Материалы полиграфических процессов. Практикум

Порядок выполнения работы:

1)измерение с помощью микрометра значений δ бумажных образцов (не менее в трех местах каждого образца);

2)расчет среднего арифметического значения толщины (δср);

3)вычисление значений Δδ (%) для каждого вида бумаги;

4)определение массы образцов (m) взвешиванием на электронных весах;

5)измерение ширины и длины образцов;

6)расчет площади образцов (S);

7)вычисление массы m1кв.м бумажных образцов.

Результаты определения размерных характеристик разных видов печатной бумаги сводятся в табл. 1.4 и формулируются выводы по сопоставлению размерных характеристик различных видов печатной бумаги.

Таблица 1.4. Результаты определения размерных характеристик различных видов печатной бумаги

! " #

$

Плотность (ρ) – важнейшая физическая характеристика структуры бумаги. Чем больше значение ρ бумаги, тем выше ее прозрачность, но хуже впитываемость в бумагу печатной краски. Самая плотная бумага применяется для глубокой печати.

Плотностью бумаги называется отношение m1кв.м к значению ее толщины δ. Поэтому методика выполнения работы состоит в следующем: использовав среднее значение толщины бумаги (δср) в мм и m1кв.м в г/м2, определенные в предыдущей работе, можно рассчитать значение ρ в г/см3, используя простую формулу:

11

неоднородностью концентрации на ней бумажной массы и особенностью стекания с нее воды.

Мезонеоднородность видна при рассматривании бумажного листа на просвет, так как она приводит к неоднородности прозрачности. При этом у бумаги видны более и менее плотные участки, что указывает на неравномерное распределение волокон и толщину. Бумага с однородной структурой в проходящем свете имеет равномерный просвет – нет резких различий между темными и светлыми участками. При визуальной оценке структуры бумаги указывают характер мезонеоднородности в зависимости от площади неоднородных участков. Количественно этот тип неоднородности можно определить по измерению интенсивности проходящего света в разных местах бумажного листа – по величине Δτ, для расчета которого используется формула

Δτ = τб – τм,

где τб и τм – наибольшее и наименьшее значение коэффициента пропускания при фиксированном значении λ.

Цель работы: изучение неоднородности структуры различных видов печатной бумаги путем визуальной оценки на просвет и объективной количественной оценки мезонеоднородности методом спектрофотометрии.

Прибор: спектрофотометр СФ-256 УВИ (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Внешний вид спектрофотометра СФ-256 УВИ

Объекты исследования: образцы различных видов печатной бумаги, с размерами 30×30 (мм).

13

Порядок выполнения работы:

1)визуальная оценка структуры бумажных образцов на просвет;

2)определение разницы между максимальными и минимальными значениями площадей темных и светлых участков (Sт и Sс соответственно, т.е. ΔS;

3)объективная оценка путем измерения на спектрофотометре СФ-256 УВИ коэффициента пропускания (τ) в видимой области спектра при постоянной длине волны (λ = 500 нм) в разных местах бумажного образца;

4)определение разницы между максимальными и минимальными значениями τ, измеренного в разных (как минимум трех) местах каждого бумажного образца (Δτ).

Результаты проведенных расчетов сводятся в табл. 1.6 и формулируются выводы неоднородности структуры различных видов печатной бумаги.

Таблица 1.6. Результаты оценки неоднородности структуры различных видов печатной бумаги

& '

Свойства бумаги зависят от природы, состава и характера обработки целлюлозных волокон, а также природы и концентрации компонентов, входящих в состав композиций для ее изготовления. В составе бумаги, в пространстве между целлюлозными волокнами обычно находятся следующие компоненты: влага, проклеивающие вещества и наполнители.

Влага (вода) необходима для уменьшения хрупкости и жесткости бумаги (увеличения ее пластичности). Низкая влажность способствует увеличению жесткости и хрупкости бумаги, что приводит к

14

ухудшению восприятия ею краски в процессе печатания и сильному возрастанию степени электризации (накоплении больших зарядов статического электричества) при ее прохождении в печатной машине. Это создает угрозу пожароопасности и осложняет технологические процессы из-за притягивания пыли. Высокая влажность приводит к деформации и изменению размеров бумажного листа, а также сильно снижает прочность бумаги. В зависимости от способа печати и других классификационных признаков влажность печатной бумаги обычно варьируется в пределах 5–9 %.

