Характеристика качества бумаги (картона), использующейся для печатания на ней информации (печатной, этикеточной, упаковочной и др.) является комплексной и слагается из следующих групп показателей и свойств:
- показателей качества (их называют фундаментальными), характеризующих её как материал (масса бумаги площадью 1 м2, толщина, гладкость, сорбционные свойства, оптических характеристики и т.д.);
- печатно-технологических свойств, то есть свойств, определяющих поведение материала в переработке в изделие;
- функциональных свойств, определяющих потребительские качества изделия (долговечность книги, способность упаковки сохранять упако-вываемую продукцию и т.д.).
Параметры качества бумаги, таким образом, должны, определяя свойства бумаги как материала, удовлетворять требованиям, важным при переработке и, наконец, обеспечивать требуемые свойства изделия.
Основные характеристики материала - бумаги (их ещё называют фундаментальными), оцениваются лабораторными приборами. Их можно считать объективными характеристиками.
Свойства, важные при переработке, оцениваются как объективными показателями (стойкость поверхности к выщипыванию, величина впитывания масла, деформация при намокании и пр.), так и характеристи-ками, определяемыми практикой производства (разносторонность, степень анизотропии свойств, отмарывание, деформация в процессе печати и пр.). Последние могут оцениваться с помощью приборных методов измерения, но в значительной степени их проявление зависит от особенностей обору-дования и практических навыков печатника.
Свойства изделия также оцениваются совокупностью объективных и субъективных показателей.
Для получения желаемого результата при переходе от материала к изделию требуется в максимальной степени сформулировать требования к материалу, чтобы удовлетворить условиям переработки или задать их в соответствии с параметрами материала и требованиями к изделию.
Как свойства бумаги (в равной степени и картона) могут влиять на обработку оттисков после печати, а значит и на качество изделий?
В качестве послепечатных процессов рассматриваются: разрезание оттисков, брошюровочно-переплетные и отделочные процессы.
Разрезание листов может производиться из рулона, если печать ведется на рулонной печатной машине, при листовой же печати осуществляется подрезка печатных листов или разрезание оттисков на экземпляры. В ряде случаев, например, при производстве упаковки или этикетки, применяется высечка из бумажного полона.
Брошюровочно-переплетные процессы - это технологические операции обработки оттисков (разрезание, фальцовка, приклейка к тетрадям форзацев и вклеек);
изготовления книжных блоков (скрепление листов - шитьё нитками или проволокой, клеевое скрепление, обработка блока - подготовка его для вставки в крышку или крытья обложкой);
изготовления брошюр в мягкой обложке.
Отделочные процессы применяются для придания лучшего вида и новых эксплуатационных свойств печатной продукции. К ним относятся:
- припрессовка пленки;
- лакирование;
- аппликация;
- биговка;
- тиснение;
- высечка;
- перфорация и др.
Очень часто при выпуске полиграфической продукции процессом, определяющим качество и стоимость изделия, оказывается не сама печать, а последующие брошюровочно-переплетные и отделочные работы.
Особенно это проявляется при производстве малотиражной печатной продукции.
Допечатные и печатные процессы требуют часто гораздо меньших затрат времени и труда, чем брошюровочно-переплетные и отделочные. Дефекты же, допустимые в послепечатной обработке, в значительной степени определяют качество печатного изделия и могут свести на нет все усилия печатников.
В послепечатную отработку поступает собственно уже не бумага, а печатные оттиски, которые отличаются по свойствам от исходной бумаги в той степени, в какой процесс печати и наносимые на её поверхность печатные краски и увлажняющие растворы, а также процесс сушки изменяют их. Поэтому рассматривать влияние свойств бумаги на послепечатные операции следует с учетом изменения этих свойств в процессе печати.
В наибольшей степени на послепечатные процессы оказывают влияние следующие свойства:
1. Сорбционная способность бумаги, определяющая способность влагопоглощения (в том числе и из окружающего воздуха), впитывание водных растворов и растворов клеев, красок, увлажняющих растворов, лаков.
2. Характеристики структуры бумаги:
- геометрические (плотность, как отношение толщины к массе бумаги площадью 1 м2, шероховатость поверхности, пористость);
- анизотропия свойств (различие в свойствах в машинном, то есть совпадающем с направлением наибольшей ориентации волокон бумаги, и поперечном направлениях);
- деформационные и их изменение при изменении влажности бумаги.
3. Однородность бумаги не является отдельной группой свойств, так как определяется стабильностью как сорбционных свойств, так и характеристик структуры, но ввиду основополагающего, в ряде случаев, влияния на качество изделия выделена и рассматривается как отдельная характеристика бумаги.
1. Сорбционная способность по отношению к влаге или композициям, используемым для обработки оттисков, изменяется из-за нанесения на поверхность бумаги печатной краски и определенного "экранирования" поверхности и в целом структуры листа.
На участках с печатной краской снижается адгезионная способность клея по отношению к бумаге. Поэтому во избежание проблем с качеством склейки необходимо, чтобы под склейку не попадали запечатанные поверхности бумаги.
