Степень пористости бумаги количество бумажной массы. Механическая прочность и деформационные свойства бумаги. Минимальное разрывное усилие, Н
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
102 103 104 105 106 107 108 109 ..Механическая прочность и деформационные свойства бумаги
Механическая прочность - одно из основных и важных свойств большинства видов бумаги. Повышенные требования механической прочности предъявляются к таким видам бумаги, как м,ешочная, шпагатная, оберточная и т. п., что объясняется потребительскими условиями использования подобного рода бумаги. Это, однако, не значит, что к другим видам бумаги, например к газетной, не следует предъявлять требований к показателям механической прочности. Стандарт предусматривает к для этого вида бумаги конкретные требования. Они определяются возможностью выработки на современных быстроходных бумагоделательных машинах газетной бумаги без обрывов с последующим успешным пропуском ее через быстроходные перемотно-резательные станки и типографские ротационные машины.
Прочность бумаги в зависимости от природы воздействующей на бумагу силы выражают различными показателями,
характеризующими сопротивления бумаги разрыву, излому, продавливанию, надрыву, ударной нагрузке и пр. Все эти показатели отображают величину тех соответствующих показателей, которые приводят к нарушению целостности и необратимому изменению структуры бумаги.
Нередко более правильно оценку свойств бумаги в условиях практического применения можно получить, пользуясь показателями деформационных свойств бумаги, проявляющихся в условиях сохранения целостности бумаги, когда изменяются только (обратимо или необратимо) форма и размеры используемого образца без его разрушения. Таким деформационным показателем бумаги является удлинение ее до разрыва (растяжимость). В потребительских условиях бумага обычно подвергается меньшей по величине нагрузке, чем величина ее разрывного груза. Поэтому характеристика поведения бумаги до разрыва часто является более важной, чем фиксация абсолютной величины ее сопротивления разрыву.
Число переменных факторов, оказывающих влияние на прочность бумаги, весьма велико. К ним относят: прочность и длину исходных волокон, степень и характер переплетения волокон между собой, степень фибриллирования или изменения внешней поверхности волокон, степень уплотнения бумаги, равномерность ее отлива, наличие в бумаге веществ неволокнистого характера, которые способствуют либо увеличению, либо уменьшению прочности бумаги. К переменным факторам, влияющим на прочность бумаги, относят также: гибкость и эластичность исходных волокон; наличие или отсутствие в бумаге целлюлозной слизи, гидрофильных добавок, вводимых в бумажную массу при ее размоле, и многие другие факторы, связанные либо со свойствами волокон, используемых для изготовления бумаги, либо с технологическими процессами производства бумаги.
Для упрощения вопроса и облегчения анализа влияния отдельных переменных факторов в данном случае условно под исходным волокнистым материалом или, вернее, полуфабрикатом, подразумевают волокнистую массу, поступающую на бумажную фабрику. При таком условном определении.из рассмотрения исключаются все переменные факторы, влияющие на прочность бумаги и действующие в полуфабрикатных цехах: режим варки, отбелки, дефибрирования и пр.
В действительности каждый из этих факторов, в свою очередь, определяется комплексом многочисленных переменных факторов. Например, в зависимости от продолжительности процесса варки целлюлозы, от крепости варочной кислоты и ее состава, температурного режима получается та или иная прочность целлюлозы и, следовательно, прочность бумаги, изготовленной из этой целлюлозы.
Хотя принятое нами ограничение числа переменных факторов, оказывающих влияние на прочность бумаги, в значительной степени упрощает рассмотрение вопроса о прочности
бумаги, тем не менее и в пределах бумажной фабрики, даже в пределах только бумагоделательной машины действует большое число факторов, оказывающих влияние на прочность бумажного полотна (отношение величины скорости массы, поступающей на машину, к скорости сетки, режим работы тря-сочного механизма сетки, величина удельного давления при прессовании и каландрировании бумаги, степень натяжения бумажного полотна в отдельных секциях машины, температурный режим сушки, степень натяжения сушильных сукон и др.).
Не вдаваясь на данной стадии рассмотрения вопроса в детальное изучение влияния каждого из указанных переменных факторов в отдельности, можно утверждать, что прочность бумаги прежде всего зависит: 1) от сил сцепления волокон между собой в готовой бумаге и площади поверхности, на которой действуют эти силы; 2) от прочности самих волокон, их гибкости и размеров; 3) от расположения волокон в бумаге, т. е. от их ориентации, плотности укладки и пр.
Все другие многочисленные факторы, оказывающие влияние на прочность готовой бумаги, в конечном счете проявляют свое действие через указанные основные факторы. Например, отношение скорости массы, поступающей на сетку, к скорости сетки или режим работы трясочного механизма бумагоделательной машины влияют на расположение волокон в бумаге и именно через этот фактор - на прочность бумаги. Величина удельного давления при прессовании в каландрировании бумаги сказывается как на взаимном расположении волокон, так и на величине сил сцепления их между собой. Изменение степени натяжения бумажного полотна в отдельных секциях машины или степени натяжения сушильных сукон, а также введение в бумажную массу гидрофильных добавок приводит к изменению величины сил сцепления между волокнами. Все это дает основание считать приведенные выше факторы основными, от которых в первую очередь зависит прочность бумаги.
Показатели прочности бумаги (сопротивление разрыву, излому, раздиранию и др.) в разной степени зависят от факторов, на Них влияющих. Например, сопротивление бумаги разрыву в большей степени зависит от сил сцепления между волокнами и прочности самих волокон, чем от их длины. Это может быть подтверждено хотя бы тем, что волокна хвойной и лиственной целлюлозы при разной их длине позволяют получить образцы бумаги с примерно одинаковым сопротивлением разрыву. Сопротивление бумаги излому больше зависит от длины волокон, их гибкости и прочности, нежели от сил связи между ними. На показатель сопротивления бумаги раздиранию в более значительной степени влияет длина и прочность составляющих бумагу волокон, чем величина сил связи между этими волокнами.
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.
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.