляют целым числом. Абсолютную косину листа бумаги (картона) К абс в мм. вычисляют по формуле
Кабс = c - d, (1.3.1)
где с и d -- длины диагоналей листа, мм.
Относительную косину листа бумаги (картона) К отн определяют как отношение абсолютной косины к длине большей стороны листа
К отн = К абс / а, (1.3.2)
где а -- длина большей стороны листа, мм.
Степень проклейки имеет важное значение для бумаги, предназначенной для письма, черчения и рисования. Она зависит от количества внесенных в бумажную массу или нанесенных на поверхность бумаги вида и количества проклеивающих веществ. Выражают степень проклейки бумаги максимальной шириной штриха в миллиметрах, при нанесении которого водные красящие составы (чернила, тушь, акварельные краски) не расплываются и не проходят на обратную (сеточную) сторону бумаги. Степень проклейки картона выражают процентным содержанием проклеивающих веществ.
Белизна характеризует оптические свойства бумаги, ее способность диффузно отражать световой поток в коротковолновой части спектра. Она выражается в процентах по отношению к эталону белизны (серно-кислый барий) и зависит от вида использованных волокнистых полуфабрикатов, качества их отбеливания или подцветки. Чем выше белизна, тем легче читать текст, чертежи и графики.
Гладкость характеризуется рельефом поверхности бумаги и зависит от однородности бумажной массы и обработки бумаги на стадии отделки. Гладкость выражается в секундах, в течение которых определенный объем воздуха проходит между бумагой и стеклянной пластинкой при постоянных давлении на бумагу и разряжении, создаваемых вакуум-аппаратом. Так, гладкость писчих бумаг равна 100--150 с, мелованных - 400--600 с. Чем выше гладкость, тем ровнее ложатся на бумагу чернила, пасты, краски и печать.
Толщина бумаги, измеряется в микронах (мкм), определяет как проходимость бумаги в печатной машине, так и потребительские свойства -- в первую очередь прочностные -- готового изделия. При измерении толщины вычисляют еще два важных показателя: плотность и удельный объем бумаги. Все показатели нормируются согласно ГОСТам по каждому виду бумаги и влияют на потребительские свойства конечного продукта.
Пухлость бумаги. Она характеризует степень спрессованности бумаги и очень тесно связана с непрозрачностью: то есть чем пухлее бумага, тем она более непрозрачна при равном граммаже. Пухлость измеряется в кубических сантиметрах на грамм (см 3 /г). Пухлость печатных бумаг колеблется в среднем от 2 см 3 /г (для рыхлых, пористых) до 0,73 см 3 /г (для высокоплотных каландрированных бумаг). На практике это означает, что если брать более пухлую бумагу меньшего граммажа, то при равной непрозрачности в тонне бумаги будет больше листов.
Сорность - характеризует качество бумаги. Для определения сорности используются шаблоны для вырезания образцов размером 250Ч250 мм. Шаблон изготовлен из прозрачной бесцветной пленки с нанесенными на ней черными фигурами различной конфигурации. Схематичное изображение конфигурации соринок
Среднюю сорность выражают средним количеством соринок на обеих сторонах всех испытуемых образцов в пересчете на 1 м 2 поверхности бумаги или картона и считают по формуле
Y = c Ч 8 / n, (1.3.3)
где с - суммарное количество соринок с двух сторон,
n - количество испытанных образцов.
Прочность на разрыв. Она зависит не от прочности отдельных компонентов, а от прочности самой структуры бумаги, которая формируется в процессе бумажного производства. Это свойство характеризуется обычно разрывной длиной в метрах или разрывным усилием в ньютонах. Так, для более мягких типографских бумаг разрывная длина составляет не менее 250 мм, а для жестких офсетных эта величина возрастает уже до 350 мм и выше.
Прочность на излом - характеризует жесткость бумаги. Сущность метода заключается в определении числа двойных перегибов, выдерживаемых полоской бумаги, находящейся под натяжением, при изгибе попеременно в одну и другую стороны на определенный угол до ее разрушения. Прочности на излом при многократных перегибах определяется на приборах Шоппера, Ломаржи, Келер-Молина. Норма для рисовальной бумаги - 40-50, для чертежной - 15-50, чертежной прозрачной - 900 -1500.
