ja_mageia

Дефекты бумаги

С бумагой в том или ином виде мы сталкиваемся каждый день. Газеты и журналы, постеры и плакаты, упаковка и праздничные открытки неотделимы от нашей жизни. Мы используем бумагу для передачи информации на работе и в быту, и даже сейчас, когда появляется всё больше новинок, способных частично заменить этот материал, бумага остается востребованным и очень популярным товаром. Само слово «бумага» произошло от итальянского bombagio – тонкий лист из волокон растительного происхождения, а оно в свою очередь стало вариантом bombacium, что на латыни означает «шелковый».

По данным, полученным из китайских летописей, бумага была изобретена еще во II веке, и лишь через тысячу лет появилась в Европе, где вскоре полностью заменила пергаменты из шкур животных. Листы изготавливались вручную, путем размалывания растительной массы, соединения волокон с водой и клеящими составляющими и отливом состава на поверхности, где после высыхания получались грубые неровные полотна бумаги. В конце 18 века француз Н. Л. Робер сумел механизировать процесс, применив движущуюся сетку, а через несколько лет братья Фурдринье из Англии запатентовали первую машину по производству бумаги. XX век стал началом формирования новой отрасли промышленности, характеризующейся появлением мощных заводов для изготовления самых различных видов бумаги.

Бумага – необходимый материал для производства картона, из которого выпускается большая часть упаковки и тары для всевозможных товаров. Зачастую подобная продукция имеет полноцветную или другую печать, которая выполняется на лицевом слое, а тот уже припрессовывается к основному. Именно поэтому качество бумаги имеет большое значение даже при производстве упаковочной продукции. Применение бумаги с дефектами приводят к снижению качества как лицевого слоя, так и всего товара в целом.

 Внешние дефекты бумаги

К качеству бумаги предъявляются определенные требования и нормы, и отклонения от них более допустимого предела называются дефектами.

К внешним дефектам относятся грубые следы материала – сукна или сетки – машины для производства бумаги, складки, морщины, пузыри, дырки, матовые полосы, соринки, неоднородная толщина, косина листов. Как правило, вышеперечисленные дефекты являются следствием нарушения технологии производства.

 Неравномерность толщины бумаги

Неравномерность толщины бумаги влечет за собой неравномерность и других её характеристик: влажности, прочности, плотности. В связи с этим снижается качество как самого материала, так и изделий, для производства которого оно используется. Низкая плотность бумаги способствует её разрыву, приводит к перерасходу краски при печати, а слишком высокая приводит к перерасходу волокон и делает материал более тяжелым. При производстве бумаги следует строго контролировать соответствие толщины и массы на 1 м2 нижнему пределу, допускаемому стандартом.

Существуют специальные виды бумаги, лицевой слой которых гладкий, а изнаночный – более пористый. Как правило, такая продукция предназначена для изготовления афиш и этикеток, приклеиваемых к гладким поверхностям.

Волнистость бумаги говорит о неоднородности таких показателей, как влажность, ориентирование волокон на разных участках верхнего и нижнего слоёв, а также может указать на несоответствие нормам сырья для изготовления материала или нарушение условий производства.

Пылимость и выщипывание с поверхности

Пылимость бумаги – явление, характеризующееся отделением с её поверхности частичек волокон, наполнителя, проклеивающих веществ. Как правило, этот процесс вызван механическими воздействиями – сгибами, трением, ударами. Высокая пылимость бумаги препятствует нанесению на неё качественной печати, поэтому для продукции, использующейся в полиграфии, отсутствие высокой пылимости является очень важным.

В отличие от пылимости, выщипывание с поверхности проявляется только при нанесении на бумагу печати. Вследствие кратковременного воздействия на листы перпендикулярно к их поверхности печатной формы и красок, с бумаги отделяются частички верхнего слоя. Это явление приводит к получению печатной продукции низкого качества.

Причиной выщипывания с поверхности могут стать не только дефекты бумаги, но и некачественные краски, высокая скорость печати, несоблюдение требований, предъявляемых к технологическому процессу.

