Вес бумаги измеряется массой одного квадратного метра (г/м2) и колеблется в зависимости от назначения от 40 до 250 граммов. При печати газет или журналов на листовых офсетных машинах рекомендуется использовать более плотные сорта бумаги (не менее 80 г/м2), в ролевых ротационных машинах целесообразно применять тонкие сорта бумаги: газеты - около 50 г/м2, книги - 60-80 г/м2. Одним из важнейших свойств бумаги является гладкость. Чем выше этот показатель, тем плотнее контакт полотна бумаги с печатной формой и возможность без искажений воспроизводить тонкие штрихи. Гладкость бумаги определяют на специальном приборе и характеризуют временем истечения установленного объема воздуха между образцом бумаги и плотно прижатой к нему гладкой пластиной; измеряют в секундах. Газетная бумага не может быть гладкой, так как в ее составе много древесной массы, а следовательно, она пористая. Наибольшие требования к гладкости бумаги предъявляет глубокая печать (300-500 сек), у офсетной бумаги средний уровень гладкости - 80-150 сек).
Степень спрессованности бумаги влияет на ее пухлость (толщину). Чем выше данный показатель, тем выше степень непрозрачности. Как правило, наибольшая пухлость имеет показатель 2 см3/г, наименьшая - 0,7 см3/г.
Показатель пористости означает степень впитывания бумагой печатной краски. Между волокнами образуются макрои микропоры, поэтому неплотные сорта бумаги, например газетная, называются макропористыми (радиус пор может колебаться от 0,16 мкм до 0,18 мкм), а спрессованные мелованные бумаги - микропористыми (с размером пор около 0,03 мкм). Данный показатель важно учитывать уже на допечатной стадии подготовки изобразительного материала, так как он более всего влияет на величину точки растискивания. При желании получить насыщенные цвета необходимо подобрать бумагу с наименьшим показателем пористости.
Для удобочитаемости необходимо создать перепад яркости между черным красителем и цветом незапечатанных участков бумаги. Поэтому, чем выше показатель белизны, тем большего контраста можно добиться. Целлюлозные волокна имеют желтый оттенок, для устранения которого иногда добавляют противоположный по цвету синий краситель. Белизна газетной бумаги имеет показатель около 60%, офсетной - около 70%, а мелованной - более 80%.
Одним из основных свойств бумаги для полиграфии является непрозрачность. Для оптимального уровня непрозрачности необходимо сочетание смеси неразмолотых целлюлоз различных древесных пород. Установлено, что более равномерный просвет имеют образцы бумаги, состоящие из 30% неразмолотых целлюлоз хвойных пород и 70% целлюлозы лиственных, длина основной части волокон этих образцов - от 0,4 мм до 1,0 мм. В образцах с неудовлетворительным просветом присутствует около 10% волокон длиной более 1 мм. Мелованные бумаги имеют уровень непрозрачности более 90%, газетные - от 50% .
Параметр мягкости бумаги важен для выбора способа печати. Например, при большом давлении с рельефных печатных форм высокой печати бумага должна обеспечивать наибольший контакт с печатной формой, то есть быть мягкой и быстро восстанавливаться после деформации. Совершенно противоположными показателями должна обладать бумага для тиснения.
Бумага, предназначенная для офсетной печати, обладает повышенной влагостойкостью, для этого в ее состав вводятся специальные гидрофобные вещества. В противном случае при увлажнении печатной формы и попадании увлажняющих растворов на запечатываемый материал произойдет деформация бумажного полотна, что приведет к потере прочности и эффекту несовмещения красок при полноцветной печати.
