Главная › Дети › К оптическим показателям свойств бумаги относятся. Геометрические свойства бумаги

К оптическим показателям свойств бумаги относятся. Геометрические свойства бумаги

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.

Свойства бумаги определяют ее внешний вид, качество и предназначение. К ним относятся - структурные, геометрические, механические, оптические, химические, электрические и свойства, определяемые при помощи микроскопа.

К структурным и геометрическим свойствам бумаги относят такие параметры, как масса, толщина, гладкость, пухлость, просвет и пористость.

Механические свойства бумаги 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. В ходе основных технологических операций полиграфии бумага подвергается существенному деформированию бумаги, например: растяжению, сжатию, изгибу.

Основными показателями оптических свойств являются: белизна, светонепроницаемость, прозрачность (непрозрачность), лоск и цвет.

Химические свойства бумаги определяются в основном видом применяемой древесины, методом и степенью варки и отбелки, а также типом и количеством добавленных неволокнистых компонентов и имеют важное значение, поскольку определяют физические, электрические и оптические свойства.

Структурные и геометрические свойства. Согласно ГОСТ Р53636-2009 «Целлюлоза, бумага, картон. Термины и определения»

Масса или вес.

Масса (или вес) одного квадратного метра бумаги является наиболее распространенным показателем, так как большинство бумаг продают по массе 1м 2 . Массу бумаги чаще относят к единице площади, чем к единице объема (как это делают в отношении других материалов), - ведь бумагу используют в виде листа и площадь в данном случае играет более важную роль, чем объем. По принятой классификации масса 1м 2 печатной бумаги может составлять от 40 до 250г. Бумаги с массой выше 250г/м 2 относятся к картонам.

Толщина

Толщина бумаги, измеряется в микронах (мкм), определяет как проходимость бумаги в печатной машине, так и потребительские свойства - в первую очередь прочностные - готового изделия.

Гладкость

Гладкость характеризует состояние поверхности бумаги, обусловленное механической отделкой, и определяет внешний вид бумаги - шероховатая бумага, как правило, на вид малопривлекательна. Гладкость важна для писчих видов бумаги, для печатных бумаг, а также при склейке бумаги.

Противоположной гладкости величиной является шероховатость, которая измеряется в микронах (мкм). Она напрямую характеризует микрорельеф поверхности бумаги. В технических спецификациях бумаги обязательно присутствует одна из двух этих величин.

Пухлость

Пухлость измеряется в кубических сантиметрах на грамм (см 3 /г). Пухлость печатных бумаг колеблется в среднем от 2см 3 /г (для рыхлых, пористых) до 0,73см 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.

Просвет

Просвет бумаги характеризует степень однородности ее структуры, то есть степень равномерности распределения в ней волокон. О просвете бумаги судят по наблюдению в проходящем свете. Бумага с сильно облачным просветом крайне неоднородна. Ее тонкие места являются и наименее прочными и легко пропускают воду, чернила, печатную краску. Из-за неравномерности восприятия бумагой печатной краски печать на облачной бумаге получается низкого качества.

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

Пористость

Пористость непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги, то есть на ее способность воспринимать печатную краску, и вполне может служить характеристикой структуры бумаги. Бумага является пористокапиллярным 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 пространства, 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 газетные, - макропористые. Общий объем пор в таких бумагах достигает 60% и более, а средний радиус пор составляет около 0,160,18 мкм. Такие бумаги хорошо впитывают краску за счет рыхлой структуры, то есть сильно развитой внутренней поверхности.

Механические свойства

Механическая прочность.

Прочность бумаги на разрыв зависит не от прочности отдельных компонентов, а от прочности самой структуры бумаги, которая формируется в процессе бумажного производства. Это свойство характеризуется обычно разрывной длиной в метрах или разрывным усилием в ньютонах. Так, для более мягких типографских бумаг разрывная длина составляет не менее 2500 м, а для жестких офсетных эта величина возрастает уже до 3500 м и выше.

Сопротивление излому.

