Для человека желающего впервые приобщиться к "бумажной" тематике, все статьи кажутся разрозненными и не имеющими практической ценности. Для желающих восполнить пробелы и получить стройное представление о производстве, свойствах, хранении и потреблении бумаги, и предназначена данная статья.
Как я уже не единожды писал в рассылке проекта "ВЕДИ", действительно, время от времени раздаются возгласы подписчиков-дизайнеров, типа "Зачем нам эти статьи о бумаге, даёшь рассказы о крутости современного дизайна". И я постоянно отвечаю, что стою на такой позиции, - если хочешь быть профессионалом, то необходимо иметь не только знания по своей непосредственной специализации, но и по смежным областям, так или иначе соприкасающимися с дизайном и версткой. В частности, зная свойства тех же бумаг можно "забабахивать крутой дизайн" неповторимый в прочих равных условиях, но без ориентации на бумагу. Примером может служить календарь "Регент-Арт" на 2001 год, выполненный студией "ДизайнДепо" на бумаге GMUND. Кто видел, тот поймет о чем я веду речь...
Очень важно иметь хотя бы общее представление о том, как изготавливается бумага, тогда вы сможете понимать различия в качестве различных ее сортов. Принципы производства бумаги можно описать просто: в качестве сырья используют измельченную древесину, которая превращается в жидкую волокнистую массу механическим и/или химическим способом. В эту массу добавляется некоторое небольшое количество химических добавок, придающих конечному продукту прочность и устойчивость.
В дальнейшем, масса подается на движущиеся сетки бумагоделательной машины. Здесь из нее, удаляются излишки воды, а волокна смешиваются и переплетаются, образуя бумажное полотно. Далее, все еще влажное полотно (находящееся на поддерживаемом его суконном полотне), пропускается через некоторое количество больших прессовых валов, в которых под давлением и температурой удаляются остатки влаги. А на выходе формируется бумажный рулон, который впоследствии может быть нарезан на меньшие рулоны или листы.
Казалось бы, все просто. Но каждый из этапов производства бумаги имеет свои особенности и мы постараемся рассмотреть их более подробно.
Исходное сырье. Основным сырьем при производстве бумаги являются натуральные растительные волокна.
Волокна составляют основу всех растительных тканей. Они представляют собой длинные тонкие трубчатые нити, состоящие из трех основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Для производства важны составляющие на целлюлозной основе, лигнин же должен быть удален.
Волокна могут быть различными. Их свойства - длина, прочность и текстура - имеют большое значение для получения различных сортов бумаги. Древесные волокна подразделяются на две разновидности: мягких хвойных пород (ель, пихта, сосна) и твёрдых пород (эвкалипт, береза, дуб, тополь, клен).
У мягкой древесины волокна длинные (около 3,5 мм), из них получают прочную и плотную бумагу. Надо заметить, что древесные волокна именно мягких пород используются для производства бумаги. У твердой древесины волокна более короткие (около 1,5 мм) и из них получают более мягкие сорта бумаги.
Кроме древесины используются волокна и другого растительного сырья, такого как хлопок или пенька (одно время экспериментировали даже с соломой), а также сама бумага в форме отходов. Макулатура имеет такую же целлюлозную структуру, что и первичные волокна, поэтому может быть использована в качестве сырья для производства бумаги.
Получение волокнистой массы, - это первый основной этап. Его итогом является извлечение волокон и удаление примесей. Когда в качестве сырья используется древесина, необходимо отделить волокна целлюлозы от окружающего их лигнина и получить гомогенную водяную суспензию волокон.
Для получения однородной волокнистой массы (мы говорим о древесном сырье) используются три метода: механический, химический и механико-химический.
Механический метод пригоден для производства сортов газетной и книжной бумаги; при химическом методе, на выходе мы получаем чистую целлюлозу, пригодную для изготовления бумаги высокого качества; и, наконец, механико-химический метод позволяет получать бумагу довольно среднего качества.
Древесное сырье обычно перерабатывается на целлюлозных фабриках. Для переработки макулатуры, как правило, требуется отдельное производство, которое располагается на той фабрике, где производят готовую бумагу. Переработка целлюлозы и бумагоделательное производство могут быть объединены в рамках одного предприятия, которое уже будет являться комбинатом.
Механический метод. Является основным при обработке мягкой древесины (в основном хвойных пород). Деревья рубятся, отбираются, распиливаются на бревна стандартной длины, которые загружаются для очистки от коры в открытый вращающийся барабан, после чего древесина измельчается вращающимися жерновами и перемешивается с горячей водой. Полученная, таким образом, смесь пропускается через целый ряд сеток, каждый раз со все более мелкими отверстиями, в результате чего происходит удаление крупных кусков или щепок. В конце этого процесса получается однородная жидкая древесная масса. Далее, эта масса размалывается в барабанной мельнице.
Выше мы уже говорили, что для получения качественного промежуточного сырья, волокна древесины необходимо отделить от окружающего их лигнина полностью, что не совсем возможно сделать механическими средствами. Поэтому в готовой смеси обязательно остается значительное количество примесей лигнина. И сами волокна при этом также оказываются поврежденными и разорванными, из-за чего смесь получается мягкой и дряблой. Бумага, получаемая из такой волокнистой массы, может быть использована только для производства низкокачественной газетной бумаги. Причем она (эта масса) не может быть использована в "чистом виде", а должна быть смешана с более качественной массой в отношении 5:1 или около этого, тогда получаемая бумага будет достаточно прочной. Низкокачественные сорта бумаги с присутствием примесей, таких как лигнин и частицы коры обычно довольно быстро желтеют.
Если же масса предназначена для получения бумаги более высокого качества (например, для книг), то ей необходима дополнительная обработка, включающая в себя очистку и отбеливание. В качестве отбеливающих веществ используются сода или перекись водорода. И, хотя отбеливание улучшает цвет волокнистой массы (а впоследствии, и бумаги), оно не защищает от изменения цвета бумаги в дальнейшем.
