Структурные свойства бумаги. Определение качества бумажных салфеток по их физическим свойствам. Впитывающая способность, %

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

• Участник: Мусин Айдар Рустамович
• Руководитель: Вагапова Наиля Романовна

Введение

В данное время нормальный быт человека невозможен без использования салфеток, так как без их участия невозможно организовать на достойном уровне ни одно застолье, юбилей или какое-либо другое торжественное мероприятие. Принято думать, что чем выше качество салфеток, тем выше социальный статус человека, использующего их для проведения каких-либо мероприятий. Они различаются по цвету и размеру, бывают гладкие и рельефные, однослойные и многослойные, имеют разную поверхностную плотность. Покупая салфетки в магазине, постоянно задаемся вопросом: «Хорошего ли они качества?»

Цель работы: изучить физические характеристики и свойства бумажных салфеток и выявить из них наиболее качественные.

Объект исследования : бумажные салфетки разных торговых марок и видов.

Предмет исследования : физические характеристики (толщина, плотность основы, внутренняя структура) и свойства (прочность, впитывающая способность, капиллярность) салфеток.

Задачи исследования:

1. Составить классификацию салфеток.
2. Изучить физические характеристики (толщина, плотность основы, внутренняя структура) и свойства салфеток (механическая прочность, впитывающая способность, капиллярность).

Методы исследования:

1. Изучение материалов по данной теме.
2. Проведение наблюдений и экспериментов.

§ 1. Основные характеристики салфеток

Производство бумажных салфеток появилось в Японии в 19-м веке. Как и всё новое, эта продукция была достаточно дорогой, к тому же бумага того времени сама по себе была не дешёвой. Популярными бумажные салфетки стали в 70-х годах прошлого века благодаря немцам. Именно в практичной Германии решили поставить производство на поток, чтобы сделать бумажные салфетки доступными. Жажда комфорта и чистоты превзошла эстетику, что позволило появиться бумажным салфеткам в каждом доме, причём за небольшие деньги .

Рассмотрим основные характеристики бумажных салфеток.

Геометрические: пористость, гладкость, масса 1м2 (плотность основы), однородность структуры.

Механические : прочность на разрыв.

Сорбционные: впитывающая способность.

Пористость непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги. Бумага является пористо-капиллярным материалом, при этом различают макро- и микропористость. Макропоры, или просто поры, ‒ это пространства между волокнами, заполненные воздухом и влагой. Микропоры, или капилляры, ‒ мельчайшие пространства неопределённой формы, образующиеся между волокнами целлюлозы у немелованных бумаг. Капилляры есть и внутри целлюлозных волокон. Все немелованные, не слишком уплотненные бумаги, такие как салфетки – макропористые. Такие бумаги хорошо впитывают жидкости благодаря своей рыхлой структуре, то есть сильноразвитой внутренней поверхности .

Гладкость бумаги , то есть её микрорельеф, определяет способность бумаги передавать без разрывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации. Это одно из важнейших печатных свойств бумаги. Чем выше гладкость бумаги, тем больше полнота контакта между её поверхностью и печатной формой, тем меньшее давление нужно приложить при печатании, тем выше качество изображения. Таким образом, чтобы получить на салфетке качественный рисунок, её поверхность должна быть гладкой .

Плотность основы показывает, какую массу имеет 1 м 2 данной салфетки. Единица плотности основы ‒ г/м 2 . По принятой классификации масса 1 м 2 бумажных салфеток может быть меньше 24 г (салфетки низкой плотности) и больше 24 г (салфетки высокой плотности) .

Просвет бумаги характеризует степень однородности её структуры (равномерности распределения в ней волокон). О просвете бумаги судят по наблюдению в проходящем свете. Бумага с сильно облачным просветом крайне неоднородна. Её тонкие места являются и наименее прочными. Печать на облачной бумаге оказывается низкого качества из-за неравномерности восприятия бумагой печатной краски. Интенсивнее окрашиваются толстые участки бумажного полотна и менее интенсивно ‒ тонкие .

Прочность бумаги зависит от прочности самой структуры бумаги, которая формируется в процессе бумажного производства. Это свойство характеризуется обычно разрывным усилием в ньютонах .

Впитывающая способность бумаги показывает, сколько жидкости может впитать в себя бумага:

В таблице №1 приводится классификация салфеток. Нами для тестирования было отобрано 10 образцов бумажных салфеток (рис. 1).