Односторонняя печать вследствие изменения склонности поверхности бумаги поглощать влагу, содержащуюся в воздухе, может вызвать скручивание печатных листов или изделий. Для устранения скручивания применяют выдерживание стапелей с бумагой под чехлами для прохождения релаксационных процессов, иногда пачки оттисков прокладывают деревянными щитами и используют их стяжку.
Участки, покрытые краской, отличаются после лакирования большим глянцем из-за меньшего провала лака в структуру бумаги.
2. Наибольшее воздействие на структуру бумаги оказывает традиционная офсетная печать с увлажнением (здесь мы опускаем специальные виды печати, например, металлографию, после которой бумага, в результате оказываемого на неё действия печатной пары уплотняется, и поверхность её на пробельных участках становится лощёной).
Бумага, основу которой составляют растительные материалы (древесная или хлопковая целлюлоза, древесная масса, крахмал), очень чувствительна к изменению своего влагосодержания. Увлажнение бумаги приводит к значительным (на 10-30%) изменениям поперечных размеров волокон древесной целлюлозы, ослабляются межволоконные связи и происходит релаксация скрытых в бумажном полотне внутренних напряжений, а при более значительных увлажнениях возникают новые. В результате уменьшается гладкость бумаги, возникает явление коробления поверхности, скручивания оттисков. Последующая сушка фиксирует уже новое состояние структуры. Как правило, менее плотной, более шероховатой и пористой.
Увлажнение с последующим высушиванием изменяет и деформационные свойства бумаги. Происходит усадка бумажного полотна (особенно в направлении, перпендикулярном направлению преимущественной ориентации волокон в нем). Повышается гидрофобность, то есть уменьшается восприимчивость по отношению к воде.
Сушка без увлажнения, которая используется при всех остальных видах печати (глубокой, сухом офсете, флексографии и др.) также может вызывать необратимые изменения, связанные с отмеченными изменениями структуры бумаги.
Все указанные изменения свидетельствуют о том, что на послепечатные операции поступают оттиски, которые представляют собой материал, который может значительно отличаться по свойствам от исходного.
Одна из фундаментальных характеристик бумаги, определяющая её способность поглощать влагу (гидрофильность) или маслоподобные составы (олеофильность).
Эти показатели оцениваются как количеством поглощаемого вещества на 1 м2 поверхности, либо по скорости поглощения (времени проникновения раствора на обратную сторону бумаги). Есть методы, предназначенные для определения способности к маслопоглощению по длине масляного следа, возникающего на поверхности бумаги при растекании (растискивании) по ней капли масла: чем короче след, тем больше склонность к поглощению масла.
Гидрофильность бумаги влияет на её равновесную влажность, устанавливающуюся при данной относительной влажности воздуха. Обычно равновесная влажность бумаги при относительной влажности 50-60% находится в пределах 5-6%, но возможны и отклонения в ту или другую сторону. Например, бумага с высоким содержанием древесной массы в указанных условиях может иметь влажность до 7%. Некоторые виды мелованной бумаги, наоборот, имеют более низкую влажность вследствие изолирующего влияния покрытий.
Влажность листов бумаги определяет относительную влажность воздуха в стопе, которая для оптимальных условий печати должна составлять около (45-55)%.
Влажность (влагосодержание) в значительной степени определяет практически все свойства бумаги, поэтому при её переработке необходимо учитывать это обстоятельство.
При повышении влагосодержания бумаги увеличивается её пластичность, а также удлинение до разрыва, заметно увеличивается сопротивление излому при многократных перегибах листа.
Область положительного влияния увеличения влажности на свойства бумаги очень узкая, всего 2-3%, поэтому увлажнение мелованных видов бумаги свыше 6% даже вредно и способно привести к слипанию листов. Бумага без покрытия при влажности более 8% становится вялой, теряя жесткость при изгибе.
Имеет свои отрицательные последствия и пониженная сухость бумаги. Уменьшение влажности до 4% ведет к повышению хрупкости составляющих её волокон, снижается прочность бумаги, а также её упругость и пластичность. Бумага с пониженной влажностью, её еще называют пересушенной, склонна к пылению, в том числе и кромок листов при разрезании, а также к накоплению статического электричества, что может вызвать проблемы в процессе переработки.
Влажность печатных оттисков больше всего изменяется в офсетной печати. В листовом мокром офсете, использующем увлажнение пробельных элементов печатной формы, за четыре краскопрогона увеличение влажности может достигнуть (1,5-2)%.
В рулонных офсетных машинах и печатных машинах глубокой печати с горячей сушкой окончательная влажность бумаги может составлять 4 и меньше процентов.
Если влажность будет опускаться ниже 4%, то с бумагой произойдут необратимые процессы ороговения волокон с общим снижением её механической прочности.
Устройства горячей сушки оттисков вызывают ударную тепловую нагрузку в бумажном полотне, которое нагревается горячим воздухом до температуры (100-140)0С, при этом возникают значительные усадочные напряжения, требующие для сохранения целостности бумажного полотна высокой однородности и эластичности бумаги. Кроме того, при ролевой офсетной печати возможно возникновение волнистости кромок. В большей степени этот дефект проявляется при печати на плотной бумаге. Некоторые мелованные виды бумаги в сушильной секции могут терять лоск.
