Особливість структури і властивостей паперу
Папір є найважливішим поліграфічним матеріалом і відповідає всім технологічним, споживчими та економічним вимогам, що пред'являються до таких матеріалів. Іншими словами, правильно підібрана папір має комплекс властивостей, що визначають якість даної поліграфічної продукції відповідно до умов її використання.
Папір розрізняється по товщині або по масі одного квадратного метра (г / м 2). За прийнятою класифікацією маса 1 м 2 друкарського паперу може становити від 40 до 250 грам. Більше 250 г / м 2 - це вже картон. [3, c.4]
Друковані властивості паперу - це властивості, що визначають її поведінку до друку (тобто проходження через бумагопроводящую систему друкарської машини), під час друку (взаємодія паперу з друкарською фарбою і процес закріплення зображення) і після друку (операції фальцювання, брошурування, підрізування, а також експлуатаційні характеристики готової продукції). Показники якості паперу, що визначають її друковані властивості, можуть об'єднані в наступні групи:
геометричні: гладкість, товщина і маса 1 м 2. щільність і пористість;
оптичні: білизна, непрозорість, лиск (глянець);
показники однорідності структури паперу: рівномірність просвіту, різнобічність;
механічні (міцності і деформаційні): міцність поверхні до вищипування, розривна довжина або міцність на розрив, міцність на злам, влагопрочность, м'якість і пружність при стисненні і т.д .;
сорбційні: гідрофобність - стійкість до дії води, вбирає здатність розчинників друкарських фарб.
Всі ці показники мають тісну залежність один від одного. Ступінь їх впливу на оцінку властивостей паперу різна для різних способів друку.
Папір часто класифікують за ступенем обробки поверхні. Це може бути папір без обробки - матова, папір машинної гладкості і глазурована (інакше каландірованная) папір, яку додатково обробляли в суперкаландрах для додання їй високої щільності і гладкості.
Структурні і геометричні властивості
Гладкість характеризує стан поверхні паперу, обумовлене механічною обробкою, і визначає зовнішній вигляд паперу - шорстка папір, як правило, на вигляд малоприваблива. Гладкість важлива для писемних видів паперу, для друкованих паперів, а також при склеюванні паперу.
Крім того, гладкість паперу, тобто мікрорельєф, геометрія її поверхні визначає "роздільну здатність" паперу - її здатність передавати без розривів і спотворень найтонші барвисті лінії, точки та їх комбінації. Це одне з найважливіших друкарських властивостей паперу. Чим вище гладкість паперу, тим краще контакт між її поверхнею і друкованої формою, тим менший тиск потрібно докласти при друкуванні і тим вище якість зображення. Гладкість паперу визначається в секундах за допомогою пневматичних приладів або за допомогою профілограм, що дають наочне уявлення про характер поверхні паперу. Різні способи друку висувають до паперу різні вимоги по гладкості. Так каландрированная друкарська папір повинна мати гладкість від 100 до 250 сек. а офсетний папір тією самою мірою обробки може мати гладкість набагато нижче - 80-150 сек. Папір для глибокого друку відрізняється підвищеною гладкістю, що становить від 300 до 700 сек. Газетний папір не може бути гладкою в силу високої пористості. Істотно покращує гладкість поверхні нанесення будь-якого покривного шару - будь то поверхнева проклейка, пігментація, легке або просте мелование, яке, в свою чергу, може бути різним: одностороннім і двостороннім, одноразовим, багаторазовим і т.д.
Поверхнева проклейка - це нанесення на поверхню паперу тонкого шару проклеюють речовин (маса покриття становить до 6 г / м 2) з метою забезпечення високої міцності поверхні паперу, що оберігає її від вищипування окремих волокон липкими фарбами, а також для зменшення деформації паперу при зволоженні для забезпечення точного збігу фарб в процесі багатокольоровим друку. Особливо це важливо для офсетного і літографської друку, коли папір піддається зволоженню водою в процесі друку.
Пігментація і крейдованого паперу відрізняється тільки масою наноситься покриття. Так вважається, що маса покривного шару в пігментованих паперах не перевищує 14 г / м 2. а в крейдованих паперах досягає 40 г / м 2. Крейдяний шар відрізняється високим ступенем білизни та гладкості. Висока гладкість - одна з найбільш важливих характеристик крейдованих паперів. Їх гладкість досягає 1000 сек. і більше, а висота рельєфу не перевищує 1 мкм. Показник гладкості не тільки забезпечує оптимальну взаємодію паперу і фарби, але покращує оптичні властивості поверхні, що сприймає барвисте зображення. Висока гладкість крейдованого паперу дозволяє вести друк з хорошою пропечатки при малих товщинах шару фарби.
Зворотною величиною гладкості є шорсткість, яка вимірюється в мікрометрів. Вона безпосередньо характеризує мікрорельєф поверхні паперу. Як правило, в технічних специфікаціях папери вказують одну з двох цих величин.
