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.
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.
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.
Определяющие её печатные свойства могут быть объединены в следующие группы:
Геометрические:
гладкость, толщина и масса 1 м 2 , 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
{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 бума г. 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.
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.
Следующая группа печатных свойств - это механические свойства бумаги , которые можно подразделить на прочностные и деформационные. Деформационные свойства проявляются при воздействии на материал внешних сил и характеризуются временным или постоянным изменением формы или объема тела. Основные технологические операции полиграфии сопровождаются сущетвенным деформированием бумаги , например: растяжению, сжатию, изгибу. От того, как ведет себя бумага при этих воздействиях, зависит нормальное (бесперебойное) течение технологических процессов печатания и последующей обработки печатной продукции. Так, при печатании высоким способом с жестких форм при больших давлениях бумага должна быть мягкой, то есть легко сжиматься, выравниваться под давлением, обеспечивая наиболее полный конакт с печатной формой.
Сорбционные свойства бумаги
Наконец, мы вплотную подошли к одному из важнейших свойств печатной бумаги - ее впитывающей способности. Правильная оценка впитывающей способности означает выполнение условий своевременного и полного закрепления краски и, как результат - получение качественного оттиска.
Впитывающая способность бумаги , в первую очередь зависит от ее структуры, так как процессы взаимодействия бумаги с печатной краской принципиально различны. Прежде чем говорить об особенностях этого взаимодействия в тех или иных случаях, необходимо еще раз вспомнить основные типы структур современных печатных бумаг . Если изобразить структуры бумаги в виде шкалы, то на одном из ее концов разместятся макропористые бумаги , состоящие целиком из древесной массы, например, газетные. Другой конец шкалы, соответственно, займут чистоцеллюлозные микропористые бумаги , например, мелованные. Немного левее расположатся чистоцеллюлозные немелованные бумаги , тоже микропористые. А все остальные займут оставшийся промежуток.
Макропористые бумаги хорошо воспринимают краску, впитывая ее как единое целое. Краски здесь маловязкие. Жидкая краска быстро заполняет крупные поры, впитываясь на достаточно большую глубину. Причем чрезмерное ее впитывание может даже вызвать «пробивание» оттиска, то есть изображение становится видным с обороной стороны листа. Повышенная макропористость бумаги нежелательна, например, при иллюстрационной печати, когда чрезмерная впитываемость приводит к потере насыщенности и глянцевитости краски. Для микропористых (каппилярных) бумаг характерен механизм так называемого «избирательного впитывания», когда под действием сил капиллярного давления в микропоры поверхностного слоя бумаги впитывается, преимущественно, маловязкий компонент краски (растворитель), а пигмент и пленкообразователь остаются на поверхности бумаги . Именно это и требуется для получения четкого изображения. Так как механизм взаимодействия бумага-краска в этих случаях различен, для мелованных и немелованных бумаг готовят различные краски.
Свойства бумаги определяют ее внешний вид, качество и предназначение. К ним относятся - структурные, геометрические, механические, оптические, химические, электрические и свойства, определяемые при помощи микроскопа.
К структурным и геометрическим свойствам бумаги относят такие параметры, как масса, толщина, гладкость, пухлость, просвет и пористость.
Механические свойства бумаги можно подразделить на прочностные и деформационные. Деформационные свойства проявляются при воздействии на материал внешних сил и характеризуются временным или постоянным изменением формы или объема тела. В ходе основных технологических операций полиграфии бумага подвергается существенному деформированию бумаги, например: растяжению, сжатию, изгибу.
Основными показателями оптических свойств являются: белизна, светонепроницаемость, прозрачность (непрозрачность), лоск и цвет.
Химические свойства бумаги определяются в основном видом применяемой древесины, методом и степенью варки и отбелки, а также типом и количеством добавленных неволокнистых компонентов и имеют важное значение, поскольку определяют физические, электрические и оптические свойства.
Структурные и геометрические свойства. Согласно ГОСТ Р53636-2009 «Целлюлоза, бумага, картон. Термины и определения»
Масса или вес.
Масса (или вес) одного квадратного метра бумаги является наиболее распространенным показателем, так как большинство бумаг продают по массе 1м 2 . Массу бумаги чаще относят к единице площади, чем к единице объема (как это делают в отношении других материалов), - ведь бумагу используют в виде листа и площадь в данном случае играет более важную роль, чем объем. По принятой классификации масса 1м 2 печатной бумаги может составлять от 40 до 250г. Бумаги с массой выше 250г/м 2 относятся к картонам.
Толщина
Толщина бумаги, измеряется в микронах (мкм), определяет как проходимость бумаги в печатной машине, так и потребительские свойства - в первую очередь прочностные - готового изделия.
Гладкость
Гладкость характеризует состояние поверхности бумаги, обусловленное механической отделкой, и определяет внешний вид бумаги - шероховатая бумага, как правило, на вид малопривлекательна. Гладкость важна для писчих видов бумаги, для печатных бумаг, а также при склейке бумаги.
Противоположной гладкости величиной является шероховатость, которая измеряется в микронах (мкм). Она напрямую характеризует микрорельеф поверхности бумаги. В технических спецификациях бумаги обязательно присутствует одна из двух этих величин.