По способу печати бумага обычно подразделяется на офсетную, типографскую и для глубокой печати. Печатные свойства бумаги - это свойства, определяющие ее поведение до печати (т.е. прохождение ее через бумагопроводящую систему печатной машины), во время печати (взаимодействие бумаги с печатной краской и процесс закрепления изображения) и после печати (операции фальцовки, брошюровки, подрезки, а также эксплуатационные характеристики готовой продукции). Все эти свойства, можно объединить в следующие группы:
Физические: гладкость, толщина и масса 1 м2, плотность и пористость;
Оптические: белизна, непрозрачность, лоск (глянец);
Показатели однородности структуры, бумаги: равномерность просвета, разносторонность;
Механические (прочностные и деформационные): прочность поверхности к выщипыванию, разрывная длина или прочность на разрыв, прочность на излом, влагопрочность, мягкость и упругость при сжатии и т.д.;
Сорбционные: гидрофобность (стойкость к действию воды), впитывающая способность растворителей печатных красок.
Физические свойства бумаги:
Гладкость бумаги, микрорельеф ее поверхности определяет "разрешающую способность" бумаги - т.е. способность передавать без разрывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации. Это одно из важнейших печатных свойств бумаги. Чем выше гладкость бумаги, тем больше контакт между ее поверхностью и печатной формой, тем меньшее давление нужно приложить при печатании, тем выше качество изображения. Гладкость бумаги определяется в секундах с помощью пневматических приборов или с помощью профилограмм, дающих наглядное представление о поверхности бумаги. Различные способы печати предъявляют к бумаге разные требования по гладкости. Так каландрированная типографская бумага должна иметь гладкость от 100 до 250 секунд, а офсетная бумага той же степени отделки может иметь гладкость гораздо ниже - 80-150 секунд. Бумага для глубокой печати отличается повышенной гладкостью, которая составляет от 300 до 700 секунд. Газетная бумага не может быть гладкой из-за пористости. Существенно улучшает гладкость поверхности нанесение любого покровного слоя, - поверхностная проклейка, пигментирование, мелование (которое, в свою очередь, может быть различным, - односторонним и двухсторонним, однократным, многократным и т.д.).
Пористость. Она непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги (то есть на ее способность воспринимать печатную краску) и вполне может служить характеристикой структуры бумаги. Бумага является пористо-капиллярным материалом, при этом различают макро- и микропористость. Макропоры, или просто поры - это пространства между волокнами, заполненные воздухом и влагой. Микропоры, или капилляры - мельчайшие пространства неопределенной формы, пронизывающие покровный слой мелованных бумаг, а также образующиеся между частичками наполнителя или между ними и стенками целлюлозных волокон у немелованных бумаг. Капилляры есть и внутри целлюлозных волокон. Все немелованные, не слишком уплотненные бумаги (например, газетная) - макропористые. Общий объем пор в таких бумагах достигает 60% и более, а средний радиус пор составляет около 0.16-0.18 мкм. Такие бумаги хорошо впитывают краску, благодаря своей рыхлой структуре. Мелованные бумаги относятся к микропористым (капиллярным) бумагам. Они тоже хорошо впитывают краску, но уже под действием сил капиллярного давления. Здесь пористость составляет всего лишь 30%, а размер пор не превышает 0.03 мкм. Остальные бумаги занимают промежуточное положение. Плотность печатных бумаг колеблется, в среднем, от 0.5 г./ см3 для рыхлых (пористых) и до 1.35 г./см3 для высокоплотных капиллярных бумаг.
У бумаги различают две стороны: прилегающую к сетке бумагоделательной машины и прилегающую к сукну. Сеточная сторона почти всегда грубее вследствие ромбовидной маркировки сетки, по которой движется еще не застывшее бумажное полотно при изготовлении. Различие в гладкости и пористости обеих сторон бумаги называют двусторонностью.
Бумага имеет определённую структуру, обусловленную большей ориентацией волокон в направлении движения сетки бумагоделательной машины и большим натяжением, испытываемым бумагой в этом направлении, известном под названием машинного. Поперечным является направление бумаги под прямым углом к направлению движения сетки бумагоделательной машины.
1 СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1 Масса (вес) измеряется массой 1 м 2 и является наиболее распространённым показателем.