Показатель сопротивления излому зависит от длины волокон, из которых образована бумага, от их прочности, гибкости и от сил связи между волокнами. Поэтому наиболее высоким сопротивлением излому отличается бумага, состоящая из длинных, прочных, гибких и крепко связанных между собой волокон.

Сопротивление продавливанию.

Большое значение этот показатель имеет для упаковочнооберточных бумаг. Он связан с показателями разрывного груза бумаги и удлинения ее при разрыве.

Растяжимость.

Удлинение бумаги до разрыва, или ее растяжимость, характеризует, способность бумаги растягиваться. Это свойство особенно важно для упаковочной бумаги, мешочной бумаги и картона, для производства штампованных изделий, для основы парафинированной бумаги, применяемой для автоматической завертки.

Мягкость.

Мягкость бумаги связана с ее структурой, то есть с ее плотностью и пористостью. Так, крупнопористая газетная бумага может деформироваться при сжатии до 28%, а у плотной мелованной бумаги деформация сжатия не превышает 68%.

Линейная деформация при увлажнении.

Увеличение размеров увлажненного листа бумаги по его ширине и длине, выраженное в процентах по отношению к первоначальным размерам сухого листа, называется линейной деформацией при увлажнении. Значения деформации бумаги при намокании и остаточной деформации являются важными показателями для многих видов бумаги (для офсетной, диаграммной, картографической, для основы фотоподложки, для бумаги с водяными знаками). Высокие значения этих показателей приводят к несовмещению контуров красок при печати и, как следствие, к получению некачественной печати. Однако следует отметить, что в ГОСТ 12057-81 «Бумага и картон. Методы определения линейной деформации.» заложены очень жесткие условия испытаний (намокание калиброванной полоски бумаги в течение определенного времени), использование которых для большинства печатных видов бумаги нецелесообразно. Европейские нормы предполагают использование термина «влагорасширение», определяющего изменение линейных размеров полоски бумаги при изменении влажности воздуха от 30 до 80%. Повышенная влажность резко снижает механическую прочность бумаги на разрыв.

Оптические свойства

Оптическая яркость.

Оптическая яркость - это способность бумаги отражать свет рассеянно и равномерно во всех направлениях.

Белизна.

Истинная белизна бумаги связана с ее яркостью или абсолютной отражательной способностью, то есть с визуальной эффективностью. Белизна базируется на измерении отражения света белыми или почти белыми бумагами с одной длиной волны (ГОСТ 30113-94 «Бумага и картон. Метод определения белизны.» предусматривает 457 миллимикрон, то есть в видимом спектре) и определяется как отношение количеств упавшего и распределенно отраженного света (%).

Пожелтение.

Пожелтение бумаги - это термин, которым условно называют снижение ее белизны от воздействия световых лучей или повышенной температуры. От светового разрушения бумага может быть защищена хранением ее в помещении без окон или с такими окнами, которые закрыты плотными шторами.

Светонепроницаемость, или непрозрачность.

Светонепроницаемость - это 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, помещенный прямо напротив рассматриваемого предмета.

Чаще применяется термин «непрозрачность бумаги» - отношение количества света, отраженного от листа, лежащего на черной подложке к свету, отраженному светонепроницаемой стопой этой бумаги.

Прозрачность

Прозрачность определенным образом связана с непрозрачностью, но отличается от нее тем, что определяется количеством света, который проходит без рассеивания. Коэффициент прозрачности является лучшей оценкой высокопрозрачных материалов (калек), тогда как измерение непрозрачности более пригодно для относительно непрозрачных бумаг.

Лоск или глянец.

Лоск (глянец) является свойством бумаги, выражающим степень лощености, глянца или способности поверхности отражать падающий на нее свет. Этот показатель можно рассматривать как свойство поверхности бумаги отражать свет под данным углом. Таким образом, лоск (глянец) можно охарактеризовать как отношение количества света, отраженного в зеркальном направлении, к количеству упавшего света.

Химические свойства.