 Воздушные пузыри

Воздушные пузыри – дефекты в виде просвечивающих пятен круглой формы, образующиеся в процессе отлива бумажного полотна. Они приводят к неравномерному восприятию краски бумагой при печати, к снижению прочности и расслоению изготовленного из такой бумаги картона.

 Пятна

Пятна образуются на бумаге в результате попадания в сырьевую массу инородных включений – сор, масло, краска, смола и др. Этот дефект снижает эстетические характеристики готовой продукции, препятствуют качественному нанесению краски при печати.

 Электризация бумаги

Электризация бумаги – слипание листов, вызванное высоким электростатическим зарядом изготовленного материала. Это явление наиболее ярко выражено на натуральных сортах бумаги, в меньшей степени – на мелованных. Высокая электризация вызывает прилипание к бумаге пыли, препятствующей хорошему нанесению краски при печати, а также приводит к трудностям при машинной печати на высоких скоростях из-за слипания листов. Причиной электризации может стать пересушивание бумаги в процессе производства или неправильные условия хранения.

Таким образом, дефектами бумаги являются все отрицательные свойства этого материала, затрудняющие или препятствующие его употребление по назначению. При производстве картона, гофрокартона и микрогофрокартона для изготовления упаковки и потребительской тары к бумаге предъявляются разные требования, зависящие от целей, для которых она будет использована. Например, лицевой слой, подвергающийся нанесению печати, не должен иметь пятен, характеризоваться высокой волнистостью, скручиваемостью или пылимостью, а электризация бумаги должна быть минимальной. Для создания внутренних слоев упаковочного картона важнее отсутствие воздушных пузырей и соответствие прочности бумаги требованиям ГОСТов.

Формат бумаги — стандартизованный размер бумажного листа. В разных странах в разное время были приняты в качестве стандартных различные форматы. В настоящее время доминируют две системы: международный стандарт (A4 и сопутствующие) и североамериканская.

Международный стандарт ISO 216

Форматы бумаги ISO

Международный стандарт на бумажные форматы, ISO 216, основан на метрической системе мер, и исходит от формата бумажного листа, имеющего площадь в 1 м² (Размер А0). Все форматы бумаги ISO имеют одно и то же отношение сторон, равное квадратному корню из двух, это отношение примерно равно 1:1,4142. Стандарт был принят всеми странами, за исключением Соединённых Штатов и Канады. В Мексике и на Филиппинах, несмотря на принятие международного стандарта, по прежнему широко используется американский формат «Letter».

Состоит из трёх серий форматов (с близкими размерами для одинаковых номеров):

А — за основание принята площадь в 1 м² для максимального листа серии.

В — за основание принята длина в 1 м для короткой стороны максимального листа серии.

С — форматы конвертов для листов серии А (размеры больше примерно на 10%).

Наиболее широко известный формат стандарта ISO — формат A4. В России для технической документации (чертежи, схемы, тексты, диаграммы) стандартизованы форматы от A4 до A1 (с правилами складывания до A4 для хранения). Формат A3 — второй по использованию, после А2, стандартный размер газеты.

Североамериканский стандарт

Используемые в настоящее время американские форматы опираются на традиционно используемые размеры, и определяются Американским национальным институтом стандартов (ANSI). Наиболее часто в повседневной деятельности используются форматы «letter», «legal» и «ledger»/«tabloid». Источник формата «letter» (8,5 × 11 дюймов или 216 × 279 мм) уходит в традицию и точно не известен.

Североамериканские форматы бумаги являются государственными стандартами в США и Филиппинах (однако филиппинский «legal» — 8,5 × 13 дюймов, что отличается от американского «legal»[1]), а также широко используются в Канаде, Мексике и некоторых странах Южной Америки.

Японский стандарт

Форматы бумаги в Японии определяются стандартом JIS. Форматы JIS серии A соответствуют серии A по ISO 216, однако форматы JIS серии B отличаются от B по ISO; площадь японских B в 1,5 раза больше соответствующих A (а не в 1,414 раза, как по ISO). Японская серия B также используется на Тайване[2]. В Японии нет форматов, аналогичных серии C по ISO[3].