Таблица 1. Классификация бумажных салфеток

1. Салфетка с перфорацией и тиснением, с рисунком «Снежинка», однослойная.
2. С перфорацией и тиснением, белая, однослойная.
3. С перфорацией, цветная с рисунком, однослойная.
4. С перфорацией и тиснением, с рисунком «Снеговик», однослойная.
5. С перфорацией, цветная с рисунком, двухслойная.
6. С перфорацией и тиснением, белая, двухслойная.
7. С перфорацией и тиснением, с рисунком «Цветы», однослойная.
8. С перфорацией и тиснением, с рисунком «Цветы», трехслойная, гладкая.
9. С перфорацией и тиснением, гладкая, с рисунком «Виноград», однослойная.

§ 2. Изучение характеристик бумажных салфеток

Внутренняя структура салфеток изучалась при помощи микроскопа (увеличение в 50 раз). Наблюдения показали, что наиболее рыхлыми являются экземпляры салфеток под номерами 1, 7, 8, 9 (рис. 2). Эти салфетки должны лучше других впитывать жидкости.

Салфетки под номерами 3, 5 и 6 имели гладкую поверхность с перфорацией по краю. Под микроскопом видно, качество цветной печати на них выше, чем на салфетках под номерами 1, 7 и 8, которые имели тиснение по всей поверхности (рис. 3). Таким образом, для салфеток с тиснением оптимален небольшой цветной рисунок на белом фоне.

Качество цветовой печати на салфетках

Толщина салфеток измерялась методом рядов. Результаты приведены в таблице 2.

Плотность основы определяласьпутём деления массы салфетки на площадь её поверхности (г/м 2). Масса определялась при помощи лабораторных весов, а размеры – линейкой. Плотность салфеток определялась делением их массы на объём (г/см 3). Наибольшую поверхностную плотность имеют салфетки под номерами 5 , 8 и 9. Результаты измерений и вычислений приведены в таблице №2.

Таблица 2. Плотность салфеток

№	Толщина h , см	Стороны a · b , см	Масса m , г	Плотность ρ , г/см 3
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Масса салфетки. Для определения массы одной салфетки измеряли массу всей пачки на электронных весах, и полученный результат делили на число салфеток в пачке.

Объем. Объем одной салфетки определяли как произведение её площади на толщину.

Однородность структуры. Об однородности структуры салфеток можно судить по их просвету – наблюдению в проходящем свете. Салфетка прижималась к оконному стеклу и фотографировалась. Салфетки под номерами 2, 4, 9, имели сильно облачный просвет, т.е. были сильно неоднородны. Они же имеют и малую плотность основы.

§ 3. Изучение физических свойств бумажных салфеток

Механический разрыв

Салфетки нарезались полосками длиной 10 см и шириной 2 см. Один край салфетки прижимался пальцем к столу, а к другому зажимом прикреплялся динамометр (рис. 4). Образец растягивался, в момент разрыва фиксировались показания динамометра.

Для каждого образца проводилось 6‒7 измерений и находилось среднее арифметическое значение разрывного усилия. Результаты представлены в таблице №3.

Таблица 3. Механическая прочность салфеток

№
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Выяснилось, что салфетки обладают анизотропией механических свойств. Это связано со структурой салфеток (ориентацией волокон целлюлозы и степени однородности их распределения). Опыт показал, что образцы с плотностью основы до 18 г/м 2 имеют меньшую механическую прочность. Причём механическая прочность оказалась меньше у салфеток с неоднородной структурой.

Впитывающая способность

Салфетка целиком погружалась на 1 минуту в воду и после этого, когда излишки воды стекут, взвешивалась на лабораторных весах. Разность масс мокрой и сухой салфетки делилась на массу сухой салфетки и умножалась на 100 %. Результаты измерений и вычислений приведены в таблице №4. Лучшие показатели оказались у салфеток, имеющих рыхлую структуру и малую плотность основы.

Таблица 4. Впитывающая способность

№	Масса			Впитывающая способность, %
	m сухая , г	m мокрая , г	∆m , г
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Капиллярность

Полоски салфеток длиной 20 см и шириной 2 см погружались в жидкости (Сок с мякотью, сок без мякоти, подсолнечное масло, вода) в вертикальном положении. Измерялось, на какую высоту поднимутся жидкости (см). Результаты эксперимента приведены в таблице №5. Они же имеют наибольшую плотность, макро- и микропористость.

