Упруго-эластические и пластические свойства.

В полиграфическом производстве бумага, проходя различные технологические процессы, испытывает разного рода воздействия и дефор­мации. С одной стороны, деформации бумаги должны быть обратимыми, то есть исчезающими при снятии напряжения, а с другой — необратимыми, то есть сохраняющимися после снятия напряжения, например при фальцовке.

Свойство материала мгновенно изменять свою форму и размеры под действием соответствующей нагрузки, а после прекращения ее действия также мгновенно восстанавливать первоначальную форму и размеры называется упругостью. Следовательно, упругие деформации — это мгновенно возникающие и полностью обратимые деформации.

Эластичность — свойство материала изменять форму и размеры под действием нагрузки в течение некоторого промежутка времени и постепенно полностью восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия. Эластические деформации возникают постепенно, вслед за упругими деформациями, и также постепенно исчезают после прекращения действия соответствующего напряжения.

Свойство материала сохранять полученную деформацию после снятия механического воздействия, вызывающего его, называется пластичностью. Следовательно, упруго-эластические деформации полностью обратимы, а пластические являются остаточными.

В полиграфии необходимы как упруго-эластические, так и пластические (остаточные) деформации. Упруго-эластические свойства положительно сказываются на процессе печатания, но зачастую бывают недостаточными для надлежащего выравнивания поверхности бумаги и компенсации неровностей как печатной формы (офсетного полотна), так и самой бумаги. Пластические деформации бумаги технологически необходимы при фальцовке, биговке, штриховке, тиснении. Такие противоречивые требования к свойствам бумаги удовлетворяются не путем компромисса, а посредством создания различных ее видов и сортов.

Упруго-эластические свойства бумаги во многом зависят от влажности и степени уплотнения, каландрирования бумаги и силы воздействия на нее.

Задача повышения пластичности легко решаема. Так, бумага, содержащая древесную массу со сравнительно укороченными, не слишком фибриллированными (разлохмаченными) волокнами целлюлозы, а также значительное количество наполнителя и особенно влаги, будет пластичной.

Впитывающая способность бумаги. Надлежащая впитывающая способность бумаги является очень важным условием своевременного и полного закрепления краски. При впитывании краски часть связующего (преимущественно его низковязкие и низкомолекулярные компоненты — масла и органические растворители) проникает в толщу бумаги. Впитывание связующего краски в бумагу определяется ее пористо-капиллярным строением.

Все немелованные, не слишком уплотненные бумаги, например газетные, относятся к макропористым сортам. Они хорошо впитывают краску, адсорбируя ее связующее благодаря развитой внутренней поверхности. Чрезмерная впитывающая способность бумаги вследствие ее большой макропористости нежелательна для иллюстрационной печати, так как приводит к потере насыщенности и глянца краски.

Мелованная бумага относится к микропористым бумагам. Они тоже хорошо впитывают краску, но уже под действием капиллярных сил. Поэтому для печати на немелованных и мелованных бумагах используют различные типы краски.

Проклейка в массе повышает влагостойкость бумаги и ограничивает впитывание ею влаги, но не препятствует проникновению масляных красок офсетной и высокой печати.

Пористость бумаги от введения в ее композицию минерального наполнителя возрастает тем сильнее, чем больше размер частиц использованного наполнителя. Пористость бумаги характеризуется содержанием количества воздуха в бумаге.

В разных странах разработаны стандарты, регламентирующие качественные показатели вырабатываемых видов бумаги, и соответственно с этим установлены стандартные методы проведения испытаний.

В России применяется ГОСТ 13525.14-77 «Бумага и картон». Метод определения воздухопроницаемости» [17]. Сущность метода заключается в измерении объема воздуха, прошедшего через определенную площадь образца бумаги за единицу времени. Для испытаний применяются приборы типа дензометра Шоппера.

Стандарт USO 5636/3 — 8791/2 предусматривает определение гладкости и пористости бумаги и картона по Бендтсену, а USO 5636/5 — воздухопроницаемости бумаги и картона по Гарлею [18].

Непрозрачность. Непрозрачность говорит о том, как блокируется проникновение света. Если бумага является прозрачной, изображение с одной стороны будет видно на другой стороне. Это очень неудобно для читателя. Если увеличивается вес бумаги, неважно из-за волокон или наполнителей непрозрачность также возрастает, поскольку больше света будет поглощено. Каландрирование снижает непрозрачность, поскольку воздушные промежутки между волокнами, действовавшие как ловушки для света, теперь сжаты.