Вес колеблется у различных сортов от 40 до 250 г/м 2 .
Более 250 г/м 2 - картон.
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.
2 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.
3 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.
4 Сопротивление бумаги разрыву принято 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.
5 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-брошюровочных работ полиграфического производства.
6 Показатель качества - сопротивление продавливанию - нельзя отнести к числу основных. Он предусматривается 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.
7 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.
8 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.
9 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%.
10 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.
11 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.
II 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.
1 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 (%).
2 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.
3 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.
4 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.
5 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.
III 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.
IV 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.
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.
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; кислотностьи заполнители в бумаге должны соответствовать ее назначению.
Бумага, как и всякое физическое тело, характеризуется комплексом физических свойств . К ним относятся показатели структуры, молекулярно-физические, механические, оптические и другие свойства. Все это определяет реакцию бумаги на различные воздействия на нее. Знание структуры и физических свойств бумаги позволит прогнозировать ее поведение в производстве полиграфической продукции.
Термин «печатные свойства» бумаги – часть общего понятия «печатно-технологические свойства». Он применяется для характеристики свойств бумаги, от которых зависит результат непосредственного процесса печатания, т.е. от взаимодействия бумаги, краски и печатающих элементов формы.
Печатно-технологические свойства включают в себя комплекс свойств бумаги, от которых в наибольшей степени зависит результат процесса выпуска печатного издания. Бумага участвует в различных технологических операциях производства печатного издания, результат которых определяется механическими, упругопластическими, оптическими, электрическими и гигроскопическими свойствами бумаги.
Потребительские свойства – это комплекс важных для потребителя характеристик бумаги, которые помимо визуальных параметров полиграфического издания определяются печатными свойствами бумаги, формируют стабильность размеров и формы изделия, устойчивость к загрязнению, износоустойчивость, светостойкость и многое другое.
Общепринятым является подразделение свойств бумаги на следующие группы:
1) структурно-размерные свойства – формат, толщина, плотность, гладкость, разносторонность и другие – зависят от состава по волокну, степени помола, условий изготовления на машине; структура бумаги влияет на ее прочность, пористость, анизотропию свойств и другие показатели;
2) композиционные свойства – состав по волокну, наличие наполнителей и других компонентов; изменение композиции бумаги позволяет в широких пределах варьировать ее свойства;
3) механические и упругопластические свойства – сопротивление разрыву, излому, расслаиванию, истиранию, влагопрочность и жесткость;
4) оптические свойства – цвет, белизна, лоск, оттенок, светопроницаемость, непрозрачность и др.;
5) сорбционные свойства – степень проклейки, впитывающая способность, гигроскопичность, влажность и др.;
6) химические свойства – наличие остатков кислот или щелочей, минеральных вкраплений, различных катионов и анионов;
7) электрические свойства – электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность и др.;
8) печатные свойства – структура поверхности, мягкость, взаимодействие с печатными красками;
9) специальные свойства – барьерные, жиро-, паро-, газо- и водопроницаемость, влагопрочность, термостойкость и долговечность.
Перечисленные свойства бумаги в значительной степени зависят от свойств исходных волокнистых полуфабрикатов и их анатомического строения, степени и характера помола, наличия наполнителей, проклеивающих веществ и других добавок, а также от условий изготовления ее на бумагоделательной машине и ряда других факторов.
Все эти показатели имеют тесную зависимость друг от друга. Степень их влияния на оценку печатных свойств бумаги различна для различных способов печати.
Структурно-размерные свойства . Гладкость бумаги – свойство, которое влияет на цвет и глянец краски. Гладкость бумаги, т.е. микрорельеф ее поверхности, определяет "разрешающую способность" бумаги – ее способность передавать без разрывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации. Это одно из важнейших печатных свойств бумаги. Чем выше гладкость бумаги, тем больше полнота контакта между ее поверхностью и печатной формой, тем меньше давление нужно приложить при печатании, тем выше качество изображения. Гладкость бумаги определяется в секундах с помощью пневматических приборов.