Влагопрочность.

О влагопрочности бумаги судят по степени сохранения ею во влажном состоянии первоначальной своей прочности, то есть по той прочности, которую она имела до увлажнения, находясь в воздушносухом состоянии.

Влажность.

Зольность.

Зольность бумаги зависит от количественного содержания наполнителей в ее композиции. Бумага высокой прочности должна иметь низкое содержание золы, поскольку минеральные вещества уменьшают прочность бумаги.

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.

У бумаги различают две стороны: прилегающую к сетке бумагоделательной машины и прилегающую к сукну. Сеточная сторона почти всегда грубее вследствие ромбовидной маркировки сетки, по которой движется еще не застывшее бумажное полотно при изготовлении. Различие в гладкости и пористости обеих сторон бумаги называют двусторонностью.

Бумага имеет определённую структуру, обусловленную большей ориентацией волокон в направлении движения сетки бумагоделательной машины и большим натяжением, испытываемым бумагой в этом направлении, известном под названием машинного. Поперечным является направление бумаги под прямым углом к направлению движения сетки бумагоделательной машины.

Структурно-механические свойства

Масса (вес) является наиболее распространённым показателем, т.к. большинство бумаг продают по массе 1 м 2 . 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. По массе одного квадратного метра мелованного листа бумагу подразделяют на легкую (до 60 г/м 2), средней плотности (70—150 г/м 2) и высокой плотности (более 150 г/м 2). Употребление слова «плотность» в
данном случае не совсем корректно, но оно благозвучнее, чем термин «граммаж», который часто используют в профессиональной среде для обозначения массы одного квадратного метра бумаги.

Толщина бумаги (мкм) является важным фактором в характеристике многих других видов бумаги и определяет как проходимость бумаги в печатной машине, так и потребительские свойства (в первую очередь прочностные) готового изделия.

Механическая прочность — одно из основных и важных свойств большинства видов бумаги и картона. Стандарты на печатные виды бумаг предусматривают определённые требования механической прочности на разрыв. Эти требования определяются возможностью выработки на современных быстроходных машинах печатных видов бумаги без обрывов с последующим пропуском её через быстроходные перемотно-резательные станки и в дальнейшем на печатных машинах.

Достаточная механическая прочность бумаги должна обеспечивать безостановочную работу печатных машин на полиграфических предприятиях. В бумажной промышленности принято сопротивление бумаги разрыву характеризовать показателями разрывного груза или разрывной длиной бумаги. Обычная бумага, изготовленная на бумагоделательной машине (БМ), отличается
различными показателями прочности в машинном и поперечном направлении листа. В машинном направлении она больше, так как волокна в готовой бумаге ориентированы в машинном направлении.

Показатель сопротивления бумаги (картона) излому — один из существенных показателей, характеризующих механическую прочность бумаги. Он зависит от длины волокон, из которых образована бумага, их прочности, гибкости и сил связи между волокнами. Поэтому наиболее высоким сопротивлением излому отличается бумага, состоящая из длинных, прочных, гибких и прочно связанных между собой волокон. Для печатных видов бумаги наиболее значимый показатель в процессе переплётно-брошюровочых работ полиграфического производства.

Показатель качества — сопротивление продавливанию — нельзя отнести к числу основных. Он предусматривает по действующим стандартам для сравнительно ограниченного количества видов бумаги. Важное значение этот показатель имеет для упаковочно-обёрточных видов бумаги. Этот показатель в некоторой степени связан с показателями разрывного груза бумаги и удлинения её при разрыве.

Для некоторых видов бумаги и картона показатель сопротивления поверхности этих материалов истиранию служит одним из критериев, определяющих потребительские свойства материала. Это относится к чертёжно-рисовальным и картографическим видам бумаги. Эти бумаги допускают без излишнего повреждения поверхности возможность удаления написанного, нарисованного или
напечатанного путем подчистки резинкой, лезвием бритвы или ножа.
Одновременно подобная бумага с хорошей поверхностной прочностью на истирание должна сохранять удовлетворительный внешний вид после повторного нанесения текста или рисунка на стёртом месте.