Таблица 5. Капиллярность

№	Сок с мякотью h , см	Сок h , см	Масло h , см	Вода h , см
1
2
3
4
5
6
7
8

Результаты работы

1. Изучена внутренняя структура салфеток при помощи микроскопа (увеличение в 50 раз), измерена толщина салфеток микрометром с электронным цифровым отсчётным устройством, масса салфеток определяла при помощи лабораторных весов, разрывное усилие – лабораторным динамометром. Рассчитана плотность основы салфеток.

2. В ходе экспериментов выявлено, что наибольшее разрывное усилие выдерживают гладкие салфетки, имеющие наибольшую плотность основы и однородную структуру (49,6 г/м 2 , 33,3 г/м 2 , 33,1 г/м 2). Однако, они имеют плохую впитывающую способность (485%, 458% и 494%), хотя за счёт большого размера и многослойности такие салфетки могут впитывать значительное количество жидкости (17,8­‒26,2 г против 5,5–9,0 г у однослойных). Эти салфетки обладают хорошей капиллярностью. Наибольшей впитывающей способностью обладают салфетки, имеющие наименьшую плотность основы и рыхлую структуру, но у них низкая механическая прочность и при намокании они рвутся. У всех салфеток выражена анизотропия механических свойств, что связано с определённой ориентацией волокон целлюлозы. Цветные салфетки могут окрашивать жидкость.

Таблица 6. Физические свойства каждой салфетки

№	Плотность ρ , г/см 3	Минимальное разрывное усилие, Н	Максимальное разрывное усилие, Н	Впитывающая способность, %	Капиллярность
1
2
3
4
5
6
7
8

Вывод

Предложенные методы изучения салфеток позволили провести всесторонний анализ их физических свойств. По результатам проведенных мною опытов, можно сказать, что салфетки, которые имеют тиснение по всей площади, впитывают хорошо только при долгом контакте с жидкостью, но не дают хороший результат, если надо вытереть быстро. Это номера 1, 2, 3, 4, 7. Если же нужно, чтобы салфетки впитала жидкость за короткое время, то подойдут салфетки под номерами 6, 5. Они быстро впитывают воду и сок с мякотью. Но лучшего результата при долгом контакте с жидкостью они не дадут. Салфетки под номерами 8,9, многослойные, плотные, имеют микропоры, что сказывается на плохой впитываемости при длительном контакте с водой, но при кратковременном контакте дают неплохой результат. Особенно хорошо впитывает воду салфетка под номером 8. Чем плотнее салфетка, больше силы понадобится, чтобы её разорвать. А значит меньше шансов, что кусочки салфеток останутся на руке. Это салфетки под номерами 9, 8, 6, 5. Слабее на разрыв салфетки под номерами 3, 2, 1, 7. Более качественными, на мой взгляд, являются те салфетки, которые:

1. быстро впитывают;
2. особо не размокают, когда лежат долго в жидкости;
3. более крепкие на разрыв.

К этим требованиям подходят салфетка под номерами 9, 8, 6, 5. Покупая салфетки обращайте внимание на то, чтобы они были двухслойные, не имели тиснения по всей площади, и смотрите чтобы рисунки были не слишком едкие. Изучив теоретический материал об изготовлении салфеток, я сделал для себя следующие выводы. Для не очень качественных салфеток характерны слишком яркие, ядовитые цвета . Больше вероятность некачественной краски, которая запросто может испачкать.

Кроме обычных однослойных белых салфеток, в последнее время становятся популярными и более дорогие многослойные салфетки , на верхний слой которых наносится цветной рисунок или орнамент. Эти бумажные салфетки так же, как и обычные белые, предназначены для сервировки стола (обычно по торжественному или праздничному случаю), но у них есть и еще одно применение. Такие салфетки используются для декупажа – декорирования твердых поверхностей (мебели, разделочных досок, шкатулок, цветочных горшков и пр.). Для этой техники используется самый верхний тонкий слой салфетки с рисунком. Причем цветные салфетки, как и обычные, можно приобрести в пачках (обычно меньшей расфасовки, нежели обычные салфетки, – не по 100, а по 10, 30, 50 штук), но также они продаются поштучно в специализированных магазинах товаров для рукоделия. Больше 80 % всего отечественного производства салфеток составляют однослойные изделия, а свыше 90 % декоративных двух- и трехслойных салфеток – это продукция зарубежных компаний.

Шкатулки, оформленные техникой декупаж

Для производства салфеток бумажных используют специальную бумагу. Жидкое сырье взбивают миксером до состояния мусса с однородной структурой. Из этой смеси делают пористую рыхлую основу, которую используют для изготовления салфеток. Готовая продукция отличается по плотности и белизне. В качестве сырья для производства салфеток используется санитарно-гигиеничная бумажная основа, изготовленная из макулатуры. Тем самым сохраняются леса.

