Особливості структури і властивостей друкованих паперів

Як вже неодноразово згадувалося в різних публікаціях, папір має великий вплив на якість і рентабельність в сучасній поліграфії. Правильно підібрана папір володіє комплексом властивостей, що визначають якість даної поліграфічної продукції відповідно до умов її використання.

Давайте, для початку, коротко визначимося, що таке папір? Це багатокомпонентна система, що складається зі спеціально оброблених рослинних волокон, тісно переплетених між собою і пов'язаних хімічними силами зчеплення різного виду. Це капілярно-пористий матеріал. Крім волокнистих компонентів, формують структуру паперу та його основні властивості, до складу папери можуть вводитися мінеральні наповнювачі (проклеюючі речовини, барвники та ін спеціальні добавки). Основними волокнистими напівфабрикатами є: деревна целюлоза, одержувана хімічною обробкою деревини і деревна маса, то є механічно подрібнена деревина - дешевий і широко використовуваний компонент паперу. Особливе місце займає папір з бавовняних і синтетичних волокон.

Папір розрізняється по товщині або за масою одного квадратного метра (г/м2). За прийнятій класифікації маса 1 м2 друкованої папери може складати від 40 до 250 грам. Більше 250 г/м2 - це вже картон.

Один з найважливіших технічних показників паперу, від якого залежать багато основних властивості, такі як міцність, пружність, пластичність, світлостійкість та інші - Це композиція папери. Вітчизняні папери за композиції підрозділяються на групи за номерами: № 1, № 2, № 3.

Папір № 1 - це чістоцеллюлозная папір. Як правило, такі папери готуються тільки з целюлозних волокон. Чістоцеллюлозние папери мають звичайно високу білизну, підвищену міцність, майже не схильні до старіння при зберіганні. Такі папери використовуються для виготовлення високохудожньої продукції, словників, енциклопедій, офіційних довідкових видань.

Папір № 2 дешевше паперу № 1 і може містити до 50% деревної маси. Треба відзначити, що деревна маса надає папері ряд корисних якостей - поліпшуються друковані властивості, стабільність розмірів при зміні кліматичних умов, знижується маса листа і т.д.

І, нарешті, папір № 3 складається повністю з деревної маси. Це дешева папір невисокої якості, яка використовується для видань з невеликим терміном служби і застосовується тільки для друкарською (високої) печатки.

За способу друку папір звичайно підрозділяється на офсетний, друкарську і для глибокого друку. Інші способи друку, наприклад, літографський, флексографського, трафаретний і пр. ми в цій статті розглядати не будемо.

Друковані властивості паперу - це властивості, що визначають її поведінку до друку (тобто проходження її через бумагопроводящую систему друкарської машини), під час друку (взаємодія папери з друкованою фарбою і процес закріплення зображення) і після друку (операції фальцювання, брошурування, підрізування, а також експлуатаційні характеристики готової продукції). Всі ці властивості, можна об'єднати в наступні групи:

геометричні: гладкість, товщина і маса 1 м2, 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, вологоміцний, м'якість і пружність при стисненні і т.д.;

сорбційні: гідрофобність (стійкість до дії води), вбирає здатність розчинників друкарських фарб.

Всі ці показники мають тісний залежність один від одного і ступінь їхнього впливу на оцінку друкованих властивостей різна для різних способів друку.

Папір часто класифікують за ступенем обробки поверхні. Це може бути папір без обробки - матова, папір машинної гладкості і глазурована (каландрує) папір, яку додатково обробляли в суперкаландрах для надання їй високої щільності і гладкості.

Що ж це за властивості?

Геометричні властивості паперу

Гладкість папери, мікрорельєф її поверхні визначає "роздільну здатність "папери - тобто 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 більше контакт між її поверхнею та друкованої формою, тим менший тиск потрібно докласти при друкуванні, тим вища якість зображення. Гладкість папери визначається в секундах за допомогою пневматичних приладів або за допомогою профілограмм, що дають наочне уявлення про поверхню паперу.

Різні способи друку висувають до паперу різні вимоги щодо гладкості. Так каландрує 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 через пористості. Суттєво покращує гладкість поверхні нанесення будь-якого покривного шару, - поверхнева проклейка, пігментація, крейдування (яке, в свою чергу, може бути різним, - одностороннім і двостороннім, одноразовим, багаторазовим і т.д.).