Кроме того, до сих пор используются традиционные японские форматы бумаги, в том числе «сирокубан» (яп. 四六判, англ. shiroku-ban) и «кикубан» (яп. 菊判, англ. kiku-ban). Размеры полного листа сирокубан (788×1091 мм) и кикубан (636×939 мм) стандартизованы, однако для малых форматов разные производители бумаги нарезают полный лист в самых разнообразных конфигурациях: 2×2, 2×4, 2×5, 3×3, 4×4 и т. д.

Бума́га (предположительно от итал. bambagia, либо тат. бумуг — хлопок) — материал в виде листов для письма, рисования, упаковки и т. п., получаемый из целлюлозы: из растений, а также из вторсырья (тряпья и макулатуры).

Китайские летописи сообщают, что бумага была изобретена в 105 году н. э. Цай Лунем (см. четыре великих изобретения)[1]. Однако в 1957 году в пещере Баоця северной провинции Китая Шаньси обнаружена гробница, где были найдены обрывки листов бумаги. Бумагу исследовали и установили, что она была изготовлена во II веке до нашей эры.

До Цай Луня бумагу в Китае делали из пеньки, а ещё раньше из шёлка, который изготавливали из бракованных коконов шелкопряда.

Цай Лунь растолок волокна шелковицы, древесную золу, тряпки и пеньку. Всё это он смешал с водой и получившуюся массу выложил на форму (деревянная рама и сито из бамбука). После сушки на солнце, он эту массу разгладил с помощью камней. В результате получились прочные листы бумаги.

После изобретения Цай Луня, процесс производства бумаги стал быстро совершенствоваться. Стали добавлять для повышения прочности крахмал, клей, естественные красители и т. д.

В начале VII века способ изготовления бумаги становится известным в Корее и Японии. А еще через 150 лет, через военнопленных попадает к арабам.

В VI—VIII веках производство бумаги осуществлялось в Средней Азии, Корее, Японии и других странах Азии. В XI—XII веках бумага появилась в Европе, где вскоре заменила животный пергамент. С XV—XVI веков, в связи с введением книгопечатания, производство бумаги быстро растёт. Бумага изготовлялась весьма примитивно — ручным размолом массы деревянными молотками в ступе и вычерпкой её формами с сетчатым дном.

Большое значение для развития производства бумаги имело изобретение во второй половине XVII века размалывающего аппарата — ролла. В конце XVIII века роллы уже позволяли изготавливать большое количество бумажной массы, но ручной отлив (вычерпывание) бумаги задерживал рост производства. В 1799 Н. Л. Робер (Франция) изобрёл бумагоделательную машину, механизировав отлив бумаги путём применения бесконечно движущейся сетки. В Англии братья Г. и С. Фурдринье, купив патент Робера, продолжали работать над механизацией отлива и в 1806 запатентовали бумагоделательную машину. К середине XIX века бумагоделательная машина превратилась в сложный агрегат, работающий непрерывно и в значительной мере автоматически. В XX веке производство бумаги становится крупной высокомеханизированной отраслью промышленности с непрерывно-поточной технологической схемой, мощными теплоэлектрическими станциями и сложными химическими цехами по производству волокнистых полуфабрикатов.

  Хронология

105 — изобретение бумаги из хлопка Цай Лунем в Китае.

600 — проникновение бумаги в Корею.

625 — проникновение бумаги в Японию.

751 — Таласская битва — проникновение бумаги на Запад.

1238 — бумажная мельница в Испании.

около 1770 — английский бумажный фабрикант Дж. Ватман-старший ввёл новую бумажную форму, позволявшую получать листы бумаги без следов сетки.

1799 — патент на изобретение бумагоделательной машины (Луи-Николя Робер).

1803 — установка бумагоделательной машины в Великобритании (Брайен Донкин).

1806 — патент на изобретение копировальной бумаги.

1816 — первые бумагоделательные машины в России (Петергофская бумажная фабрика)

1827 — бумагоделательные машины в США.

1856 — изобретение гофрированного картона.

1857 — технология получения бумаги из древесины.