Итак, мы остановились на том, что для очистки от недоразмолотых частей древесины волокнистая масса пропускается через ряд сеток, каждый раз со все более и более мелкими отверстиями. По завершении этого процесса полученная масса отбеливается и уплотняется путем удаления излишков воды. Если весь процесс происходит на комбинате, где помимо переработки древесины имеется производство бумаги, то, все еще влажная, масса подается в бумагоделательную машину. Если же для производства бумаги массу необходимо транспортировать в какое-либо другое место, то она высушивается, прессуется, нарезается и составляется в кипы с последующей воздушной сушкой (с влажностью около 10%).
При механическом способе производства из тонны древесины получается до 900-940 кг. сухой волокнистой массы.
Механико-химический способ. Если говорить более корректно, то это не способ, а способы. На самом деле, для получения более качественной волокнистой массы используются самые различные технологии. При применении всех этих способов, в качестве исходного материала, применяются древесные стружки, а не целые бревна. То есть, сначала на строгальном станке из бревен получают мелкую (несколько миллиметров) стружку, после чего ее пропускают через рафинеры (дисковые рафинирующие машины), в результате чего получают мелкие древесные частицы, которые в дальнейшем просеиваются и отбеливаются.
Часто, перед рафинированием, стружка обрабатывается паром, в результате чего лигнин размягчается, а волокна меньше повреждаются. Получаемая (термомеханическая) масса обладает большей прочностью и используется при производстве бумаги для печати книг.
А вот, если перед рафинированием, помимо обработки паром, масса обрабатывается еще и химическими составами для удаления лигнина, то получаемая масса называется химико-термомеханической. Бумага, полученная из такой массы, обладает довольно высоким качеством. Получение химико-термомеханической массы стоит дороже, но и, полученная из такой массы, бумага пожелтеет не так быстро. Соответственно, готовая волокнистая масса может находится в жидком виде для объединенных производств, или в виде брикетов, если будет отправляться в другое место.
Химические способ(ы). Химическая обработка применяется для уменьшения содержания лигнина в древесине. При таком способе волокна более тщательно отделяются друг от друга, а в массе присутствует минимум примесей.
Химический способ позволяет получить более прочную и чистую целлюлозную массу нежели два вышеописанных метода. При химической обработке не используются механические операции, из-за которых волокна перепутываются и деформируются, поэтому бумага получается более плотной, прочной и упругой.
После рубки и обработки бревна нарезаются на мелкие части вдоль волокон древесины, после чего измельчаются роторными молотилками.
Для химической обработки выбирают один из двух способов: сульфитный (кислотный) или сульфатный (щелочной).
Сульфитный способ в настоящее время применяется все реже и реже, так как он сопровождается большими выбросами вредных веществ в окружающую среду.
Сульфитная обработка. Как уже было сказано, это процесс протекающий в кислотной среде и применяется он, в основном, для обработки мягкой древесины.
Древесные опилки помещаются в автоклавную башню, после чего заливаются водным раствором бисульфита кальция и диоксида серы. Полученная масса запаривается на 6-24 часа, после чего просеивается и промывается.
В процессе такой обработки, основные примеси (лигнин, смола, гемицеллюлоза) исчезают. Зато остаются чистые волокна целлюлозы, которые необходимы для получения качественной бумаги.
Отметим, что выход готового продукта (беленой сульфитной целлюлозы) при таком способе весьма небольшой, - около 50% от веса сухих древесных опилок.
Сульфатная обработка. Щелочной процесс, иногда его еще называют крафт-процесс.
В общем и целом, технологически, он похож на сульфитную обработку, только применяемые химикаты несколько иные. Это каустическая сода, сульфид натрия и сульфат натрия. После 2-3 часов обработки волокна легко отделяются, сохраняя практически полную свою длину, - это и есть основное преимущество процесса, используемого для получения прочной целлюлозной массы. Полученный продукт промывается, просеивается и отбеливается.
Отбеливание выполняется в несколько этапов, пока не будет достигнута нужная степень белизны. В качестве химикатов используют хлор, кислород, перекись водорода, бисульфит магния.
Выход готового продукта (беленой сульфатной целлюлозы) - около 65-70% от веса древесных опилок.
Макулатура и другое вторичное сырье. Чистые (незапечатанные) отходы поступают от дилера (занимающегося сбором вторсырья), либо от фабрики в виде обрезков.
Чистые отходы, для получения волокнистой массы, растворяются, от них отделяются примеси. При необходимости производится очистка и отбеливание.
Макулатура (запечатанные отходы) требуют сложного цикла удаления краски, отбеливания и химической обработки. Она используются в виде добавочных компонентов для получения некоторых сортов газетной бумаги.
Транспортировка. На целлюлозно-бумажных комбинатах (с объединенным производством) готовая волокнистая масса сохраняется в жидком виде и перекачивается в зону подготовки сырья для дальнейшего рафинирования и окончательной очистки.
На фабриках (с раздельным производством) готовая масса высушивается, отжимается и формируется в кипы для транспортировки.
В зависимости от того, какие требования предъявляются к бумаге, изготовитель использует тот или иной вид волокнистой массы. Он также решает какие химикаты необходимо добавлять в качестве наполнителей и связующих элементов.
Какие же характеристики у различных волокнистых масс?
Механическая масса: низкая стоимость; при добавлении 20% целлюлозы подходит для изготовления газетной бумаги; со временем желтеет.
Механико-химические массы:
- Рафинированная: качество выше, чем у механической массы, но со схожими свойствами; та же область применения.
- Термомеханическая: используется для получения бумаги среднего качества (при смешивании с целлюлозой), со временем желтеет.