Не всегда цена соответствует качеству салфеток.

Качество бумаги и картона характеризуется потребительскими свойствами, показатели которых регламентируются стандартами. Важнейшими из этих свойств являются состав по виду волокнистых полуфабрикатов, масса 1 м 2 , толщина, плотность, гладкость, степень проклейки, зольность, белизна и сорность. Бумага и картон также характеризуются прочностью на разрыв, линейной деформацией при увлажнении и высыхании, прозрачностью, воздухопроницаемостью и другими свойствами.

Состав волокон бумаги. По виду волокнистых полуфабрикатов во многом определяет назначение бумаги в соответствии с приобретенными свойствами. Изменяя композицию (рецептурный состав волокнистых полуфабрикатов) бумаги и картона, им придают заданные свойства. Состав видов волокнистых полуфабрикатов указывают в процентах. Знания направления волокон бумаги также имеют значение при проверке ее качества, хранении, выработке изделий из бумаги. Направление бумаги определяют следующими способами: по внешним признакам, по двум полоскам бумаги, по кругу бумаги, по деформации краев листа при увлажнении, по разрушающему усилию.

Масса 1 м 2 бумаги в основном зависит от видов волокнистых полуфабрикатов, использованных для ее изготовления. Бумага, изготовленная на основе древесной массы, значительно тяжелее бумаги, содержащей целлюлозу или тряпичную полумассу. Этот показатель также характеризует плотность и пористость бумаги. В свою очередь пористость непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги, то есть на ее способность воспринимать печатную краску, и вполне может служить характеристикой структуры бумаги.

Определение размеров и косины листа. Косина листа - отклонение формы листа бумаги от прямоугольной. Метод расчета основан на измерении длин диагоналей листа и вычислении косины с учетом разности длин диагоналей. Длину диагоналей листа бумаги (картона) измеряют металлической линейкой или металлической рулеткой. Результат измерения представляют целым числом. Абсолютную косину листа бумаги (картона) К абс в мм. вычисляют по формуле

Кабс = c - d, (1.3.1)

где с и d -- длины диагоналей листа, мм.

Относительную косину листа бумаги (картона) К отн определяют как отношение абсолютной косины к длине большей стороны листа

К отн = К абс / а, (1.3.2)

где а -- длина большей стороны листа, мм.

Степень проклейки имеет важное значение для бумаги, предназначенной для письма, черчения и рисования. Она зависит от количества внесенных в бумажную массу или нанесенных на поверхность бумаги вида и количества проклеивающих веществ. Выражают степень проклейки бумаги максимальной шириной штриха в миллиметрах, при нанесении которого водные красящие составы (чернила, тушь, акварельные краски) не расплываются и не проходят на обратную (сеточную) сторону бумаги. Степень проклейки картона выражают процентным содержанием проклеивающих веществ.

Белизна характеризует оптические свойства бумаги, ее способность диффузно отражать световой поток в коротковолновой части спектра. Она выражается в процентах по отношению к эталону белизны (серно-кислый барий) и зависит от вида использованных волокнистых полуфабрикатов, качества их отбеливания или подцветки. Чем выше белизна, тем легче читать текст, чертежи и графики.

Гладкость характеризуется рельефом поверхности бумаги и зависит от однородности бумажной массы и обработки бумаги на стадии отделки. Гладкость выражается в секундах, в течение которых определенный объем воздуха проходит между бумагой и стеклянной пластинкой при постоянных давлении на бумагу и разряжении, создаваемых вакуум-аппаратом. Так, гладкость писчих бумаг равна 100--150 с, мелованных - 400--600 с. Чем выше гладкость, тем ровнее ложатся на бумагу чернила, пасты, краски и печать.

Толщина бумаги, измеряется в микронах (мкм), определяет как проходимость бумаги в печатной машине, так и потребительские свойства -- в первую очередь прочностные -- готового изделия. При измерении толщины вычисляют еще два важных показателя: плотность и удельный объем бумаги. Все показатели нормируются согласно ГОСТам по каждому виду бумаги и влияют на потребительские свойства конечного продукта.

