Основные технические характеристики бумаги

Технические характеристики бумаги. Типы стандартов

Каждый вид бумаги изготавливается в соответствии с определенным стандартом, регламентирующим ее основные характеристики. Стандартизация подразумевает унификацию и единство характеристик бумажной продукции и гарантирует стабильность и высокое качество печати при изготовлении полиграфической продукции.

Что касается бумажной продукции, можно выделить два основных типа стандартов:

• международные (ISO) – создаются и утверждаются Международной организацией по стандартизации
• государственные (ГОСТ) – создаются и утверждаются Госстандартом России, являются основным на территории РФ

В полиграфическом производстве часто используется импортное оборудование и расходные материалы, поэтому соответствие не только российским, но и международным стандартам имеет важное значение.

Основные технические характеристики бумаги и их соответствие определенному стандарту можно найти на упаковке бумаги и в сопроводительной документации.

Физические свойства бумаги

Масса 1 кв. метра

Масса бумаги (grammage) – это масса на единицу площади бумаги. Единица измерения – грамм на квадратный метр (г/м²).

Метод расчета массы основан на взвешивании предварительно нарезанных согласно стандарту образцов бумаги с последующим пересчетом на массу листа площадью 1 м².

Несмотря на то, что правильно говорить «масса одного квадратного метра», на практике этот параметр называют «плотность бумаги». Термин «плотность» настолько устоялся, что в повседневной речи его используют сотрудники типографий и заказчики, производители и поставщики бумажной продукции.

Масса бумаги влияет на ее толщину и жесткость, которые являются важными прогонными характеристиками бумаги. Для потребителя показатель массы важен при выборе бумаги для различной полиграфии: чем больше масса – тем толще и плотнее бумажный лист.

При цифровой печати, как правило, используется бумага плотностью от 80 до 300 гр/м². Допустимы диапазон зависит от конкретного устройства и указан в его технических характеристиках.

Толщина бумаги

Толщина бумаги - это расстояние между двумя плоскими поверхностями бумажного листа, измеренное при заданном давлении (статической нагрузке) на поверхность. Единица измерения – микроны (мкм).

Толщина бумаги регулируется давлением между валами бумагоделательной машины или калландра в процессе ее производства. Толщина бумаги влияет на проходимость бумаги в печатной машине и на потребительские свойства, в том числе прочность готового изделия и его «емкость»: для изданий с большим количеством страниц обычно выбирают более тонкую бумагу.

Для обеспечения постоянного давления при печати важна однородность толщины по всей площади бумажного листа, в противном случае могут возникнуть проблемы с качеством при запечатывании плашек (пятнистость на плашках на участках с бумаги разной толщиной).

Толщина бумаги неразрывно связана с ее массой. Однако это не линейная зависимость: толщина листа может быть как одинаковой у бумаг с различной массой, так и, наоборот, различной у бумаг с одинаковой массой. На толщину будут влиять различные наполнители, рыхлость бумаги, обработка поверхности, количество прогонов через каландр.

Например, по ГОСТу толщина бумажного листа массой 150 гр/м²:

• для матовой мелованной бумаги - 136 мкм
• для глянцевой мелованной бумаги - 124 мкм

Жесткость бумаги

Жесткость бумаги – это способность бумаги или картона сопротивляться деформациям, возникающим под воздействием внешних сил и нагрузок, то есть сопротивление бумаги изгибающему усилию. Единица измерения: миллиньютон на метр (мН/м).

Жесткость бумаги связана с ее массой и толщиной. Обычно, чем больше толщина листа, тем выше и жесткость.

У печатных машин есть допустимый диапазон жесткости, поэтому бумага должна подходить для конкретного устройства. Недостаточная жесткость повышает вероятность сминания и застревания листов при подаче или пропуску подачи. Избыточная жесткость помимо застревания листа также повышает вероятность возникновения дефектов при печати:

• плотный бумажный лист менее гибкий и хуже прижимается при огибании валов и роликов печатной машины во время переноса изображения, вследствие чего может возникнуть размытости и плохо пропечатанные области
• более толстый жесткий лист может недостаточно прогреться для качественного запекания тонера

Гладкость бумаги

Гладкость бумаги – показатель, характеризующий рельеф поверхности бумаги или картона. Единица измерения: секунды (по методу Бекка).

Гладкость бумаги – характеристика, описывающая равномерность поверхности бумаги. Это одна из важнейших характеристик бумаги – она определяет способность бумаги без разрывов и искажений передавать тончайшие линии, точки и детали изображения в целом. Чем выше гладкость – тем меньшее давление при закреплении тонера необходимо приложить и тем качественнее получается изображение при цифровой печати.

Требования по гладкости для различных видов бумаг:

• для бумаг машинной гладкости: от 20 до 100 сек.
• для каландрированных бумаг: от 100 до 250 сек.
• для суперкаландрированных бумаг: свыше 250 сек.

Также улучшает гладкость бумаги нанесение какого-либо покровного слоя – например, поверхностная проклейка или мелование, поэтому мелованные бумаги всегда отличаются повышенной гладкостью.

Для различных технологий печати предъявляются различные требования к гладкости бумаги:

• офсетная печать: хорошие результаты дает как бумага машинной гладкости, так и каландрированная бумага
• цифровая печать: предпочтительны бумаги с повышенной гладкостью, а при использовании шероховатой бумаги для получения необходимого контраста изображения рекомендуется устанавливать повышенную плотность тонера

Оптические свойства бумаги

Яркость и белизна

Белизна бумаги – это способность бумаги отражать свет. Единица измерения: проценты (%).

