Степень пористости бумаги количество бумажной массы. Механические свойства бумаги

Лекция 6

Физические свойства бумаги

К физическим свойствам бумаги относится масса метра квадратного, толщина, плотность, пористость, пухлость.

Для определения массы метра квадратного бумаги вырезают из бумаги прямоугольник соответствующих размеров, взвешивают его, а затем пересчитывают на массу одного метра квадратного.

Плотность бумаги определяется как отношение массы образца бумаги к объему (г/см3).

Толщина бумаги обычно составляет от 0,03 до 0,25 мм. Картон – до 3 мм. Определение толщины бумаги проводят при помощи толщинометра. В практических целях берут 10 листов бумаги, измеряют их толщину и делят на 10.

Пористость бумаги – это отношение величины пор к общему объему бумаги. Пористость выражается в %. Так как бумага изготавливается из волокна различных размеров, то в ней возможно образование следующих видов пор:

§ сквозные;

§ тупиковые;

§ закрытые;

§ кольцевые.

Определение пористости осуществляется при помощи различных порометров.

На практике пористость определяют по формуле:

Пор = (1-d/1,5)*100%, где d – плотность бумаги.

Пористость различных видов бумаг колеблется в пределах 30-70%: калька – 30%, газетная бумага – 70%.

При помощи пористости можно регуировать скорость высыхания некоторых видов полиграфической краски.

На практике важней не только пористость, но и распределение пор по размерам. Чем меньше различие между самой маленькой и самой большой порами, тем выше будет качество избражения (узкое распределение пор по размерам).

Пухлость – величина, обратная плотности; единица измерения см3/г. Величина пухлости часто приводится в сертификатах на бумагу иностранных производителей.

… зависят от:

§ направление распределения волокна в бумажном листе (анизотропия). При продольном направлении прочность волокна выше;

§ прочности индивидуального волокна. Прочность индивидуального волокна зависит от способа получения, породы древесины, степени помола;

§ наличия водородных связей. Если в соединении есть N, O, F, то могут образоваться водородные связи. Водородные связи образуются между молекулами, которые имеют в своем составе атомы N, O или F и атомы Н. Водородные связи сами по себе очень слабые, но в молекуле целлюлозы содержатся миллионы гидроксильных групп и поэтому суммарный эффект водородных связей способен обеспечить прочность бумажного листа. Можно провести простой эксперимент, доказывающий влияние водородных связей на прочность бумаги. Для этого бумажный лист необходимо замочить в воде, спирте и минеральном масле. В первом случае прочность бумаги – наименьшая, в последнем – наибольшая. В 1-м случае молекулы воды разрушат водородные связи между молекулами целлюлозы. В последнем случае минеральное масло не имеет в своем составе N, O, F и поэтому прочность бумаги не изменится. Если бумагу начать высушивать, то между молекулами целлюлозы вновь образуются водородные связи и прочность бумаги вырастет.

§ влажность окружающего воздуха. Поэтому все измерения свойств бумаги проводят в стандартных условиях при относительной влажности окружающего воздуха 60-65%.

На практике для характеристики прочности бумаги используют ряд следующих показателей:

1) нулевая разрывная длина;

2) разрывная длина;

3) относительное удлинение.

РАЗРЫВНАЯ ДЛИНА – косвенная величина, которая характеризует длину полоски бумаги, которая будучи подвешена за один конец, разорвется под действием собственной массы. Разрывную длину измеряют в метрах (реже км). Для большинства полиграфических бумаг разрывная длина должна быть больше или равна 3000-3500 мм.

На практике разрывную длину определяют на разрывной машине путем разрыва полоски бумаги в определенных условиях. Затем разрывной груз, при котором произошел разрыв, по формуле пересчитывают в разрывную длину. Для определения разрывной длины зажимы машины отдаляются друг от друга на 100 мм.