Пухлость бумаги. Она характеризует степень спрессованности бумаги и очень тесно связана с непрозрачностью: то есть чем пухлее бумага, тем она более непрозрачна при равном граммаже. Пухлость измеряется в кубических сантиметрах на грамм (см 3 /г). Пухлость печатных бумаг колеблется в среднем от 2 см 3 /г (для рыхлых, пористых) до 0,73 см 3 /г (для высокоплотных каландрированных бумаг). На практике это означает, что если брать более пухлую бумагу меньшего граммажа, то при равной непрозрачности в тонне бумаги будет больше листов.

Сорность - характеризует качество бумаги. Для определения сорности используются шаблоны для вырезания образцов размером 250Ч250 мм. Шаблон изготовлен из прозрачной бесцветной пленки с нанесенными на ней черными фигурами различной конфигурации. Схематичное изображение конфигурации соринок

Среднюю сорность выражают средним количеством соринок на обеих сторонах всех испытуемых образцов в пересчете на 1 м 2 поверхности бумаги или картона и считают по формуле

Y = c Ч 8 / n, (1.3.3)

где с - суммарное количество соринок с двух сторон,

n - количество испытанных образцов.

Прочность на разрыв. Она зависит не от прочности отдельных компонентов, а от прочности самой структуры бумаги, которая формируется в процессе бумажного производства. Это свойство характеризуется обычно разрывной длиной в метрах или разрывным усилием в ньютонах. Так, для более мягких типографских бумаг разрывная длина составляет не менее 250 мм, а для жестких офсетных эта величина возрастает уже до 350 мм и выше.

Прочность на излом - характеризует жесткость бумаги. Сущность метода заключается в определении числа двойных перегибов, выдерживаемых полоской бумаги, находящейся под натяжением, при изгибе попеременно в одну и другую стороны на определенный угол до ее разрушения. Прочности на излом при многократных перегибах определяется на приборах Шоппера, Ломаржи, Келер-Молина. Норма для рисовальной бумаги - 40-50, для чертежной - 15-50, чертежной прозрачной - 900 -1500.

Лекция 6

Физические свойства бумаги

К физическим свойствам бумаги относится масса метра квадратного, толщина, плотность, пористость, пухлость.

Для определения массы метра квадратного бумаги вырезают из бумаги прямоугольник соответствующих размеров, взвешивают его, а затем пересчитывают на массу одного метра квадратного.

Плотность бумаги определяется как отношение массы образца бумаги к объему (г/см3).

Толщина бумаги обычно составляет от 0,03 до 0,25 мм. Картон – до 3 мм. Определение толщины бумаги проводят при помощи толщинометра. В практических целях берут 10 листов бумаги, измеряют их толщину и делят на 10.

Пористость бумаги – это отношение величины пор к общему объему бумаги. Пористость выражается в %. Так как бумага изготавливается из волокна различных размеров, то в ней возможно образование следующих видов пор:

§ сквозные;

§ тупиковые;

§ закрытые;

§ кольцевые.

Определение пористости осуществляется при помощи различных порометров.

На практике пористость определяют по формуле:

Пор = (1-d/1,5)*100%, где d – плотность бумаги.

Пористость различных видов бумаг колеблется в пределах 30-70%: калька – 30%, газетная бумага – 70%.

При помощи пористости можно регуировать скорость высыхания некоторых видов полиграфической краски.

На практике важней не только пористость, но и распределение пор по размерам. Чем меньше различие между самой маленькой и самой большой порами, тем выше будет качество избражения (узкое распределение пор по размерам).

Пухлость – величина, обратная плотности; единица измерения см3/г. Величина пухлости часто приводится в сертификатах на бумагу иностранных производителей.

… зависят от:

§ направление распределения волокна в бумажном листе (анизотропия). При продольном направлении прочность волокна выше;

§ прочности индивидуального волокна. Прочность индивидуального волокна зависит от способа получения, породы древесины, степени помола;

§ наличия водородных связей. Если в соединении есть N, O, F, то могут образоваться водородные связи. Водородные связи образуются между молекулами, которые имеют в своем составе атомы N, O или F и атомы Н. Водородные связи сами по себе очень слабые, но в молекуле целлюлозы содержатся миллионы гидроксильных групп и поэтому суммарный эффект водородных связей способен обеспечить прочность бумажного листа. Можно провести простой эксперимент, доказывающий влияние водородных связей на прочность бумаги. Для этого бумажный лист необходимо замочить в воде, спирте и минеральном масле. В первом случае прочность бумаги – наименьшая, в последнем – наибольшая. В 1-м случае молекулы воды разрушат водородные связи между молекулами целлюлозы. В последнем случае минеральное масло не имеет в своем составе N, O, F и поэтому прочность бумаги не изменится. Если бумагу начать высушивать, то между молекулами целлюлозы вновь образуются водородные связи и прочность бумаги вырастет.