поверхні проклейка - це нанесення на поверхню паперу тонкого шару проклеюють речовин (маса покриття становить до 6 г/м2) для 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 при багатобарвному друку. Особливо це важливо для офсетного і літографський друку, коли папір піддається зволоження водою в процесі друку.

пігментація і крейдованого паперу відрізняються тільки масою наноситься покриття. Так вважається, що маса покривного шару в пігментованих паперах не перевищує 14 г/м2, а в крейдованих паперах досягає 40 г/м2. 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 найбільш оптимальну взаємодію паперу і фарби, а й покращує оптичні властивості поверхні, що сприймає барвисте зображення.

Не можна не згадати про таку важливу характеристиці папери, як пористість. Адже вона безпосередньо впливає на поглинаючу здатність паперу (тобто на її здатність сприймати друкарську фарбу) і цілком може служити характеристикою структури паперу. Папір є пористо-капілярного матеріалом, при цьому розрізняють макро-і микропористая. Макропор, або просто пори - це простору між волокнами, заповнені повітрям і вологою. Мікропори, або капіляри - найдрібніші простору невизначеної форми, 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 крейдованого, не дуже ущільнені папери (наприклад, газетний) -- макропористістю. 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.

крейдовані папери відносяться до мікропористий (капілярним) паперів. Вони теж добре вбирають фарбу, але вже під дією сил капілярного тиску. Тут пористість становить лише 30%, а розмір пор не перевищує 0.03 мкм.

Решта папери займають проміжне положення. Щільність друкованих паперів коливається, в середньому, від 0.5 г/см3 для пухких (пористих) і до 1.35 г/см3 для високощільних капілярних паперів.

Оптичні властивості паперу

Цілком особливе місце займають оптичні властивості, тобто білизна, непрозорість і лиск (глянець).

Білизна - Це здатність папери відбивати світло неуважно і рівномірно у всіх напрямках. Висока білизна бажана, так як чіткість, легкість для читання видання залежить від контрастності запечатаних і пробільних ділянок відбитка.

При багатокольоровим друку, колірна точність зображення, її відповідність оригіналу можливі тільки при друку на дійсно білому папері. Для підвищення білизни в дорогі високоякісні папери додають так звані оптичні відбілювачі - люмінофори, а також сині, фіолетові барвники, що усувають жовтуватий відтінок, властивий целюлозним волокнах. Цей прийом називають подцветкой. Крейдованого паперу без оптичного відбілювача мають білизну НЕ менше 76%, а з оптичним отбелівателем вже не менше 84%. Друковані папери з вмістом деревної маси повинні мати білизну не менше 72%, а ось газетний папір може бути недостатньо білою. Її білизна становить близько б5%.

Ще однією важливою властивістю друкованої папери є її непрозорість. Це особливо важливо при двосторонньої друку. Для підвищення непрозорості підбирають композицію волокнистих матеріалів, комбінують ступінь їх помелу, вводять наповнювачі.

До оптичними властивостями паперу відноситься також її лиск або глянець. Лоск, або глянець - це результат відображення поверхнею паперу падаючого на неї світла. Природно, це тісно пов'язано з гладкістю папери. Зазвичай з підвищенням гладкості лиск теж збільшується. Але це не догма, - треба пам'ятати, що гладкість визначається механічним способом, а лиск - це оптична характеристика. Глянець глазурованої папери може становити 75-80%, а матовою - До 30%.

Багато вважають, що глянець це та кінцева характеристика, за якою слід вибирати папір. Однак глянець потрібний далеко не завжди. Так, для тексту або штрихових ілюстрацій досить паперу з мінімальним глянцем (наприклад, папір машинної гладкості). А от різні проспекти, етикетки, репродукції з картин прекрасно виходять на папері з високим глянцем.

Механічні властивості паперу

Наступна група - це механічні властивості паперу, які можна підрозділити на міцності і деформаційні. Деформаційні властивості виявляються при впливі на матеріал зовнішніх сил і характеризуються тимчасовим або постійною зміною форми або об'єму тіла. Основні технологічні операції поліграфії супроводжуються істотним деформацією паперу. Папір піддається різним деформуючим впливів: розтягування, стиснення, згину. Від того, як поводиться папір при цих впливах, залежить нормальний перебіг технологічних процесів друкування і наступної обробки. Так, при друкуванні високим способом з жорстких форм при великих тисках папір має бути м'якою, тобто легко стискатися, вирівнюватися під тиском, забезпечуючи найбільш повний контакт з друкарською формою.