Важливою геометричною характеристикою паперу, поряд з товщиною і масою 1 м 2. є пухкість. Вона характеризує ступінь спресованості паперу і дуже тісно пов'язана з такою оптичної характеристикою, як непрозорість. Тобто ніж пухлее папір, тим вона більш непрозора при рівному граммаже. Пухлість вимірюється в см 3 / г. Пухлість друкованих паперів коливається, в середньому, від 2 см 3 / г (для пухких, пористих) до 0,73 см 3 / г (для високоплотних каландроване паперів).
Пористість безпосередньо впливає на поглинаючу здатність паперу, тобто на її здатність сприймати друкарську фарбу і цілком може служити характеристикою структури паперу. Папір є пористо-капілярним матеріалом, при цьому розрізняють макро - і мікропористість. Макропори, або капіляри, - дрібні простору невизначеної форми, що пронизують покривний шар крейдованих паперів, а також утворюються між частинками наповнювача або між ними і стінками целюлозних волокон у крейдованого паперів. Капіляри є і всередині целюлозних волокон. Всі некрейдовані, не дуже ущільнені папери, наприклад, газетний - макропористі. Загальний обсяг часу в таких паперах досягає 60% і більше, а середній радіус пір складає близько 0,16-0,18 мкм. Такі папери добре вбирають фарбу, завдяки своїй пухкої структурі, тобто сильноразвитой внутрішньої поверхні. [3, c.5]
Крейдовані папери відносяться до мікропористий, інакше капілярним паперів. Вони теж добре вбирають фарбу, але вже під дією сил капілярного тиску. Тут пористість становить усього лише 30%, а розмір пор не перевищує 0,03 мкм. Інші папери займають проміжне положення. [15, c.5-6]
Механічна міцність - одне з основних і найважливіших властивостей більшості видів паперу і картону. Стандарти на друковані види паперів передбачають певні вимоги до механічної міцності на розрив. Ці вимоги визначаються можливістю вироблення на сучасних швидкохідних машинах друкованих видів паперу без обривів, з подальшим пропуском її через швидкохідні перемотно-різальні верстати і з подальшим її використанням на друкованих машинах. Достатня механічна міцність паперу повинна забезпечувати безупинну роботу друкованих машин на поліграфічних підприємствах.
У паперовій промисловості опір паперу розриву прийнято характеризувати показниками розривного вантажу або розривної довжиною паперу. Звичайний папір, виготовлена на буммашини, характеризується різними показниками міцності в машинному і поперечному напрямку листа. У машинному напрямку вона більше, оскільки саме так орієнтовані волокна в готового паперу. [3, c.6]
Міцність паперу на розрив залежить не від міцності окремих компонентів, а від міцності самої структури паперу, яка формується в процесі паперового виробництва. Це властивість характеризується звичайно розривною довжиною в метрах або розривної довжиною в метрах або розривним зусиллям в ньютонах. Так, для більш м'яких друкарських паперів розривна довжина становить не менше 2500 м, а для жорстких офсетних це величина зростає вже 3500 м і вище.
Показник опору зламу теж є одним з істотних показників, що характеризують механічну міцність паперу. Він залежить від довжини волокон, з яких утворена папір, від їх міцності, гнучкості і від сил зв'язку між волокнами. Тому найбільш високим опором зламу відрізняється папір, що складається з довгих, міцних, гнучких і міцно пов'язаних між собою волокон. Для друкованих видів паперу це найбільш значимий показник внаслідок їх використання в процесі палітурно-брошурувальних робіт поліграфічного виробництва.
Показник якості, як індекс опору продавлювання. навряд чи можна віднести до числа основних. За чинними стандартами він передбачається для досить обмеженої кількості видів паперу, але велике значення цей показник має для пакувально-обгорткових паперів. Цей показник в деякій мірі пов'язаний з показниками розривного вантажу паперу і подовження її при розриві.
Для деяких видів паперу і картону показник опору поверхні до стирання є одним із критеріїв, що визначають споживчі властивості матеріалу. Це відноситься до креслярсько-малювальним і картографічним видам паперу, які допускають можливість видалення написаного, намальованого або надрукованого шляхом підчищення гумкою, лезом бритви або ножа без зайвого пошкодження поверхні. При цьому подібна папір повинна зберігати задовільний зовнішній вигляд після повторного нанесення тексту або малюнка на стертом місці.
Подовження паперу до розриву, або її розтяжність. характеризує, як нескладно здогадатися, здатність паперу розтягуватися. Це властивість особливо важливо для пакувального паперу, мішкового паперу і картону для виробництва штампованих виробів (паперові склянки), для основи парафінованого паперу, що застосовується для автоматичної звірятко цукерок (так званої карамельної паперу).