Пересушенная бумага будет ломаться в фальцаппаратах. Для того, чтобы этого не произошло, после устройства сушки бумажное полотно подается в секцию охлаждения или электростатического увлажнения, где происходит восстановление влажности до уровня исходной равновесной.
Способность к впитыванию масла определяет в известной степени скорость высыхания оттисков. Ввиду использования, особенно при рулонной печати, термозакрепляющихся красок, фактор впитывания уже не играет такой роли при определении склонности оттисков к отмарыванию.
При склейке книжного блока способность к впитыванию оказывает влияние на качество и долговечность склейки.
Для прочного соединения листов необходимо, чтобы клей пропитал бумагу, дабы в максимальной степени произошло сцепления клея и бумаги. Для этого блок рыхлят фрезой, либо поперек корешка книжного (тетрадного) просечку или перфорацию.
Лучшее качество склейки получается при использовании шероховатой, пухлой бумаги. Однако при этом бумага должна иметь достаточную связанность внутренней структуры.
В противном случае возможно разрушение клеевого соединения с отрывом клея вместе с частью бумажного листа (расслоение по его толщине). Для бумаги со слабой связанностью структуры, например такой как газетная, желательна полная пропитка клеем по толщине.
Для получения качественного клеевого соединения бумага должна в минимальной степени деформироваться при увлажнении клеевым раствором. Снижению таких деформаций способствует придание бумаге водоотталкивающих свойств за счёт проклейки, для уменьшения проникновения клеевого раствора в структуру. Таким образом, соотношение между степенью пропитки бумаги клеем и склонностью бумаги к короблению необходимо поддерживать на оптимальном уровне.
При прочих равных условиях минимальная деформация при увлажнении происходит в направлении максимальной ориентации волокон в листе, поэтому в книжном блоке направление преимущественной ориентации волокон должно совпадать с осью корешка.
В случае использования для склейки термопластичных безводных клеёв-расплавов проблема деформации листов уменьшается, но на первый план выходят проблемы обеспечения адгезии клея и поверхности бумаги для образования прочного клеевого соединения. Решается она за счёт использования бумаги с невысокой сомкнутостью поверхности, в которую клей имеет возможность проникнуть. Вследствие недостаточности такого проникновения имеют место проблемы со склейкой мелованной бумаги, которые решаются за счет использования клеёв-расплавов, имеющих высокую адгезию к бумаге и обладающих высокой эластичностью в твёрдом виде.
Но хорошего качества склейки может не хватить для получения издания длительного срока использования. Чтобы получилось надежное и, главное, долговечное скрепление важно, чтобы жесткость скрепленных листов на изгиб была по возможности меньше. В этом случае соединение испытывает меньшее усилие на разрыв. На рисунках показаны два случая склейки: бумаги с высокой жёсткостью при изгибе (А) и с более низкой жёсткостью (Б). При равной силе, переворачивающей листы ( F1=F2), в первом случае на место склейки действует существенно более высокий момент силы (М1>>М2).
Именно поэтому, а также для создания условий получения прямого корешка, недеформирующегося при склеивании водным раствором клея, в тетрадных листах направление преимущественной ориентации волокон должно быть параллельно корешку.
Следует отметить, что при уменьшении формата издания жёсткость бумаги на изгиб должна также уменьшаться, так как при раскрывании и перелистывании такого издания в меньшей степени проявляется гибкость листа и склейка подвергается большим воздействиям.
Другой группой фундаментальных характеристик бумаги, определяющей её поведение во многих послепечатных операциях, являются ха-рактеристики структуры бумаги и её деформационные (упруго-пластичные) свойства.
Прежде всего, при проведении операция подрезки, подчистки, разрезания оттисков следует учитывать пухлость бумаги.
Для пухлой бумаги, имеющей плотность до 0,6 г/см3, точность разрезания оттисков в стопе на гильотинной резательной машине увеличивается при более сильном прижиме стопы прижимным устройством.
Для бумаги, имеющей высокую гладкость поверхности и высокую плотность, прижим стопы следует уменьшить.
Необходимо отметить, что с уменьшением высоты стопы точность разрезания увеличивается. Увеличение толщины стопы жесткой бумаги ведет к уменьшению точности реза.
Для обеспечения надлежащего качества разрезания оттисков угол заточки ножа резательной машины должен соответствовать качественным характеристикам разрезаемого материала. Для более плотных материалов угол заточки должен быть больше. Вообще говоря, рекомендуемый угол при одинарной заточке должен быть в пределах (19-23)0. Чаще используется угол заточки (20-21)0. При прямолинейной двойной заточке, рекомендуемый угол первого участка 240, второго - 200.
Большое значение для процессов фальцовки и биговки имеет способность бумаги деформироваться при сжатии пластически, то есть без восстановления после снятия нагрузки.
