Синтетические бумаги и их особенности

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА

   Факультет: Полиграфических технологий и оборудования 

   Специальность: 261202

   Форма обучения: очно-заочная

                                                                  Кафедра:

                                                             Технологии

                                                             полиграфического

                                                             производства 

   КУРСОВАЯ  РАБОТА

   По  дисциплине «Материаловедение»

Тема работы:

“Синтетические  бумаги и их особенности ” 
 
 

Выполнил:

студент гр. ВТ-3 ____________          (подпись)

Руководитель:

доцент, к.х.н._______________                                      Груздева И.Г.

                        (подпись)                                          
 

Дата  защиты работы ___________

Оценка  _______ 
 
 
 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011 год 

Содержание 

Введение ……………………………………………………………………..….4 

1 Общие сведения о газетных бумагах…………………………………...…5 

1.1Основные этапы  производства………………………………………...……5 

1.2 Изготовление  газетной бумаги………………………………………..……6 

2 Характеристики и свойства газетных бумаг……………………………8

2.1 Структурные и геометрические свойства …………………………….……8

2.1.1 Плотность……………………………………………………………...….8

2.1.2 Толщина…………………………………………………………………..8

2.1.3 Гладкость……………………………………………………………..…..8

2.1.4 Пухлость………………………………………………………………....9

2.1.5 Просвет……………………………………………………………….….9

2.1.6 Пористость……………………………………………………………....10

2.2 Механические свойства ………………………………………………………..10

2.2.1 Механическая  прочность………………………………………………11

2.2.2 Сопротивление  излому……………………………………………...….11

2.2.3 Мягкость………………………………………………………………...12

2.2.4 Линейная  деформация при увлажнении……………………………....12

2.3 Оптические свойства…………………………………………………………..12

2.3.1 Оптическая  яркость…………………………………………………….12

2.3.2 Белизна………………………………………………………………….13

2.3.3 Пожелтение…………………………………………………………..…13

2.3.4 Светонепроницаемость, или непрозрачность………………………...13

2.3.5 Лоск, глянец…………….……………………………………………...14

2.4 Химические  свойства ……………………………………………………14

2.4.1 Влагопрочность……………………………………………………...…14

2.4.2 Влажность………………………………………………………………..14

2.4.3 Зольность ………………………………………………………………..15

3.Сравнительный анализ современных газетных бумаг ……..………..16 

Заключение…………………………………………………………………….18 

Список использованной литературы………………………………………...19

Введение 
 

     Утро  миллионов людей всей планеты  начинается с чтения газет. Жизнь одного экземпляра иногда настолько коротка, что порой даже становится обидно за весь тот труд создателей, который был приложен к созданию. Каждый день появляется на свет несколько новых изданий, претендующих на любовь читающих масс. Одни  привлекают «горячими» фактами, другие — качеством полиграфического исполнения издания. Однако, отдавать больше 10 рублей за информативное сопровождение в метрополитене захочется далеко не каждому. В данной работе речь пойдет о самом дешевом секторе полиграфического рынка — о газетной бумаге.

1 Общие сведения о газетных бумагах 

   Газетная бумага — некленная, малозольная бумага относительно малой плотности, низкой белизны, с высоким содержанием древесной массы, предназначенная для печатания газет, бланков, бумаги для пишущих машинок, недорогих рекламных листовок или аналогичной полиграфической продукции, рассчитанной на одноразовое применение и не предполагающей длительного срока службы.[1]

     Область применения: печать на листовых машинах  бланков, листовок, книжной продукции  и пр.

     Газетная  бумага применяется в полиграфическом  производстве для цветной и черно-белой печати периодических изданий (газет и журналов), а кроме того - для изготовления книг, справочников либо другой печатной

     продукции.[2]

     Газетная  бумага является самой дешевой из всех видов бумаг для печати, поскольку  изготавливается из наиболее дешевых волокнистых материалов без пропитки и наполнителей (или с низким содержанием наполнителей) и имеет небольшую массу.

     Из-за относительно низкой цены и особенностей технологии печати, ее нерентабельно заменять другими видами бумаг, таков уж продукт — газета, жизненный цикл которой не велик. И хотя в последнее время уровень требований к качеству полиграфической продукции возрос, импорт качественной газетной бумаги ничтожно мал.