- Химико-термомеханическая: самая высококачественная из получаемой механическим способом; используется для производства бумаг с хорошими характеристиками по печатным свойствам и непрозрачности.
Химические волокнистые массы:
- Из мягкой древесины: длинные волокна; используется для изготовления качественной и прочной бумаги; хороша для печати, гладкая поверхность.
- Из твердой древесины: короткие волокна; бумага плотная и непрозрачная.
- Масса из вторичного сырья: бывает различных сортов, в зависимости от типа изначально используемой бумаги.
Выбрав какой-либо вид волокнистой массы, изготовитель должен ввести в нее те или иные химические добавки, для достижения необходимого качества готовой бумаги.
Виды и назначения добавок.
Проклеивающие вещества. Добавляются для улучшения водостойкости и уменьшения впитывания краски в поверхность бумаги.
Обычно используют сульфат алюминия и канифоль. Сульфат алюминия это слабая кислотная субстанция. Однако, в настоящее время он него отказываются в пользу синтетических химически-нейтральных добавок. Бумага, с использованием этих добавок, называется бумагой с нейтральной проклейкой.
Сам процесс добавки проклеивающих веществ к волокнистой массе называют машинной проклейкой или внутренней проклейкой.
Наполнители для гладкости и непрозрачности. Основным таким наполнителем является каолин. Он химически нейтрален и может использоваться вместе с кислотными проклеивающими добавками. Мел (карбонат кальция) используется как заменитель каолина для придания непрозрачности. Однако, он может применяться только с синтетическими нейтральными проклеивающими добавками, поскольку с кислотными проклеивающими добавками вступает в реакцию. Он грубее по консистенции и делает поверхность бумаги более абразивной.
Диоксид титана - очень эффективная добавка, но, во-первых, он довольно дорог, а во-вторых, экологически опасен.
Наполнители для придания оттенка и белизны. Различные оттенки бумаги получают в результате добавления различных красящих веществ (органические и неорганические, а также специальные химикаты для придания яркости и белизны).
В зависимости от вида и сорта, бумага может содержать от 5% до 30% наполнителей.
Процесс производства бумаги. Итак, волокнистая смесь выбрана. Допустим, что выбраны и необходимые наполнители. Как же далее проистекает процесс производства бумаги?
Теперь надо подготовить смесь для подачи в бумагоделательную машину.
Хорошо, если целлюлозно-бумажное производство объединенное. Тогда готовая волокнистая масса в жидком виде перекачивается в зону подготовки бумажной массы, после чего смешивается наполнителями.Если же волокнистая масса приходит на фабрику из другого места (будучи в брикетах), то, для начала, она должна быть заново превращена в жидкую форму. Обычно это делается в гидропульпаторе (таком большом круглом металлическом баке). Брикеты в нем растворяются и смешиваются с водой, после чего добавляются проклеивающие вещества, наполнители, красители и пр.
Этот процесс называется расщеплением, в итоге которого получается однородная масса, готовая к дальнейшему производству.
После гидропульпатора смесь перекачивается через несколько рафинирующих устройств. Внутри этих конических контейнеров находится ряд металлических ножей, подвижных (вращающихся на центральной оси) и неподвижных.
Проходя через каждое рафинирующее устройство, смесь перемалывается лезвиями. При этом волокна становятся ворсистыми, отделяются и фибриллируются. Стенки волокон разрушаются и распадаются на фрагменты. После этого волокна занимают большее пространство и лучше поглощают воду. Это, в свою очередь, делает их более пригодными к обработке на сетках бумагоделательной машины на следующем этапе.
Длительность процесса рафинирования очень важна для приобретения бумагой необходимых свойств. Если рафинирование занимает довольно длительное время, то значительно уменьшается длина волокон и содержание в них воды, и при дальнейшей обработке на сетках между волокнами остается мало воздуха, а бумага становится как бы жиронепроницаемой. Если рафинирование непродолжительно, то при обработке на сетках волокна переплетаются и перепутываются, а бумага становится гораздо более водопроницаемой.
После рафинирования волокнистая масса проходит через целую серию центробежных чистящих устройств, после чего подается в бумагоделательную машину.
Итак, если вы следили за ходом моего изложения, то вероятно отметили, что до этого момента мы могли повлиять на дальнейшие свойства бумаги видом волокнистой массы, химическими и другими добавками, а также продолжительностью рафинирования волокон.
Все дальнейшие процессы уже позволяют определить способ формирования готовой бумаги. При соблюдении технологических процессов, возможно получение готового бумажного полотна с равномерной поверхностью и регулярными воздушными промежутками между волокнами. В противном случае, мы получаем продукт с нерегулярным расположением волокон, с т.н. облачностью (на просвет будут видны пятна).
Производство бумаги осуществляется на бумагоделательных машинах, состоящих из двух технологических зон: влажная зона (состоит из секции сеток и прессов) и сухая зона (состоит из сушильных устройств и каландров).
Влажная зона. Полученная нами волокнистая масса поступает в напорный ящик бумагоделательной машины. В этот момент она состоит из 99,5% воды и включает лишь 0,5% твердых составляющих. Из напорного ящика масса поступает на поверхность сеток (быстро движущейся, вибрирующей непрерывной ленты из прочной пластмассы, ширина которой определяет ширину формируемого рулона бумаги). Ширина бумагоделательных машин составляет от трех до восьми (и более) метров.
Из массы, поступившей на сетку, быстро удаляется вода, после чего, в результате быстрого перемещения сетки и ее вибрации, волокна переплетаются и сцепляются вместе. При этом они выстраиваются в направлении продвижения бумажной массы в машине (т.н. машинное направление).