Фальцовка - процесс перегибания листов оттисков, приводит к сильным изменениям структуры листа, связанным как с растяжением внешней фальцуемой поверхности листа (А на рис.2), так и с сжатием внутренней поверхности (Б на рис.2). Поэтому лучше фальцуется бумага, которая при достаточном значении удлинения до разрыва, обеспечивающем сохранность на внешней стороне фальца (А), способна к необратимой пластической деформации на внутренней стороне фальца (Б). При высокой упругости бумаги (об этом часто свидетельствует высокая жесткость бумаги на изгиб) фальц плохо формируется - лист пытается распрямиться, вызывая проблемы при формировании тетрадей, их подборке, а также шитье и склейке.
В большей степени благоприятные условия фальцовки создаются при сгибе листа по линии, совпадающей с направлением преимущественной ориентации волокон в бумажном листе (так называемом, машинном направлении). В этом случае меньше жесткость бумаги при изгибе и значительнее пластическая (необратимая) деформация листа после сгиба.
При перпендикулярной фальцовке часто наблюдается замятие листа на стыке взаимно-перпендикулярных фальцев. Для устранения этой проблемы применяется предварительная биговка места сгиба. Как правило, этот прием используется и при работе с бумагой повышенной массы 1 м2 (более 150 г). Это позволяет избежать "заломов" такой бумаги. Аналогичную роль может играть и перфорация бумаги по линии будущего сгиба.
О влиянии жесткости бумаги при изгибе на долговечность склейки блока листов уже упоминалось.
Влияние свойств бумаги на качество фальцовки нужно учитывать и при подготовке и приклейке форзаца.
Однородность бумажного листа и бумажного полотна при рулонной печати - непременное условие не только получения изделия желаемого качества, но часто и условие возможности выполнения работы. Особенно это относится к современным рулонным печатным машинам, работающим сегодня на скорости около 100 тыс. оттисков в час, в которых для проведения качественной фальцовки требуется стабильность натяжения бумажного полотна, определяющееся его однородностью. В рулонной печати определяющим может стать однородность намотки и качество гильзы, на которую наматывается бумага.
Отделочные процессы придания лучшего внешнего вида готовым изделиям, а также повышения их износоустойчивости, такие как припрессовка пленки, ламинирование, лакирование, предъявляют основные требования к однородности обрабатываемого материала. Если щероховатая бумаги имеет неравномерный просвет, выражающийся в колебании её плотности по площади, то это приводит и к колебаниям шероховатости и пористости. Значит условия сцепления с наносимыми при ламинировании и припрессовке (кашировании) пленками будут изменяться, что может привести к пятнистому внешнему виду изделия, а возможно и к отделению пленки от поверхности изделия.
При лакировании колебания плотности бумаги по площади приведет к различию в восприятии лака поверхностью (более уплотненные участки впитывают меньше) и возникновению пятнистости по глянцу. Чем более гладкая и равномерная по шероховатости покрываемая поверхность, тем лучше результат.
При лакировании бумаги, имеющей пухлую структуру, жидкий лак "проваливается" и желаемый результат улучшения внешнего вида не достигается. Для получения однородного глянцевого покрытия поверхность бумаги должна быть сомкнутой и однородной как по рельефу, так и по плотности.
Для сушки оттисков после лакирования используются мощные сушильные устройства: основанные на сушке горячим воздухом; инфракрасном или ультрафиолетовом излучении. Для того, чтобы вернуть оттиски в нормальные условия после сушки требуется секция охлаждения.
Важным условием получения качественного покрытия при всех отделочных процесса является однородность и невысокая (до 6%) влажность обрабатываемой бумаги.
Избыточная влага может, испаряясь при нагревании в процессе отделки нарушать целостность покрытия, препятствовать хорошему сцеплению с материалом.
Требование однородности бумаги по распределению массы 1 м2, которая на малых площадях определяется как равномерность просвета (степень облачности структуры листа бумаги в проходящем свете) должно выполняться для всех видов отделочных процессов, будь то нанесение покрытий, каширование, окраска, или механическая обработка в виде различных видов тиснения.
Данная статья не охватывает всё многообразие отделки печатной продукции, которая, кроме рассмотренных операций включает приклейку форзаца, перфорирование, кругление углов блоков, гуммирование, шитьё книжных блоков, закраску обреза книжных блоков и т.д. Однако изложенные закономерности влияния свойств бумаги и картона сохраняются и в процессах здесь не рассмотренных.
Следует отметить, что появление новых технологий и новых материалов в известной мере может нивелировать влияние свойств бумаги на послепечатные операции. В качестве примера могут быть названы новые технологии склейки с использованием подслоев под клеевой слой - "праймеров" или высокочастотной сушки, однако нивелирование происходит лишь до определённой степени и свойства материалов всё же необходимо учитывать.
Обобщение влияния свойств бумаги и картона на проведение послепечатных операций приведено в таблице.
На участках с печатной краской снижается адгезионная способность клея по отношению к бумаге. Поэтому во избежание проблем с качеством склейки необходимо, чтобы под склейку не попадали запечатанные поверхности бумаги.