     Покупателями  газетной бумаги являются издательства и редакции газет и журналов, а также оптовые и другие коммерческие организации. Продавцами на рынке газетной бумаги выступают предприятия, выпускающие указанную продукцию, их оптовые фирмы и другие посреднические организации.

     Темпы роста потребления газетной бумаги, по оценке специалистов, составляют 8-10% в год, в то время как общий рост бумажного рынка достигает 20-30%. [3] 

  1.1 Основные этапы производства

  Производится данный вид бумаги из длинных древесных блоков. Уже на бумажном комбинате  они распиливаются на короткие и очищаются от коры. Затем в специальной машине дерево измельчается в технологическую щепку, подвергающуюся химической и термической обработке и перемалывается в два этапа. Получившаяся в результате всех этих манипуляций масса получила название термомеханической. 
 Если древесину истирают в дефибрерах, то в результате этой операции получается белая древесная волокнистая масса.

     Из  данных полуфабрикатов, а также из беленой сульфатной целлюлозы и  составляется бумажная масса, необходимая  для производства газетной бумаги. Стадия производства завершается, как и положено, на бумагоделательной машине.

     Данный  вид бумаги очень тонкий и непрочный, поэтому печатать на листовых печатных машинах с ее использованием весьма затруднительно. Поэтому чаще всего  для печати использует ролевые машины. В связи с этим и выпускают газетную бумагу в основном в ролях.

     Отличительной особенностью газетной бумаги является также то, что она очень восприимчива к краске, и любая оплошность может  привести к тому, что на газете образуются кляксы. Именно поэтому издатели в работе используют низкие значения линиатуры растра, которым мы и обязаны тому, что снимки в газетах мутные и нечеткие.  
 Однако, несмотря на свое не слишком высокое качество, газетная бумага позволяет печатать с обеих ее сторон, без того, чтобы изображение просвечивалось на оборотном листе. Также возможно печатать на газетной бумаге и цветные изображения.

     Существует  также газетная бумага, чья масса  уже окрашена. Чаще всего ее окрашивают в следующие цвета: желтовато-красный, розовый, желтый, голубой и зеленый. По своим свойствам цветная газетная бумага похожа на бумагу машинной гладкости. Однако, она обладает всеми техническими характеристиками, присущими данному виду бумаги. [4]

      1.2 Изготовление газетной бумаги

     Газетная типографская бумага готовится из 80% белой древесной массы и 20% сульфитной небеленой целлюлозы, необходимой для повышения механической прочности бумаги. Прочность газетной бумаги должна быть достаточной для печатания газет на быстроходных ротационных машинах. Масса 1 м газетной бумаги 50-52 г, объемная масса около 0,55 г/см .

     Газетная  бумага не проклеивается, так как  от нее не требуется повышенной влагоустойчивости. Однако эта бумага все же имеет  некоторую естественную проклейку, создаваемую смолой, которая содержится в еловой древесине и осаждается на волокне действием сернокислого глинозема.

     Газетная  бумага машинной гладкости не испытывает большого уплотнения и сохраняет  пористость, полученную ею на бумагоделательной машине.

     Газетная  бумага вырабатывается двух марок гладкостью не менее 35 с -- марка А и не менее 25 с - марка Б. Кроме того, имеется суперглазированная газетная бумага с гладкостью 150-180 с, предназначенная дли печатания праздничных номеров газет с большим числом иллюстраций. Ее изготовляют из беленой сульфитной целлюлозы, беленой древесной массы и 5-8% каолина (наполнителя). Объемная масса бумаги 0,8 г/см .

     Газетная  бумага имеет хорошие упруго-пластические свойства, так как изготовляется в основном из древесной массы, и высокую макропористость. Наполнитель в газетную бумагу, как правило, не вводят. Своеобразным наполнителем газетной бумаги является древесная мука - мелкие древесные волокна.

     Качество  газетной, бумаги тем выше, чем больше ее гладкость и меньше объемная масса. Высококачественная газетная бумага хорошо воспринимает краску, которая закрепляется быстро и полно исключительно избирательным впитыванием, отличается хорошей пластичностью.