М'якість папери пов'язана з її структурою, тобто з її щільністю і пористістю. Наприклад, великопористі газетний папір може деформуватися при стисненні до 28%, а у щільною крейдованого паперу деформація стиснення не перевищує 6-8%. Для високого друку важливо, щоб ці деформації були повністю зворотними, щоб після зняття навантаження, папір повністю відновлювала первісну форму. У Інакше, на відтисненні буде видно сліди оборотного рельєфу, що говорять про те, що в структурі паперу відбулися серйозні зміни. І навпаки, якщо папір призначена для обробки тисненням, то метою стає залишкова деформація, а показником якості є її незворотність, тобто стійкість рельєфу тиснення.

Для офсетного друку на високошвидкісних ротаційних машинах дуже важливими є міцнісні характеристики паперу: міцність на розрив, злам, стійкість до вищипування, вологоміцний. Міцність паперу залежить не від міцності окремих компонентів, а від міцності самої структури паперу, який формується в процесі паперового виробництва. Ця властивість характеризується звичайно розривною довжиною в метрах або розривним зусиллям в ньютонах. Наприклад, для м'яких друкарських паперів, розривна довжина становить не менше 2500 м, а для жорстких офсетних, до 3500 м і більше.

Папери, призначені для плоского друку, повинні мати мінімальну деформацію при зволоження, так як за умовами технології друкованого процесу, вони стикаються з зволоженими поверхнями. Не секрет, що папір - матеріал гігроськопічний. При збільшенні вологості її волокна набухають і розширюються, головним чином за діаметром, папір втрачає форму, коробиться і кривиться. А при висушуванні відбувається зворотний процес: папір дає усадку, в результаті чого змінюється формат. Підвищена вологість різко знижує механічну міцність папери на розрив, папір не витримує високих швидкостей друкування і рветься. Зміна вологості паперу в процесі багатокольоровим друку призводить до несуміщення фарб і порушення передачі кольору.

Для підвищення вологостійкості до складу паперової маси, при виготовленні, додають гідрофобні речовини (проклейка в масі) або проклеюючі речовини наносяться на поверхню вже готового паперу (поверхнева проклейка).

Сорбційні властивості паперу

І, нарешті, найважливіша властивість друкованої папери - її вбирає здатність. Уміння правильно оцінити поглинаючу здатність, означає виконання умов своєчасного і повного закріплення фарби і, як результат, отримання якісного відбитка.

вбираюча здатність паперу, в першу чергу, залежить від її структури. Перш ніж говорити про особливості цієї взаємодії в тих чи інших випадках, необхідно ще раз згадати основні типи структур сучасних друкованих паперів. Якщо зобразити структури паперу у вигляді шкали, то на одному з її кінців розмістяться великопористі папери, що складаються цілком з деревної маси. Інший кінець шкали займуть чістоцеллюлозние мікропористі папери. Трохи лівіше розташуються чістоцеллюлозние крейдованого паперу, теж мікропористі. А всі інші займуть залишився проміжок.

макропористістю папери добре сприймають фарбу, вбираючи її як єдине ціле. Тут необхідні малов'язкі фарби. Рідка фарба швидко заповнює великі пори, усмоктуючись на досить велику глибину. Причому надмірне її всмоктування може навіть викликати "пробивання" відбитка, тобто зображення стає видним з зворотного боку аркуша. Підвищена макропористістю папери небажана, наприклад, при ілюстраційні друку, коли надмірна водопоглинання, призводить до втрати насиченості і глянсуватій фарби. Для мікропористих (капілярних) паперів характерний механізм так званого "виборчого вбирання", коли під дією сил капілярного тиску в мікропори поверхневого шару папери всмоктується, переважно, малов'язкі компонент фарби (розчинник), а пігмент і плівкоутворювача залишаються на поверхні паперу. Саме це і потрібно для отримання чіткого зображення. Так як механізм взаємодії папір-фарба в цих випадках різний, для крейдованих і крейдованого паперів готують різні фарби.

Всі розглянуті вище властивості друкованих паперів мають неабиякий вплив на якість кінцевої поліграфічної продукції. Не слід їх розглядати в окремо, - всі вони взаємопов'язані. Якщо вибір паперу становить для вас певні складнощі, то краще проконсультуйтеся з фахівцями з фірм, що займаються виробництвом і продажем паперової продукції.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://center.fio.ru/