Односторонняя печать вследствие изменения склонности поверхности бумаги поглощать влагу, содержащуюся в воздухе, может вызвать скручивание печатных листов или изделий. Для устранения скручивания применяют выдерживание стапелей с бумагой под чехлами для прохождения релаксационных процессов, иногда пачки оттисков прокладывают деревянными щитами и используют их стяжку.
Участки, покрытые краской, отличаются после лакирования большим глянцем из-за меньшего провала лака в структуру бумаги.
2. Наибольшее воздействие на структуру бумаги оказывает традиционная офсетная печать с увлажнением (здесь мы опускаем специальные виды печати, например, металлографию, после которой бумага, в результате оказываемого на неё действия печатной пары уплотняется, и поверхность её на пробельных участках становится лощёной).
Бумага, основу которой составляют растительные материалы (древесная или хлопковая целлюлоза, древесная масса, крахмал), очень чувствительна к изменению своего влагосодержания. Увлажнение бумаги приводит к значительным (на 10-30%) изменениям поперечных размеров волокон древесной целлюлозы, ослабляются межволоконные связи и происходит релаксация скрытых в бумажном полотне внутренних напряжений, а при более значительных увлажнениях возникают новые. В результате уменьшается гладкость бумаги, возникает явление коробления поверхности, скручивания оттисков. Последующая сушка фиксирует уже новое состояние структуры. Как правило, менее плотной, более шероховатой и пористой.
Увлажнение с последующим высушиванием изменяет и деформационные свойства бумаги. Происходит усадка бумажного полотна (особенно в направлении, перпендикулярном направлению преимущественной ориентации волокон в нем). Повышается гидрофобность, то есть уменьшается восприимчивость по отношению к воде.
Сушка без увлажнения, которая используется при всех остальных видах печати (глубокой, сухом офсете, флексографии и др.) также может вызывать необратимые изменения, связанные с отмеченными изменениями структуры бумаги.
Все указанные изменения свидетельствуют о том, что на послепечатные операции поступают оттиски, которые представляют собой материал, который может значительно отличаться по свойствам от исходного.
Одна из фундаментальных характеристик бумаги, определяющая её способность поглощать влагу (гидрофильность) или маслоподобные составы (олеофильность).
Эти показатели оцениваются как количеством поглощаемого вещества на 1 м2 поверхности, либо по скорости поглощения (времени проникновения раствора на обратную сторону бумаги). Есть методы, предназначенные для определения способности к маслопоглощению по длине масляного следа, возникающего на поверхности бумаги при растекании (растискивании) по ней капли масла: чем короче след, тем больше склонность к поглощению масла.
Гидрофильность бумаги влияет на её равновесную влажность, устанавливающуюся при данной относительной влажности воздуха. Обычно равновесная влажность бумаги при относительной влажности 50-60% находится в пределах 5-6%, но возможны и отклонения в ту или другую сторону. Например, бумага с высоким содержанием древесной массы в указанных условиях может иметь влажность до 7%. Некоторые виды мелованной бумаги, наоборот, имеют более низкую влажность вследствие изолирующего влияния покрытий.
Влажность листов бумаги определяет относительную влажность воздуха в стопе, которая для оптимальных условий печати должна составлять около (45-55)%.
Влажность (влагосодержание) в значительной степени определяет практически все свойства бумаги, поэтому при её переработке необходимо учитывать это обстоятельство.
При повышении влагосодержания бумаги увеличивается её пластичность, а также удлинение до разрыва, заметно увеличивается сопротивление излому при многократных перегибах листа.
Область положительного влияния увеличения влажности на свойства бумаги очень узкая, всего 2-3%, поэтому увлажнение мелованных видов бумаги свыше 6% даже вредно и способно привести к слипанию листов. Бумага без покрытия при влажности более 8% становится вялой, теряя жесткость при изгибе.
Имеет свои отрицательные последствия и пониженная сухость бумаги. Уменьшение влажности до 4% ведет к повышению хрупкости составляющих её волокон, снижается прочность бумаги, а также её упругость и пластичность. Бумага с пониженной влажностью, её еще называют пересушенной, склонна к пылению, в том числе и кромок листов при разрезании, а также к накоплению статического электричества, что может вызвать проблемы в процессе переработки.
Влажность печатных оттисков больше всего изменяется в офсетной печати. В листовом мокром офсете, использующем увлажнение пробельных элементов печатной формы, за четыре краскопрогона увеличение влажности может достигнуть (1,5-2)%.
В рулонных офсетных машинах и печатных машинах глубокой печати с горячей сушкой окончательная влажность бумаги может составлять 4 и меньше процентов.
Если влажность будет опускаться ниже 4%, то с бумагой произойдут необратимые процессы ороговения волокон с общим снижением её механической прочности.