В самом конце сеточной секции находится ровнитель, который сжимает и сглаживает волокна, а, при необходимости, также задает какой-либо узор бумаге. Эгутеры (стандартные ровнительные валики) имеют поверхность с фактурой напоминающей тканевое плетение. А, например, валики типа верже оставляют на бумаге параллельные линии поперек ширины полотна, где они пересекаются под прямым углом более широкими цепными линиями и формируют традиционный для бумаги верже узор. Собственно, таким же способом создаются различные водяные знаки.
По мере того, как бумажная масса двигается по сетке, из нее удаляется не только влага, но и некоторое количество волокон и наполнителей. Они скапливаются на нижней стороне бумажного полотна, из-за чего оно имеет различные характеристики нижней и верхней сторон. Такую бумагу еще называют "двусторонней".
А некоторые машины имеют еще одну дренажную сетку, которая движется вдоль верхней поверхности полотна и поглощает с нее влагу. При этом полотно формируется с более однородными свойствами поверхностей. Но еще большей однородности бумажного полотна можно добиться на двухсеточных машинах. В них используются две сетки, каждая из которых обрабатывает отдельное полотно бумаги. Потом эти два полотна накладываются друг на друга в прессовой секции, образуя двухслойное полотно.
Мало того, многоуровневый головной ящик позволяет подавать в машину сразу три слоя влажной массы один за другим, формируя трехслойное полотно. Этим достигается возможность производить слои различной структуры для краев и центра полотна.
После сетки полотно приглаживается гауч-валом. Затем проходит через ряд шерстяных сукон, которые поддерживают полотно и направляют его в прессовую секцию.
Прессовая секция состоит из ряда цилиндрических валиков, которые выжимают остатки воды из полотна по мере прохождения бумаги между ними.
Содержание воды на этом этапе составляет около 80%.
Сухая зона. После прессовой секции бумажное полотно поступает в секцию сушки - ряд барабанов с паровым нагревом, через которые проходит полотно, размещенное на сукне. В барабанах за счет сжатия и нагрева происходит последовательная сушка полотна.
В середине секции сушки, как правило, имеется проклеивающий пресс - устройство, которое осуществляет покрытие поверхности бумаги нанесением аэрозольного слоя или погружением полотна в пропиточную ванну. Такой процесс называется поверхностным проклеиванием (или внешним проклеиванием), в дополнение к внутреннему проклеиванию.
Поверхностное проклеивание придает поверхности бумаги стойкость к проникновению воды, а также увеличивает жесткость поверхности. Чаще всего для проклеивания поверхности используется крахмал. Иногда делается небольшой слой каолина, чтобы получить бумагу с гладким покрытием.
Теперь бумажное полотно поступает в группу каландров. Каландр представляет из себя группу горизонтальных валиков с хорошо отполированной поверхностью (обычно стальных). Регулируя степень давления валиков, можно получать более или менее гладкую поверхность бумаги. Если в конце линии находится каландр, работающий с наибольшим давлением, то его называют машинным оконечным устройством. Он дает возможность получить бумагу с умеренно гладкой поверхностью, пригодную для печати растровых изображений.
После каландров бумажное полотно сматывается в большой рулон, готовый к нарезке листов или более мелких рулонов.
В этот момент бумага должна содержать не более 4-6% воды.
Суперкаландрирование. Собственно, суперкаландр может и отсутствовать в линии по производству бумаги, но бумага тогда получается шероховатой или, в лучшем случае, с умеренной гладкостью.
Для получения бумаги с гладкой поверхностью, пригодной для печати изображений и сюжетов с мелкими штрихами, можно использовать суперкаландрирование (при котором осуществляется полировка поверхности бумаги до блеска) или покрытие (при котором используется нанесение на поверхность бумаги тонкого гладкого слоя, который при дальнейшей полировке позволяет получить матовую или глянцевую бумагу для художественных работ).
Суперкаландрирование осуществляется так: готовый рулон пропускают через группу суперкаландров, которые за счет трения и давления осуществляют полировку поверхности бумаги.
Если было произведено только каландрирование без нанесения покрытия, то бумага приобретает твердую, гладкую, глянцевую поверхность. Такую бумагу называют суперкаландрированной. Используется она достаточно редко.
Покрытие. Может осуществляться как в бумагоделательной машине, так и вне ее. В любом случае смесь, используемая для покрытия, представляет собой каолин или мел (карбонат кальция) в суспензии с жидкими синтетическими смолами.
Каолин используется для покрытия художественной бумаги (матовой или глянцевой) и получения гладкого, мягкого и гибкого покрытия, легко воспринимающего краситель.
Мел (карбонат кальция) в последнее время получил большее применение. Он имеет нейтральную щелочную реакцию рН, но требует применения нейтральных проклеивающих добавок. Он также имеет более абразивную текстуру, нежели каолин, которая может привести к стиранию краски на отпечатанных листах.
Устройства для покрытия представляют собой несколько модернизированные проклеивающие прессы. Они наносят тончайшие слои покрытия (не более 4 г/м2 с каждой стороны) с помощью валиков или движущихся лопастей во время прохождения полотна через цилиндры секции сушки бумагоделательной машины. В результате получается бумага с легким покрытием. Но, при необходимости, покрытие может быть и более толстым (до 10 г/м2). Оно может быть нанесено устройством дозированной подачи, которое работает по принципу шаберного мелования.
Нанесение покрытия отдельно (вне бумагоделательной машины) обычно используется для получения плотной бумаги с покрытием, матовой и глянцевой мелованной бумаги.
Бумага, на которую наносят покрытие, называется
бумагой-основой. Она должна быть тщательно откалибрована и иметь одинаковую влажность. Предварительное нанесение покрытия может осуществляться формовочным прессом бумагоделательной машины, как и при нанесении легкого покрытия.