Влажность характеризуется отношением массы влаги, которая содержится в бумаге, к массе бумаги, взятой для испытания, и выражается в процентах. Сущность метода определения влажности бумаги заключается в определении потери массы бумажного образца при его высушивании до постоянной массы.

Влажность бумаги (W) в процентах вычисляют по формуле

где m – постоянная масса стаканчика, г; m1 – масса стаканчика с навеской до высушивания, г; m2 – масса стаканчика с навеской после высушивания, г.

Цель работы: ознакомление с методом определения влажности различных видов печатной бумаги по величине потери массы бумажными образцами при их высушивании в сушильном шкафу.

Приборы и принадлежности:

-сушильный шкаф с термометром до 200ºС;

-стеклянные стаканчики-бюксы;

-эксикатор;

-аналитические весы.

Объекты исследования: образцы (массой около 2 г) различных видов печатной бумаги – газетной, офсетной, мелованной и т. д.

Порядок выполнения работы:

1)взвешивание бумажных образцов с точностью до 0,0002 г в сухих закрытых стеклянных бюксах;

2)помещение в сушильный шкаф с температурой (103 ± 2) ºС открытых стеклянных бюксов с бумажными образцами и их крышек;

3)высушивание образцов до постоянной массы в течение трех часов (масса считается постоянной, если после получасовых повтор-

15

ных измерений разница в массе при взвешивании не будет превышать 0,1%);

4)перенос в эксикатор стаканчиков с бумажными образцами (предварительно закрытых крышками непосредственно в сушильном шкафу) и охлаждение их до комнатной температуры;

5)взвешивание стаканчиков с бумажными образцами с указанной выше точностью.

Результаты испытания следует округлить до 0,1%. Полученные данные сводятся в табл. 1.7 и формулируются выводы о влажности различных видов печатной бумаги.

Таблица 1.7. Результат определения влажности различных видов печатной бумаги

( "

'$

Характер бумаги во многом определяется ее составом. Поры и неровностей бумаги (между целлюлозными волокнами) заполняют частицы нерастворимых в воде минеральных веществ – наполнителей (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Структура бумажного листа в разрезе: а – без наполнителя; б – с наполнителем

16

Наполнители – это минеральные высокодисперсные белые порошкообразные вещества. К ним относятся сульфат бария, диоксид титана, мел, каолин (белая глина), тальк, гипс и т. д. Содержание наполнителей в бумаге может достигать 25–30 %.

Наполнители вводятся с целью уменьшения светопроницаемости бумаги (что дает возможность писать и печатать на обеих сторонах бумажного листа), повышения белизны, мягкости и пластичности (бумага меньше «шумит» при перелистывании), однородности структуры, гладкости поверхности и придания большей плотности. Однако увеличение количества наполнителей может повлечь за собой увеличение пыления бумаги и снижения ее прочности.

При поджигании бумаги практически полностью сгорают ее органические компоненты, тогда как наполнители – неорганические вещества – при сгорании бумаги образуют золу. Количество наполнителей в бумажном полотне в процентах называется массовой долей золы (зольностью). Согласно ГОСТ 9097-70, в бумаге для офсетной печати массовая доля золы может достигать 10–14%, в типографской бумаге – 18%, а для глубокой печати – более 20%. На практике в бумаге с нейтральной проклейкой массовая доля золы может достигать 30%.

Зольность (З) определяется путем сжигания бумажного образца и взвешивания оставшихся неорганических наполнителей. При температуре сжигания 800–850°С определяется процентное содержание каолина, при 550–600°С – мела.

Значение З в процентах определяется по формуле

где mб – масса навески бумаги (г); mт – масса пустого тигля (г); mт+б – массой тигля с навеской бумаги (г); mт+з – масса тигля с золой (г).

Если наполнителем бумаги является каолин, содержащий 14% кристаллизационной воды, которая выделяется при прокаливании бумаги, масса образовавшейся золы будет на 14% меньше найденной величины, и для расчета количества в бумаге каолина (Н) как наполнителя (в процентах) следует использовать формулу

Н= З – 0,14 З·= 0,86 З.

Взависимости от величины З различают пять видов бумаги:

1) с естественной зольностью, без наполнителей (З <1 %) – фильтровальная, электроизоляционная и т. д.;

17

2)малозольная (З ≤ 5 %) – газетная, обойная и т. д.;

3)средней зольности (З = 6-15 %) – это писчая бумага с З ≤ 6-8 %

инекоторые виды бумаги для печати, имеющие З ≤ 15 %;

4)с повышенной зольностью (З = 15-23 %) – это типографская бумага, бумага для глубокой печати и т. д.;

5)с высокой зольностью, или высокозольная (З > 23 %).