Устройства горячей сушки оттисков вызывают ударную тепловую нагрузку в бумажном полотне, которое нагревается горячим воздухом до температуры (100-140)0С, при этом возникают значительные усадочные напряжения, требующие для сохранения целостности бумажного полотна высокой однородности и эластичности бумаги. Кроме того, при ролевой офсетной печати возможно возникновение волнистости кромок. В большей степени этот дефект проявляется при печати на плотной бумаге. Некоторые мелованные виды бумаги в сушильной секции могут терять лоск.
Пересушенная бумага будет ломаться в фальцаппаратах. Для того, чтобы этого не произошло, после устройства сушки бумажное полотно подается в секцию охлаждения или электростатического увлажнения, где происходит восстановление влажности до уровня исходной равновесной.
Способность к впитыванию масла определяет в известной степени скорость высыхания оттисков. Ввиду использования, особенно при рулонной печати, термозакрепляющихся красок, фактор впитывания уже не играет такой роли при определении склонности оттисков к отмарыванию.
При склейке книжного блока способность к впитыванию оказывает влияние на качество и долговечность склейки.
Для прочного соединения листов необходимо, чтобы клей пропитал бумагу, дабы в максимальной степени произошло сцепления клея и бумаги. Для этого блок рыхлят фрезой, либо поперек корешка книжного (тетрадного) просечку или перфорацию.
Лучшее качество склейки получается при использовании шероховатой, пухлой бумаги. Однако при этом бумага должна иметь достаточную связанность внутренней структуры.
В противном случае возможно разрушение клеевого соединения с отрывом клея вместе с частью бумажного листа (расслоение по его толщине). Для бумаги со слабой связанностью структуры, например такой как газетная, желательна полная пропитка клеем по толщине.
Для получения качественного клеевого соединения бумага должна в минимальной степени деформироваться при увлажнении клеевым раствором. Снижению таких деформаций способствует придание бумаге водоотталкивающих свойств за счёт проклейки, для уменьшения проникновения клеевого раствора в структуру. Таким образом, соотношение между степенью пропитки бумаги клеем и склонностью бумаги к короблению необходимо поддерживать на оптимальном уровне.
При прочих равных условиях минимальная деформация при увлажнении происходит в направлении максимальной ориентации волокон в листе, поэтому в книжном блоке направление преимущественной ориентации волокон должно совпадать с осью корешка.
В случае использования для склейки термопластичных безводных клеёв-расплавов проблема деформации листов уменьшается, но на первый план выходят проблемы обеспечения адгезии клея и поверхности бумаги для образования прочного клеевого соединения. Решается она за счёт использования бумаги с невысокой сомкнутостью поверхности, в которую клей имеет возможность проникнуть. Вследствие недостаточности такого проникновения имеют место проблемы со склейкой мелованной бумаги, которые решаются за счет использования клеёв-расплавов, имеющих высокую адгезию к бумаге и обладающих высокой эластичностью в твёрдом виде.
Но хорошего качества склейки может не хватить для получения издания длительного срока использования. Чтобы получилось надежное и, главное, долговечное скрепление важно, чтобы жесткость скрепленных листов на изгиб была по возможности меньше. В этом случае соединение испытывает меньшее усилие на разрыв. На рисунках показаны два случая склейки: бумаги с высокой жёсткостью при изгибе (А) и с более низкой жёсткостью (Б). При равной силе, переворачивающей листы ( F1=F2), в первом случае на место склейки действует существенно более высокий момент силы (М1>>М2).
 |
рис. А |
|
Изгибающий момент (M), действующий на клеевое соединение листов бумаги, определяется произведением силы (F) на плечо (L), М=F*L
|
|
 |
рис. Б |
|
Рисунок 1 Различие в условиях работы склеек при различной жёсткости бумаги на изгиб: А - бумага высокой жёсткости; Б - бумага низкой жёсткости М1>>М2 |
|
Именно поэтому, а также для создания условий получения прямого корешка, недеформирующегося при склеивании водным раствором клея, в тетрадных листах направление преимущественной ориентации волокон должно быть параллельно корешку.
Следует отметить, что при уменьшении формата издания жёсткость бумаги на изгиб должна также уменьшаться, так как при раскрывании и перелистывании такого издания в меньшей степени проявляется гибкость листа и склейка подвергается большим воздействиям.
Другой группой фундаментальных характеристик бумаги, определяющей её поведение во многих послепечатных операциях, являются ха-рактеристики структуры бумаги и её деформационные (упруго-пластичные) свойства.
Прежде всего, при проведении операция подрезки, подчистки, разрезания оттисков следует учитывать пухлость бумаги.
Для пухлой бумаги, имеющей плотность до 0,6 г/см3, точность разрезания оттисков в стопе на гильотинной резательной машине увеличивается при более сильном прижиме стопы прижимным устройством.
Для бумаги, имеющей высокую гладкость поверхности и высокую плотность, прижим стопы следует уменьшить.
Необходимо отметить, что с уменьшением высоты стопы точность разрезания увеличивается. Увеличение толщины стопы жесткой бумаги ведет к уменьшению точности реза.