Непрозрачность определяется уравновешиванием всего проходящего света, параллельного и рассеянного. Это результат поглощения и рассеяния света, проходящего через воздух к волокнам и обратно наружу. В случае бумаги с наполнителями, непрозрачность ей придает множество частичек, рассеивающих свет. Темные пигменты и краска увеличивают непрозрачность благодаря свойству поглощения света. Древесные и неотбеленные волокна также увеличивают непрозрачность бумаги из-за значительного поглощения света. Степень непрозрачности зависит от нескольких свойств бумаг, включая яркость, состав, базовый вес. Измерение непрозрачности проводят на специальном приборе – лейкометре [19].

Прочность поверхностного слоя бумаги. Прочность поверхности бумаги к истиранию и выщипыванию имеет большое значение для иллюстрационной, особенно многокрасочной, печати, где четкость растровых элементов и тонких штрихов достигается применением липких и до­вольно вязких красок.

Прочность поверхности бумаги повышается при использовании хорошо разработанной длинноволокнистой бумажной массы, а также вследствие ее проклейки карбамидной смолой и крахмалом. Особенно положительно сказывается на качестве офсетной бумаги поверхностная проклейка. Введение большого количества наполнителей в офсетную бумагу нежелательно, так как они могут налипать на поверхность резинотканевых офсетных пластин в процессе печатания. Прочность бумаги определяется специальным методом, согласно ГОСТ Р 55083-2012 [20]. Сущность этого метода заключается в воздействии восковых брусков с возрастающей степенью адгезии под давлением на поверхность бумаги или картона и оценке прочности поверхности при выщипывании по номеру воскового бруска, при котором не происходит повреждение поверхности испытуемого образца.

Плоскостность бумаги. Важным условием для устойчивой работы листовой печатной машины и для достижения хорошего качества является безукоризненная плоскостность бумаги. Это свойство не имеет количественного выражения и оценивается визуально. Плоскостность во многом определяется климатическими условиями хранения, транспортировки и упаковки бумаги.

Бумага не должна подвергаться негативному воздействию влаги и температурных колебаний. Заботиться о климатических условиях необходимо потому, что бумага обладает гигроскопичностью — способностью поглощать влагу из воздуха и отдавать ее назад. Если бумага хранится в помещении без упаковки, защищающей ее от атмосферных воздействий, то она отдает или воспринимает влагу из окружающего воздуха до тех пор, пока не будет достигнута равновесная влажность. При поглощении влаги бумагой на ее краях образуется более или менее ярко выраженная волнистость. Если бумага, наоборот, отдает влагу, то ее края загибаются, то есть происходит коробление. И в том и в другом случае нарушение плоскостности листов вызывает проблемы в работе листовых печатных машин, послепечатного и отделочного оборудования с полистной подачей.

При избыточной влажности бумаги ухудшается закрепление краски на оттиске, что ведет к отмарыванию оттисков при печати и перетискивании краски на приемке и в стапеле. При использовании бумаги с очень маленькой влажностью на ее поверхности возникает статическое электричество и листы начинают слипаться, что приводит к подаче двойных листов, образованию складок и морщин.

Чтобы избежать возникновения этих трудностей, в типографии проводят акклиматизацию бумаги. Бумагу выдерживают несколько дней при постоянной температуре и влажности на складе или непосредственно в помещении, в котором установлена печатная машина.

Для данного издания требуется подобрать бумагу для основных тетрадей книжного блока, дополнительной тетради книжного блока, форзацев и обложки.

Вид бумаги для изготовления основных тетрадей. Для проектируемого издания могут быть использованы «офсетная бумага №1» и «офсетная бумага №2, марки А», так как офсетная бумага - это особый вид клееной среднезольной бумаги, специально предназначенный для нанесения высококачественных изображений методом офсетной печати. Далее сравним их между собой:

Офсетная бумага № 1, первый сорт, масса бумаги площадью 1 м² - 120 г. Данная бумага подходит для офсетной печати на листовой машине иллюстративно-текстовых одно- и многокрасочных изданий длительного срока службы, содержащие простые полутоновые иллюстрации (ГОСТ 9094-89). Бумага № 1 - из беленой целлюлозы, в том числе лиственной - не более 80%. Толщина – 115 мкм.