     Газетная  офсетная бумага имеет композицию, соответствующую типографской бумаге № 3. Степень канифольной проклейки не менее 0,5 мм; допускается введение 5-8% наполнителя - Каолина. Гладкость бумаги машинная 20-30 с. Бумага выпускается в рулонах массой 1 м 60-70 г. [5]

     Следует отметить, что в России газетная бумага далеко не всегда используется по своему прямому назначению —  только для печати газет. На ней также  запечатывается огромное количество разного  рода полиграфических изданий: журналов, школьных тетрадей, справочников, каталогов и даже книг. Это обусловлено тем, что газетная бумага обходится гораздо дешевле, чем другие виды печатной бумаги. Увы, внешний вид подобной продукции однозначно оставляет желать лучшего. Яркий тому пример — дешевые «карманные» издания детективов и так называемых дамских романов, которые после прочтения приходят в полную непригодность. [6]  

  На российском рынке преобладают газетные бумаги отечественного производства целлюлозно-бумажных комбинатов «Волга», «Кондопога», «Соликамскбумпром», «Сыктывкарский» и «Кама». Характеристики некоторых из этих бумаг будут рассмотрены далее.

2. Характеристики и свойства газетных бумаг

     Газетная бумага - один из самых распространенных продуктов, представленных сегодня на бумажном рынке. Она применяется в полиграфическом производстве для цветной и черно-белой печати периодических изданий (газет и журналов), а, кроме того - для изготовления книг, справочников либо другой печатной продукции. Правильный выбор бумаги по её свойствам позволяет получить необходимое качество конкретной полиграфической продукции.

     Свойства  бумаги определяют ее внешний вид, качество и предназначение и эти свойства бывают самыми разными: структурными, геометрическими, механическими, оптическими и даже химическими.

     2.1 Структурные и геометрические свойства

       К структурным и геометрическим  свойствам бумаги относят такие  параметры, как плотность, толщина,  гладкость, пухлость, просвет и  пористость.

     Основными параметрами, которые в первую очередь интересуют производителей и потребителей печатной продукции, являются плотность, степень белизны, толщина листа. Это объективные, «измеряемые» параметры. Именно они в основном определяют стоимость печатных работ, а эта стоимость, в свою очередь, в значительной степени определяет расходы на производство полиграфической продукции в целом.

     2.1.1 Плотность.

     Плотность бумаги - это ее объемная масса. Бумаги имеют плотность        0,5-1,4 г/см3 (кг/м ).

0,5 –  рыхлые, пористые, хорошо впитывающие  бумаги - газетные.

1,4 –  плотные, тяжелые, с очень низкой впитываемостью

     2.1.2 Толщина

     -измеряется  в микрометрах (одна тысячная  часть миллиметра) (мкм)

     Этот  показатель важен как для проходимости бумаги в печатном устройстве, так и для того, чтобы знать, насколько прочны будут напечатанные документы.

     2.1.3 Гладкость

  -измеряется  в секундах 

     Гладкость определяет способность бумаги передавать без разрывов и искажений самые тонкие линии и точки. Она характеризует состояние поверхности бумаги, обусловленное механической отделкой, и определяет внешний вид бумаги — шероховатая бумага, как правило, на вид малопривлекательная. Гладкость важна для писчих видов бумаги, для печатных бумаг, а также при склейке бумаги.

     Это одно из важнейших печатных свойств  бумаги. Чем выше гладкость бумаги, тем лучше контакт между ее поверхностью и печатной формой, тем меньшее давление нужно приложить при печатании и тем выше качество изображения.

     Гладкость бумаги определяется в секундах с  помощью пневматических приборов или  посредством профилограмм, дающих наглядное  представление о характере поверхности бумаги. Разные способы печати предъявляют к бумаге различные требования по гладкости.

     Газетная  бумага не может быть гладкой из-за высокой пористости. 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 двусторонним, однократным и многократным.[7]

     2.1.4 Пухлость

     Важным  геометрическим свойством бумаги, наряду с толщиной и массой 1 м², 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 кубических сантиметрах на грамм (см³ /г). Пухлость печатных бумаг колеблется в среднем от 2 см³/г (для рыхлых, пористых) до 0,73 см³ /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.