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. 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/м 2 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/м 2 , а в мелованных бумагах достигает 40 г/м 2 . 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 м 2 , 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 см 3 /г. Пухлость печатных бумаг колеблется, в среднем, от 2 см 3 /г (для рыхлых, пористых) до 0,73 см 3 /г (для высокоплотных каландрированных бумаг).
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. 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.
Способы измерения геометрических свойств бумаги приведены в таблице 13.
Таблица 13 - Геометрические свойства бумаги и их измерение
|
Свойство |
Определение |
Способ измерения |
|
Гладкость |
Гладкость бумаги определяет ее "разрешающую способность": способность передавать без разрывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации. |
Гладкость бумаги измеряется в секундах с помощью пневматических приборов или с помощью профилограмм, дающих наглядное представление о характере поверхности бумаги. |
|
Толщина - это расстояние по вертикали между двумя параллельными поверхностями бумаги при заданном давлении на поверхность. |
Определяется толщиномером или микрометром и выражается в мм или мкм. Для этого используется образец бумаги размером 100 х 100 мм. Измерения толщины производятся в пяти местах образца, затем рассчитывается среднее арифметическое значение - hср. |
|
|
Масса квадр. метра (граммаж) |
Масса квадратного метра бумаги характеризует ее толщину, так как чем толще бумага, тем она тяжелее (при условии равной плотности). |
Определяется взвешиванием образца бумаги, размером 100 х 100 мм на специальных квадрантных весах. |
|
Плотность |
Плотность - масса 1 см3 бумаги. Она определяется отношением массы материала к его объему. d=, г/см 3 |
Для расчета плотности бумаги используются значения массы квадратного метра и толщины бумаги. m равна массе квадратного метра в граммах, а объем V (см3) равен произведению площади листа бумаги S (в см2) на среднюю толщину hср (в см). |
|
Пористость |
Пористость - это объем пор, содержащихся в 1 см3 бумаги. |
Определяется расчетным способом: П= · (Vп/ Vб) х 100% , где Vп - объем пор Бумага в процессе печатания испытывает самые разнообразные механические воздействия: сжатие, изгиб, растяжение. В процессе пользования печатным изделием, кроме механический воздействий, бумага подвергается действию света, изменяющейся влажности и др. Все эти испытания бумага должна пройти без разрушения и сохраняться без изменения свойств в течение длительного времени. Свойства бумаги , которые обеспечивают нормальное проведение технологического процесса (печатание, брошюрование, отделка печатной продукции) называются технологическими . К ним относятся: Ровность и гладкость поверхности, обеспечивающие контакт бумаги с печатной формой; Мягкость, т. е. способность бумаги сглаживаться под давлением; впитывающая способность, определяющая восприятие и закрепление краски на оттиске; Механические свойства (прочностные и деформационные), благодаря которым бумага выдерживает различные воздействия в технологическом процессе; Оптические характеристики: белизна, непрозрачность, глянец, определяющие контраст и правильную цветопередачу изображения. Большое практическое значение имеют потребительские свойства , т.е. те, которое определяют внешний вид печатной продукции и обеспечивает ее долговечность. К ним относятся: Светопрочность, т.е. устойчивость свойств бумаги при продолжительном действии света; Устойчивость к изменению атмосферных условий (температура, влажность); Механические и оптические свойства, которые являются как технологическими, так и потребительскими . Размерные показатели бумаги Важнейшие размерные показатели бумаги – толщина и масса бумаги площадью 1 м² . Толщина бумаги зависит от количества бумажной массы, подаваемой на сетку бумагоделательной машины, ее концентрация и скорости движения сетки. Бумага неоднородна по толщине и при ее измерении получают усредненное значение. Толщина влияет на многие свойства бумаги. С увеличением толщины растут прочность бумаги, непрозрачность, деформация сжатия. Чем тоньше бумага, тем плотнее, компактнее книжный блок. На качество печати влияет однородность толщины бумаги в листе, рулоне, кипе. Отклонения по толщине приводят к непропечаткам на оттиске. Бумагу для печати выпускают массой 1 м² от 30 до 300 г. Материал массой более 300 г/м² называют картоном . Размерные показатели (толщина и масса бумаги площадью 1 м²) являются основными при расчете необходимого количества бумаги на издание. Структура бумаги