Впитывающая способность бумаги. Влажность бумаги и статическое электричество

Впитывающая способность бумаги. Влажность бумаги и статическое электричество

Известно, что наличие в целлюлозе большого количества гидроксильных групп придает бумаге гидрофилъность. При этом бумага при контакте с водой набухает, изменяется в размерах и теряет прочность.

Полное отсутствие впитывающих свойств будет вызывать стекание водной краски с поверхности бумаги. Напротив, при неограниченном впитывании краска может проходить на обратную сторону бумаги. Таким образом, как высокая, так и низкая впитываемость делает бумагу непригодной для печати.

Свойства бумаги из синтетических волокон

Печатная бумага, изготовленная из целлюлозных волокон, обладает рядом недостатков: при увлажнении ее прочность резко падает, нанесение красок может сопровождаться пылимостью, при длительном хранении наблюдается старение, что проявляется в потере прочностных свойств, появлении пятен. Картографическая бумага при увлажнении изменяет линейные размеры, что может привести к ошибкам при топографических вычислениях.

Свойства бумаги из растительных волокон могут быть улучшены при полной или частичной замене целлюлозных волокон синтетическими.

Технология получения бумаги из синтетических волокон принципиально не отличается от рассмотренной ранее. Однако в связи с тем что большинство синтетических волокон обладает гидрофобными свойствами, не набухает в воде и не фибриллируется при размоле, производство бумаги из синтетических волокон имеет и ряд особенностей.

Известно, что синтетические волокна при перемешивании образуют хлопья, узелки и жгуты, что связано с их извитостью. Поэтому для производства бумаги используют короткие волокна длиной от 2 до 12 мм.

Второй недостаток, свойственный химическим волокнам, связан с тем, что их дисперсия в воде неустойчива, и в результате наблюдается их ускоренное, по сравнению с целлюлозой, осаждение. Одним из способов, позволяющих добиться агрегативной устойчивости, является гидрофилизация синтетических волокон. Обработка синтетических волокон водорастворимыми эфирами целлюлозы (например, натрий КМЦ) приводит к тому, что они сорбируются на волокне и способствуют созданию двойного электрического слоя, который препятствует соединению (агрегации) волокна. Вторым приемом, который используется для повышения устойчивости волокна, является снижение поверхностного натяжения на границе раздела вода – волокно. Для этого в суспензию вводят ПАВ. В результате улучшается смачивание и возрастает устойчивость дисперсионной системы.

И наконец, последним приемом, используемым для повышения устойчивости, является разбавление суспензии до очень низкой концентрации - 0, 005-0, 02 %. Очевидно, что такое разбавление выше, чем при производстве бумаги из целлюлозы, а это влечет за собой повышенный расход воды.

Процесс образования межволоконных связей у синтетических волокон затруднен ввиду специфики их природы. Поэтому для их возникновения необходимо введение в композицию волокон связующего. Связующее представляет собой либо термопластичные полимерные волокна, которые при температуре сушки плавятся и тем самым склеивают волокна, либо эмульсии и дисперсии нерастворимых в воде полимеров, действующих аналогично, либо водорастворимые полимеры, которые осаждаются на волокне и за счет своих реакционно-способных групп образуют водородные связи между волокнами. Как при получении обычной бумаги, синтетическую бумагу проклеивают и вводят в ее состав наполнители и красители.

Таким образом, производство бумаги из синтетического волокна требует потребления значительного количества воды, а также ряда вспомогательных веществ.

Содержание целлюлозы и синтетических волокон в композиции синтетической бумаги может колебаться в широких пределах.

Старение бумаги. Повышение долговечности бумаги. Биостойкость бумаги.

С течением времени под действием света, кислорода воздуха, перепада температур, влажности, микроорганизмов бумага стареет. Старение ее выражается в снижении механических характеристик, появлении пятен, изменении окраски.

С появлением дешевых целлюлозных полуфабрикатов (сульфитной целлюлозы и древесной массы) долговечность бумаги снизилась, принято считать, что 90 % бумаги имеет срок службы не более 50 лет.

Современным способом повышения долговечности бумаги является использование в композиции бумаги волокон из синтетической и модифицированной целлюлозы. В качестве модифицированной целлюлозы принято использовать ее некоторые простые эфиры (оксиэтилированная целлюлоза). К способу защиты бумаги от старения относится и нанесение на ее поверхность соответствующих защитных покрытий, обработка бумаги нелетучими антисептиками для повышения стойкости к микроорганизмам, периодическая обработка книг в автоклавах формальдегидом, токами высокой частоты.