Если зажимы разрывной машины максимально сближены, то определяют НУЛЕВУЮ РАЗРЫВНУЮ ДЛИНУ. Она характеризует прочность индивидуальных волокон. Так как нулевая разрывная длина выше, чем разрывная длина, то прочность индивидуальных волокон выше прочности бумажного листа.

ОТНОСИТЕЛЬНОЕ УДЛИНЕНИЕ РАСТЯЖИМОСТЬ)

Относительное удлинение = (Dl/l)*100% (1)

При разрыве бумаги она удлиняется. Это удлинение опредлеяется как относительное удлинение при разрыве и вычисляется по формуле 1. Величина относительного удлинения для бумаги составляет 1-5%. Из теории сопротивления материалов известно: чем выше растяжимость, тем стабильнее прочностные свойства материалов, работающих при напряжении. Таким образом, чем выше растяжимость, тем ниже обрывность бумаги в печати.

На практике для повышения растяжимости стараются поднять относительную влажность бумаги с 5-6% до 7-8%.

На практике, кроме показателя разрывной длины и относительного удлинения используют следующие виды испытаний бумаги:

§ сопротивление излому;

§ сопротивление раздиранию;

§ сопротивление кромки листа;

§ сопротивление продавливанию;

§ испытание на сжатее кольца;

§ определение жесткости при статическом изгибе;

§ сопротивление расслоению;

§ потеря механической прочности при старении бумаги.

1. СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗЛОМУ определяется на полоске бумаги при ее натяжении. При этом образец бумаги перегибается вперед-назад на угол 180. Одно движение вперед-назад называется двойным перегибом , а сопротивление излому измеряется в ч. д. п. – числе двойных перегибов.

Большинство полиграфических бумаг характеризуется сопротивлением излому больше или равно 1012 ч.д.п. И только картографические виды бумаги и так называемые «специальные» виды бумаги характеризуются сопротивлением излому больше или равно 40-100 ч.д.п.

2. СОПРОТИВЛЕНИЕ РАЗДИРАНИЮ характеризуется силой, вызывающей раздирание предварительно надрезанной по кромке бумаги до определенной ее длины. Испытанию подвергают 4 образца бумаги, которые предварительно надрезают по кромке, а затем разрезают ножом маятникового типа.

Для печатных видов бумаги этот показатель используется в стандарте на газетную бумагу.

К близким по сущности к сопротивлению раздиранию относится показатель СОПРОТИВЛЕНИЕ НАДРЫВУ КРОМКИ ЛИСТА. Он характеризуется силой, которую надо приложить, чтобы надорвать кромку листа. Этот показатель важен для полиграфического картона, используемого для изготовления игральных карт.

Характеризует прочность бумаги, зажатой по кольцу , усилию, направленному перпендикулярно ее поверхности. В основном это показатель используется для оценки картонов.

Определение жесткости при статическом изгибе заключается в определении силы, приложенной к свободному концу консольно закрепленного образца картона и изгибающей его на определенный угол.

Испытание на сжатие кольца – предусматривает измерение разрушающего усилия при осевом сжатии поставленной на ребро и свернутой в кольцо полоски бумаги.

Испытание сопротивления к расслаиванию : заключается в определении силы, необходимой для расслоения испытуемого образца.

Определение потери механической прочности при старении . Заключается в выдерживании образца бумаги в воздушном термостате при температуре 150 градусов определенное время и измерении стандартных показателей прочности. Потерю прочности выражают в процентах от исходной. А наибольшей чувствительностью к старению обладает показатель сопротивления излому. Для характеристики старения бумаги по аналогичной методике определяют потери в белизне.

По каким критериям определить настоящую качественную бумагу? Как она должна выглядеть? Какие испытания должна преодолеть, чтобы иметь право так называться? Ответы на эти вопросы Вы найдете в данном материале.
Свойства бумаги подразделяются на структурно-механические, оптические, химические, электрические и свойства, определяемые при помощи микроскопа.

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 м2. 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.

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 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 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 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 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.