Технология производства

Для приготовления бумаги нужны растительные вещества, обладающие достаточно длинным волокном, которые, смешиваясь с водой, дадут однородную, пластичную, т. н. бумажную массу. Полуфабрикатами для производства бумаги могут служить:

древесная масса или целлюлоза;

целлюлоза однолетних растений (соломы, тростницы, конопли, риса и других);

полуцеллюлоза;

макулатура;

тряпичная полумасса;

для специальных видов бумаги: асбест, шерсть и другие волокна.

Производство бумаги складывается из следующих процессов:

приготовление бумажной массы (размол и смешение компонентов, проклейка, наполнение и окраска бумажной массы);

выработка бумажной массы на бумагоделательной машине (разбавление водой и очистка массы от загрязнений, отлив, прессование и сушка, а также первичная отделка);

окончательная отделка (каландирование, резка);

сортировка и упаковка.

При размоле волокнам придают необходимые толщину и физические свойства. Размол производится в аппаратах периодического и непрерывного действия (роллах, конических и дисковых мельницах, рафинерах и других). Чтобы сделать бумагу пригодной для письма и придать ей гидрофобные свойства, в бумажную массу вводят канифольный клей, парафиновую эмульсию, глинозём и другие способствующие слипанию вещества (так называемая проклейка); для повышения связи между волокнами и увеличения механической прочности и жёсткости добавляют крахмал, животный клей; для увеличения прочности бумаги во влажном состоянии — мочевино- и меламино-формальдегидные смолы. Для повышения белизны, гладкости, мягкости и непрозрачности, а также улучшения печатных свойств бумаги вводят минеральные наполнители (каолин, мел, тальк); для придания цвета и повышения белизны — анилиновые (реже минеральные) красители. Некоторые виды бумаги, например, впитывающие и электроизоляционные, вырабатываются без проклейки и наполнения. Бумага из конопляной массы и рисовая бумага белее бумаги из древесной целлюлозы, поэтому зачастую не требует дополнительного химического отбеливания волокон.

Готовая бумажная масса концентрацией 2,5—3,5 % с помощью насоса подаётся из подготовительного отдела в мешальный бассейн, откуда поступает на бумагоделательную машину. Предварительно масса разбавляется оборотной водой (до концентрации 0,1—0,7 %) и пропускается через очистную аппаратуру (песочницы, вихревые и центробежные очистители и узлоловители).

Наиболее распространена так называемая столовая (с плоской сеткой) бумагоделательная машина. Она состоит из сеточной, прессовой и сушильной частей, каландра и наката. Бумажная масса непрерывным потоком вытекает на движущуюся замкнутую в кольцо сетку машины, где происходит отлив, обезвоживание и уплотнение бумажного полотна. Дальнейшее обезвоживание и уплотнение полотна производится в прессовой части, образуемой несколькими вальцовыми прессами, между валами которых бумажное полотно транспортируется цельным в течение всего процесса шерстяным сукном, служащим эластичной прокладкой. Окончательное удаление воды происходит в сушильной части, где полотно бумаги попеременно соприкасается своими поверхностями с обогреваемыми изнутри паром чугунными шлифовальными цилиндрами, расположенными в шахматном порядке в двух ярусах. Поверхность бумаги получается гладкой благодаря тому, что она прижимается к цилиндрам верхними и нижними сукнами. Затем бумажное полотно отделывается в каландре, представляющем собой вертикальную батарею из 5—8 металлических валов. При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, уплотняется и выравнивается по толщине. Получаемое полотно бумаги наматывается на рулоны на накате, представляющем собой принудительно вращаемый цилиндр, к которому прижимается валик с наматываемой на него бумагой.

Старение

Стойкость к старению обеспечивают:

натуральная бумага или бумага-основа для мелования, на 100 % изготовленная из отбеленной целлюлозы

значение pH — от 7,5 до 9

доля карбоната кальция — не менее 3 %

Эти требования установлены стандартом DIN-ISO 6738. Этот стандарт применяется для документов и книг, используемых более 50 лет.

[править]

Классификация классов долговечности

Мелованная и немелованная бумага и картон классифицируются по долговечности. Классы введены стандартом DIN 6738 в 1999.1.

LDK 6-40 как минимум 50 лет.

LDK 6-70 как минимум 100 лет

LDK 12-80 несколько сотен лет

LDK 24-85 самые высокие требования