Влияние состава бумаги на показатели технических свойств

УДК 655.3.022.51

Л. Г. ВАРЕПО Х. А. БАБАХАНОВА

Омский государственный технический университет

Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Узбекистан

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА БУМАГИ НА ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Представлены результаты исследований состава различных видов бумаги на показатели ее технических свойств и качество тиражного оттиска. Показано влияние содержания хлопковой и пшеничной целлюлозы в композиционном составе бумаги на ее впитывающую способность.

Ключевые слова: качество оттиска, свойства бумаги, впитывающая способность.

Большой спрос на широкий ассортимент печатной продукции стимулирует развитие производства различных запечатываемых материалов, в числе которых — бумага.

Впитывание краски в бумагу имеет большое значение при печатании способом офсетной печати, так как впитывание обеспечивает окончательное закрепление оттисков и оказывает непосредственное влияние на качество тиражного оттиска.

Чрезмерная или недостаточная способность бумаги впитывать краски может быть причиной многочисленных дефектов при печатании. Например, чрезмерная впитывающая способность может вызвать, например, пробивание краской оттисков, образование ореолов, недостаточная впитывающая способность бумаги вызывает неполное закрепление оттисков.

Белизна и впитывающая способность относятся к числу наиболее важных характеристик поверхности материала для печати, от которых зависит ряд показателей качества печатного оттиска, в частности, контраст печати, внешний вид печатной продукции, оптическая плотность оттиска.

Цель работы — установить влияние содержания различных видов целлюлозы в композиции бумаги на ее свойства, в том числе на впитывающую способность.

Материалы и методы исследования. В работе исследовали бумагу с содержанием различных видов целлюлозы: хлопковая целлюлоза (ХЦ) и пшеничная целлюлоза (ПЦ) [1—2], лиственная целлюлоза (ЛЦ) и хвойная целлюлоза (ХВЦ). Преимущество хлопковой целлюлозы заключается в том, что она характеризуется практически полным отсутствием лигнина.

Контрольные оттиски для оценки влияния вида используемой бумаги на показатели качества оттиска были получены способом офсетной печати с тест-формы.

Впитывающую способность различных видов бумаги определяли по методу Кобба по ГОСТ 1260597 (ИСО 535091), пробы образцов бумаги отбирались по ГОСТ 8041-01. Оптическую плотность оттиска оценивали денситометрическим методом в соответ-

ствии с ГОСТ 29.66-80. Плотность образцов бумаги определяли по ГОСТ 27015-86, белизну бумаги — по ГОСТ 30113-94.

Пористость бумаги рассчитывали по формуле:

П = Vnopх100 ,

v6

где Упор — объём пор, V6 — объём бумаги.

SEM-изображения «печатная краска — бумага» получены методом растровой электронной микроскопии с предварительной операцией cross-section на сканирующем электронном микроскопе JSM 7500F (JEOL) в режиме детектирования вторичных электронов при ускоряющем напряжении 5-10 кВ.

Результаты и их обсуждение. Результаты исследований представлены в табл. 1 и на рис. 1. Анализ экспериментальных результатов показал следующее:

— применение альтернативных волокон (ХЦ и ПЦ) обеспечивает возможность изготовления бумаги, отличающейся высокой впитывающей способностью. На основании исследования влияния следующих переменных: х1 — композиционный состав ХЦ: ПЦ (соответственно хлопковой и пшеничной целлюлозы), %; х2 — степень помола ПЦ, 0ШР; х3 — концентрация щелочи, % на показатели печатно-технических свойств, в частности, на впитывающую способность (параметр оптимизации у), проведенного с помощью полного факторного эксперимента [3], получено уравнение

л

yu = 20,74-1,09 x1 +0,3 x2 - 0,13 x3 - 0,32 x1x2 --0,60xjx3 -0,5x2x3 + 2,4x2 + 0,79x2 + 2,13x2 .

Экспериментально получено, что добавление ПЦ к хлопковой бумажной массе свыше 30 % приводит к снижению впитывающей способности и пористости; пористость бумаги, в свою очередь, наряду с молекулярной природой растительных волокон и других компонентов определяет проникновение краски в бумагу [1 ];

— бумага с добавлением хлопковой целлюлозы и пшеничной целлюлозы (табл. 1, поз. 1—3) обладает

Таблица 1

Показатели свойств бумаги

№ п/п Композиционный состав по виду целлюлозы, % Плотность, г/м3 Пористость, % % Белизна, % % Впитывающая способность, Кобби, Оптическая плотность оттиска

ХЦ ПЦ ЛЦ ХВЦ

1 90 10 - - 0,50 67,43 82,46 34,8 1,10±0,023

2 80 20 - - 0,51 67,68 82,52 32,6 1,22±0,020

3 70 30 - - 0,50 67,70 81,88 31,7 1,31 ±0,024

4 - - 40 60 0,67 39,86 93,35 24,1 1,50±0,020

5 - - 75 25 0,60 63,43 91,20 27,0 1,38 ±0,020

Рис. 1. Впитывание краски в структуру чистоцеллюлозной бумаги с покрытием

более высокой впитывающей способностью по сравнению с бумагой, в составе которой имеются волокна хвойной и лиственной целлюлозы (табл. 1, поз. 4 — 6) и, напротив, обладает более высокой пористостью;

— бумага, содержащая лиственную целлюлозу, отличается большей впитывающей способностью по отношению к печатной краске ввиду повышенной пористости по сравнению с бумагой ХВЦ.

Характер впитывания краски в структуру бумаги для различных её видов наглядно иллюстрируется на рис. 1 [4]. Для микропористой бумаги характерно основное распределение печатной краски в поверхностных слоях структуры, для бумаги с более высокой пористостью — доминирует распределение краски в объемных слоях структуры бумаги;

— оптическая плотность оттиска несколько выше на образцах, отпечатанных на бумаге, в составе которой имеются волокна хвойной и лиственной целлюлозы (табл. 1).

^ Заключение. Таким образом, на основании про-

< веденного тестирования различной по виду целлю-I лозы бумаги показано, что оттиски, полученные на ° бумаге из альтернативных волокон с добавлением § пшеничной целлюлозы к хлопковой бумажной массе,

< отвечают установленным ISO 12647-2 требованиям о и могут использоваться для офсетной печати наряду io с чистоцеллюлозной бумагой из хвойной целлюлозы s и лиственной.

Библиографический список

1. Бабаханова, Х. А. Свойства бумаги из альтернативных волокон / Х. А. Бабаханова, М. Б. Мирзаева // Полиграфия. — 2012. - № 4. - С. 62-63.

2. Бабаханова, Х. А. Факторы, от которых зависят специфические свойства бумаг конкретного назначения / Х. А. Бабаханова, М. Б. Мирзаева // Проблемы полиграфии. — 2013. — № 2. - С. 13-17.

3. Варепо, Л. Г. Основы планирования эксперимента / Л. Г. Варепо, В. М. Вдовин, О. А. Колозова. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 1995. - 75 с.

4. Варепо, Л. Г. К вопросу распределения печатной краски в структуре запечатываемого материала / Л. Г. Варепо // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2011. - № 2 (100). - С. 230-232.

ВАРЕПО Лариса Григорьевна, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Метрология и приборостроение» Омского государственного технического университета.

БАБАХАНОВА Халима Абишевна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии полиграфических и упаковочных процессов» Ташкентского института текстильной и легкой промышленности. Адрес для переписки: larisavarepo@yandex.ru, halima300@inbox.ru

Статья поступила в редакцию 27.06.2014 г. © Л. Г. Варепо, Х. А. Бабаханова