Методы отдельного нанесения покрытия различаются в зависимости от конструкции используемых устройств. Чаще применяется шаберное кроющее устройство, в котором полотно пропускается через покровную смесь, а излишек ее соскабливается с поверхности гибким металлическим скребком. Другие устройства используют воздушный нож (сильную струю воздуха) для распределения покровного слоя. В некоторых устройствах предусмотрены обе эти возможности. Обе стороны полотна могут быть покрыты одновременно или раздельно, либо одна сторона покрывается на одном устройстве, а другая - на другом устройстве. Плотность покрытия может составлять 12-24 г/м2 на каждую сторону, в зависимости от веса основной бумаги. Некоторые устройства обеспечивают двухслойное покрытие, одно после другого, что характерно для бумаги с двойным покрытием.
Окончательная отделка поверхности определяется типом пигмента покровного слоя, методом его нанесения и степенью каландрирования. Плотная бумага с покрытием практически не подвергается каландрированию. Матовая и глянцевая художественная бумага пропускается через секцию суперкаландрирования, а поверхность тщательно полируется, в результате чего получается однородная поверхность с равномерным рассеянием света - для матовой бумаги или блестящего и зеркального - для глянцевой.
Казалось бы все, но мы забыли упомянуть о последней стадии процесса производства бумаги. На последней стадии большой рулон перематывается и нарезается на рулоны меньшего размера. Если необходимо получить листы, то рулоны отправляются в цех раскроя или на другое предприятие, которое специализируется на резке.
Если предполагается использование бумаги для рулонной офсетной печати, то раскрой и перемотка должны выполняться с постоянным натяжением, а все соединения и сращивания полотна должны выполняться аккуратно, чтобы они не повредили офсетные цилиндры печатной машины во время печати.
Нарезка листов обычно выполняется на высокоточных режущих станках. Четыре (или более) рулона разматываются и накладываются друг на друга, после чего нарезаются гильотинными ножницами. После нарезки листы собираются в стопы, подсчитываются и упаковываются.
Готовая бумага отправляется в типографию.
Очень важно! При получении, упакованная бумага некоторое время обязательно должна выдерживаться в помещении, прежде чем упаковка будет вскрыта, а бумага использована для печати. Процесс кондиционирования весьма и весьма важен, поскольку позволяет бумаге приобрести стабильность свойств в соответствии с условиями перед ее употреблением.
Вот так. Надеюсь, что чтение всех этих подробностей было не очень скучным, вы дочитали все до данного абзаца и ощущаете себя почти специалистом. Однако, разговор о бумаге не был бы полным, если бы мы не поговорили о том как надо правильно подбирать бумагу для своих производственных нужд.
Выбор бумаги. Для того, чтобы не разбрасываться, предлагаю поговорить о частном случае выбора бумаги для книгопечатания. Бумага, как мы уже знаем, бывает без покрытия (для текста и штриховых иллюстраций) и с покрытием (для печати однокрасочных и цветных полутоновых изображений). Также надо учитывать такую характеристику как масса одного кв. метра бумаги. Этот показатель (для книгопечатания) может находиться в пределах от 25 до 150 г/м2. Выбирая, вы должны определиться с затратами на пересылку, ориентировочной стоимостью книги, характеристиками печатных и фальцовочных машин и т.д.
Толщина бумаги. Если вы издаете книгу небольшого объема, то вполне может быть, что она будет лучше смотреться на толстой бумаге, а если книга предполагается довольно объемная, то может статься, что стоит использовать тонкую бумагу.
Белизна бумаги (оттенок). Как известно, контраст между насыщенным черным шрифтом и слишком белой бумагой утомляет глаза читателя, поэтому не стоит стремиться выбирать бумагу с излишне белым оттенком. Вполне возможно, что гораздо лучшим выбором будет использование бумаги с сероватым, кремовым или другим оттенком.
Специфика содержимого. Текст и штриховые рисунки могут быть напечатаны на бумаге с шероховатой поверхностью, а вот полутоновые или цветные иллюстрации требуют гладкой бумаги с твердой поверхностью (суперкаландрированной или мелованной).
Для книг с одним текстом или с текстом и штриховыми рисунками вполне подойдет бумага без покрытия. Бумагу без покрытия можно условно разделить на следующие категории: механического помола (типа толстой газетной, улучшенного механического помола); книжная бумага (отбеленная бумага механического помола, бумага с частичным механическим помолом, бумага без древесной массы); бумага для офсетной печати (с частичным механическим помолом, со специальной структурой, без древесной массы) и бумага для художественных изданий. Еще раз подчеркну, что это разделение весьма условное.
Бумага механического помола. Как мы знаем, масса, получаемая механическим путем, может быть различных типов. В зависимости от технологии бумага с механическим помолом может иметь разный внешний вид и разнообразные характеристики прочности и белизны. Бумага самого плохого качества - это стандартная газетная бумага и бумага с улучшенным механическим помолом. Лучшей из худших можно считать беленную бумагу с механическим помолом.
Толстая газетная бумага. Этот сорт печатной бумаги механического помола используется очень широко для производства книг в бумажной обложке. Структура ее практически такая же, что и у бумаги, используемой для печати газет, но она делается из более стабильных составляющих и гарантирует объем книги. Содержание древесных механических частиц обычно составляет около 75%. Выпускается она нескольких видов: 48, 53 и 60 г/м2. Поставляется только в рулонах, обладает шероховатой поверхностью (без поверхностной проклейки). ISO (значение белизны) составляет 64/65.
Бумага с улучшенным механическим помолом. Это несколько более качественная бумага по сравнению с толстой газетной. Содержание механических волокон чуть меньше 70%, а степень белизны (за счет отбеливания) может составлять 70 ISO.
Такая бумага более тщательно обрабатывается. За счет каландрирования, поверхность этой бумаги обычно более гладкая и блестящая. По массе бывает обычно 55-65 г/м2. Поставляется в рулонах для офсетной печати без сушки или высокой печати на ротационных машинах.