§ влажность окружающего воздуха. Поэтому все измерения свойств бумаги проводят в стандартных условиях при относительной влажности окружающего воздуха 60-65%.

На практике для характеристики прочности бумаги используют ряд следующих показателей:

1) нулевая разрывная длина;

2) разрывная длина;

3) относительное удлинение.

РАЗРЫВНАЯ ДЛИНА – косвенная величина, которая характеризует длину полоски бумаги, которая будучи подвешена за один конец, разорвется под действием собственной массы. Разрывную длину измеряют в метрах (реже км). Для большинства полиграфических бумаг разрывная длина должна быть больше или равна 3000-3500 мм.

На практике разрывную длину определяют на разрывной машине путем разрыва полоски бумаги в определенных условиях. Затем разрывной груз, при котором произошел разрыв, по формуле пересчитывают в разрывную длину. Для определения разрывной длины зажимы машины отдаляются друг от друга на 100 мм.

Если зажимы разрывной машины максимально сближены, то определяют НУЛЕВУЮ РАЗРЫВНУЮ ДЛИНУ. Она характеризует прочность индивидуальных волокон. Так как нулевая разрывная длина выше, чем разрывная длина, то прочность индивидуальных волокон выше прочности бумажного листа.

ОТНОСИТЕЛЬНОЕ УДЛИНЕНИЕ РАСТЯЖИМОСТЬ)

Относительное удлинение = (Dl/l)*100% (1)

При разрыве бумаги она удлиняется. Это удлинение опредлеяется как относительное удлинение при разрыве и вычисляется по формуле 1. Величина относительного удлинения для бумаги составляет 1-5%. Из теории сопротивления материалов известно: чем выше растяжимость, тем стабильнее прочностные свойства материалов, работающих при напряжении. Таким образом, чем выше растяжимость, тем ниже обрывность бумаги в печати.

На практике для повышения растяжимости стараются поднять относительную влажность бумаги с 5-6% до 7-8%.

На практике, кроме показателя разрывной длины и относительного удлинения используют следующие виды испытаний бумаги:

§ сопротивление излому;

§ сопротивление раздиранию;

§ сопротивление кромки листа;

§ сопротивление продавливанию;

§ испытание на сжатее кольца;

§ определение жесткости при статическом изгибе;

§ сопротивление расслоению;

§ потеря механической прочности при старении бумаги.

1. СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗЛОМУ определяется на полоске бумаги при ее натяжении. При этом образец бумаги перегибается вперед-назад на угол 180. Одно движение вперед-назад называется двойным перегибом , а сопротивление излому измеряется в ч. д. п. – числе двойных перегибов.

Большинство полиграфических бумаг характеризуется сопротивлением излому больше или равно 1012 ч.д.п. И только картографические виды бумаги и так называемые «специальные» виды бумаги характеризуются сопротивлением излому больше или равно 40-100 ч.д.п.

2. СОПРОТИВЛЕНИЕ РАЗДИРАНИЮ характеризуется силой, вызывающей раздирание предварительно надрезанной по кромке бумаги до определенной ее длины. Испытанию подвергают 4 образца бумаги, которые предварительно надрезают по кромке, а затем разрезают ножом маятникового типа.

Для печатных видов бумаги этот показатель используется в стандарте на газетную бумагу.

К близким по сущности к сопротивлению раздиранию относится показатель СОПРОТИВЛЕНИЕ НАДРЫВУ КРОМКИ ЛИСТА. Он характеризуется силой, которую надо приложить, чтобы надорвать кромку листа. Этот показатель важен для полиграфического картона, используемого для изготовления игральных карт.

Характеризует прочность бумаги, зажатой по кольцу , усилию, направленному перпендикулярно ее поверхности. В основном это показатель используется для оценки картонов.

Определение жесткости при статическом изгибе заключается в определении силы, приложенной к свободному концу консольно закрепленного образца картона и изгибающей его на определенный угол.

Испытание на сжатие кольца – предусматривает измерение разрушающего усилия при осевом сжатии поставленной на ребро и свернутой в кольцо полоски бумаги.

Испытание сопротивления к расслаиванию : заключается в определении силы, необходимой для расслоения испытуемого образца.