Шероховатость является обратной величиной гладкости. Она измеряется в микрометрах и напрямую характеризует микрорельеф поверхности бумаги. Как правило, в технических спецификациях бумаги указывают одну из двух этих величин. Трехмерное изображение микрорельефа поверхности некоторых бумаг приведено в приложении Б.
Следует отметить, что понятие однородности для печатной бумаги включает целый комплекс характеристик, отражающих разные аспекты ее качества, в том числе: однородность поверхности, однородность по массе 1 м 2 , однородность просвета и др.Просвет бумаги
характеризует степень однородности ее структуры, т.е. степень равномерности распределения в ней волокон.
O просвете судят по наблюдению бумаги в проходящем свете. При этом бумага просвечивает, и можно наблюдать, насколько она оптически однородна, наличие в ней светлых и темных мест свидетельствует о неравномерном расположении в бумаге волокон и неравномерной ее толщине. Бумага c сильнооблачным просветом крайне неоднородна. Ее тонкие места являются менее прочными, они оказывают меньшее сопротивление прохождению воды, чернил, типографской краски. Вследствие этого и печать на такой бумаге, в особенности иллюстрационная, оказывается низкого качества из-за неравномерного восприятия бумагой типографской краски.
Существенно улучшает гладкость поверхности нанесение любого покровного слоя – будь то поверхностная проклейка, пигментирование, легкое или простое мелование, которое в свою очередь может быть различным: односторонним и двухсторонним, однократным и многократным и т.д.
Пористость непосредственно влияет на впитывающую способность, т.е. способность воспринимать печатную краску, и вполне может служить характеристикой структуры бумаги. Пористость зависит от состава материала (древесная масса, целлюлоза и др.), способа его изготовления и вида обработки. Пористость – это количество свободного воздуха, а также характер его распределения в структуре. Степень пористости различных видов бумажных и картонных материалов можно определить по общему объему пор и их среднему радиусу. По этому показателю принято различать мелко-, средне- и крупнопористые субстраты.
Макропоры, или просто поры, – это пространства между волокнами, заполненные воздухом и влагой. Микропоры, или капилляры, – мельчайшие пространства неопределенной формы, пронизывающие покровный слой мелованных бумаг, а также образующиеся между частичками наполнителя или между ними и стенками целлюлозных волокон у немелованных бумаг. Капилляры есть и внутри целлюлозных волокон.
Оптические свойства. К оптическим свойствам бумаги относится белизна, или цвет, лоск, прозрачность и светопроницаемость. От оптических свойств бумаги зависит контрастность изображения, точность цветопередачи при многокрасочной печати, качество и внешний вид печатной продукции в целом.
Белизна бумаги характеризуется коэффициентом отражения как интегральным, так и по отдельным длинам волн или по всему видимому участку спектра. Для оценки белизны наибольшее распространение получили следующие характеристики:
– белизна (Brightness) – это коэффициент диффузного отражения поверхностью бумаги при освещении определенным источником света, измеренный при длине волны 457 нм;
– белизна CIE (Whitness), рассчитанная по координатам цветности;
– яркость CIE, определяемая в координатах цветности L, a, b и представляющая собой разницу между черным и белым.
В соответствии с действующим в РФ ГОСТ 30113-94 и стандартом
ISO 2470-77 белизна может превышать 100 %.
При многокрасочной печати цветовая точность изображения, ее соответствие оригиналу возможны только при печатании на достаточно белой бумаге. Для повышения белизны 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 белизну не менее 76 %, а с оптическим отбеливателем – не менее 84 %.
Печатные бумаги с содержанием древесной массы должны иметь белизну не менее 72 %, белизна газетной бумаги ниже и составляет в среднем 65 %.