Для обеспечения надлежащего качества разрезания оттисков угол заточки ножа резательной машины должен соответствовать качественным характеристикам разрезаемого материала. Для более плотных материалов угол заточки должен быть больше. Вообще говоря, рекомендуемый угол при одинарной заточке должен быть в пределах (19-23)0. Чаще используется угол заточки (20-21)0. При прямолинейной двойной заточке, рекомендуемый угол первого участка 240, второго - 200.
Большое значение для процессов фальцовки и биговки имеет способность бумаги деформироваться при сжатии пластически, то есть без восстановления после снятия нагрузки.
Фальцовка - процесс перегибания листов оттисков, приводит к сильным изменениям структуры листа, связанным как с растяжением внешней фальцуемой поверхности листа (А на рис.2), так и с сжатием внутренней поверхности (Б на рис.2). Поэтому лучше фальцуется бумага, которая при достаточном значении удлинения до разрыва, обеспечивающем сохранность на внешней стороне фальца (А), способна к необратимой пластической деформации на внутренней стороне фальца (Б). При высокой упругости бумаги (об этом часто свидетельствует высокая жесткость бумаги на изгиб) фальц плохо формируется - лист пытается распрямиться, вызывая проблемы при формировании тетрадей, их подборке, а также шитье и склейке.
|
|
Рисунок 2. Направление сил, действующих в месте фальцовки листа |
В большей степени благоприятные условия фальцовки создаются при сгибе листа по линии, совпадающей с направлением преимущественной ориентации волокон в бумажном листе (так называемом, машинном направлении). В этом случае меньше жесткость бумаги при изгибе и значительнее пластическая (необратимая) деформация листа после сгиба.
При перпендикулярной фальцовке часто наблюдается замятие листа на стыке взаимно-перпендикулярных фальцев. Для устранения этой проблемы применяется предварительная биговка места сгиба. Как правило, этот прием используется и при работе с бумагой повышенной массы 1 м2 (более 150 г). Это позволяет избежать "заломов" такой бумаги. Аналогичную роль может играть и перфорация бумаги по линии будущего сгиба.
О влиянии жесткости бумаги при изгибе на долговечность склейки блока листов уже упоминалось.
Влияние свойств бумаги на качество фальцовки нужно учитывать и при подготовке и приклейке форзаца.
Однородность бумажного листа и бумажного полотна при рулонной печати - непременное условие не только получения изделия желаемого качества, но часто и условие возможности выполнения работы. Особенно это относится к современным рулонным печатным машинам, работающим сегодня на скорости около 100 тыс. оттисков в час, в которых для проведения качественной фальцовки требуется стабильность натяжения бумажного полотна, определяющееся его однородностью. В рулонной печати определяющим может стать однородность намотки и качество гильзы, на которую наматывается бумага.
Отделочные процессы придания лучшего внешнего вида готовым изделиям, а также повышения их износоустойчивости, такие как припрессовка пленки, ламинирование, лакирование, предъявляют основные требования к однородности обрабатываемого материала. Если щероховатая бумаги имеет неравномерный просвет, выражающийся в колебании её плотности по площади, то это приводит и к колебаниям шероховатости и пористости. Значит условия сцепления с наносимыми при ламинировании и припрессовке (кашировании) пленками будут изменяться, что может привести к пятнистому внешнему виду изделия, а возможно и к отделению пленки от поверхности изделия.
При лакировании колебания плотности бумаги по площади приведет к различию в восприятии лака поверхностью (более уплотненные участки впитывают меньше) и возникновению пятнистости по глянцу. Чем более гладкая и равномерная по шероховатости покрываемая поверхность, тем лучше результат.
При лакировании бумаги, имеющей пухлую структуру, жидкий лак "проваливается" и желаемый результат улучшения внешнего вида не достигается. Для получения однородного глянцевого покрытия поверхность бумаги должна быть сомкнутой и однородной как по рельефу, так и по плотности.
Для сушки оттисков после лакирования используются мощные сушильные устройства: основанные на сушке горячим воздухом; инфракрасном или ультрафиолетовом излучении. Для того, чтобы вернуть оттиски в нормальные условия после сушки требуется секция охлаждения.
Важным условием получения качественного покрытия при всех отделочных процесса является однородность и невысокая (до 6%) влажность обрабатываемой бумаги.
Избыточная влага может, испаряясь при нагревании в процессе отделки нарушать целостность покрытия, препятствовать хорошему сцеплению с материалом.
Требование однородности бумаги по распределению массы 1 м2, которая на малых площадях определяется как равномерность просвета (степень облачности структуры листа бумаги в проходящем свете) должно выполняться для всех видов отделочных процессов, будь то нанесение покрытий, каширование, окраска, или механическая обработка в виде различных видов тиснения.
Данная статья не охватывает всё многообразие отделки печатной продукции, которая, кроме рассмотренных операций включает приклейку форзаца, перфорирование, кругление углов блоков, гуммирование, шитьё книжных блоков, закраску обреза книжных блоков и т.д. Однако изложенные закономерности влияния свойств бумаги и картона сохраняются и в процессах здесь не рассмотренных.