Зайцев Данил

Данная работа посвещена описанию свойств бумаги. В ходе практических исследований были определены эти свойства.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Глава 2. Практическая часть

2.1. Описание опытов.

Цель: определять качество бумаги (цвет, гладкость, прочность, толщину) и свойства (впитывает воду, мнется, режется, горит и т. п.)

Оборудование и материал: разные виды бумаги, ножницы, спички, емкости с водой.

Проведём опыты с некоторыми видами бумаги и выясним, какая из них обладает лучшими характеристиками. Основные свойства бумаги - прочность, упругость, пластичность, светостойкость и т.д.

1. Опыт №1 Гладкость. Я взял разные листы бумаги газетной, офсетной, пергаментной, фотобумаги и заметил, что она в основном гладкая. От гладкости зависит внешний вид бумаги.

Вывод: Гладкость важна для писчих видов бумаги, для печатных бумаг, а также при склейке бумаги.

Вывод: Бумага состоит из волокон, которые делают бумагу прочной.

Вывод: Бумага бывает разной структуры: плотная и тонкая. Просвечивание бумаги зависит от спрессованности волокон.

1. Опыт №4 Пористость. На лист бумаги я капнул краски, она впиталась. Между волокнами есть поры.

Вывод: Бумага впитывает печатную краску благодаря её пористости.

Вывод: Бумага, сложенная «гармошкой становится более прочной. Принцип «гармошки» используется при изготовлении коробок.

1. Опыт №6 Растяжимость. Беру лист мягкой бумаги (салфетки) и пробую растянуть её, бумага медленно чуть тянется.

Вывод: Бумага растягивается. Это свойство особенно важно для упаковочной бумаги.

1. Опыт №7 Мягкость. Листок бумаги пробую смять в комочек, бумага легко поддается. Вывод: Бумага мягкая, мягкость зависит от ее плотности.

Вывод: Чем прочнее бумага до увлажнения, тем она меньше теряет свою форму после увлажнения.

1. Опыт № 9 Горение. Пробую поджечь бумагу, она легко сгорает. От сгораемой бумаги остается пепел, зола.

Вывод: Бумага отличается высокой воспламеняемостью и очень хорошо горит.

Подведу итог нашим исследованиям: Я перечислил главные свойства бумаги. Их надо знать тем людям, кто изготавливает бумагу. На бумажных комбинатах делают бумагу разных видов. От её свойств - зависит качество.

2.2. Результаты исследования. Выводы.

В ходе проведённых опытов мы мяли бумагу, разрывали ее, тянули за края в разные стороны, разрезали, клали в миску с водой. Жгли бумагу. Разрезали бумагу ножницами.

Обобщили результаты экспериментирования и назвали различные свойства бумаги.

В результате механического воздействия мы увидели, что бумага:

Сминается;

Рвется;

Сгибается;

Скручивается;

Разрезается;

Горит;

Впитывает воду.

Заключение.

В результате проведенного исследования мы узнали историю возникновения бумаги. В ходе нашего исследования мы прочитали более 10 различных статей, рассказов на интересующую нас тему, искали нужную информацию в сети Интернет. Оказалось, что существует бумага для печати, крашеная бумага, бумага для письма, бумага впитывающая, картон.

Узнали, что существуют разные свойства бумаги: структурные и геометрические (масса, толщина, гладкость, мелование, пухлость, просвет, пористость), механические (механическая прочность, сопротивление излому, сопротивление продавливанию, растяжимость, мягкость, деформация при увлажнении), оптические (яркость, белизна, пожелтение, непрозрачность, глянец), химические (влагопрочность).

Мы учились наблюдать, обобщать полученные знания и делать выводы. Провели ряд интересных опытов для выявления свойств бумаги и узнали, что:

• Бумага мнется, при этом волокна, из которых она сделана, ломаются, поэтому первоначальный вид она впоследствии не принимает;
• Если бумагу намочить, то она деформируется;
• Для того, чтобы бумага покоробилась достаточно воды которая содержится в клее. (это свойство важно знать при выполнении аппликаций из бумаги);
• Бумага пластична;
• Бумага непрочный материал;
• Бумага выгорает.