Определение потери механической прочности при старении . Заключается в выдерживании образца бумаги в воздушном термостате при температуре 150 градусов определенное время и измерении стандартных показателей прочности. Потерю прочности выражают в процентах от исходной. А наибольшей чувствительностью к старению обладает показатель сопротивления излому. Для характеристики старения бумаги по аналогичной методике определяют потери в белизне.

По способу печати бумага обычно подразделяется на офсетную, типографскую и для глубокой печати. Печатные свойства бумаги - это свойства, определяющие ее поведение до печати (т.е. прохождение ее через бумагопроводящую систему печатной машины), во время печати (взаимодействие бумаги с печатной краской и процесс закрепления изображения) и после печати (операции фальцовки, брошюровки, подрезки, а также эксплуатационные характеристики готовой продукции). Все эти свойства, можно объединить в следующие группы:

Физические: гладкость, толщина и масса 1 м2, плотность и пористость;

Оптические: белизна, непрозрачность, лоск (глянец);

Показатели однородности структуры, бумаги: равномерность просвета, разносторонность;

Механические (прочностные и деформационные): прочность поверхности к выщипыванию, разрывная длина или прочность на разрыв, прочность на излом, влагопрочность, мягкость и упругость при сжатии и т.д.;

Сорбционные: гидрофобность (стойкость к действию воды), впитывающая способность растворителей печатных красок.

Физические свойства бумаги:

Гладкость бумаги, микрорельеф ее поверхности определяет "разрешающую способность" бумаги - т.е. способность передавать без разрывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации. Это одно из важнейших печатных свойств бумаги. Чем выше гладкость бумаги, тем больше контакт между ее поверхностью и печатной формой, тем меньшее давление нужно приложить при печатании, тем выше качество изображения. Гладкость бумаги определяется в секундах с помощью пневматических приборов или с помощью профилограмм, дающих наглядное представление о поверхности бумаги. Различные способы печати предъявляют к бумаге разные требования по гладкости. Так каландрированная типографская бумага должна иметь гладкость от 100 до 250 секунд, а офсетная бумага той же степени отделки может иметь гладкость гораздо ниже - 80-150 секунд. Бумага для глубокой печати отличается повышенной гладкостью, которая составляет от 300 до 700 секунд. Газетная бумага не может быть гладкой из-за пористости. Существенно улучшает гладкость поверхности нанесение любого покровного слоя, - поверхностная проклейка, пигментирование, мелование (которое, в свою очередь, может быть различным, - односторонним и двухсторонним, однократным, многократным и т.д.).

Пористость. Она непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги (то есть на ее способность воспринимать печатную краску) и вполне может служить характеристикой структуры бумаги. Бумага является пористо-капиллярным материалом, при этом различают макро- и микропористость. Макропоры, или просто поры - это пространства между волокнами, заполненные воздухом и влагой. Микропоры, или капилляры - мельчайшие пространства неопределенной формы, пронизывающие покровный слой мелованных бумаг, а также образующиеся между частичками наполнителя или между ними и стенками целлюлозных волокон у немелованных бумаг. Капилляры есть и внутри целлюлозных волокон. Все немелованные, не слишком уплотненные бумаги (например, газетная) - макропористые. Общий объем пор в таких бумагах достигает 60% и более, а средний радиус пор составляет около 0.16-0.18 мкм. Такие бумаги хорошо впитывают краску, благодаря своей рыхлой структуре. Мелованные бумаги относятся к микропористым (капиллярным) бумагам. Они тоже хорошо впитывают краску, но уже под действием сил капиллярного давления. Здесь пористость составляет всего лишь 30%, а размер пор не превышает 0.03 мкм. Остальные бумаги занимают промежуточное положение. Плотность печатных бумаг колеблется, в среднем, от 0.5 г./ см3 для рыхлых (пористых) и до 1.35 г./см3 для высокоплотных капиллярных бумаг.

Гладкость бумаги, то есть микрорельеф, микрогеометрия ее поверхности определяет "разрешающую способность" бумаги: ее способность передавать без разрывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации. Это одно из важнейших печатных свойств бумаги. Чем выше гладкость бумаги, тем больше полнота контакта между ее поверхностью и печатной формой, тем меньшее давление нужно приложить при печатании, тем выше качество изображения. Гладкость бумаги определяется в секундах с помощью пневматических приборов или с помощью профилограмм, дающих наглядное представление о характере поверхности бумаги. Различные способы печати предъявляют к бумаге различные требования по гладкости. Так каландрированная типографская бумага должна иметь гладкость от 100 до 250 сек., а офсетная бумага той же степени отделки может иметь гладкость гораздо ниже - 80-150 сек. Существенно улучшает гладкость поверхности нанесение любого покровного слоя - будь то поверхностная проклейка, пигментирование, легкое или простое мелование, которое, в свою очередь может быть различным: односторонним и двухсторонним, однократным и многократным и т.д.

