2 Вивчення властивостей поверхні, оптичних властивостей і фізико-хімічних характеристик

2.1 Ціль роботи

Вивчити методики й експериментально визначити: гладкість паперу, білизну, хмарність, прозорість, глянцевість, здатність усмоктувати, ступінь проклейки, якісну реакцію на деревну масу, композицію, водневий показник (pH).

2.2 Вказівки щодо організації самостійної роботи

Під час підготовки до виконання лабораторної роботи необхідно вивчити теоретичний матеріал за літературними джерелами ([1], с. 5-92; [2], с. 97-155), а також методичні вказівки до лабораторних робіт. Підготувати відповіді на контрольні запитання.

2.3 Гладкість паперу

У залежності від способу друку і вимог, що пропонуються до поліграфічної продукції, вибирають тип друкованого паперу. Однією з характеристик є гладкість паперу. Із збільшенням гладкості ціна паперу зростає. Найдешевшим і широко застосовуваним для багатотиражної продукції є газетний папір. Після нього йде папір машинної гладкості, який широко використовується для виробництва зошитів, книг і поліграфічних виробів короткочасного використання. Із зміною технології і впровадженням нових машин, розмножувальної техніки зросли вимоги до поверхні паперу.

Насьогодні існує кілька методів визначення поверхні паперу, серед яких знайшли найбільше поширення пневматичні (приладами Бендстена і Бекка) або профілаграфами, а також мікроінтерферометри.

Профілаграфічний метод є найточнішим, але для реалізації вимагає точного устаткування.

Вакуумний метод і устаткування для його реалізації (за Бендстеном), є найкращим з вакуумних для випробування гладкості паперу. Він дозволяє уловити навіть окремі шорсткості поверхні, що блокуються загальною поверхнею прилягання паперу. Одночасно легко придавлюються макронерівності, які не мають істотного значення під час друку, але залишаються в недоторканості мікронерівності, властиві паперу, тобто об’єктивно характеризується ефективна гладкість паперу.

Визначення гладкості паперу

Випробування гладкості паперу (за Бендстеном) основано на просочуванні визначеного об’єму повітря між опорними кільцями (1) і поверхнею паперу (2), розташованими на гладкій скляній пластині (3). Опорне кільце з товщиною стінки 0,15 мм (площа контакту 1см²) є закінченням латунного ковпака (4) з патрубком (5), приєднаному до вакуумного насоса (6). При випробуванні створюється вакуум 150 мм\рт. ст. Зверху на вакуумний ковпак укладають металеві кільця, маса яких разом з вакуумним ковпаком складає від 100 до 500 г. Гладкість паперу виражається часом у секундах, необхідних дія просочування 100 мл повітря (об’єму вакуумного ковпака), або швидкістю просочування (мл/хв).

Для створення вакууму використовувати ручний вакуумний насос. Створюване розрядження вимірювати за допомогою стрілкового вакууо - метра. У кожному досвіді воно має складати 0,85. Час натікання повітря через папір вимірювати за допомогою секундоміра. Провести вимірювання гладкості по три рази шести зразків паперу. Зобразити схему установки. Результати вимірювань навести в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Результати вимірювань

Зразок	Час, сек.	Характеристика паперу
№1
№2
№3
№4
№5
№6

2.4 Білизна

Колір і відтінок паперу залежить від його структури, кількості відбілюючих добавок і характеризують спектрофотометричним, калори­метричним або зоровим порівнянням з відповідними еталонами.

Ступінь білизни паперу визначається у відсотках білого за допомогою лагнометра (денситометра) Цейса. Цей прилад дозволяє за допомогою

селенового фотоелемента автоматично по шкалі чуттєвого гальванометра визначити коефіцієнти відображення ахроматичних об’єктів, тобто ступінь їхньої білизни, виражений у відсотках. Шкала гальванометра попередньо калібрується за еталоном «білого» - пластинки із сульфату барію або оксиду магнію, умовно прийнятої за 100% білого кольору. Для цієї мети може бути застосований і денситометр «Макбет».

Визначення білизни

Таблиця 2.2 - Результати спостережень

Зразок	Характеристика паперу
№1
№2
№3
№4
№5
№6

2.5 «Хмарність»

В процесі формування паперової полотнини відбувається орієнтоване подовжнє і частково поперечне розташування волокон целюлози і часток наповнювача. Щільність укладання цих волокон може виявитися неоднаковою, що впливає на механічні і поліграфічні характеристики. Кращі сорти паперу відрізняються однорідністю, а газетний і деякий сорти пишучої характеризуються «хмарністю».

