Бумага: направление волокон

Машинное и поперечное направление бумаги

Технологический процесс изготовления бумаги обуславливает анизотропию и неоднородность ее структуры.

Анизотропия бумаги – это изменение ее свойств в зависимости как от направления листа (по ширине и длине), так и от стороны листа (верхней и сеточной).

В процессе формирования бумажного полотна длинные волокна целлюлозы и древесной массы преимущественно располагаются по ходу движения сетки бумагоделательной машины в одном, продольном направлении, которое называется машинным направлением (machine direction, MD). Машинное направление бумаги часто называют долевым направлением.

Направление, перпендикулярное машинному, называется поперечным направлением бумаги (cross direction, CD).

Подробнее об этапах изготовления бумаги можно прочитать в статье Мелованная бумага: структура, производство, виды на нашем сайте.

Обозначение формата листа и машинного направления бумаги

Формат бумажного листа обозначается двумя размерами в мм.

Согласно ГОСТ ISO 217-2023 «Бумага. Промышленные форматы листа. Обозначение и допуски для основных и дополнительных диапазонов и указание машинного направления» в обозначении стандартных промышленных форматов бумаги:

• первое число – длина стороны, перпендикулярная к машинному направлению
• второе число – длина стороны, параллельная машинному направлению

Так, формат SRA3 450х320 мм, указанный на фабричной упаковке, показывает, что бумага имеет машинное направление волокон, параллельное короткой стороне 320 мм.

Листовую бумагу можно получить в результате продольной или поперечной резки бумажного полотна:

• бумага продольной резки (long grain, LG) – длинная сторона листа бумаги параллельна машинному направлению
• бумага поперечной резки (short grain, SG) – короткая сторона листа бумаги параллельна машинному направлению

Обозначения LG или SG являются необязательными, но также могут встречаться на упаковке бумаги при обозначении ее формата.

Например, стандартная офисная бумага формата А4 (210х297 мм) является бумагой продольной резки, а цифровой формат SRA3 450х320 мм – бумагой поперечной резки.

На что влияет и когда важно учитывать направление волокон бумаги?

В зависимости от направления волокон будут меняться и свойства бумаги и картона:

• в машинном направлении бумага и картон имеют бо́льшую прочность и жесткость, чем в поперечном
• усадка или растяжение волокон при колебании температуры и влажности происходит в большей степени в поперечном направлении

Подробнее о влиянии температуры и влажности на свойства и характеристики бумаги можно прочитать в статье Бумага: хранение и акклиматизация на нашем сайте.

Когда особенно важно учитывать различие свойств бумаги и картона в машинном и поперечном направлениях?

• При фальцовке и биговке. Если линия фальцовки проходит параллельно машинному направлению волокон, то сгиб получается более гладким и ровным, без изломов и искривлений, предотвращая растрескивание краски. Особенно это касается мелованных бумаг: при биговке и фальцовке поперек волокон они будут ломаться вместе с меловым слоем, который будет пылить и осыпаться, что может привести и к осыпанию тонера в местах сгибов.
• При термоклеевом переплете. Машинное направление листов блока и обложки должно быть параллельно корешку. Термоклеевой переплет вдоль направления волокон будет прочнее, так как это обеспечивает максимальную площадь соприкосновения клея с волокнами бумаги по всей длине. Изделия с проклейкой в поперечном направлении волокон могут иметь волнообразный корешок, а раскрываемость и фиксация раскрытого положения будет хуже.
• При изготовлении брошюрной и книжной продукции. При формировании тетрадей линия фальца (сгиба) должна быть параллельной машинному направлению. Если сгиб проходит перпендикулярно направлению волокон, то, помимо менее ровного и прочного сгиба, при проклеивании корешка блока из таких тетрадей их края могут стать волнистыми, что ухудшает раскрываемость и внешний вид изделия.
• В переплетных работах. Картон для переплетных крышек, покровный переплетный материал, а также бумагу для форзаца необходимо кроить так, чтобы машинное направление бумажного материала располагалось параллельно корешку издания. Если линия сгиба будет проходить перпендикулярно машинному направлению, это приведет к излому волокон, что снизит прочность материала и долговечность самого изделия.
• При изготовлении полиграфии с жесткой конструкцией (например, картонные коробки, бумажные стаканчики, настольные перекидные календари, тейбл-тенты). Чтобы продукция держала форму, особенно при изменении температуры и влажности, а также для обеспечения качественной сборки и склейки, необходимо учитывать изменения свойств (прежде всего, механических) бумаги и картона в зависимости от направления волокон при раскрое.

Как определить направление волокон бумаги самостоятельно?

1. Бумага в рулоне. Машинное направление в рулоне всегда направлено вдоль полотна.

2. Листовая бумага в фабричной упаковке. Машинное направление параллельно числу в формате бумаге, указанным на этикетке вторым.

3. Способы для самостоятельного определения направления волокон:

• Сравнение узких полосок бумаги. Бумага имеет бо́льшую жесткость в машинном направлении, поэтому и сопротивление сгибанию будет различным. Отрезаем две узкие длинные полоски от смежных сторон листа и берем их за один конец: полоса, которая прогибается больше, имеет поперечное направление волокон (вдоль короткой стороны).
• Визуальная оценка линии разрыва. Бумага будет рваться легче и ровнее вдоль волокон, чем поперек. Поэтому, разорвав руками лист в двух разных перпендикулярных направлениях можно оценить результат: разрыв в машинном направлении (то есть параллельно направлению волокон) будет более плавным, чем разрыв поперек волокон.
• Визуальная оценка линии сгиба. Сложив лист бумаги в двух перпендикулярных направлениях и прогладив сгиб пальцем, оцениваем результат: сгиб вдоль волокон будет более гладким и ровным, а сгиб поперек волокон – более широким и искривленным.