     2.1.5 Просвет

     Просвет бумаги характеризует степень однородности ее структуры, то есть степень равномерности  распределения в ней волокон. О просвете бумаги судят по наблюдению в проходящем свете. Бумага с сильно облачным просветом крайне неоднородна. Ее тонкие места являются и наименее прочными и легко пропускают воду, чернила, печатную краску. Из-за неравномерности восприятия бумагой печатной краски печать на облачной бумаге получается низкого качества.

     Неравномерная по просвету, а, следовательно, и по толщине, бумага отличается повышенной склонностью к короблению поверхности. Нанесение покрытий на поверхность такой бумаги (мелование, лакирование, парафинирование) связано с производственными затруднениями и влечет за собой появление брака. Каландрирование бумаги облачного просвета также связано с повышенным риском образования брака — на поверхности появляются залощенные пятна. Бумага с облачным просветом трудно окрашивается, образуется разнотоновая облачность. Интенсивнее окрашиваются толстые участки бумажного полотна и менее интенсивно—тонкие.

     2.1.6 Пористость

     Пористость  непосредственно влияет на впитывающую  способность бумаги, то есть на ее способность  воспринимать печатную краску, и вполне может служить характеристикой структуры бумаги. Бумага является пористокапиллярным 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 пространства, 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, как и газетные, — 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 за счет рыхлой структуры, то есть сильно развитой внутренней поверхности.

     Если  изобразить структуры бумаги в виде шкалы, то на одном из ее концов разместятся  чистоцеллюлозные микропористые бумаги, например, мелованные, а макропористые, состоящие целиком из древесной массы, т.е. газетные, окажутся на противоположном конце. [7]

     Макропористые бумаги хорошо воспринимают краску, впитывая ее как единое целое. Краски здесь  маловязкие. Жидкая краска быстро заполняет крупные поры, впитываясь на достаточно большую глубину, причем чрезмерное ее впитывание может даже вызвать «пробивание» оттиска, то есть изображение станет видным с оборотной стороны листа. Повышенная макропористость бумаги нежелательна, например, при иллюстрационной печати, когда чрезмерная впитываемость приводит к потере насыщенности и глянцевитости краски.

     2.2 Механические свойства

     Механические  свойства бумаги можно подразделить на прочностные и деформационные.

     Деформационные свойства проявляются при воздействии на материал внешних сил и характеризуются временным или постоянным изменением формы или объема тела. В ходе основных технологических операций полиграфии бумага подвергается существенному деформированию, например: растяжению, сжатию, изгибу. От того, как ведет себя бумага при этих воздействиях, зависит нормальное (бесперебойное) течение технологических процессов печатания и последующей обработки печатной продукции. Так, при печатании высоким способом с жестких форм при больших давлениях, бумага должна быть мягкой, то есть легко сжиматься, выравниваться под давлением, обеспечивая наиболее полный контакт с печатной формой.

     2.2.1 Механическая прочность

     Механическая  прочность — одно из основных и важнейших свойств большинства видов бумаги и картона. Стандарты на печатные виды бумаг предусматривают определенные требования к механической прочности на разрыв. Эти требования определяются возможностью выработки на современных быстроходных машинах печатных видов бумаги без обрывов, с последующим пропуском ее через быстроходные перемотно-резательные станки и с дальнейшим ее использованием на печатных машинах. Достаточная механическая прочность бумаги должна обеспечивать безостановочную работу печатных машин на полиграфических предприятиях.

     В бумажной промышленности сопротивление бумаги разрыву принято характеризовать показателями разрывного груза или разрывной длиной бумаги. Обычная бумага, изготовленная на буммашине, характеризуется различными показателями прочности в машинном и поперечном направлении листа. В машинном направлении она больше, поскольку именно так ориентированы волокна в готовой бумаге. [8]

     Прочность бумаги на разрыв 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 2500 м, а для жестких офсетных эта величина возрастает уже до 3500 м и выше.