Следует отметить, что появление новых технологий и новых материалов в известной мере может нивелировать влияние свойств бумаги на послепечатные операции. В качестве примера могут быть названы новые технологии склейки с использованием подслоев под клеевой слой - "праймеров" или высокочастотной сушки, однако нивелирование происходит лишь до определённой степени и свойства материалов всё же необходимо учитывать.
Обобщение влияния свойств бумаги и картона на проведение послепечатных операций приведено в таблице.
| Влияние свойств бумаги и картона на качество послепечатных операций | ||
| Операция |
Требования к качеству |
Свойства бумаги и требования к ведению процесса |
| Разрезание бумажного полотна на печатные листы, разрезание либо подчистка оттисков |
Чистота кромки реза, минимум видимых при увеличении торчащих на кромке волокон, отсутствие пыления, заминания кромки.
Выдерживание точности формата изделия (листа). |
Оптимальная относительная влажность бумаги (4,5-6,0)%.
Необходимая жёсткость и плотность (связанность структуры) бумаги. При заминании кромки листа на ротационной листорезке необходимо проверить качество заточки ножа, при необходимости уменьшить зазор между ножами. На гильотинной резательной машине отрегулировать давление прижимного устройства, уменьшив его для плотной бумаги. Следить за правильностью и качеством заточки ножей. |
| Биговка |
Биговочная канавка должна иметь достаточную глубину.
Должны отсутствовать складки и разрывы бумаги при биговке. |
Пересушенная бумага теряет часть пластических свойств и бигуется хуже.
Способствует качеству биговки содержание в композиции бумаги древесной массы. Важным условием получения хорошего бига является направление биговки, которое должно совпадать с направлением преимущественной ориентации волокон в листе. |
| Фальцовка |
Сгиб бумаги должен быть ровным и чётким. Листы тетрадей не должны разгибаться.
По месту сгиба лист не должен лопаться и образовывать складок. |
Необходимо как и при биговке учитывать анизотропию ориентации волокон в листе. Желательно, чтобы ось фальца, работающего в изделии совпадала с направлением преимущественной ориентации волокон в листе.
Бумага не должна быть пересушенной. При фальцовке бумаги массой 1 м2 свыше 150 г предварительно необходимо производить биговку листов. Для кассетных фальцевальных машин характерна чувствительность к толщине и жёсткости бумаги на изгиб.Для них предпочтительнее бумага массой 1 м2 от 60 до 120 г. Комбинированные (кассетные + ножевые) фальцевальные машины используются при фальцовке любой бумаги. |
| Склейка книжного (тетрадного) блока | Склейка должна быть сплошной, эластичной, долговечной |
Формированию хорошей склейки, производимой клеем, способствует пористая бумага, имеющая повышенную пухлость.
При работе с "водными" клеями важна стабильность формы бумаги при увлажнении. Для клея-расплава более важна развитая, шероховатая поверхность для формирования хорошего адгезионного контакта с бумагой. Для образования прочной, долговечной склейки бумага должна иметь высокую связанность структуры, чтобы не происходило её расслаивание при эксплуатации изделия. При высокой связанности структуры бумаги на разрыв в направлении перпендикулярном её поверхности прочность склейки может обеспечиваться без полной пропитки бумаги по толщине. При слабой связанности структуры пропитка - обязательное условие. Важное условие долговечности склейки блока листов - возможно более низкая жёсткость бумаги при изгибе относительно оси параллельной корешку. Это требование тем важнее, чем меньше формат издания, так как при малой ширине листа тетради при перелистывании в большей степени на излом работает клеевое соединение. |
| Приклейка форзаца | Форзац должен иметь хорошие эстетические качества и обеспечить долговечность издания |
Машинное направление в форзаце должно быть параллельно корешку блока.
Между массой 1 м2 форзаца и толщиной издания должна выдерживаться ориентировочная зависимость: при толщине блока до 35 мм - масса 1 м2 форзацной бумаги 120 г; при толщине блока свыше 35 - масса 1 м2 140 г; для энциклопедических и других большеформатных изданий - масса 1 м2 - 160 г. Для накидных и пришивных форзацев может использоваться и более тонкая бумага. |
| Лакирование | Лакированная поверхность должна иметь равномерный глянец |
Оптимальна сомкнутая, однородная поверхность бумаги. Пористая, "пухлая" бумага не позволяет получить должного качества из-за "проваливания" лака в структуру материала.
Поверхность бумаги не должна иметь значительных колебаний впитывающей способности по отношению к лаку. При выборе лака целесообразно проведение проб для оценки достигаемого качества. |
| Тиснение |
Чёткий рельеф, хорошее воспроизведение тиснения. Сохранность тиснения во времени.
Сохранение бумагой необходимых прочностных свойств. |
Для получения глубокого и устойчивого во времени тиснения процесс следует производить после увлажнения бумаги для перевода её в пластифицированное состояние.
Для тиснения предпочтительна пухлая бумага. При высокой глубине тиснения (особенно ярко проявляется при производстве обоев) для бумаги необходимо высокое значение показателя удлинения до разрыва. |