Визначення «хмарності»

Аркуш паперу розмістити перед джерелом світла і розглядати на просвіт. Неоднакова прозорість характеризує нерівномірність розподілу целюлози і наповнювача в папері. Визначення провести з декількома видами паперу. Результати спостережень навести в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3 - Результати спостережень

Зразок	Характеристика паперу
№1
№2
№3
№4
№5
№6

2.6 Прозорість

Прозорість паперу залежить від його товщини, щільності укладання целюлози і степені проклейки. У деяких випадках папір спеціально

просочують лаками, розплавленим воском або парафіном, що збільшу є його прозорість. Однак для двостороннього друку або видання кольорової поліграфічної продукції прозорість стає пспрпііи: іимою, тому що сприяє просвічуванню зображення із зворотної сторони що може призвести до втрати якості поліграфічної продукції. Величина прозорості кількісно оцінюється денситометрично в залежності від ступеня потемніння аркуша паперу, що знаходиться на чорній підкладці.

Визначення прозорості

Два аркуші паперу розмістити на підставку нефелолетра. Під одним з них покласти аркуш копіювального чорного паперу й освітити від зовнішнього джерела світла - лампи. В окуляр спостерігати фарбування лівих і правих полів. Якщо фарбування поля однаково біле, то папір не прозорий. Якщо фарбування поля з підкладкою з копіювального паперу відрізняється від поля без підкладки, то такий папір має визначену прозорість. Результати спостережень навести в таблиці 2.4.

Таблиця 2.4. - Результати спостережень

Зразок	Характеристика паперу
№1
№2
№3
№4
№5
№6

2.7 Глянцевість

Поверхні паперу придається визначена фактура і глянцевість. Це досягається різними технологічними прийомами в процесі виготовлення паперу або в процесі виготовлення друкованої продукції. Глянцевість паперу контролюється приладом ФБ-2, робота якого основана на фотоелектричному вимірюванні яскравості патоку променів поляризованого світла, відбитого від поверхні випробуваного зразка паперу під кутом у 45°.

Визначення глянцевості

На поверхні аркуша поставити датчик і за відхиленням стрілки інди­каторного приладу записати дані характеристики глянцевості. (В роботі.)

2.8 Вбираюча здатність

Усі сорти паперу, крім конденсаторної, характеризуються мікро- і макропористістю. Наявність шпар визначає швидкість усмоктування роз­чинників і сполучників, використовуваних у поліграфічній промисловості. Зміна технології виробництва друкованої продукції застосувала вимогу до пористості паперу. Найбільш істотною є мікропористість, що не знижує якості поверхневого шару й одночасно визначає швидкість закріплення фарби на папері. Загальна пористість може бути визначена за швидкістю просочення паперу водяним розчином індикатора. Чим більші і крупніші шпари тим інтенсивніше йде просочення, однак сповільнює цей процес ступінь проклейки паперу.

Визначення загальної пористості

Визначення загальної пористості проведемо за допомогою методу підйому фарбувальної речовини по паперовій стрічці з водяного розчину за 10 хвилин. Смужки різного паперу шириною 15 мм і довжиною і 00 мм опустити одним кінцем у склянку ємністю 100 мл, у яку налитий водяний розчин метилового жовтогарячого. Як еталон використовувати смужку з фільтрованого паперу. Пористість фільтрованого паперу приймається рівною 80%. Після витримки в склянці протягом 10 хвилин, смужки по черзі розміщують горизонтально на поверхню скла і за допомогою лінійки вимірюють довжину пофарбованої ділянки. Результати вимірювань і обчислень навести в таблиці 2.5.

Таблиця 2.5 - Результати вимірювань і обчислень

Зразок	Довжина пофарбованої частини, мм	Загальна пористість, %
№1
№2
№3
№4
№5
№6

2.9 Ступінь проклейки

Для збільшення міцності, зменшення пористості паперу, в процесі його готування здійснюється проклейка різними природними або синтетичними смолами. Найбільш широке застосування для цієї мети знаходить модифікована каніфоль. Ступінь проклейки одночасно забез­печує утримання фарби на поверхні паперу й обмежує проходження її через аркуш. Ступінь проклейки характеризує найбільшу товщину штриха, який не розпливається і не промочує наскрізь папір.

Визначення ступеня проклейки

На поверхню паперу рейсфедером нанести чорнильні лінії (штрихи) різної товщини - від 0,25 до 2 мм. Використовувати чорнило «Радуга». Результати спостережень занести в таблицю 2.5.

2.10 Якісна реакція на деревну масу

У процесі виготовлення паперу в його склад може вводитися визначена кількість деревної маси, що зменшує вартість паперу, але

одночасно може негативно позначитися на якості поліграфічної продукції. Для деяких видів друкованої продукції наявність деревної маси в папері вважається неприпустимим. Якісними реакціями на деревну масу є кольорові реакції флороглюцином або розчином сірчистого аніліну. У першому випадку папір, утримуючий деревну масу, фарбується в малиново-червоний колір, а в іншому - у яскравий жовтий колір. При відсутності деревної маси колір паперу під дією першого і другого реактивів залишається без зміни.