Важнейшими характеристиками структуры являются плотность и пористость бумаги. Плотность определяется отношением массы листа бумаги к его объему и выражают в. г/см3. Для различных видов бумаги плотность колеблется в пределах от 0,5 г/см3 - для рыхлых, пористых и до 1,2 г/см3 - для сильно уплотненных видов бумаги. Плотность бумаги зависит от вида и степени помола волокна, количества наполннтеля, от степени каландрирования бумаги и др. Пористость (наличие межволоконных пространств) косвенно связана с плотностью. Чем больше плотность бумаги, тем меньше ее пористость. Высокая пористость бумаги обеспечивает хорошую впитывающую способность и, следовательно, влияет на скорость закрепления краски, но в то же время в результате сильного впитывания краски оттиски получаются менее контрастными, менее насыщенными. На более плотной, менее пористой бумаге достигается более высокая четкость изображения. Неоднородность структуры бумаги Бумага является капиллярно-пористым неоднородным материалом. Неоднородность бумаги объясняется многокомпонентностью ее состава и особенностями технологии изготовления. В процессе дефибрирования древесины и размола целлюлозы получают волокна разных размеров. Сами волокна распределяются в толще листа также неравномерно, образуя более или менее плотные участки, которые хорошо видны при рассматрении бумаги «на просвет». Неравномерно и распределение частиц наполнителя в толще листа. Содержание наполнителя с сеточной стороны на 15-18% меньше, чем с верхней. Неоднородность структуры бумаги оказывает влияние на многие ее свойства. Так, бумага имеет неравномерную толщину, различную гладкость и впитывающую способность с верхней и сеточной сторон листа, разную прочность в машинном и поперечном направлениях и др. Неоднородность свойств бумаги ухудшает ее качество и вызывает большие трудности в работе с ней. Характеристика поверхности бумаги Гладкость - основное свойство бумаги, характеризующее ее поверхность. Гладкая бумага обеспечивает полный контакт с поверхностью жесткой печатной формы, к которой бумага прижимается под определенным давлением. От полноты контакта бумаги с формой зависит точность воспроизведения элементов изображения. Таким образом, чем выше гладкость поверхности бумаги, тем больше ее разрешающая способность , т. е. возможность воспроизведения на ней самых мелких деталей изображения, а следовательно, выше качество печати. На очень гладкой поверхности полная пропечатка всех элементов изображения может быть достигнута при минимальном давлении. Получить бумагу с абсолютно гладкой поверхностью невозможно. Поверхность бумаги всегда имеет микронеровности , образующиеся в процессе ее изготовления в результате переплетения волокон и наличия частичек наполнителя на ее поверхности. Плохое измельчение и скопление волокон, а также случайные грубые включения образуют макронеровности. Кроме того, на стороне листа, обращенной к сетке бумагоделательной машины, остаются следы сетки, что увеличивает шероховатость сеточной стороны бумаги. Гладкость бумаги значительно повышается при введении нанаполнителя и особенно при нанесении на ее поверхность в процессе мелования покровного пигментного слоя, который закрывает неровности бумаги-основы. Только на высокогладкой мелованной бумаге могут быть воспроизведены мелкие печатающие элементы. Хорошее качество печати может быть достигнуто и на не очень гладкой бумаге, но под определенным давлением, когда в процессе печатания происходит сжатие бумаги и выравнивание ее поверхности. Сглаживание поверхности бумаги в момент ее контакта с печатной формой увеличивает разрешающую способность бумаги, улучшает точность воспроизведения оригинала, увеличивает переход краски с формы на бумагу. Механические свойства бумаги Механические свойства бумаги объединяют две группы свойств: Прочностные свойства, характеризующие сопротивление материала разрушению при механических воздействиях, Деформационные свойства, характеризующие деформированность материала без разрушения. Прочностные свойства Прочность бумаги, т.