Цель работы: освоение приёма определения зольности бумаги и расчёта содержания в ней наполнителя.

Приборы и принадлежности: тигель фарфоровый, аналитические весы, муфельная печь, эксикатор, асбестовая ткань или тигельные щипцы.

Объекты исследования: образцы различных видов печатной бумаги – газетной, офсетной, мелованной и т. д.

Порядок выполнения работы:

1)прокаливание и взвешивание пустого тигля;

2)взвешивание в тигле мелко нарезанной бумаги (1–2 г);

3)сжигание навески бумаги в муфельной печи при открытой

дверце;

4)прокаливание образовавшейся золы при закрытой дверце муфельной печи до постоянной массы в течение одного часа;

5)извлечение тигля из муфельной печи с помощью асбестовой ткани (или тигельных щипцов);

6)охлаждение тигля с золой в эксикаторе и взвешивание;

7)определение значения зольности З.

Результаты работы сводятся в табл. 1.8 с указанием, к какому типу по зольности относятся исследованные виды бумаги и формулируются выводы о зольности различных видов печатной бумаги и содержании в них наполнителя.

Таблица 1.8. Результаты определения зольности различных видов печатной бумаги и содержания в них наполнителя

18

)$

Проклейка – это процесс обработки целлюлозных волокон клейкими и смолистыми (проклеивающими) веществами. Проклейка обеспечивает снижение впитывающих свойств бумаги по отношению к воде (уменьшение гидрофильности), а также к печатным краскам, чернилам и другим жидкостям, уменьшение деформации при увлажнении, снижение пылимости, увеличение гладкости (ворсистости) и сопротивления поверхностного слоя выщипыванию краской при печати.

Взависимости от назначения известны три вида проклеиваю-

щих веществ (проклейки):

- гидрофобизирующая (обычная и модифицированная канифоль, парафин, производные стеариновой и пальмитиновой кислот,

воски, кремнийорганические и другие гидрофобные вещества); - связующая (животный клей, крахмал, казеин, латексы, по-

лиакриламид, карбоксиметилцеллюлоза и т. д.); - гидрофобизирующе-связующая (мочевино- и меламино-

формальдегидные смолы).

Степень проклейки (СП) является показателем, характеризующим впитывающую способность бумаги. Для определения показателя СП бумаги применяется стандартный, чернильно-штриховой метод, в соответствии с которым СП характеризуется шириною штриха (в мм), который не расплывается по бумаге и не переходит на оборотную сторону бумажного листа.

Взависимости от значения СП бумага подразделяется на четыре

вида:

1) неклееная (СП ≤ 0,25 мм);

2) слабоклееная (СП = 0,25–0,75 мм);

3) клееная (СП = 0,75–1,25 мм);

4) высококлееная (СП >1,25 мм).

Цель работы: определение показателя степени проклейки бумаги чернильно-штриховым методом.

Приборы и принадлежности:

- стандартные водные чернила; - рейсфедер;

- контрольная линейка с точностью до 0,2 мм.

19

Объекты исследования: образцы различных видов печатной бумаги – газетной, офсетной, мелованной и т. д.

Порядок выполнения работы:

1)нанесение на бумажные образцы с помощью рейсфедера и чернил первых штрихов шириной около 0,25 мм и длиной около 75 мм;

2)нанесение на бумажные образцы последующих штрихов при увеличении их ширины на 0,25 мм больше, чем первые;

3)увеличение ширины штрихов до тех пор, пока чернила не начнут расплываться (или проходить на оборотную сторону бумаги);

4)измерение наибольшей ширины штрихов, при которых еще не наблюдается расплывание чернил.

Результаты работы сводятся в табл. 1.9 с указанием, к какому типу по степени проклейки относятся исследованные виды бумаги и формулируются соответствующие выводы.

Таблица 1.9. Результаты определения степени проклейки различных видов печатной бумаги

* +

Бумага – это пористое тело. Высокая пористость печатной бумаги облегчает впитывание в неё жидкостей, в том числе печатной краски. Пористость обычных видов печатной бумаги колеблется в пределах от 30 до 65 %.

Величину пористости (φ) количественно можно оценить путем измерения объема воздуха, прошедшего через единицу площади бумажного листа в единицу времени. Этот показатель также определяют

20