Используется для качественных книг в обложке и обеспечивает привлекательный внешний вид при небольшой стоимости.
Книжная (волюметрическая) бумага. Представляет собой традиционную для данного вида работ бумагу. Она должна иметь строго заданный объем.
Подобную бумагу, с шероховатой поверхностью, недостаточной белизной или кремовым оттенком, называют бумагой Antique.
Состав волокон у этой бумаги может быть различным, от механического помола (с отбеливанием) до смешанного (частичного механического помола) и чистого (не содержащего частиц древесины). Каждая из этих групп отличается своими параметрами, свойствами для печати и пр.
Отбеленная бумага механического помола. На 65% (или более) состоит из частиц, полученных механическим помолом (иногда смешанных с более качественными составляющими). После отбеливания имеет довольно высокую степень белизны (до 75 ISO), поэтому хорошо выглядит по сравнению с более дорогими сортами. Но высокое содержание механических составляющих приводит к быстрому пожелтению бумаги.
По массе 1 м2 отбеленной бумаги составляет от 60 г/м2 и выше (70, 80, 90 г/м2 и даже выше).
Книги на отбеленной книжной бумаге могут печататься на листовых или рулонных печатных машинах. Но, если бумага не проклеена, то для листовых печатных машин требуется регулировка липкости красок. На листовых машинах тоже могут быть проблемы с подачей толстых листов с рыхлой структурой.
Эта бумага хорошо подходит для книг в переплете или для технической литературы, где срок службы книг предполагается не слишком большим, а стоимость ограничена.
Бумага с частичным механическим помолом. Еще такую бумагу иногда называют бумагой, содержащей частицы древесины, либо бумагой со смешанной структурой, чтобы отличать ее от чистых сортов, не содержащих частиц древесины.
Для ее получения используются различные виды волокнистой массы и их смеси, начиная с 50% содержания механической массы (для самых дешевых сортов) до 20% (для более дорогих сортов). Могут использоваться и бумажные отходы. Прочность такой бумаги прямо пропорциональна количеству механических составляющих в структуре.
Стандартная толщина и масса 1 м2 такая же, что и у бумаги с механическим помолом (80 г/м2).
Эта бумага несколько дороже, чем бумага с механическим помолом, зато обладает большей прочностью и лучшей печатной поверхностью. Используется для издания художественной литературы в переплете, технических изданий в переплете, а также для иллюстрированных книг в обложке.
Бумага без частиц древесной массы. Производится из массы, не содержащей частиц древесины. Бумага не желтеет и отлично ведет себя при печати. Хотя отметим, что все же допускается содержание в этой бумаге до 10% механической массы.
Она имеет те же параметры, что и стандартная бумага с частично механическим помолом, - 80 г/м2 (реже 90 г/м2). Чаще всего предлагается белая и кремовая бумага.
Используется для хорошо оформленных изданий, не относящихся к беллетристике, обладающих высокой долговечностью и стойкостью к износу.
Бумага для офсетной печати. Этим термином обозначают различные сорта печатной бумаги без покрытия, легкую печатную бумагу, банковскую и деловую бумагу, плотную офсетную бумагу и двухслойную бумагу.
Бумага машинной гладкости. Является многоцелевой бумагой для печати большинства книг с текстовым материалом, учебников, справочников и других изданий.
Понятие машинной гладкости имеет отношение к процессу каландрирования. Бумага машинной гладкости обычно не содержит частицы древесины - наибольшее допустимое содержание механических частиц (или веществ утилизированных бумажных отходов) составляет 12- 15%. Ее, как правило, изготавливают из мягких пород деревьев с последующим отбеливанием.
Выбирая бумагу машинной гладкости, необходимо оценить степень ее непрозрачности. Как правило, содержащиеся в бумаге элементы механического помола, а также толщина самой бумаги обуславливают высокую степень непрозрачности - 94-95%. Если в такой бумаге имеется малое содержание элементов механического помола, то при каландрировании толщина бумаги снижается и, соответственно, уменьшается непрозрачность. Это устраняется добавлением специальных наполнителей, например, диоксида титана (что, в то же время, увеличивает стоимость бумаги).
Легкие (тонкие) бумаги. Относительно непрозрачные, машинной гладкости с массой от 25 до 55 г/м2 не содержащие частиц древесной массы. Могут быть белыми или тонированными.
Используются при издании справочников большого объема. Такие сорта бумаги достаточно дороги.
Офсетные плотные бумаги. Имеют высокую непрозрачность. Весом от 90 до 200 г/м2 (и выше). Почти идеально подходит для детских книг, альбомов и пр.
Двухслойная бумага. Довольно дорога, но незаменима, если предъявляются особые требования (ровная и гладкая поверхность).
Суперкаландрированная бумага. По своему виду похожа на полуматовую бумагу и имеет сходное использование, - для книг с тонкими штриховыми рисунками, полутоновыми и цветными иллюстрациями.
Обладает плотной, твердой поверхностью. Популярна для изданий иллюстрированных журналов, хотя в этих случаях чаще используется бумага с покрытием, которая лучше принимает краску и обходится дешевле.
Бумага с покрытием. Предполагает плотность покрытия не менее 3,7 г/м2 на каждую сторону, а само покрытие полируется различными способами. Основа может быть различной, - от дешевой с механическим помолом до дорогой, не содержащей частиц древесины, что сказывается на качестве бумаги. На практике, как правило, выбирают между бумагой с матовым и глянцевым покрытием.
Бумага с матовым покрытием. Бумага с нанесенным слоем покрытия после каландрирования приобретает матовую поверхность. При этом основа может быть с частичным механическим помолом, либо не содержащей частиц древесины.