е. ее сопротивление разрушению при механических воздействиях - важная характеристика, определяющая возможность использования бумаги в печатных и других машинах и обеспечивающая сохранность и долговечность готовых печатных изделий. Например, из-за недостаточной прочности бумаги может произойти обрыв бумажного полотна. Таким образом, недостаточная прочность бумаги приводит к непроизводительным простоям печатных машин. Кроме того, низкая прорость бумаги заставляет снижать скорость печатания. Прочностные свойства бумаги зависят от ее состава и структуры. При механическом воздействии на бумагу возможно разрушение самих волокон, но более вероятно нарушение связей между ними. Поэтому прочность бумаги определяется не прочностью самого волокна, а прочностью связей между волокнами. Расщепление, фибриллирование волокон в процессе их размола способствует увеличению числа связей мёжду волокнами и, следовательно, повышению прочности бумаги. Частицы наполнителя, располагаясь между волокнами, служат как бы «распорками» и ослабляют эти связи. Различные проклеивающие вещества по-разному влияют на прочность. Гидрофобные (например, канифоль), образуют хрупкие, легко разрушающиеся связи. Гидрофильные проклеивающие вещества, близкие по молекулярной природе к волокну (например, крахмал), повышают прочность бумаги. Увлажнение бумаги приводит к резкому снижению ее прочности. Прочность бумаги зависит от ее структуры и поэтому неоднородна в различных направлениях листа. Прочность на разрыв в машинном направлении может в нескольку раз превышать прочность на разрыв в поперечном направлении. Прочность зависит от толщины бумаги: при сравнении бумаги одного состава, но разной толщины более толстая оказывается более прочной.; Прочность бумаги на излом играет большую роль в процессе использования полиграфической продукции. Особенно важен этот показатель для бумаги картографической, обложечной, форзацной, документной, предназначенной для изготовления крупноформатных вклеек, вкладок, которые при использовании подвергаются многократным перегибам при складывании. Прочность бумаги на надрыв имеет важное значение для рулонной бумаги, особенно при печатании газет на быстроходных ротационные машинах, когда нередко происходит обрыв бумажного полотна из-за недостаточного сопротивления кромки над-рыву. Прочность поверхности бумаги к истиранию важна при печатании на быстроходных рулонных машинах. При трении о металлические детали бумагопроводящей системы мелкие волокна и частички наполнителя| могут отделяться от поверхности бумаги, образуя бумажную пыль, которая загрязняет печатаю форму, красочный аппарат и понижает качество печатной продукции. Прочность бумаги к истиранию повышается при поверхностной проклейке. Если поверхность бумаги недостаточно прочна, то может происходить «выщипывание» волокон, т.е. разрушение поверхностного слоя бумаги при печатании липкими красками. «Выщипывание» наблюдается и у мелованной бумаги в результате срыва покровного слоя. Деформационные свойства Деформационные свойства являются важнейшей характеристикой печатной бумаги, предопределяющей ее поведение при печатании и выполнении других технологических операций. Деформационные свойства бумаги проявляются на всех стадиях технологического процесса; разрушение бумаги происходит после деформации. В бумаге, могут проявляться упругие и эластические деформации. Упругость - способность к обратимым деформациям, возникающим под действием нагрузки и мгновенно исчезающим при снятии нагрузки. Эластичность – это способность к большим обратимым деформациям под действием небольших нагрузок. В офсетной печати допускается применение более жесткой бумаги, так как неровная поверхность жесткой бумаги вступает в хороший контакт с легко деформирующейся резинотканевой пластиной и пропечатка на жесткой бумаге достигается за счет деформации пластины. Поэтому офсетным способом можно печатать на различных жестких поверхностях: металле, пластмассе, дереве. В брошюровочно-переплетных процессах при фальцовке оттисков, обжиме блока и др. необходимо, чтобы в бумаге проявилась остаточная деформация, для большей устойчивости фальца. Впитывающая способность бумаги Восприятие бумагой краски зависит от способности ее поверхности смачиваться краской и от впитывающей способности бумаги. Как правило, все печатные краски хорошо смачивают поверхность бумаги. Практически впитывающая способность бумаги зависит в первую очередь от ее пористости. Чем больше пористость бумаги, тем интенсивнее процесс впитывания. Скорость и глубина впитывания краски зависят от количества и размеров nop, а также от состава и свойств печатной краски. Бумага с крупными порами, например газетная, хорошо впитывает краску. Это обеспечивает быстрое ее закрепление на бумаге. Однако чрезмерное впитывание снижает интенсивность отпечатков и может привести к прони|канию краски на оборотную сторону бумаги, т.