Одним из специальных свойств бумаги является огнестойкость, добиться полной негорючести бумаги затруднительно, однако скорость ее горения можно значительно понизить. Существует ряд способов понизить горючесть. К ним относится добавка в бумажную композицию негорючих асбестовых волокон, использование в качестве наполнителя каолина, пропитка бумаги антипиренами (солями фосфорной или борной кислоты).

Печатные свойства бумаги

Кроме стандартных требований, которые предъявляются практически ко всем видам бумаги (разрывная длина, сопротивление излому, белизна и т. д.), под печатными свойствами бумаги понимают: гладкость, мягкость, впитывающую способность по отношению к печатным красам, сопротивление бумаги к выщипыванию, пылимость, изменение линейной деформации под действием влаги, однородность всех показателей.

Под гладкостью понимают сомкнутость (сплошность) поверхности бумаги. В большинстве современных способов печати изображений используют растровый метод подготовки печатной формы, т. е. полутона передаются в виде набора точек. При использовании бумаги невысокой гладкостью (т. е. имеющей шероховатую поверхность) часть растровых точек частично теряется, что приводит к искажению изображений. При недостаточно гладкой поверхности приходится увеличивать либо давление, либо количество подаваемой краски. В результате происходит забивание печатной формы, пробивание отпечатка на другую сторону бумаги, заплывание точек друг на друга, открывание оттиска.

Так как при офсетном способе печати в связи с эластичностью резинового декеля происходит частичная компенсация гладкости бумаги, то к такой бумаге требования по гладкости довольно умеренные. Наибольшей гладкостью должна обладать бумага для глубокой печати. Это связано с тем, что переход краски из углублений печатной формы невозможен без плотного прилегания бумаги ко всем точкам формы.

Метод определения гладкости основан на установлении времени, требуемого для прохождения стандартного объема воздуха между поверхностью бумаги и стеклянной полированной пластиной в стандартных условиях. Гладкость бумаги выражают в секундах.

Простым эмпирическим способом определения гладкости может служить методика Кларка. Специально отмученный мел наносят на стандартную поверхность листа, а затем удаляют его лезвием бритвы. Остаток мела определяют взвешиванием или титрованием.

Одним из свойств бумаги, которое позволяет обеспечить контакт, является мягкость. Даже если поверхность имеет недостаточную гладкость, то чем мягче бумага, тем легче обеспечить эффективный контакт между бумагой и печатной формой. Мягкость бумаги определяется ее сжимаемостью, т. е. способностью изменять толщину при приложении к бумаге различного давления.

Для офсетной бумаги мягкость практического значения не имеет, так как эластичен резиновый декель. Кроме того, увлажнение бумаги при этом способе печати также способствует увеличению мягкости.

Проведенные исследования показали, что исходная гладкость бумаги оказывает большее влияние на печатные свойства, чем мягкость, поэтому в настоящее время показатель мягкости не нормируют.

Оптимальная впитывающая способность бумаги по отношению к краскам нужна для их закрепления на бумаге. Если впитывающая способность бумаги незначительна, то замедляется время высыхания краски и может произойти отмарывание (переход краски с отпечатка на обратную сторону вышележащего оттиска). Очень высокая пористость способствует переходу краски или связующего на оборотную сторону листа. При этом, лишившись связующего, пигмент может осыпаться.

В основу определения впитываемости красок положено установление времени впитывания связующего, растворенного в ксилоле. Существующие методы определения впитываемости по отношению к большинству видов бумаг не нормируются. Только для бумаги для глубокой печати определяется впитываемость по воде.

Прочность поверхности является мерой сопротивления бумаги выщипыванию волокна в процессе печатания. При использовании вязких и липких красок, а также в случае слабого сцепления волокон на поверхности бумажного листа наблюдается отрыв краски вместе с бумажной основой. Для мелованной бумаги выщипывание может также проявляться в отрыве покрытия без нарушения поверхности основы. В связи с большой площадью контакта наибольшим сопротивлением к выщипыванию должна обладать офсетная бумага.

Существует несколько методов определения выщипывания. Метод определения выщипывания без краски основан на определении усилия, необходимого для отрыва полоски стандартного образца бумаги, приклеенного к металлической пластине. По другому методу на образце бумаги в стандартных условиях получают оттиск специальном препаратом. Лабораторное печатное устройство позволяет получить оттиск с нарастающей скоростью печати. На запечатанной полоске определяют расстояние от начала запечатывания до повреждения поверхности бумаги. По специальному графику определяют скорость печатания, при которой начинается повреждение бумаги. Скорость измеряют в м/с. Эта величина и характеризует выщипывание. Обычно величина сопротивления выщипывания нормируется для офсетной и мелованной бумаги.

Метод определения пылимости основан на отделении пылинок с поверхности бумаги и удержании их на резине валика при прокатывании образца между металлическим и гуммированным валиками. Приставшие к резине пылинки подсчитываются с помощью увеличительной линзы.