В ходе нашего исследования были выполнены все поставленные задачи. В результате исследовательской работы мы пришли к выводу, что бумага – удивительный материал, один из самых доступных, с ним мы сталкиваемся ежедневно. Оглянувшись вокруг, выяснили, что книги, газеты, обои, различные упаковки – всё это бумага. Оказалось, что существует огромное количество видов бумаги. Выяснили, что, зная свойства бумаги, лист становится послушен рукам, и можно создать, используя такие виды работы с бумагой как, аппликация и бумагопластика, очень интересные композиции.

ЛИТЕРАТУРА

Алексин А. Г. , Алексеев С. П. «Что такое. Кто такой» Энциклопедия 3-е издание. М.: Педагогика, 1990г. т. 1. стр. 189-190

Бубнова Е. Новая энциклопедия школьника, М.: Махаон, 2003. – 383 с.: ил.

Геронимус Т.М., «Маленький мастер» учебник по трудовому обучению. 1 класс. М.:Аст-пресс школа, 2005г стр. 128

Даукевич В. « Как делают книгу» М.: Детская литература, 1987г. стр. 25

Зубков Б.В. «Книжка про книжку» М.: Малыш 1984 стр. 9-11

Зубков Б.В., Чумаков С.В. «Энциклопедический словарь юного техника» М.: Педагогика, 1980г. стр. 63-65

Кнунянц И.Л. Химическая энциклопедия: в 5 т.: т. – М.: Сов.Энциклопедия, 1988. – 623 с.: ил.

Ликум А. «Всё обо всём. Популярная энциклопедия для детей.» М.: Слово., 1993г. том1 стр. 200-204

Ликум А. « Скажи мне почему. Популярная энциклопедия для детей» М.: Дрофа, 1997г. том. 1 стр. 123-124

Мадгуик У., Керрод Д. «Книга знаний в вопросах и ответах» М.: Махаон 2003г. стр 70

Овчинникова О.О. Популярный энциклопедический иллюстрированный словарь.

Интернет-источники.

www.itype.ru

www.bestreferat.ru

www.poiygrat.net

www.chelny-bumaga.ucoz.ru

www.wikipedia.ord

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.

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 существенным 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 контакт с печатной формой.

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 6-8%. Если бумага предназначена для отделки тиснением, то целью становится, остаточная деформация, а показателем качества является ее необратимость, то есть устойчивость рельефа тиснения.

Для офсетной печати на высокоскоростных ротационных машинах очень важными являются прочностные характеристики бумаги, а именно: прочность на разрыв, излом, стойкость к выщипыванию, влагопрочность. Прочность бумаги 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 более.

Бумаги, предназначенные для плоской печати, должны иметь минимальную деформацию при увлажнении, так как по условиям технологии печатного процесса, они соприкасаются увлажненными поверхностями. Бумага - материал гигроскопичный. При увеличении влажности ее волокна набухают и расширяются, главным образом по диаметру; бумага теряет форму, коробится и морщится, а при высушивании происходит обратный процесс: бумага дает усадку, в результате чего меняется формат. Повышенная влажность резко снижает механическую прочность бумаги на разрыв, бумага не выдерживает высоких скоростей печатания и рвется. Изменение влажности бумаги в процессе многокрасочной печати приводит к несовмещению красок и нарушению цветопередачи.

Для повышения влагостойкости бумаги в состав бумажной массы при изготовлении добавляют гидрофобные вещества (эта операция называется проклейкой в массе) или же проклеивающие вещества наносятся на поверхность уже готовой бумаги (поверхностная проклейка). Высоко проклеиваются офсетные бумаги и особенно те из них, которые при использовании подвергаются резким изменениям климатических условий или запечатываются во много краскопрогонов, например, картографические бумаги.

Способы измерения механических свойств бумаги представлены в таблице 15.

Таблица 15 - Определение механических свойств бумаги