2000.09.30, Автор: Геннадий ИвановИгорь Терентьев8107 прочтений

Практическая МЕТРОЛОГИЯ

Теги: Бумага Publish

Итак, представьте себе типографию, где все готово к печати небольшого тиража периодического издания: тщательно проверенные формы установлены на цилиндры листовой офсетной машины, не раз опробованный при выполнении аналогичных заказов ...

Кому и зачем нужно измерять характеристики бумаги для печати? Оказывается, это необходимо не только производителям и продавцам бумаги.

Итак, представьте себе типографию, где все готово к печати небольшого тиража периодического издания: тщательно проверенные формы установлены на цилиндры листовой офсетной машины, не раз опробованный при выполнении аналогичных заказов комплект триадных красок заложен в красочные аппараты, свеженькая стопа бумаги уложена на самонаклад. Машина включена, первые листы исчезают в ее недрах и уже запечатанные появляются на приемном столе. Все вроде идет хорошо – в течение нескольких минут удается настроить приводку, сбалансировать соотношение краски и увлажняющего раствора, правильно выровнять распределение краски по зонам. Но беда поджидает там, где ее не ждут: на оттисках начинают появляться крошечные незапечатанные трещинки-волокна, сначала немного, а затем – все больше и больше. Это выщипывание, один из самых неприятных дефектов, который нередко (хотя и не всегда) проявляется из-за несоответствия характеристик партии бумаги стандарту.

Разумеется, описанный нами случай не обязательно закончится невыполненным заказом и предъявлением претензий к поставщику бумаги. Скорее всего печатники сумеют найти способ снизить выщипывание до приемлемого уровня и отпечатать заказ. Однако так происходит не всегда, да и заказчик, если он закупал бумагу не сам, а положился на типографию, может обратить внимание на дефекты печати и выразить свое неудовольствие, лишь частично оплатив предъявленный счет или занявшись поиском другого исполнителя. Но подобных ситуаций можно вовсе избежать, если осуществлять входной контроль характеристик бумаги и картона, особенно в тех случаях, когда запечатываемый материал вам не знаком.

Семь раз отмерь...

Бумага, которая на первый взгляд кажется довольно простым и бесхитростным материалом, в действительности обладает множеством характеристик, выражаемых сухим языком чисел и размерностей. Но нас интересуют не все характеристики, а лишь те, которые оказывают существенное влияние на поведение материала в печати и послепечатных процессах. Данные характеристики бумаги можно разделить на три большие группы: физико-механические, технологические и оптические.

Физика, механика и печать

Наш «рейтинг» физико-механических характеристик открывается массой одного квадратного метра бумаги. Формальное определение этого термина звучит так: масса волокнистных полуфабрикатов, наполняющих и проклеивающих веществ на площади в 1 м2. Единица измерения – грамм на 1 м2 (г/м2). К сожалению, на практике этот параметр часто называют плотностью бумаги – и неправильно.

Измеряется масса 1 м2 очень просто – вырезают 10 листов определенных размеров и взвешивают на квадратных весах, шкала которых уже проградуирована в граммах на 1 м2. Результаты измерений усредняют. Можно также взвешивать образцы бумаги на лабораторных листах. Тогда массу 1 м2 рассчитывают. Допустимые отклонения для бумаги с разной массой 1 м2 также различны. Например, для 60 г/м2 – ±2, для 70 г/м2 – ±2,5 и т.д. Диапазоны массы 1 м2 для некоторых видов бумаги приводятся в таблице.

Эта и другие характеристики бумаги измеряются при стандартных условиях – постоянной влажности 50±5% и температуре 20±2°С. Причем выборка образцов выполняется для средней партии. Отбор проб описывается в ГОСТе 8047–78 «Бумага и картон. Правила приемки. Отбор проб для испытаний».

Поддержание постоянства массы 1 м2 в процессе изготовления бумаги – задача непростая, ведь ширина бумажного полотна может достигать нескольких метров. Впрочем, практически на всех бумагоделательных машинах перед секцией наката установлен датчик с жестким излучением (приемник – ионизационная камера), который «бегает» поперек полотна, непрерывно измеряя массу 1 м2. При обнаружении отклонений от стандартного значения, срабатывает автоматическая обратная связь, уменьшающая или увеличивающая подачу бумажной массы. Механизм поддержания постоянства значения массы 1 м2 хорошо отлажен производителями, поэтому значительные отклонения от допустимого диапазона в реальной жизни встречаются редко.