М'якість паперу пов'язана з її структурою, тобто з її щільністю і пористістю. Так, крупнопористая газетний папір може деформуватися при стисненні до 28%, а у щільному крейдованому паперу деформація стиснення не перевищує 6-8%. Для високого друку важливо, щоб ці деформація були повністю оборотними, тобто щоб після зняття навантаження папір повністю відновлювала первинну форму. В іншому випадку на відбитку видно сліди оборотного рельєфу, що свідчать про те, що в структурі паперу відбулися серйозні зміни. Якщо ж папір призначений для обробки тисненням, то метою стає, навпаки, залишкова деформація, а показником якості є її незворотність, інакше - стійкість рельєфу тиснення.
Збільшення розмірів увлажненного аркуша паперу по його ширині і довжині, виражене у відсотках по відношенню до первісних розмірів сухого листа, називається лінійною деформацією при зволоженні. Значення деформації паперу при намоканні і залишкової деформації є важливими показниками для багатьох видів паперу (для офсетного, диаграммной, картографічної, для основи фотоподложкі, для паперу з водяними знаками). Високі значення цих показників призводять до несуміщення контурів фарб при друці і, як наслідок, до отримання якісної друку. Однак слід зазначити, що в Гості закладені дуже жорсткі умови випробувань (намокання калиброванной смужки паперу протягом певного часу), використання яких для більшості друкованих видів паперу недоцільно. Європейські норми передбачають використання терміна "влагорасшіреніе", що визначає зміна лінійних розмірів смужки паперу при зміні вологості повітря від 30 до 80%.
Папери, призначені для плоского друку, повинні мати мінімальну деформацію при зволоженні, тому що за умовами технології друкованого процесу вони стикаються зволоженими поверхнями.
Папір - матеріал гігроскопічний: при збільшенні вологості її волокна набухають і розширюються - головним чином по діаметру. Папір втрачає форму, жолобиться і морщиться, а при висушуванні відбувається зворотний процес: папір дає усадку, в результаті чого змінюється формат. Підвищена вологість різко знижує механічну міцність паперу на розрив, папір не витримує високих швидкостей друкування і рветься. Зміна вологості паперу в процесі багатокольоровим друку призводить до несуміщення фарб і спотворення кольору. [14, c.34-36]
Оптичні властивості паперу
Оптична яскравість - це здатність паперу відбивати світло неуважно і рівномірно у всіх напрямках. Висока оптична яскравість для друкованих паперів досить бажана, тому що чіткість, легкість для читання видання залежить від контрастності запечатаних і пробільних ділянок відбитка.
Справжня білизна паперу пов'язана з її яскравістю або абсолютної відбивної ефективністю. Білизна базується на вимірюванні відбиття світла білими або майже білими паперами з одного довжиною хвилі і визначається як відношення кількості впав і розподілено відбитого світла.
Пожовтіння паперу - це термін, яким умовно називають зниження її білизни від впливу світлових променів або підвищеної температури. Від світлового руйнування папір може бути захищена зберіганням її в приміщенні без вікон або з такими вікнами, які закриті щільними шторами.
Світлонепроникність - це здатність паперу пропускати промені світла. Властивість непрозорості паперу визначається загальною кількістю світла, що пропускається (розсіяного і нерозсіяного). Непрозорість зазвичай визначається ступенем проникнення зображення в випробовуваний матеріал, поміщений прямо навпроти розглянутого предмета. Прозорість певним чином пов'язана з непрозорістю, але відрізняється від неї тим, що визначається кількістю світла, який проходить без розсіювання. Коефіцієнт прозорості є найкращою оцінкою високопрозрачних матеріалів, тоді як вимір непрозорості більш придатне для щодо непрозорих паперів.
Лоск (глянець) є властивістю паперу, що виражає ступінь Лощенов, глянцю або здатності поверхні відображати падаюче на неї світло. Цей показник можна розглядати, як властивість поверхні паперу відбивати світло під таким кутом. Таким чином, лиск (глянець) можна охарактеризувати як відношення кількості світла, відбитого в дзеркальному напрямку, до кількості світла, що впало.
Зазвичай з підвищенням гладкості лиск теж збільшується, проте цей зв'язок неоднозначна. Слід пам'ятати, що гладкість визначається механічним способом, а лиск - це оптична характеристика. Глянець глазурованої папери може складати 75-80%, а матовою - до 30%. [14, c.36-37]
Влагопрочность. або міцність у вологому стані, - ще один важливий параметр більшості паперів, який особливо критичний для паперу, виготовленої на швидких машинах з виробництва паперу, тому що повинна забезпечуватися безперебійна робота буммашини при переході паперового полотна з однієї секції машини в іншу. Про вологоміцності паперу судять за ступенем збереження нею у вологому стані початкової міцності (до її зволоження, перебуваючи в повітряно-сухому стані).
Вологостійкість паперу може бути підвищена двома способами: або до складу паперової маси при виготовленні додають гідрофобні речовини (проклейка в масі), або проклеюючі речовини наносяться на поверхню вже готового паперу (поверхнева проклейка).