Бумага с тонким слоем покрытия, которое наносится в бумагоделательной машине проклеивающим прессом, назвается бумагой с машинным покрытием. При очень тонком слое покрытия (до 4 г/м2 для каждой стороны) получается бумага с легким покрытием или пигментированная. Бумагу с более толстым покрытием (до 10 г/м2 с каждой стороны) получают с помощью устройства дозированной подачи, которое действует подобно устройству шаберного покрытия.
А вот если, толстый слой покрытия наносится на машинах не входящих в состав бумагоделательной машины, то бумага называется бумагой с внемашинным покрытием.
Бумага с машинным покрытием хорошо подходит для книг с небольшим количеством полутоновых иллюстраций. Бумага с внемашинным покрытием подходит для книг с большим количеством иллюстраций и для книг в цвете.
Выбирая бумагу ориентируйтесь, в первую очередь, на качество основы. Основа с механическим или частичным механическим помолом будет желтеть быстрее, чем бумага без частиц древесины. Покрытие не может компенсировать этот эффект.
Масса у бумаги с матовым покрытием может быть в широком диапазоне от 90 до 150 г/м2 (или выше). Наиболее часто используют бумагу 100, 115 и 125 г/м2.
Гладкие плотные матовые бумаги имеют меньшую толщину, что скажется на объеме книжного блока.
Большинство сортов бумаги с покрытием являются абразивными, поэтому не примените прибегнуть к пробной печати и тестам на прочность закрепления краски. Кстати, такие сорта бумаги требуют особой тщательности при транспортировке отпечатанной продукции во избежание стирания и смазывания краски.
Большинство сортов этой бумаги характеризуются высоким значением белизны.
Глянцевая бумага с покрытием. Это бумага с покрытием, подвергнутая каландрированию для полировки поверхности и придания ей блеска. Имеет более одного слоя покрытия. Например, она может быть покрыта слоем с плотностью 4 г/м2 на каждую сторону при обработке на бумагоделательной машине, а затем может быть нанесен следующий слой с плотностью 8 г/м2 на каждую сторону на машине предварительного покрытия и, наконец, окончательный слой покрытия с плотностью около 20 г/м2 на сторону наносится на отдельном устройстве вне машины.
По основным характеристикам, связанным с процессом печати и переплета, глянцевая бумага аналогична матовой: поверхность ее гладкая, степень зернистости аналогична, но глянцевая бумага несколько более скользкая.
Использование глянцевой бумаги полезно в тех случаях, когда высококачественные иллюстрации размещаются отдельно от текста: обложки книг, отдельные тетради иллюстраций, фронтисписы и т.д. К сожалению, книги отпечатанные на глянцевой бумаге с покрытием читать довольно неудобно, - бумага тяжелая и слишком сильно блестит.
Что еще необходимо знать при подборе бумаги?
Было бы неправильным, если бы я не упомянул о том, как правильно выбрать направление волокон бумаги.
Как правило, волокна располагаются по направлению движения полотна (если бумага формируется на сетках бумагоделательной машины).
Рулон, раскроенный из большого рулона бумаги на конце бумагоделательной машины, будет всегда иметь направление волокон, совпадающее с направлением размотки рулона. А вот листы, получаемые в при раскрое большого рулона в направлении по длине или по ширине могут иметь продольное направление волокон или поперечное. Здесь важно обратить внимание на два обстоятельства:
- первое, - бумага лучше складывается по волокнам, чем против волокон (сопротивляется при попытке сложить лист поперек волокон). В итоге каждая сброшюрованная тетрадь или книга, в которой волокна располагаются от верхней части страницы к нижней, способствует раскрытию. В противном случае (при поперечном расположении волокон), в открытом состоянии книги, действуют в сторону ее закрытия. Из-за этого желательно, чтобы выбранное направление волокон исходной бумаги в готовом издании было направлено сверху вниз.
- второе, - непостоянство размеров. Дело в том, что при изменении влажности лист бумаги будет иметь тенденцию к растяжению в поперечном направлению волокон направлении, а не в продольном. Т.е. если вы взяли лист с продольным расположением волокон, то максимальное растяжение будет по короткой стороне, а если лист с поперечным направлением волокон, то максимальное растяжение будет по длинной стороне.
Резюмируя эти вышеизложенные фразы, скажем, что растяжение бумаги будет минимальным, если лист имеет продольное расположение волокон. Поскольку совмещение красок при работе с цветом очень важно, надо помнить, что использование листов с продольным расположением волокон сводит к минимуму риск ошибок при совмещении.
И наконец, самое важное: производство бумаги имеет промышленный масштаб, конечный продукт должен удовлетворять всем требованиям, обеспечивающим его практическое использование для типографских целей, допуская незначительные отклонения параметров.
Но проблемы возникают даже в хорошо отлаженном механизме. Давайте рассмотрим наиболее характерные случаи.
Оттенок. Разные партии одного и того же сорта бумаги должны быть одного оттенка. Но, что делать если это не так?
Небольшие вариации оттенка допустимы, хотя в большинстве случаев это и создает проблемы. Если различия в оттенках слишком заметны, то вы должны произвести сортировку бумаги так, чтобы при изготовлении одной книги не была использована бумага двух разных оттенков.
Поставка и хранение. Бумага - весьма нестабильный материал. Если окружающая среда более теплая и влажная, чем сама бумага, то бумага будет поглощать влагу и коробиться; а если окружающая среда более холодная и менее влажная, чем бумага, она будет выделять влагу и истончаться.
Бумага поставляется в запечатанной упаковке, и если температура на складе отличается от температуры упаковки, то всю партию следует выдержать, пока ее температура не сравняется с температурой окружающей среды.
Волнообразность краев. Если температура в помещении выше чем температура бумаги (при вскрытии упаковки) или окружающая среда более влажная, то влага теплого воздуха в помещении будет конденсироваться вокруг более холодных краев пачки, что приведет к загибанию внешних краев. А поскольку внутреннее содержимое пачки не реагирует на изменение температуры, то края пачки будут скручиваться наружу и станут волнистыми, в то время как центральная часть останется нормальной.