Какова может быть практическая польза от измерения массы 1 м2? Пример из жизни: вы заказываете печать журнала на бумаге массой 1 м2 70 г, а в типографии «схалтурили» и использовали для изготовления бумагу меньшей массы, оставшуюся от предыдущего тиража. В итоге, журнал получается заметно тоньше – страдает имидж издания. Доказать, что подмена имела место, можно измерив массу 1 м2 в тираже.

Следующий важный параметр бумаги – ее толщина. Здесь все довольно просто. Измеряется толщина толщинометром, единица измерения называется микроном. В процессе производства толщина бумаги регулируется давлением между валами бумагоделательной машины или суперкалландра. Однородность значения толщины по всей площади бумажного полотна зависит от качества отлива и точности валов. Если толщина «плывет», то в процессе печати меняется давление между цилиндрами печатной пары и бумагой. Это оказывает негативное воздействие на красковосприятие и, следовательно, на насыщенность оттисков.

Толщина бумаги также определяет информационную емкость издания. Если общее количество страниц невелико – предпочтительнее выбрать бумагу повышенной толщины, тогда издание будет выглядеть «солиднее». Для справочников, энциклопедий и библий, наоборот, стараются использовать бумагу потоньше.

Плотностью бумаги «по науке» называется отношение массы 1 м2 к толщине. Выражается плотность в граммах на один кубический сантиметр (г/см3). Чем плотнее бумага – тем выше ее прозрачность и хуже впитываемость краски. Самая плотная бумага – около 1,1 г/см3 – применяется для глубокой печати.

* * *

В процессе печати бумага порой подвергается очень мощным механическим воздействиям. Например, сила растяжения в захватах может достигать 18 кг/см, а давление между цилиндрами печатной машины – порядка 30 кг/см2. Чем ниже механическая прочность бумаги – тем больше отходы, а печать на бумаге с пониженной прочностью, когда нарушены стандарты, может оказаться просто невозможной. Не меньше бед может доставить и плохая регулировка секций печатной машины – в подобных случаях отсутствие запаса по прочности бумаги может сыграть с печатником плохую шутку.

Начнем с разрывной длины – это длина полосы бумаги, которая разрывается под собственным весом. Обычно разрывная длина составляет не менее 3500–4000 метров. Разумеется, при измерении «масштаб» образца поменьше: на динамометр закрепляют полоску шириной 15 мм и длиной 200–220 мм (расстояние между клеммами – 180 мм), а затем рвут, замеряя предел прочности в ньютонах. Результаты по специальной формуле пересчитываются в метры разрывной длины.

Еще одна характеристика, тесно связанная с разрывной длиной – удлинение бумаги. Это изменение длины образца бумаги в процентах до момента разрыва. Удлинение характеризует эластичность бумаги. Произведение удлинения на предел прочности называется работой разрыва. Чем больше работа разрыва – тем лучше проходимость бумаги на печатной машине.

Потребительские свойства бумаги характеризует сопротивление излому. Измеряется на образце шириной 15 мм и длиной 120 мм (расстояние между клеммами – 100 мм) при натяжении 1 кг или 0,5 кг. Полоска закрепляется в специальном устройстве с движущимся клином, попеременно сгибающим образец в противоположные стороны под углом 180°. Количество двойных перегибов до разрушения образца принимается за величину сопротивления излому.

Поскольку бумага является анизотропным материалом, ее прочность в направлении отлива и поперек волокон различна в соотношении примерно 1:2,5. Величина сопротивления излому измеряется в направлении меньшей прочности. Для бумаги с повышенной прочностью, например, документной, количество двойных перегибов может достигать 250.

Важным параметром, особенно для газетной бумаги, является сопротивление раздиранию. Оно измеряется при помощи прибора с маятником, разрывающим бумагу. После разрыва стрелка на шкале прибора показывает значение сопротивления раздиранию в граммах.