Белизна бумаги – один из главных параметров, по которому потребитель оценивает ее качество. Чем бумага белее, тем отчетливее виден на ней отпечаток. Белые листы бумаги по отдельности кажутся человеческому глазу одинаково белыми, однако если положить их рядом – они могут иметь различные оттенки, от яркого и холодного до более мягкого и теплого.

С точки зрения физики цвет образуется в результате поглощения и отражения световых волн, попадающих на поверхность предмета. Цвет возникает, главным образом, в процессе поглощения волн и характеризуется определенной длиной волны. То, что человеческий глаз воспринимает белым цветом, является полным отражением световых лучей, падающих на поверхность предмета.

Для оценки белизны бумаги существует два международных стандарта:

• степень белизны по ISO (яркость по ISO) – основана на измерении коэффициента диффузного отражения в синей области спектра
• визуальная белизна CIE – основана на измерении коэффициента диффузного отражения поверхности бумаги во всей видимой области спектра в условиях наружного дневного освещения (D65)

Как правило, потребитель оценивает качество бумаги именно по этим двум фотометрическим параметрам – яркости и белизне. Крупные производители используют в характеристиках бумаги оба этих показателя.Но яркость и белизна – не одно и тоже, и здесь иногда возникает путаница в терминологии.

Белизна по ISO (Яркость)

Белизна – это отношение количества отраженного синего света (при эффективной длине волны 457 нм) к общему количеству падающего света. Белизну также называют белизна по ISO или яркость. Абсолютное отражение принимается за 100%, поэтому яркость в теории не может превышать 100%. В последнее время все чаще встречается бумага, с показателем яркости выше 100% – это связано с использованием оптических (флуоресцирующих) отбеливателей.

Чем выше показатель белизны (яркости), тем выше будет контраст между изображением и бумагой, выше интенсивность цвета.

Желтый оттенок бумаги проявляется в пониженном отражении света в синей зоне спектра. Если показатель яркости ниже 90% – бумага будет не слишком белой. Лучше выбирать бумагу с показателем не ниже 98%.

Белизна CIE

Белизна CIE – это отношение количества отраженного света по всей видимой области спектра к общему количеству падающего света. Белизна CIE характеризует визуальное восприятие внешнего вида белых бумаги и картона.

Для нефлуоресцентных белых бумажных материалов абсолютная белизна по CIE равна 100%. Большинство современных белых бумаг содержат оптические (флуоресцирующие) отбеливатели и синий краситель, отражающие УФ-лучи в видимый спектр, благодаря чему при недостаточном освещении бумага субъективно выглядит более белой, а показатель белизны CIE становится выше 100% (стандарт CIE учитывает ультрафиолетовое излучение). Для большинства белых бумаг этот показатель составляет от 130 до 170%.

Зависимость между яркостью и белизной не описывается. Но обычно чем выше белизна – тем выше и яркость.

Показатель яркости важен для офисной бумаги и для полиграфии, где превалирует текст. Яркость влияет на контрастность, особенно при монохромной печати. Показатель белизны важен при печати полноцветных изображений. Чем выше показатель белизны – тем более точной будет цветопередача изображения на бумаге.

Непрозрачность

Непрозрачность бумаги – важная характеристика при выборе бумаги для двусторонней печати. Она определяется как непроницаемость бумаги для света. Чем выше показатель непрозрачности – тем в меньшей степени отпечатанное изображение или текст на одной стороне листа будет просвечиваться на другой стороне листа.

Непрозрачность бумаги связана с ее массой (плотностью). Как правило, чем меньше плотность бумаги – тем она прозрачнее.

Для двусторонней печати рекомендуется, чтобы показатель непрозрачности был выше 90% (в идеале выше 92%).

Прочие характеристики бумаги

Влажность бумаги

Влажность бумаги – это масса воды, содержащаяся в бумаге и картоне. Единица измерения – проценты (%).

Метод определения влажности бумаги и картона устанавливается международным стандартом ISO 287, которому соответствует российский ГОСТ ISO 287-2014 «Бумага и картон. Определение влажности продукции в партии. Метод высушивания в сушильном шкафу».

Влажность определяется в % как отношение изменения массы испытуемого образца (бумаги или картона) после высушивания в сушильном шкафу к его массе во время отбора пробы.

Влажность бумаги – важная характеристика, влияющая на эластичность, прочность, вес бумаги, ее размеры и электрические свойства. При хранении нельзя допускать пересушивания или, наоборот, переувлажнения бумаги. Высокая влажность приводит к деформации листа, а также снижает прочность бумаги. Низкая влажность способствует увеличению жесткости и хрупкости бумаги, что ухудшает прогонные характеристики и качество отпечатков, а также затрудняет послепечатную обработку.

Сорность бумаги

Сорность бумаги – это неоднородность структуры бумаги, которая образуется в процессе ее изготовления из-за попадания в бумажную массу посторонних веществ и соринок (песка, частиц коры, минеральных включений и др.).

Метод определения сорности бумаги и картона регламентируется ГОСТ 13525.4-68 и основан на определении количества видимых невооружённым глазом в отражённом свете контрастных посторонних включений, отличающихся по внешнему виду от общего фона бумаги.

Сорность выражают общим количеством соринок на обеих сторонах листа бумаги в пересчете на 1 м² поверхности. Среднюю сорность выражают средним количеством соринок на обеих сторонах всех испытуемых образцов в пересчете на 1 м² поверхности. Повышенная сорность бумаги не допускается.