Степень линейной деформации представляет собой величину, которая характеризует изменение линейных размеров образца по длине а ширине под действием воды.

При печатании многокрасочных изделий, когда бумажные листы. Для каждой краски пропускаются по нескольку раз, возникает опасность, что при офсетной печати произойдет изменение линейных размеров листа. Такое изменение вызовет несовмещение красок по контуру и ухудшение качества продукции.

Степень линейной деформации определяют в процентах либо как сокращение размеров увлажненного листа после высушивания к первоначальным размерам сухого листа, либо как изменение линейной Деформации бумаги после намокания в воде. Так как изменение линейных размеров в поперечном направлении больше, чем в продольном, то измерения производят в двух перпендикулярных направления/

Оптические свойства бумаги

К оптическим свойствам бумаги относят: белизну, прозрачности светопроницаемость, лоск.

В общем случае свет, падающий на стеклянную пластинку с параллельными лицевыми поверхностями, частично отражается от нее частично преломляется на границе раздела, попадая внутрь пластинки, вновь отражается от нижней поверхности и частично проходи сквозь пластинку, преломляясь при этом на границе раздела.

Коэффициентом отражения называют величину, равную отношению количества отраженного света к падающему. Коэффициент отражения абсолютного отражателя принят за 100 %. В качестве материала для абсолютного отражателя используют оксид магния или сульфат бария. Под белизной понимают отношение коэффициент, отражения поверхности светопроницаемой стопы бумаги, измеренной при длине волны 457 нм (синий светофильтр), к коэффициенту отражения абсолютного отражателя. При белизне около 5 % тела воспринимаются как черные. Достоинство применения синего цвет, для бумаги обусловлено тем, что измерение в области 457 нм особенно чувствительно для определения белизны. Современные приборы для измерения белизны позволяют производить измерения кроме синей и в зеленой и красной зонах спектра. Отклонение белизны, измеренной при разных светофильтрах, свидетельствует о наличии в бумаге оттенка. Обычный оттенок для бумаги - оранжево-желтый -устраняют, добавляя в бумагу белые пигменты, или синий краситель либо так называемый оптический отбеливатель. При введении в бумагу белого пигмента происходит разбавление желтого оттенка. Опти ческий отбеливатель, поглощая энергию невидимого ультрафиолетового света, излучает сине-фиолетовый свет. Сине-фиолетовый свет, смешиваясь с желтым, дает белый свет. При измерении белизны бумаги с оптическим отбеливателем используется источник ультрафиолетового цвета. Белизну измеряют в процентах. Белизна печатных видов бумаги колеблется от 50 до 86 %.

Лоск является мерой оптической гладкости бумаги. Если луч света падает под определенным углом на идеальную зеркальную пластинку, то принято считать, что произойдет его полное отражение в одном направлении. Принято считать, что угол падения света равен его углу отражения. Так как бумага имеет ряд неровностей, то луч света, падающий на нее, отразится в разных направлениях. В этом случае принято считать, что свет рассеивается. Если сравнить ту часть света, которая отразится от поверхности бумаги под углом, равным углу падения, с количеством света, отраженного от зеркального эталона, то можно количественно охарактеризовать лоск. Для определения лоска используется эталон - зеркальная пластина. Величину отражения эталона принимают за 100 % и лоск измеряют относительно эталона соответственно в процентах.

Под светопроницаемостью бумаги понимают ее способность пропускать падающий свет. Под прозрачностью бумаги подразумевают степень видимости через бумагу знаков и рисунков, нанесенных на подложке. Методы определения светопроницаемости и прозрачности отличаются друг от друга, но наиболее светопроницаемая бумага будет являться и наиболее прозрачной.

Химически чистая целлюлоза сама по себе прозрачна. Прозрачность технической целлюлозы, которая содержит лигнин, смолы, напрямую зависит от их содержания. Древесная масса, содержащая максимально количество лигнина и смолистых веществ, обладает наименьшей прозрачностью. Чем больше различаются коэффициенты преломления в составляющих бумаги, тем она менее прозрачна. Среди минеральных наполнителей, используемых для производства бумаги, наибольшей разницей в коэффициентах преломления между целлюлозой и наполнителем обладает двуокись титана. Менее пригодными наполнителями оказываются мел и каолин. Применение 1 % двуокиси титана дает тот же эффект, что 10-12 % каолина.

Сущность метода определения прозрачности заключается в сравнении коэффициентов отражения света от образца, помещенного на черную подложку и на белую бумагу (в некоторых методиках вместо белой бумаги используют стопу той же бумаги).

Впитывающая способность бумаги. Влажность бумаги и статическое электричество

12 3 Следующая ⇒