Влагопрочность, или прочность во влажном состоянии — важный фактор большинства бумаг, особенно у бумаги, изготовленной на быстроходных бумагоделательных машинах, так как должна обеспечиваться бесперебойная работа БМ при переходе бумажного полотна из одной секции машины в другую. О влагопрочности бумаги судят по степени сохранения ею во влажном состоянии
первоначальной своей прочности, т.е. той прочности, которую она имела до увлажнения, находясь в воздушно-сухом состоянии.

Удлинение бумаги до разрыва, или её растяжимость характеризует способность бумаги растягиваться; особо важно для упаковочной бумаги, мешочной, бумаги и картона для производства штампованных изделий (бумажные стаканы), основы парафинированной бумаги для автоматической завертки конфет (т.н. карамельной бумаги).

Увеличение размеров увлажнённого листа бумаги по его ширине и длине, выраженное в процентах по отношению к первоначальным размерам сухого листа, носит название линейной деформации при увлажнении. Значения деформации бумаги при намокании и остаточной являются важными показателями для многих видов бумаги (офсетной, диаграммной, картографической, основы фотоподложки, бумаги с водяными знаками). Высокие значения показателей деформации бумаги приводят к несовмещению контуров красок при печати и, как следствие, получению некачественной печати. Однако надо отметить, что ГОСТ предполагает очень жёсткие условия испытаний (намокание калиброванной полоски бумаги в течение определенного времени), использование которых для большинства печатных видов бумаги нецелесообразно. Европейские нормы предполагают использование термина «влагорасширение», определяющего изменение линейных размеров полоски бумаги при изменении влажности воздуха от 30 до 80%.

Гладкость характеризует состояние поверхности бумаги, обусловленное механической отделкой. Гладкость характеризует внешний вид бумаги; шероховатая бумага, как правило, на вид непривлекательна. Гладкость важна для писчих видов бумаги, для печатных бумаг, а также при склейке бумаги.

Просвет бумаги характеризует степень однородности её структуры, т.е. степень равномерности распределения в ней волокон. О просвете бумаги судят по наблюдению в проходящем свете. Бумага с сильно облачным просветом крайне неоднородна. Её тонкие места являются и наименее прочными. Они оказывают меньшее сопротивление прохождению воды, чернил, печатной краски. Вследствие этого и печать на облачной бумаге оказывается низкого качества из-за неравномерности восприятия бумагой печатной краски.

Бумага неравномерная по просвету, а, следовательно, и по толщине, отличается повышенной склонностью к короблению поверхности. Нанесение покрытий на поверхность такой бумаги (мелование, лакирование, парафинирование) связано с производственными затруднениями и влечёт за собой появление брака. Каландрирование бумаги облачного просвета также связанно с повышенным образованием брака; на поверхности появляются залощённые пятна.

Оптические свойства

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

Истинная белизна бумаги связана с её яркостью или абсолютной отражательной способностью, т.е. визуальной эффективностью. Белизна базируется на измерении отражения света белыми или почти белыми бумагами с одной длиной волны (ГОСТ предусматривает 457 миллимикрон, т.е. в видимом спектре).
Белизна определяется как отношение количеств «упавшего» и распределенно отражённого света (%).

Пожелтение бумаги — это термин, которым условно называют снижение её белизны от воздействия световых лучей или повышенной температуры. От светового разрушения бумага может быть защищена хранением её в помещении без окон или с окнами, покрытыми плотными шторами.

Светонепроницаемость — способность бумаги пропускать лучи света. Свойство непрозрачности бумаги определяется общим количеством пропускаемого света (рассеянного и нерассеянного). Непрозрачность обычно определяется степенью «проникновения» изображения в испытываемый материал, помещённый прямо против рассматриваемого предмета.

Чаще применяется термин непрозрачность бумаги — отношение количества света, отраженного от листа, лежащего на чёрной подложке к свету, отражённому светонепроницаемой стопой этой бумаги.