Технология и печать

Характер бумаги во многом определяется ее составом. Количество наполняющих веществ (мел, каолин) в бумажном полотне, выраженное в процентах, называется массовой долей золы (зольностью).

Согласно ГОСТу 9097-70, в бумаге для офсетной печати массовая доля золы может достигать 10–14%, в типографской – 18%, а для глубокой печати – более 20% На практике в бумаге с нейтральной проклейкой массовая доля золы может достигать 30%.

Этот параметр оказывает непосредственное влияние на непрозрачность бумаги. Повышение массовой доли золы приводит к снижению себестоимости, поскольку минеральные вещества дешевле органических, однако может повлечь за собой увеличение пыления.

Зольность определяют сжиганием образца бумаги, взвешивая оставшиеся неорганические наполнители. При температуре сжигания 800–850°С определяют процентное содержание каолина, при 550–600°С – мела.

Влажность бумаги определяет процентное содержание влаги в бумажном полотне. В процессе изготовления бумаги влажность постепенно снижается, однако не опускается до нуля. Определяется влажность высушиванием образца при температуре 105°С до момента, когда его масса перестает изменяться. Для оперативного измерения влажности можно также пользоваться влагометром. А относительная влажность воздуха в стопе измеряется электрическим зондовым гигрометром.

Бумага, в зависимости от степени концентрации ионов водорода, может быть кислой или щелочной. Показатель 7 по шкале pH (диапазон – от 0 до 14 единиц) соответствует дистиллированной воде и нейтральной бумаге. При значениях менее 7 бумага является «кислой», более 7 – «щелочной».

Для офсетной бумаги pH должен быть не менее 4,5, иначе возникает опасность того, что форма будет тенить и препятствовать высыханию краски, а металлизированные краски могут окисляться и терять глянец уже после печати.

pH измеряется электронным способом, хотя при отсутствии приборов можно воспользоваться лакмусовой бумагой и по шкале цветов определить уровень pH.

Оптика и печать

На первый взгляд, такая характеристика бумаги, как белизна, описывающая коэффициент отражения луча света от поверхности бумаги, не содержит никаких секретов. Хотя используемые для измерения приборы (различные модификации фотометров) и методики у нас и на Западе примерно одинаковы, исходные эталоны могут быть различными. Поэтому сравнивать показатели белизны, которые приводятся в спецификациях отечественной и импортной бумаги, следует с большой осторожностью.

У нас белизну измеряют лейкометрами, которые в действительности уже давно сняты с производства. В приборе используется источник света с длиной волны 457 нм. Отраженный от бумаги свет попадает в шарообразную камеру и по его интенсивности измеряют процент белизны.

Западные производители измеряют белизну с помощью спектрофотометра, который позволяет оценить не только белизну, но и чистоту цвета, яркость, контрастность и другие параметры.

Для повышения степени белизны в бумагу вводят оптические отбеливатели, которые при отражении преобразуют свет из УФ-диапазона в видимый спектр, поэтому значение белизны может составлять более 100%.

Как правило, для высококачественной иллюстративной печати применяют бумагу с высокой белизной.

Непрозрачность – коэффициент отражения образца на черном бархате – также измеряют при помощи лейкометра. Для печатной бумаги значение непрозрачности должно составлять не менее 87–92%, иначе изображение или текст будут просвечиваться на другую сторону листа. Если бумага тонкая, для повышения непрозрачности в состав бумажной массы вводят наполнители с высоким коэффициентом рассеивания света (двуокись титана).

Сравнить величину непрозрачности различных видов бумаги можно и без приборов. Достаточно положить их на одинаковый рисунок и оценить степень его просвечивания.

Гладкость бумаги характеризует наличие микропрофиля бумажного полотна. Чтобы измерить гладкость, используется специальный прибор, в котором образец бумаги под грузом в 1 кг укладывается сверху на отполированный эталон с отверстием. В отверстие под давлением ртутного столба подается воздух. Чем дольше опускается столб – тем выше гладкость. Значение гладкости равно времени падения ртутного столба высотой 20 мм и измеряется в секундах.