е. к «пробиванию» оттиска. Получение же интенсивных оттисков на крупнопористой бумаге потребует значительного увеличения толщины красочного слоя, что приведет к отмарыванию и перерасходу краски. Отношение бумаги к влаге . В состав печатной бумаги входят растительные волокна, которые в силу своего химического строения, наличия большого числа гидроксильных групп обладают гигроскопичностью. Поэтому бумага легко поглощает и отдает влагу. Если в помещение с высокой влажностью поместить сухую бумагу, то наблюдается поглощение бумагой влаги из воздуха, и, наоборот, в сухом помещении влага испаряется из влажной бумаги. Колебания влажности бумаги приводят к изменению многих ее рабочих свойств и вызывают осложнения в процессе печати. При высушивании бумаги уменьшаются ее размеры, повышается жесткость, снижается электропроводность. Пересушенная бумага – очень жесткая, легко рвется в печатной машине. При печатании на сухой бумаге требуется большее давление, это снижает тиражестойкость печатной формы. Уменьшение электропроводности при пониженной влажности бумаги делает бумагу как бы намагниченной, из-за чего происходит слипание бумажных листов, что осложняет работу печатной машины. Изменение влажности бумаги при колебаниях атмосферной влажности в печатном цехе вызывает волнистость бумаги, скручивание, образование морщин на оттиске и несовмещение красок при многокрасочной печати. Поэтому в цехах нужно поддерживать постоянные температуру и влажность воздуха. Для предотвращения деформации бумаги при увлажнении предусматривается ее акклиматизация. Поступившую со склада бумагу выдерживают в цехе некоторое время, чтобы она приобрела показатели влажности температуры печатного цеха. Оптические свойства бумаги Качество полиграфической продукции в значительной степени зависит от оптических свойств печатной бумаги: белизны, лоска (глянца) и прозрачности. Падающий от источника свет может или отражаться от материала, или проникать в материал. Белизна и лоск определяются характером и количеством отраженного светового потока, а прозрачность - прошедшего. Б е л и з н а - способность бумаги отражать свет рассеянно и равномерно по всему спектру. Это означает, во-первых, что бeлыe поверхности отражают свет рассеянно в разных направлениях; во-вторых, спектральный состав падающего на белую поверхность света не изменяется при отражении. Поэтому при освещении солнцем или искусственным источником свет, отраженный от белой поверхности, будет неокрашенным, ахроматическим. Реальные тела никогда не отражают и не поглощают всего падающего потока света. В природе нет ни абсолютно белых, ни абсолютно черных тел. Белизна бумаги влияет на градационную передачу в светлых участках репродукций. Особенно большое значение имеет белизна бумаги при печати цветных иллюстраций. На недостаточно белой бумаге с желтоватым оттенком цвета на оттиске, по сравнению с оригиналом, передаются с искажением. Белизна бумаги зависит от белизны исходных волокнистых материалов, белизны и количества вводимых наполнителей и подцветки. Сине-фиолетовая подцветка повышает белизну, устраняет желтый оттенок, характерный для волокон. Оптический отбеливатель устраняет желтизну, повышает количество отраженного света. Очень эффективно нанесение покровного пигментного слоя. Лоск Лощеная поверхность зеркально отражает значителную часть падающих на нее лучей. Лоск определяется отношением количества света, отраженного зеркально, ко всему отраженному свету. Мелованная бумага отражает 40 – 70 %, а машинной гладкости – 10% падающего света. Поверхность бумаги приобретает глянец, лоск при отделке на суперкаландрах. С целью повышения глянца в состав покровного слоя мелованной бумаги вводят специальные добавки: воск, латекс, метилцеллюлозу. При выборе бумаги для полиграфического воспроизведения различных оригиналов нужно иметь в виду, что на высоколощеной бумаге с высоким глянцем хорошо воспроизводятся черные и цветные фотографии, а также репродукции с картин масляной живописи. Для воспроизведения текста в книгах и журналах следует брать бумагу с невысоким глянцем поверхности. Чтение текста, отпечатанного на бумаге с глянцевой повepxностью, быстро утомляет зрение. Нельзя отождествлять глянец, лоск с гладкостью. Непрозрачность. Если световые лучи, проходя через слой вещества или какого-либо материала, выходят из него параллельно, то этот слой кажется прозрачным. Примеры прозрачных тел – стекло, калька, если свет полностью поглощается веществом, значит оно непрозрачно. Желательно, чтобы печатная бумага была непрозрачной. Основное условие непрозрачности бумаги - поглощение света, которое вызвано многократным преломлением лучей внутри материала. С целью уменьшения прозрачности бумаги в ее состав вводят наполнители^ и влияние их тем эффективнее, чем больше отличается коэффициент преломления наполнителя от коэффициента преломления волокон Проклеивающие вещества, коэффициент преломления которых близок к коэффициенту преломления целлюлозы, практически не влияют на прозрачность бумаги. Популярное
Новое на сайте
|