Таблиця 2.6 - Результати спостережень

Зразок	Ширина штриха, мм	Результати спостережень
№1	0,25
	0,50
	0,75
	1,25
№2-	0.50
	0.75
	1.25
	1,50
№3	0,75
	1,25
	1,50
	1,75
	2,00

Визначення деревної маси

На поверхню аркушів різного паперу помістити по одній краплі розчину сірчистого анілін>^г і спостерігати за станом поверхні паперу в

місці контакту з реактивом. Результати вимірювань навести в таблиці 2.7. Таблиця 2.7 - Результати вимірювань

Зразок	Результати реакції
№1
№2
№3
№4
№5
№6

2.11 Композиція паперу

В даний час папір знаходить широке застосування не тільки в поліграфії, але й у харчовій промисловості, електротехніці, приладобудуванні, медицині і, природно, для виробництва цінних паперів і грошових знаків. Таке широке застосування паперу можливе завдяки можливості введення всіляких

волокнистих добавок природного або синтетичного походження. Серед природних волокон найбільше застосовуються бавовна, льон, для грубих сортів-деревина, очерет тощо. Найбільш успішно останнім часом стали широко застосовувати синтетичні волокна в тому числі триацетатні, поліамідні, лавсанові, вугільні і навіть металеві.

Волокнистий склад, виражений у відсотках, визначають, розглядаючи під мікроскопом при 80-кратному збільшенні зразка паперової маси, змоченої реактивом хлор-цинк-йод, що зафарбовує волокна деревної маси в канарково- жовтий колір, волокна целюлози в синьо-фіолетовий, а волокна льону і бавовни у винно-червоний. Синтетичні волокна залишаються під час контакту з реакгавом без змін — прозорі, а вугільні волокна зберігають первісний чорний колір. Фарбування і специфічна будівля різних волокон дозволяють швидко і досить точно визначити композицію паперу.

Визначення композиції паперу

Зразок паперу розділити на окремі волокна, розмістити на предметне скло і змочити однією-двома краплями розчину хлор-цинк-йоду. Приго­тований на предметному склі зразок з волокон паперу⁷ помістити на столик мікроскопа і при 80-кратному збільшенні розглянути його фарбування. Результати спостережень навести в таблиці 2.8.

Таблиця 2.8 - Результати спостережень

Зразок	Результати спостережень
№1
№2
№3
№4
№5
№6

2.12 Водневий показник (рН)

Водневий показник паперу залежить від різних факторів: способу виробництва, складу волокнистої маси, природи наповнювача і компо­нентів, що проклеюють. Водневий показник впливає на його поведінку в процесі офсетного друкування і при закріпленні фарб на папері. В офсетному друці краще використовувати папір з низьким значенням (рН). Однак при цьому сповільнюється темп закріплення шляхом окисної полімеризації, що поєднує фарби.

Для вимірювання (рН) використовують (рН)-метри різних типів, а як датчики - напівелементи. Найбільш об’єктивну' інформацію вдається одержати при калібруванні напівелементів по буферних розчинах. Як напівелементи можуть бути використані скляний і хлорсрібний електроди.

Визначення (pH) безпосередньо паперу виконуватися в даний час не може, тому визначається (pH) водяної витяжки з паперу.

Визначення водневого показника (pH) гарячою водою: в декількох стаканчиках екстрагувати розчинні речовини. У стаканчик ємністю 200 мл розмістити дрібно порізаний стандартний аркуш досліджуваного паперу, залити 150 мл гарячої дистильованої води і ретельно перемішати скляною паличкою до утворення скляної маси. Дати розчину відстоятися 10- 15 хвилин і злити у вимірювальний стаканчик 50 мл екстракту'. У цей розчин розмістити два налівелементи: скляний і хлорсрібний, підключені до (pH)-метра і провести вимірювання (pH). Перед вимірюваннями провести калібрування напівелементів і (pH) по буферних розчинах. Результати вимірювань (pH) навести в таблиці 2.9.

Таблиця 2.9 - Результати вимірювань

Зразок	(рн)	Загальна характеристика паперу
№1
№2
№3
№4
№5
№6

Контрольні запитання

1. Як визначається гладкість паперу і від чого вона залежить?

2. Як визначається білизна паперу? Які компоненти впливають на колір паперу?

3. Від чого залежить «хмарність» паперу ? Як її визначити?

4. Як визначити прозорість паперу?

5. Як визначити глянцевість паперу і від яких технологічних факторів вона залежить?

6. Що впливає на вбираючу здатність паперу? Як впливає пористість на адсорбцію фарби?

7. Для якої мети здійснюється проклей на папері і які застосовуються клеючі речовини? Як визначити ступінь проклейки?

8. Які волокнисті матеріали можуть входити до складу паперової маси? Якими реакціями можна визначити склад паперу? Що таке композиція паперу?

9. Якою може бути реакція на (рН) екстракту з паперу? Як впливає (рН) на поліграфічні характеристики паперу? Як визначити (рН) паперу?