К её преимуществам относятся:

· высокая белизна;

· повышенная прочность;

· меньшая подверженность старению при хранении, т.о. более длительный срок службы.

Согласно ГОСТ 9094-89, показатель белизны составляет - 83,0 – 86,0 %, стойкость к выщипыванию – не менее 2,0 м/с, прочность на излом – не менее 20 (число двойных перегибов), тогда как для бумаги №2, марки А, эти показатели – 74,0 – 77,0 % (белизна), не менее 1,9 м/с (стойкость к выщипыванию), не менее 14 двойных перегибов (прочность на излом).

Хотя она имеет и свой недостаток – более высокую стоимость чем у бумаги №2 [21].

Офсетная бумага №2, марки А, масса бумаги площадью 1 м² – 100 г. Изготавливается такая бумага из белёной целлюлозы и древесной массы; используется для производства одно- и многоцветных изданий среднего срока службы, содержащих простые полутоновые иллюстрации (до 50 % полос);

Её преимущества:

· улучшенные печатные свойства;

· стабильность размеров при изменении климатических условий;

· более низкая масса листа;

· меньшая стоимость [21].

Но такая бумага имеет меньшую белизну, прочность и срок службы, что не подходит для данного издания, поэтому, можно сделать вывод, что наилучшим выбором станет «Офсетная бумага № 1, первый сорт».

Вид бумаги для изготовления отдельной тетради. Выбор будет произведен между мелованными бумагами «Джи-Принт» и «Классик».

«Джи-Принт» - 2-x сторонняя чистоцеллюлозная мелованная матовая бумага, масса бумаги площадью 1 м² - 120 г. Подходит для печати больших текстовых полей, воспроизведения красочных изображений. Предназначена для печати журналов, книг, буклетов, брошюр, каталогов, папок, вкладок, обложек.

Преимущества:

· высокий показатель пухлости (0,97 см³ /г);

· хорошие печатные свойства;

· устойчивость к деформациям, что обеспечивает четкость печати мелких деталей изображения [22].

Показатели яркости и непрозрачности составляют 92 и 95%, т.е. они совпадают с показателями бумаги «Классик».

«Классик» - мелованная книжная, масса бумаги площадью 1 м² - 120 г, толщина - 144 мкм, яркость - 92%, пухлость - 1.6/1.8 см3. Подходит при печати книг для чтения высшего качества, книг для детей, учебников, изданий, содержащих цветные иллюстрации, каталогов, справочников, ежедневников (В нашем случае - справочное издание, содержащее дробную часть (отдельную тетрадь) с цветными иллюстрациями). Применяется при воспроизведении офсетным способом печати.

Преимущества:

· высокая пухлость и яркость (1,8 см³ /г и 92%);

· имеет голубовато-белый оттенок;

· высокая непрозрачность – 95 %;

· хорошие печатные свойства [23].

Так как печатно-технические свойства у представленных вариантов схожи, выбор можно сделать в пользу любой из бумаг. Для изготовления отдельной тетради с иллюстрациями выбирается бумага «Классик» - мелованная книжная.

Вид форзацной бумаги. Раньше для форзацев применяли специальную форзацную бумагу, которая проклеена (для влагостойкости) и обладает достаточной механической прочностью на разрыв и на излом при многократных перегибах. Она вырабатывалась двух марок А и О. Но сейчас такая бумага не используется, поэтому нужно подобрать офсетную бумагу, по своим свойствам схожую с форзацными. Но слишком высокие проклейка и плотность офсетной бумаги при увлажнении ее раствором клея приводят к сильному скручиванию форзаца, что усложняет работу при ручной вставке блока в крышку. Нежелательно применять для форзацев обложечную или другую бумагу, имеющую в своем составе древесную массу. Из-за низкой прочности сделанные из нее форзацы быстро разрушаются в месте изгиба [24].

Всем вышеприведенным требованиям удовлетворяет материал Imitlin (имитлин) – это тонированный в массе бумажный поверхностный переплетный материал с тиснением. Масса – 150 г/ м².