Для бумаги машинной гладкости это время составляет около 20–100 с, для каландрированной – 150–250 с, для суперкаландрированной – от 250 до 700 с. Чем выше гладкость бумаги, тем легче печатать при минимальных давлениях между цилиндрами машины.

К сожалению, описанная методика измерения гладкости не единственная, что также затрудняет сравнение характеристик различных типов бумаги.

Степень проклейки характеризует гидрофобность (способность к отталкиванию воды) поверхности бумаги. Измеряется путем нанесения на бумагу штриха рейсфедером. Нанесенная линия должна быть ровной и не пробиваться на оборотную сторону. Еще не так давно считалось, что для офсетной печати степень проклейки должна составлять 1,4–1,8 мм, так как бумага должна обладать дополнительным сопротивлением к впитыванию увлажняющего раствора; для высокой и глубокой печати – около 0,6 мм. Но жизнь не стоит на месте: сегодня бумага с нейтральной проклейкой стандартным тестом на проклейку была бы забракована.

Проклеиваться может как поверностный слой, так и вся бумажная масса. При проклейке в массе смоляной клей добавляется в весь объем массы, закрывает поры бумажных волокон и уменьшает впитывающую способность бумаги. Поверхностная проклейка выполняется в сушильной части бумагоделательной машины. Для этого используется крахмал или искусственная смола.

От степени проклейки зависит краскоперенос: чем выше проклейка, тем меньше расход краски.

Степень проклейки оказывает существенное влияние на деформацию, характеризующую изменение линейных размеров бумаги при увлажнении. Деформация измеряется по разности размеров бумажного полотна до и после намокания в воде.

Согласно ГОСТам, для офсетной печати деформация не должна превышать 2,2%. Сейчас, опять таки для бумаги с нейтральной проклейкой, считается приемлемой деформация бумаги 2,5% для листовой печати, и даже 3% – для ролевой. Особенно важна минимальная деформация для листовой печати в несколько прогонов. Если деформация бумаги выше допустимой, при втором и последующих прогонах может наблюдаться нарушение приводки красок, увеличивающееся по мере приближения к задней кромке листа.

Стойкость поверхности к выщипыванию (вспомните пример, упомянутый в начале статьи) – это скорость печати, при которой происходит нарушение поверхности бумаги. Может проявляться как на мелованных видах бумаги, так и на бумаге без покрытия. На мелованной бумаге может происходить выщипывание не только частиц покрытия, но и волокон с поверхности бумаги.

Эта характеристика определяется в лабораторных условиях на пробопечатных устройствах IGT (Голландский исследовательский институт полиграфической техники). На форму наносят специальный препарат и при нарастающей скорости запечатывают им полоску бумаги. Скорость печати, с которой наблюдается поднятие или нарушение поверхности бумаги принимается за показатель стойкости поверхности к выщипыванию. Для газетной бумаги он составляет не менее 1,6 м/с, для офсетной – не менее 2 м/с.

Невооруженным глазом

Для измерения большинства описанных характеристик бумаги необходимы лабораторные условия и специальные приборы. Однако существуют такие свойства бумаги, которые не имеют числовых выражений, а оценить эти свойства можно довольно простыми методами.

Например, если вы хотите определить, нанесен ли на бумагу слой мелования, проведите по ней предметом из благородного металла. Если на бумаге появится темный след, вызванный окислением металла – она мелованная.

Нередко верхняя сторона бумаги оказывается более гладкой, чем сеточная. Сетка может даже проявляться на поверхности бумаги. Если печать односторонняя, для нее лучше выбрать более гладкую сторону. Впрочем, выпускается и бумага с почти абсолютно симметричными сторонами.

Как уже упоминалось выше, бумага является анизотропным материалом. Поэтому во влажном состоянии она удлиняется в поперечном направлении в три раза сильнее, чем в машинном. Направление волокон следует учитывать, например, при печати книг. Волокна должны располагаться параллельно линии корешка, иначе бумага при проклеивании будет набухать и книга может распасться на отдельные листы. А при офсетной печати направление отлива должно располагаться параллельно печатным цилиндрам. Это позволит избежать погрешностей приводки.

