Структурно - механические свойства

Масса (вес) является наиболее распространенным показателем, т.к. большинство бумаг продают по массе 1м². Массу бумаги чаще относят к единице площади, чем к единице объема, 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 объем.

 

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 определенные требования механической прочности на разрыв. Эти требования определяются возможностью выработки на современных быстроходных машинах печатных видов бумаги без обрывов с последующим пропуском ее через быстроходные перемотано - 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 буммашине, 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 переплетно-брошюровочных 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-оберточных видов бумаги. Этот показатель в некоторой степени связан с показателями разрывного груза бумаги и удлинения ее 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 чертежно-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 стертом 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 буммашины 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 ее 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 увлажненного 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 не совмещению контуров красок при печати и, как следствие, получению некачественной печати. Однако надо отметить, что ГОСТ предполагает 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%.

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 ее 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. Ее 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 влечет за собой появление брака. Каландирование бумаги облачного просвета также связанно с повышенным образованием брака; на поверхности появляются залощенные пятна.

Бумага с облачным просветом трудно окрашивается, образуется разно тоновая облачность. Интенсивнее окрашиваются толстые участки бумажного полотна и менее интенсивно - тонкие.

 

Оптические свойства

Оптические свойства бумаги не менее важны, чем ее структурно - механические. Для некоторых видов бумаги (типа печатные, прозрачные упаковочные, чертежная, фотографическая, писчие) оптические свойства имеют первостепенное значение. Важными показателями оптических свойств являются: белизна, светонепроницаемость, прозрачность (непрозрачность), лоск и цвет.

Истинная белизна бумаги связанна с ее 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 отраженного света (%).

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 окнами, покрытыми плотными шторами.

Светонепроницаемость - способность бумаги пропускать лучи света. Свойство непрозрачности бумаги определяется общим количеством пропускаемого света (рассеянного и не рассеянного). Непрозрачность обычно определяется степенью «проникновения «изображения испытываемый материал, помещенный прямо против 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 определенным образом связана с непрозрачностью, но отличается то нее тем, что определяется количеством света, который проходит без рассеивания. Коэффициент прозрачности является лучшей оценкой высоко прозрачных материалов (калек), тогда как измерение непрозрачности более пригодно для относительно непрозрачных бумаг.

Лоск (глянец) является свойством бумаги, выражающим степень лощености, 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, отраженного 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 не волокнистых компонентов. Эти свойства бумаги имеют важное значение, так как они влияют на ее 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 ее вес, прочность, неизменяемость, устойчивость размеров и электрические свойства; оно имеет очень важное значение при каландрировании, печатании, покрытии и пропитке. При испытании бумаги ее обычно кондиционируют для того, чтобы создать во время испытании постоянную, заранее предопределенную влажность во время испытаний.

Зольность бумаги зависит в основном от количественного содержания наполнителей в ее 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 ее свойствах можно получить путем 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.

Виды печати и предъявляемые требования к бумаге в зависимости от вида печати.

· высокая

· глубокая

· плоская

· разновидности и послепечатная обработка

 

Высокий способ печати был изобретен в Китае в XI веке. В Европу он пришел в конце XIV - начале XV века, и первые книги Гутенберга и Федорова были отпечатаны именно этим способом. До недавнего времени высокая печать имела наибольшее распространение в печатном производстве. Печатная форма набиралась из отдельных литер с выпуклым изображением (печатных элементов, нечто подобное которым можно наблюдать на старых печатных машинках). Краска наносилась непосредственно на форму, с которой изображение переносилось на бумагу.

Исторически пальму первенства с высокой печатью делит глубокая печать. В Европе она известна с XV века. Этот способ печати должен быть хорошо известен художникам, работающим в технике гравюры. Ведь второе название глубокой печати - гравюрная (в английском варианте «глубокая печать» - rotogravure). Изображение наносилось резцом на ровную гладкую медную пластину. Далее на платину наносился слой краски, излишки снимались, в результате чего красящий состав оставался только в прорезанных канавках. Печатные элементы оказались как бы утоплены в форме. При наложении формы на бумагу происходит перенос изображения. При этом к бумаге предъявляется ряд специфичных требований. Прежде всего, для наилучшего контакта с формой бумага должна быть чрезвычайно гладкой, «лощеной». Кроме того, бумага должна иметь высокие впитывающие свойства для того что бы «вытянуть» на себя краску из формы. С другой стороны, этот способ печати можно считать более совершенным, т.к. здесь появилась возможность варьировать интенсивность оттиска за счет различной глубины канавок.

На форме для плоской печати печатные и пробельные элементы находятся в одной плоскости. Их разделение происходит за счет различного восприятия участками формы краски и воды (увлажняющего раствора). Представьте, что на ровную поверхность нанесли масляное пятно, а затем залили всю поверхность водой. На месте масляного пятна вода будет отталкиваться от поверхности - аналогичный процесс происходит и на печатной форме. Исторически, первой разновидностью плоского способа печати стала литография, изобретенная в Германии в конце XVIII века и сохранившаяся до начала XX века. В наше время литография применяется лишь для изготовления эстампов. Сущность этого способа заключалась в том, что пробельные участки формы подвергались химической обработке раствором на основе азотной кислоты. В результате, пробельные элементы воспринимали воду и отталкивали жирную краску. При печати форма сначала увлажнялась, затем на нее наносилась краска. Перенос изображения на бумагу происходил непосредственно с формы. Принцип офсетного способа печати был изобретен в России в 1890году Иваном Орловым, применившим его для дополнительной защиты от подделки бумажных ассигнаций. Основным отличием этого способа от литографского стал промежуточный валик, принимавший изображение с печатной формы и передававший его на бумагу. Это позволило избавиться от основного недостатка литографии - чрезмерного намокания бумаги вследствие прямого контакта с увлажненной формой и, следовательно, снизить требования к бумаге, касающиеся минимизации линейной деформации бумаги при намокании. Этот способ в дальнейшем забылся и был возрожден в начале XX века и назван офсетным (англ. - offset - перенос с промежуточной поверхности). Первая офсетная машина была изобретена в 1904г, в начале 20-х годов появилась первая двухсекционная машина, а в начале 30-х - четырехсекционная. На сегодня большинство полиграфических работ выполняется именно этим способом.