Прозрачность определённым образом связана с непрозрачностью, но отличается от неё тем, что определяется количеством света, который проходит без рассеивания. Коэффициент прозрачности является лучшей оценкой высокопрозрачных материалов (калек), тогда как измерение непрозрачности более пригодно для относительно непрозрачных бумаг.

Лоск (глянец) является свойством бумаги, выражающим степень лощёности, глянца или способности поверхности отражать изображения. Лоск можно рассматривать как свойство поверхности бумаги отражать свет под данным углом отражения в большей степени, чем рассеянное отражение света под тем же углом. Таким образом, лоск (глянец) — относительное количество света,
отражённого в зеркальном направлении к количеству упавшего света.

Химические свойства

Химические свойства бумаги в основном определяются видом применяемой древесины, методом и степенью варки и отбелки, а также типом и количеством добавленных неволокнистых компонентов. Эти свойства бумаги имеют важное значение, так как они влияют на её физические, электрические и оптические свойства.

Для некоторых видов бумаги химические свойства имеют такое же важное значение, как и физические, а в некоторых случаях — даже большее значение. Примером может служить антикоррозийная бумага, применяемая для упаковки серебряных и полированных изделий из стали. Эта бумага не должна содержать серы и сульфидов, а также свободных кислот, хлора и крепких щелочей, вызывающих потускнение или травление металлической поверхности. Лучшие сорта антикоррозийной бумаги изготовляют из хорошо очищенного и отбеленного тряпья
или из сульфидной целлюлозы, которые несколько раз тщательно промывают для удаления остатков отбеливающих веществ. Подобным же образом должна быть изготовлена бумага для печати типографской краской при помощи металлического шрифта или для покрытия золотой фольгой, так как металл в краске или фольга будут тускнеть при соприкосновении с бумагой, содержащей восстановимую серу даже в количестве двух частей на миллион частей бумаги. Некоторые антикоррозийные бумаги, применяемые для упаковки серебряных изделий, пропитывают солями (например, уксуснокислой медью, ацетатом свинца или ацетатом цинка), которые вступают в реакцию с сероводородом, содержащимся в некотором количестве в атмосфере, и тем устраняют соприкосновение газа с серебром.

Химические свойства имеют большое значение для следующих видов бумаги:

фотографической (для репродукции);
безопасной (в отношении подделок);
для бумаги, от которой требуется высокая степень неизменяемости, электрической бумаги, предназначаемой для пропитки смолами, и бумаги для
упаковки пищевых продуктов.

Эти бумаги не должны содержать ядовитых веществ; кислотность и наполнители в бумаге должны соответствовать ее назначению.

Влажность . Соотношение целлюлоза/вода является наиболее важным фактором в химии бумаги. Количество воды, содержащейся в отдельных волокнах, влияет на их прочность, эластичность и бумагообразующие свойства. Содержание влаги в бумаге влияет на её вес, прочность, неизменяемость, устойчивость размеров и электрические свойства; оно имеет очень важное значение при каландрировании, печатании, покрытии и пропитке. При испытании бумаги её обычно кондиционируют для того, чтобы создать во время испытании постоянную, предопределенную влажность во время испытаний.

Зольность бумаги зависит в основном от количественного содержания наполнителей в её композиции. Бумага высокой прочности должна иметь низкое содержание золы, так как минеральные вещества уменьшают прочность бумаги. Высокое содержание золы нежелательно в таких видах бумаги, как фотографические, электроизоляционные, фильтровальные.

Микроскопические анализы

Кроме обычно применяемых химических, физических и оптических испытаний бумаги, важные сведения о её свойствах можно получить путём исследования под микроскопом. К числу важных областей применения микроскопа на практике относятся определения длины и вида волокна, состав по волокну, анализ загрязнений, пятен, определение степени обработки волокна, изучение смоляной и крахмальной проклейки и исследование бумаги в отношении наполнителей.

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.