Один из простейших тестов, позволяющих определить направление отлива – тест на разрыв. Для этого нужно надорвать лист бумаги вдоль и поперек. Бумага рвется легче и имеет более ровную линию разрыва параллельно направлению отлива. Еще один тест заключается в смачивании бумаги. Края увлажненной бумаги заворачиваются в направлении, параллельном направлению отлива.

Куда податься?

«Все это хорошо, – скажет практичный читатель, ознакомившись с описанием технологий измерения характеристик бумаги, – но где же мне найти все эти приборы и лаборатории, когда возникнет насущная необходимость измерить числовые параметры реальных образцов бумаги?» Вопрос справедливый.

Во времена Советского Союза лабораториями бумаги оснащались многие крупные типографии. Но это было давно, а сейчас даже в такой крупной типографии, как «Алмаз-Пресс», удерживающей львиную долю на рынке журнальной печати, собственной лаборатории для исследования бумаги нет.

Тем не менее, мы побывали в трех лабораториях, обладающих необходимым оборудованием и квалифицированными специалистами для измерения характеристик бумаги. Одна из них находится в Центральном научно-исследовательском институте бумаги. Здесь могут измерять все описанные выше параметры, а ее заключение имеет юридическую силу в тех случаях, когда дело доходит до предъявления претензий по качеству бумаги или картона.

Другая лаборатория находится во Всероссийском научно-исследовательском институте полиграфии. К сожалению, с начала текущего года заключение этой лаборатории уже не имеет юридической силы в арбитраже, поскольку срок аккредитации истек. Тем не менее, по словам руководителя лаборатории В. И. Листратенко, здесь по-прежнему могут выполнять измерение практически всех характеристик бумаги по заказам предприятий и частных лиц.

Одна из самых крупных заводских лабораторий бумаги находится в ОАО «Пресса-1». Начальник лаборатории Н.Н. Гурьев рассказал, что здесь выполняют входной контроль новых, еще не знакомых печатникам этой типографии марок бумаги, а также проводят измерения параметров бумаги при возникновении сложностей с печатью. Чаще всего в лаборатории «Прессы-1» проверяют газетную бумагу. Наиболее «популярные» характеристики – разрывная длина и сопротивление к раздиранию. Для офсетной бумаги приходится часто замерять степень проклейки. Предметом исследований нередко становится и стойкость к выщипыванию как бумаги без покрытия, так и мелованной.

Лаборатории, где исследуют печатные свойства бумаги, имеются также в некоторых других крупных типографиях, а также на бумажных фабриках. После принятия в 1980 году ГОСТа 24356 «Методы оценки печатных свойств бумаги», где были определены пять основных характеристик, подлежащих контролю, производители были просто вынуждены приобрести дополнительное измерительное оборудование, например, пробопечатные устройства IGT.

К сожалению ни одна из лабораторий, в которых мы побывали, не может похвастаться новым измерительным оборудованием; а работоспособных спектрофотометров там просто нет. Большинство приборов выпущено в 70–80-ые годы, но, благодаря бережному отношению сотрудников, аппаратура все еще работает и исправно выдает результаты измерений.

Кому это выгодно?

Вот и пришло время сформулировать ответ на вопрос, вынесенный в подзаголовок статьи: измерять характеристики бумаги нужно для того, чтобы оценить ее пригодность для выполнения определенных видов печатных и послепечатных работ, а нужно это как работникам типографий, так и специалистам, отвечающим за закупки бумаги, и даже заказчикам полиграфической продукции, не желающим потерять деньги из-за неверного выбора запечатываемого материала.

Авторы благодарят за помощь в подготовке публикации Николая Николаевича Гурьева (ОАО «Пресса-1»), Дмитрия Парфенова («Дубль В») и Валентину Ивановну Листратенко (ВНИИ Полиграфии), а также юриста Петра Михайленко.