Уплотнение краев. Если температура в помещении ниже чем температура бумаги или воздух в помещении более сухой, то края листов в пачке отдают влагу в окружающую среду и уплотняются, внешние края растягиваются, а центр пачки вспучивается.
Воздействие влаги обязательно скажется в процессе печати, - если бумага имеет волнообразные края, то возможен загиб или смятие краев на входе или на выходе печатной машины, при захвате или выводе листов; при уплотненных краях возможно смятие в центре листа. Описанные здесь проблемы можно отнести и к бумаге в рулонах.
Следует обеспечить неизменность таких параметров как температура и влажность в помещении, где хранится бумага, чтобы предотвратить растяжение и удлинение бумаги.
Пористая бумага. Пористые сорта приводят к затруднениям при подаче листов в печатную машину, - механизм каскадной подачи бумаги иногда будет захватывать более одного листа за раз. Такое случается с легкими сортами газетной бумаги (небольшой вес и относительно большая толщина).
Дефекты упаковки. Когда бумага поставляется в листах, то часто встречаются дефекты связанные с заусенцами при обрезке или надрывом некоторых листов в пачке, повреждения в местах сращивания (соединения между рулонами при раскрое и перемотке), а также излишнее скопление пыли на краях. Заметьте, что первые два дефекта могут привести к повреждению офсетного цилиндра или вызвать появление пятен.
Если бумага в рулонах, то проблемы чаще возникают при повреждении краев рулона или из-за дефектов возникающих при перемотке рулона на новую бобину. Увеличение натяжения по мере протяжки рулона через печатную машину говорит о краевых дефектах (вмятинах или надрывах), что может привести к обрыву полотна во время печати.
Качество поверхности бумаги. Такие проблемы выявляются когда оттиски уже готовы. Если вы используете бумагу без покрытия, то эти проблемы чаще связаны с качеством поверхностной проклейки. В листовых печатных машинах значения давления и растяжения больше, чем в рулонных машинах, поэтому проблемы чаще возникают при использовании бумаги без покрытия именно при листовой печати.
Если используется бумага с покрытием, то дефекты обычно связаны с самим покровным слоем, который отслаивается или имеет неровную структуру.
Посторонние частицы. Как правило, встречаются при использовании бумаги без покрытия. Дефекты проявляются в виде непропечатки (темные точки, окруженные белым ореолом). С ними можно справиться, если уменьшить подачу краски, снизить скорость печати, чаще смывать офсетные полотена или увеличить подачу воды на форму.
Также, непропечатка встречается при использовании бумаги с покрытием. Частицы покрытия отрываются от поверхности и вместе с фрагментами краски оставляют на изображении белые участки. В этом случае надо уменьшить липкость краски.
Просвечивание. Малая непрозрачность бумаги и напечатанное изображение просвечивает с противоположной стороны листа. Можно попробовать уменьшить подачу краски или сменить тип бумаги.
Стирание краски. В начале данной статьи, мы уже говорили о том, что сорта бумаги с покрытием, наносимым вне бумагоделательной машины, имеют плотную и абразивную поверхность, и в ряде случаев, когда краска сохнет медленно, или когда над отпечатанным материалом выполняются какие-либо действия, абразивная поверхность способствует стиранию краски и переносу ее на соседние страницы на развороте.
Решить проблему можно использованием сушащих добавок в краску или использованием другого типа красок.
Пробивание. Проникновение краски с одной стороны листа на другую через капилляры в структуре бумаги. Вызывается слишком большим давлением при печати или использованием абсорбирующей бумаги. Следовательно, решить проблему можно уменьшением силы давления при переносе краски на бумагу.
Если у вас возникают проблемы с бумагой, то вы всегда можете написать претензии поставщикам или производителям. Надо сказать, что на бумажных фабриках выполняют множество тестов для выпускаемой продукции и фиксируют результаты проверок для каждой партии, которые предоставляются в случае предъявления претензий к качеству бумаги.
Как минимум, фиксируются масса (гр/м2), толщина, непрозрачность, белизна, наличие древесины.
Масса. Допустимое отклонение для бумаги с массой 1 м2 40 г (и выше) составляет плюс-минус 5%.
Толщина. Допускается плюс-минус 7,5% для бумаги свыше 100 микрометров.
Непрозрачность. Измеряется по шкале отражения от 0% до 100%. Для офисной бумаги 80 г/м2 непрозрачность составляет 87%, для бумаги машинной гладкости 80 г/м2 - 94%, для бумаги 100 г/м2 с матовым покрытием - 93%.
Белизна. Измеряется по шкале ISO с помощью специального инструмента. Для газетной бумаги ISO составляет 65, для непрозрачной печатной бумаги машинной гладкости - ISO 85.
Наличие древесной массы. Определяется с помощью хлорида бериллия. Капнув раствором на бумагу смотрят, - если пятно красного цвета, значит древесина в массе есть, если остается жёлтого цвета, то бумага не содержит частиц древесины.
Горячо приветствую читателя, сумевшего одолеть сей труд! Затратив некоторое количество времени на его прочтение, вы можете чувствовать себя, как минимум, на голову выше и вас уже просто так не смутить всякими мудрёными словами, типа "фибриляция" или "каландрирование".
© 2002 Николай Дубина aka nik7777
Кубилай
04 янв 2011
Alaska_kid
04 янв 2011
Alaska_kid (04 Январь 2011 - 18:52) писал:
кабан
04 янв 2011
Мутный Тип
05 янв 2011
aloiza
29 июн 2012
НАРОДНАЯ МУДРОСТЬ О ТОМ, ГДЕ ПОСТРОИТЬ ДОМ.pdf (89,57К)