Произведен из длинноволокнистой целлюлозы, обеспечивающей высокую прочность на разрыв и большое число двойных перегибов.

Специальная обработка защищает поверхность от зажиривания и увеличивает сопротивление износу. Imitlin - долговечный продукт, соответствующий стандарту ISO 9706 (долговечные бумаги).

Согласно ISO 1924, его разрывная длина составляет 8300 м, разрывная нагрузка – 1600 мН, стойкость к перегибу по ISO 5626 составляет 700 единиц, а сопротивление разрыву, согласно ISO 1974 – 1200 мН [25]. В отличие от офсетной и обложечной бумаг, он обладает большей прочностью и влагостойкостью. Поэтому стоит сделать выбор в пользу этого материала.

Вид обложечной бумаги. Обложечную бумагу (ГОСТ 20283—74) используют как для крытья брошюрных блоков обложкой, так и для изготовления переплетных крышек. Обложечная бумага вырабатывается четырех марок: А, Б, В, Т. Бумага марок А и В имеет массу 1 м² 100—200 г, марки Б — 120—160 г, Т — 80—160 г. В зависимости от массы 1 м² обложечная бумага имеет различное применение. При изготовлении составных и цельнокрытых бумагой переплетных крышек используют бумагу марок А и Б массой 100—120 г. Бумага марок А и Б имеет более высокую прочность на истирание и сопротивление на излом (выдерживает более 200 двойных перегибов) за счет введения в нее проклеивающих веществ — меламино-формальдегидной смолы и латекса.
Такая бумага даже при полном намокании сохраняет 25% прочности, в то время как обычная бумага полностью теряет прочность.

Проклейка обложечных бумаг несколько выше, чем форзацных, и должна быть в пределах 0,75—1,25 мм. Если обложечная бумага предназначена для изготовления переплетных крышек (в данном случае), то проклейка этой бумаги должна быть близка к проклейке форзацной, чтобы одностороннее смачивание клеем всей внутренней поверхности бумажной заготовки не вызвало большой скручиваемости обложки, что осложнило бы работу.

Обложечная бумага всех марок должна быть прочной на излом, обладать прочностью поверхностного слоя на выщипывание и истирание (в противном случае обложка потеряет гладкость).

Бумага обложечная марки А используется для изготовления цельнобумажных и составных обложек для книг и учебников. Бумага обложечная марки Б предназначена для брошюр и журналов.

Поэтому, при изготовлении ПК будет использоваться бумага обложечная марки А, которая содержит сульфитную целлюлозу, а для придания ей большей прочности и износостойкости в нее вводят до 40% сульфатной целлюлозы [26].

Перед печатью на выбранной бумаге, следует обратить внимание на рекомендации по её использованию. Прежде всего, бумагу следует правильно подготовить к печати. Уложенная в стопу и подрезанная листовая бумага или рулоны должны иметь температуру 20-22 °С и влажность 50-55%. Для этого их необходимо акклиматизировать в печатном цехе (или в специальном помещении) в течение некоторого времени непосредственно перед печатью. Начинать печать рекомендуется только после того, как температура и влажность бумаги и окру­жающей среды выровняются.

Если данное условие не будет выполнено, то последствия печати становятся непредсказуемыми. Как правило, это приводит к несовмещению красок на оттиске, двоению печатающих элементов, плохому прохождению листа через машину, увеличению времени высыхания краски и прочим неприятностям. Оптимальное решение — иметь в печатном цехе кондиционер или специальное помещение для акклиматизации бумаги.

Как правило, типографии постоянно используют одни и те же краски, за исключением печати на синтетических материалах и на некоторых видах пленок. Однако более целесообразно подбирать краску для каждого вида бумаги. Только в этом случае результат печати будет оптимальным.

Например, на глянцевой мелованной бумаге краски закрепляются быстрее, так как эта бумага имеет малые, хорошо впитывающие поры. Краски на матовой мелованной бумаге впитываются более медленно. Если краской, которая использовалась для глянцевой бумаги, печатать на матовой, то процессы впитывания и высыхания значительно удлинятся, а отпечатанные листы могут отмарывать или слипаться.

Краски, используемые для немелованной бумаги, закрепляются долго. У немелованной поверхности отсутствуют малые поры, и поэтому краска впитывается не очень быстро [14].

Дата добавления: 2015-08-17