Диапазоны массы 1 м2 для некоторых видов бумаги
Вид бумаги Масса 1 м2, г
Газетная бумага 35-60
Офсетная бумага 40-300
Легкомелованная бумага 35-80
Мелованная бумага и картон для иллюстрационной печати 100-400
Бумага для копирования 60-160
Бумага и картон для цифровой печати 80-250
Переплетный картон 340-2500

НЕСОБЛЮДЕНИЕ СТАНДАРТА ПРЕСЛЕДУЕТСЯ ПО ЗАКОНУ

Именно эта фраза фигурирует в качестве подзаголовка любого ГОСТа. Интересно, а какая кара может постигнуть нерадивого производителя бумаги, продукция которого не отвечает установленным стандартам?

Статья 14 «Уголовная, административная либо гражданско-правовая ответственность» закона РФ от 10 июня 1993 г. № 5154-I «О стандартизации» (с изменениями от 27 декабря 1995 г.) гласит: «Юридические и физические лица, а также органы государственного управления, виновные в нарушении положений настоящего Закона, несут в соответствии с действующим законодательством уголовную, административную либо гражданско-правовую ответственность».

В связи с принятием нового «Уголовного кодекса Российской Федерации» (УК) с 1 января 1997 года уголовная ответственность за нарушение каких-либо требований стандартов на продукцию производственного назначения новым УК не предусмотрена.

Административная ответственность по продукции производственного назначения (и товарам) установлена ст. 170 «Нарушение обязательных требований государственных стандартов, правил обязательной сертификации, нарушение требований нормативных документов по обеспечению единства измерений» КОАП (Кодекс РСФСР об административных правонарушениях от 20 июня 1984 г.) лишь за нарушение обязательных требований ГОСТов при поставке (продаже организациям), использовании, хранении или транспортировании продукции. Диапазон наказаний по этой статье — наложение штрафа в размере от пяти до ста минимальных размеров оплаты труда.

Гражданско-правовая ответственность за нарушение требований к качеству продукции и товаров определяется гражданским законодательством, и в частности — «Гражданским Кодексом РФ».

Например, статья 469 «Качество товара» гласит: «1. Продавец обязан передать покупателю товар, качество которого соответствует договору купли-продажи»..., и т. д.

Здесь мы уже вступаем в сферу договорных отношений, где ответственность за поставку некачественного или не соответствующего стандартам товара отражается в договоре.

Архив журналов в свободном доступе.

На ту же тему:
  • От листов к применениям

    В январе 2018 г. Ирина Романенко назначена исполняющей обязанности директора департамента дистрибуции бумаги и расходных материалов «Xerox Евразия». Тогда же департамент подвёл итоги 2017 г.: вырос объём продаж на всех ключевых направлениях, компания заняла более трети российского рынка материалов для цифровой печати.

     

  • Форум 2.0: будущее полиграфии — в автоматизации

    Полиграфисты собрались 9 февраля в парк-отеле Tulip Inn Sofrino, расположенном в одном из самых красивых мест Подмосковья, на Второй всероссийский полиграфический форум, чтобы обсудить, какой будет полиграфия будущего.

     

  • ТЕСТ: Насколько хорошо вы разбираетесь в бумаге?

    Редакция Publish совместно с партнёром — MONDI PRINT CLUB — разработала тест, в котором мы предлагаем проверить ваши знания в области бумаги и подготовиться к вступлению в закрытый Клуб полиграфистов.

  • ТЕСТ: Как выбрать бумагу для цифровой печати или Почему что-то пошло не так...

    Редакция Publish совместно с партнёром — Xerox — разработала тест, в котором мы предлагаем проверить ваши знания в области бумаги для цифровой печати и её воздействия на качество.

  • Бумага UPM DIGI: выразительность самого белого
     

    Цена бумаги — значительная часть стоимости заказа. Можно ли сэкономить, взяв для цифровой печати обычную бумагу, или стоит потратиться на цифровую? Ответ на этот вопрос получили участники встречи «Соцветие UPM DIGI: выразительность белого».

     

  • Многомерность бумаги
     

    При всей кажущейся простоте и «плоскости» бумага на самом деле — сложная, многомерная вещь, способная вызывать у людей сильные эмоции.  И на организованной 5 апреля компанией «Берег» в Москве презентации «Бумага и чувства» владелец фабрики Gmund — харизматичный Флориан Колер — это убедительно доказал.

     


comments powered by Disqus