Лоск и глянец – результат зеркального отражения поверхностью бумаги падающего на нее света. Это тесно связано с микрогеометрией поверхности, т.е. с гладкостью. Обычно с повышением гладкости лоск тоже увеличивается. Однако эта связь неоднозначна. Следует помнить, что гладкость определяется механическим способом, а лоск – это оптическая характеристика. Глянец матовой бумаги может составлять до 30 %, глянцевой – 75–80 %.
Непрозрачность – еще одно важное практическое свойство печатной бумаги. Особенно важна непрозрачность при двухсторонней печати. Для повышения непрозрачности подбирают композицию волокнистых материалов, комбинируют степень их помола, вводят наполнители. Наименее прозрачными являются волокна древесной массы, содержащие почти полностью все компоненты исходной древесины. Поэтому введение древесной массы в композицию бумаги способствует снижению ее прозрачности. Светопроницаемость бумаги также уменьшается с повышением массы бумаги.
Механические свойства. Механические свойства можно разделить на прочностные и деформационные. Среди многих факторов, определяющих прочность бумаги, целесообразно выделить прочность волокон, их гибкость и размеры; силы сцепления волокон между собой; расположение волокон в бумаге.
Оценка механической прочности печатной бумаги производится с учетом следующих факторов: анизотропии свойств ее в плоскости листа, приводящей к тому, что значения всех показателей прочности изменяются в зависимости от направления приложения нагрузки в момент испытания листа относительно машинного направления; влагосодержания; скорости приложения нагрузки.
Прочность материала характеризуется напряжением, необходимым для того, чтобы этот материал разрушить (при растяжении образца). В случае бумаги используются следующие характеристики: разрушающее усилие, разрывная длина, разрушающее напряжение, сопротивление раздиранию, продавливанию, надрыву, излому и др. Прочность бумаги на растяжение определяют как силу, необходимую для разрыва полоски бумаги стандартной ширины, которая зависит как от ширины, так и от толщины полоски бумаги. Разрывная длина – это расчетная длина полосы бумаги, которая разорвалась бы под действием собственного веса.
По степени уменьшения влияния длины волокон показатели механической прочности располагаются в такой последовательности: сопротивление раздиранию, сопротивление продавливанию, сопротивление излому, разрывная длина.
Деформационные свойства проявляются при воздействии на материал внешних сил и характеризуются временным или постоянным изменением формы или объема тела. Основные технологические операции полиграфического производства сопровождаются существенным деформированием запечатываемого материала. Бумага должна иметь минимальную деформацию при увлажнении, так как по условиям технологии печатного процесса она соприкасается с увлажненными поверхностями. При увеличении влажности 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 ее формат. Изменение влажности бумаги в процессе многокрасочной печати приводит к несовмещению красок и нарушению цветопередачи. Для повышения влагостойкости 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).
Важнейшей характеристикой способности материала к деформированию является жесткость при изгибе. Изгиб – это деформация тела под воздействием внешних сил, сопровождающаяся изменением кривизны деформируемого объекта, которая сводится к растяжениям и сжатиям.
Модуль упругости – это величина, характеризующая упругие свойства материала и являющаяся коэффициентом пропорциональности между упругим напряжением и соответствующей деформацией. Установлено, что модуль упругости, определенный при изгибе бумаги, имеет меньшее значение по сравнению с модулем упругости при растяжении.
Сопротивление излому снижается при увеличении толщины и массы 1м 2 бумаги, ввиду повышения жесткости бумаги, которая приводит к увеличению растягивающих напряжений в поверхностном слое при изгибе.
Сопротивление продавливанию тесно связано с деформационной способностью бумаги, возрастает при увеличении длины волокон, массы 1м 2 и находится в прямой зависимости с сопротивлением разрыву и удлинением.
Стойкость поверхности к выщипыванию обусловлена общей энергией межволоконного взаимодействия в структуре бумаги, рельефом поверхности, ее гладкостью, а также степенью ориентации волокон в направлении толщины листа. С повышением гладкости увеличивается площадь контакта поверхности бумаги и печатной формы, а показатель стойкости поверхности к выщипыванию уменьшается.
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.