Пухлость
Пухлость измеряется в кубических сантиметрах на грамм (см 3 /г). Пухлость печатных бумаг колеблется в среднем от 2см 3 /г (для рыхлых, пористых) до 0,73см 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.
Просвет
Просвет бумаги характеризует степень однородности ее структуры, то есть степень равномерности распределения в ней волокон. О просвете бумаги судят по наблюдению в проходящем свете. Бумага с сильно облачным просветом крайне неоднородна. Ее тонкие места являются и наименее прочными и легко пропускают воду, чернила, печатную краску. Из-за неравномерности восприятия бумагой печатной краски печать на облачной бумаге получается низкого качества.
Бумага с облачным просветом трудно окрашивается, образуется разнотоновая облачность. Интенсивнее окрашиваются толстые участки бумажного полотна и менее интенсивно-тонкие.
Пористость
Пористость непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги, то есть на ее способность воспринимать печатную краску, и вполне может служить характеристикой структуры бумаги. Бумага является пористокапиллярным 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 пространства, 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 газетные, - макропористые. Общий объем пор в таких бумагах достигает 60% и более, а средний радиус пор составляет около 0,160,18 мкм. Такие бумаги хорошо впитывают краску за счет рыхлой структуры, то есть сильно развитой внутренней поверхности.
Механические свойства
Механическая прочность.
Прочность бумаги на разрыв 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 2500 м, а для жестких офсетных эта величина возрастает уже до 3500 м и выше.
Сопротивление излому.
Показатель сопротивления излому зависит от длины волокон, из которых образована бумага, от их прочности, гибкости и от сил связи между волокнами. Поэтому наиболее высоким сопротивлением излому отличается бумага, состоящая из длинных, прочных, гибких и крепко связанных между собой волокон.
Сопротивление продавливанию.
Большое значение этот показатель имеет для упаковочнооберточных бумаг. Он связан с показателями разрывного груза бумаги и удлинения ее при разрыве.
Растяжимость.
Удлинение бумаги до разрыва, или ее растяжимость, характеризует, способность бумаги растягиваться. Это свойство особенно важно для упаковочной бумаги, мешочной бумаги и картона, для производства штампованных изделий, для основы парафинированной бумаги, применяемой для автоматической завертки.
Мягкость.
Мягкость бумаги связана с ее структурой, то есть с ее плотностью и пористостью. Так, крупнопористая газетная бумага может деформироваться при сжатии до 28%, а у плотной мелованной бумаги деформация сжатия не превышает 68%.
Линейная деформация при увлажнении.
Увеличение размеров увлажненного листа бумаги по его ширине и длине, выраженное в процентах по отношению к первоначальным размерам сухого листа, называется линейной деформацией при увлажнении. Значения деформации бумаги при намокании и остаточной деформации являются важными показателями для многих видов бумаги (для офсетной, диаграммной, картографической, для основы фотоподложки, для бумаги с водяными знаками). Высокие значения этих показателей приводят к несовмещению контуров красок при печати и, как следствие, к получению некачественной печати. Однако следует отметить, что в ГОСТ 12057-81 «Бумага и картон. Методы определения линейной деформации.» заложены очень жесткие 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%. Повышенная влажность резко снижает механическую прочность бумаги на разрыв.
Оптические свойства
Оптическая яркость.
Оптическая яркость - это способность бумаги отражать свет рассеянно и равномерно во всех направлениях.
Белизна.
Истинная белизна бумаги связана с ее яркостью или абсолютной отражательной способностью, то есть с визуальной эффективностью. Белизна базируется на измерении отражения света белыми или почти белыми бумагами с одной длиной волны (ГОСТ 30113-94 «Бумага и картон. Метод определения белизны.» предусматривает 457 миллимикрон, то есть в видимом спектре) и определяется как отношение количеств упавшего и распределенно отраженного света (%).
Пожелтение.
Пожелтение бумаги - это термин, которым условно называют снижение ее белизны от воздействия световых лучей или повышенной температуры. От светового разрушения бумага может быть защищена хранением ее в помещении без окон или с такими окнами, которые закрыты плотными шторами.
Светонепроницаемость, или непрозрачность.
Светонепроницаемость - это 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, помещенный прямо напротив рассматриваемого предмета.
Чаще применяется термин «непрозрачность бумаги» - отношение количества света, отраженного от листа, лежащего на черной подложке к свету, отраженному светонепроницаемой стопой этой бумаги.
Прозрачность
Прозрачность определенным образом связана с непрозрачностью, но отличается от нее 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 или глянец.
Лоск (глянец) является свойством бумаги, выражающим степень лощености, глянца или способности поверхности отражать падающий на нее свет. Этот показатель можно рассматривать как свойство поверхности бумаги отражать свет под данным углом. Таким образом, лоск (глянец) можно охарактеризовать как отношение количества света, отраженного в зеркальном направлении, к количеству упавшего света.
Химические свойства.
Влагопрочность.
О влагопрочности бумаги судят по степени сохранения ею во влажном состоянии первоначальной своей прочности, то есть по той прочности, которую она имела до увлажнения, находясь в воздушносухом состоянии.
Влажность.
Зольность.
Зольность бумаги зависит от количественного содержания наполнителей в ее композиции. Бумага высокой прочности должна иметь низкое содержание золы, поскольку минеральные вещества уменьшают прочность бумаги.
