2.2. Характеристика поверхности бумаги.
Качество оттисков, а именно графическая точность воспроизведения изображения, зависит от полноты контакта печатной формы и бумаги. Неровности рельефа поверхности бумаги. Неровности рельефа поверхности бумаги могут нарушать ее контакт с формой. В результате отдельные элементы изображения не пропечатываются или пропечатываются не полностью (рис. 14).
При оценке рельефа поверхности бумаги различают ровность и гладкость, проявляющиеся в зависимости от соотношения микро- и макронеровностей. Ровность - сохранение общего уровня поверхности, гладкость – отсутствие микронеровностей.
Макронеровностями называются неровности с большим шагом, распространяющиеся на участки поверхности бумаги свыше 1 мм2. Они нарушают общий уровень поверхности бумаги (рис. 15б).
Рис. 15. Виды неровностей поверхностей: а – ровная шероховатая, б - неровная гладкая,
в – неровная шероховатая, г – гладкая ровная
Микрошероховатости с малым шагом не нарушают ровности бумаги, но делают ее микрошероховатой – негладкой (рис. 15а). Сочетание микро и макронеровностей характерно для неровной и негладкой поверхности (рис. 15в). Поверхность без неровностей является ровной и гладкой (рис. 15г). Наличие только макронеровностей является признаком неровной, но гладкой поверхности (рис. 15б). для получения высокого качества изображения необходима ровная и микрошероховатая поверхность (рис. 15а).
Рельеф поверхности бумаги формируется под влиянием различных факторов. Макронеровности появляются в результате неоднородности структуры, вследствие чего лист бумаги имеет на разных участках разную толщину. Это происходит из-за нарушения режима подачи массы, при плохом размоле волокна при образовании сгустков. Кроме того, на сеточной стороне образуется систематический рельеф, иногда заметный на глаз – отпечаток сетки и сукон. Поэтому, как правило, на сеточной стороне неровностей больше.
Микронеровности образуются даже при самой тщательной подготовке бумажной массы и равномерном распределении ее в листе. Причина микронеровностей – несомкнутое прилегание структурных элементов бумаги (волокон и частиц наполнителя). Чем больше степень помола, тем меньше эти элементы, и чем выше дисперсность наполнителя, тем меньше микронеровности и больше гладкость бумаги.
Размеры волокон и частиц наполнителя приведены в таблице 6.
Таблица 6. Размеры волокон и частиц наполнителя.
Материал |
Размер, мкм. |
Волокно древесной целлюлозы* Волокно хлопка* Частицы каолина Частицы диоксида титана |
20-70 10-40 5-30 0,5-5 |
*Для волокнистых материалов приведен диаметр поперечного сечения
При максимальном сближении волокон их толщина, изменяющаяся от 10 до 70 мкм, определит расстояние между выступами неровностей и их глубину.
Введение наполнителей и каландрирование уменьшают размеры неровностей, но полностью их не устраняют. Не достигается уменьшения и при нанесении покровного пигментного слоя. Поэтому бумага не может иметь идеально гладкой и ровной поверхности (рис. 15г).
Бумага разных видов, в зависимости от тщательности изготовления имеет различные сочетания макро и микронеоднородностей. Макронеровность (неровность) всегда затрудняет печатание, микронеровности (шероховатость) при достаточно малом шаге, меньше чем размеры печатающих элементов, и при отсутствии макронеровностей не ухудшают качества печати. Например, диаметр точки в светлых участках формы (5% запечатанной поверхности) при линиатуре растра 30 лин/см равен 85 мкм, 48 лин/см – 55 мкм, 60 лин/см – 40 мкм. Ширина основного штриха буквы кегля 10 равна 230 мкм, ширина соединительного штриха – 80 мкм. При сравнении этих значений с данными таблицы 6 видно, что размеры неровностей бумаги близки к размерам печатающих элементов и превышают более мелкие из них.
Поэтому высококачественные иллюстрации (с минимальными графическими искажениями) могут быть получены на микрошероховатой, но ровной бумаге (рис. 15а). Для изготовления такой бумаги используют высококачественную целлюлозу, производят жирный помол бумажной массы, вводят наполнители, массу тщательно очищают, затем производят отлив и каландрирование бумаги, и на поверхность бумаги – основы наносят покровный пигментный слой.
Наглядное представление о рельефе поверхности дают профилограммы рис. 16, получаемые на профилографе. Для количественной оценки на основании статистической обработки данных выводят усредненную характеристику профиля поверхности, как среднеарифметическое отклонение высоты профиля от среднего уровня.
Рис. 16. Профилограммы поверхности некоторых видов бумаг:
а – фильтровальная, гладкость 3с; для высокой печати №2, гладкость 20с; для высокой печати №1, гладкость 120с; г – мелованная, гладкость 600с
Гладкость - обобщенная характеристика рельефа поверхности, без различия микро и макронеровностей.
В стандартном пневматическом определителе гладкости определяется время прохождения воздуха между полированной стеклянной поверхностью и прижатой к ней испытуемой бумагой (рис. 17 а).
Рис. 17. Схема испытания бумаги на гладкость пневматическим методом: а – испытание при контакте со стеклянной плоскостью, б – испытание при контакте с тонкостенным стаканом (метод Бендстена)
Чем больше гладкость бумаги, тем плотнее она прилегает к стеклу, тем больше требуется времени для прохождения заданного объема воздуха между неровностями поверхности. Гладкость выражают временем (в секундах), необходимым для прохождения 10 мл воздуха при среднем вакууме 380 мм.
В другом пневматическом измерителе гладкости (прибор Бендстена рис. 17б) испытуемую поверхность бумаги прижимают тонкостенным стаканом. Это дает более правильную характеристику, так как в стандартном приборе при контакте бумаги с плоской поверхностью не учитывается влияние тупиковых и изолированных участков неровностей.
При измерении гладкости бумага подвергается небольшому давлению, необходимому для минимального контакта в условиях испытания. При печатании же создаются большие давления, что увеличивает контакт бумаги с формой, т.е. повышает ее гладкость благодаря сжатию выступающих неровностей и выравниванию рельефа. Степень контакта формы и бумаги, а следовательно, точность воспроизведения зависят от состояния поверхности бумаги под давлением, а не от ее гладкости, измеренной в свободном не напряженном состоянии или при небольшом давлении прижима (рис. 14).
Гладкость бумаги, определяемую при давлении печати, называют эффективной гладкостью.
При одинаковой начальной гладкости лучшее качество оттисков достигается на бумаге, которая под давлением легче сглаживается, т.е. на более мягкой. На такой бумаге можно печатать с меньшим давлением.
Мягкость является деформационным свойством, но так как она способствует выравниванию бумаги под давлением, она в данном случае характеризуется изменением гладкости под давлением.
Условно мягкость (М) выражается отношением эффективной , или контактной, гладкости, определенной под давлением (Глэф), к гладкости определенной при обычных условиях (Гло):