     2.2.2 Сопротивление излому

     Показатель  сопротивления излому тоже является одним из существенных показателей, характеризующих механическую прочность  бумаги. Он зависит от длины волокон, из которых образована бумага, от их прочности, гибкости и от сил связи между волокнами. Поэтому наиболее высоким сопротивлением излому отличается бумага, состоящая из длинных, прочных, гибких и крепко связанных между собой волокон. Для печатных видов бумаги это наиболее значимый показатель вследствие их использования в процессе переплетно-брошюровочных работ полиграфического производства. Для некоторых видов бумаги и картона показатель сопротивления поверхности к истиранию является одним из критериев, определяющих потребительские свойства материала. Это относится к чертежно-рисовальным и картографическим видам бумаги. Для газетных бумаг этот показатель невелик.

     2.2.3 Мягкость

     Мягкость  бумаги связана с ее структурой, то есть с ее плотностью и пористостью. Так, крупнопористая газетная бумага может  деформироваться при сжатии до 28%, а у плотной мелованной бумаги деформация сжатия не превышает 6-8%.

     2.2.4 Линейная деформация при увлажнении

     Увеличение  размеров увлажненного листа бумаги по его ширине и длине, выраженное в процентах по отношению к  первоначальным размерам сухого листа, называется линейной деформацией при  увлажнении. Значения деформации бумаги при намокании и остаточной деформации являются важными показателями для многих видов бумаги (для офсетной, диаграммной, картографической, для основы фотоподложки, для бумаги с водяными знаками). Высокие значения этих показателей приводят к несовмещению контуров красок при печати и, как следствие, к получению некачественной печати.

        Бумаги, предназначенные  для плоской печати, должны иметь  минимальную деформацию при увлажнении, так как по условиям технологии печатного  процесса они соприкасаются с увлажненными поверхностями. Бумага — материал гигроскопичный: при увеличении влажности ее волокна набухают и расширяются — главным образом по диаметру. Бумага теряет форму, коробится и морщится, а при высушивании происходит обратный процесс: бумага дает усадку, в результате чего меняется формат. Повышенная влажность резко снижает механическую прочность бумаги на разрыв, бумага не выдерживает высоких скоростей печатания и рвется.

     2.3 Оптические свойства

       Особое место в структуре печатных  свойств бумаги занимают оптические  свойства, а для некоторых видов бумаги (например, печатной, прозрачной, упаковочной, чертежной, фотографической, писчей) они имеют первостепенное значение. Основными показателями оптических свойств являются: белизна, светонепроницаемость, прозрачность (непрозрачность), лоск и цвет.

     2.3.1 Оптическая яркость

     Оптическая  яркость — это способность бумаги отражать свет рассеянно и равномерно во всех направлениях. Высокая оптическая яркость для печатных бумаг весьма желательна, так как четкость, удобочитаемость издания зависит от контрастности запечатанных и пробельных участков оттиска.

     При многокрасочной печати цветовая точность изображения, ее соответствие оригиналу  возможны только при печатании на достаточно белой бумаге. Для повышения  оптической яркости в дорогие  высококачественные бумаги добавляют так называемые оптические отбеливатели — люминофоры, а также синие и фиолетовые красители, устраняющие желтоватый оттенок, присущий целлюлозным волокнам. Этот технологический прием называют подцветкой. [7]

     Печатные  бумаги с содержанием древесной массы должны иметь оптическую яркость не менее 72%, а вот газетная бумага может быть не слишком белой.

     2.3.2 Белизна

     Истинная  белизна бумаги связана с ее яркостью или абсолютной отражательной способностью, то есть с визуальной эффективностью. Белизна базируется на измерении отражения света белыми или почти белыми бумагами с одной длиной волны (ГОСТ предусматривает 457 миллимикрон, то есть в видимом спектре) и определяется, как отношение количеств упавшего и распределенного отраженного света (%).

     Газетная  бумага может быть недостаточно белой. Ее белизна составляет в среднем 65%.

     2.3.3 Пожелтение

     Пожелтение  бумаги — это термин, которым условно называют снижение ее белизны от воздействия световых лучей или повышенной температуры. От светового разрушения бумага может быть защищена хранением ее в помещении без окон или с такими окнами, которые закрыты плотными шторами. 

     Газетная бумага быстро желтеет, становится хрупкой. Пожелтение связывают с окислением лигнина.