Поверхностная проклейка - это нанесение на поверхность бумаги тонкого слоя проклеивающих веществ (масса покрытия составляет до 6 г/м 2 с целью обеспечения высокой прочности поверхности бумаги, предохраняющей ее от выщипывания отдельных волокон липкими красками, а также для уменьшения деформации бумаги при увлажнении для обеспечения точного совпадения красок в процессе многокрасочной печати. Особенно это важно для офсетной и литографской печати, когда бумага подвергается увлажнению водой в процессе печати.

Пигментирование и мелование бумаги отличаются только массой наносимого покрытия. Так считается, что масса покровного слоя в пигментированных бумагах не превышает 14 г/м 2 , а в мелованных бумагах достигает 40 г/м 2 . Меловой слой отличается высокой степенью белизны и гладкости. Высокая гладкость - одна из наиболее важных характеристик мелованных бумаг. Их гладкость достигает 1000 сек. и более, а высота рельефа не превышает 1 мкм. Показатель гладкости не только обеспечивает оптимальное взаимодействие бумаги и краски, но и улучшает оптические свойства поверхности, воспринимающей красочное изображение. Высокая гладкость мелованной бумаги позволяет вести печать с хорошей пропечаткой при малых толщинах красочного слоя.

Обратной величиной гладкости является шероховатость, которая измеряется в микрометрах. Она напрямую характеризует микрорельеф поверхности бумаги. Как правило, в технических спецификациях бумаги указывают одну из двух этих величин.

Важной геометрической характеристикой бумаги, наряду с толщиной и массой 1 м 2 , является пухлость. Она характеризует степень спрессованности бумаги и очень тесно связана с такой оптической характеристикой, как непрозрачность. То есть, чем пухлее бумага, тем она более непрозрачна при равном граммаже. Пухлость измеряется в см 3 /г. Пухлость печатных бумаг колеблется, в среднем, от 2 см 3 /г (для рыхлых, пористых) до 0,73 см 3 /г (для высокоплотных каландрированных бумаг).

Пористость непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги, то есть на ее способность воспринимать печатную краску и вполне может служить характеристикой структуры бумаги. Бумага является пористо-капиллярным материалом, при этом различают макро- и микропористость. Поры - это пространства между волокнами, заполненные воздухом и влагой. Микропоры, или капилляры, - мельчайшие пространства неопределенной формы, пронизывающие покровный слой мелованных бумаг, а также образующиеся между частичками наполнителя или между ними и стенками целлюлозных волокон у немелованных бумаг.

Способы измерения геометрических свойств бумаги приведены в таблице 13.

Таблица 13 - Геометрические свойства бумаги и их измерение

Свойство	Определение	Способ измерения
Гладкость	Гладкость бумаги определяет ее "разрешающую способность": способность передавать без разрывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации.	Гладкость бумаги измеряется в секундах с помощью пневматических приборов или с помощью профилограмм, дающих наглядное представление о характере поверхности бумаги.
	Толщина - это расстояние по вертикали между двумя параллельными поверхностями бумаги при заданном давлении на поверхность.	Определяется толщиномером или микрометром и выражается в мм или мкм. Для этого используется образец бумаги размером 100 х 100 мм. Измерения толщины производятся в пяти местах образца, затем рассчитывается среднее арифметическое значение - hср.
Масса квадр. метра (граммаж)	Масса квадратного метра бумаги характеризует ее толщину, так как чем толще бумага, тем она тяжелее (при условии равной плотности).	Определяется взвешиванием образца бумаги, размером 100 х 100 мм на специальных квадрантных весах.
Плотность	Плотность - масса 1 см3 бумаги. Она определяется отношением массы материала к его объему. d=, г/см 3	Для расчета плотности бумаги используются значения массы квадратного метра и толщины бумаги. m равна массе квадратного метра в граммах, а объем V (см3) равен произведению площади листа бумаги S (в см2) на среднюю толщину hср (в см).
Пористость	Пористость - это объем пор, содержащихся в 1 см3 бумаги.	Определяется расчетным способом: П= · (Vп/ Vб) х 100% , где Vп - объем пор