Московский государственный университет печати

Шахкельдян Б.Н., Климова Е.Д., Кравчина Н.А., Якушев С.М.


         

Полиграфические материалы. Ч. I: Бумага и переплетные материалы

Лабораторные работы для специальностей:
2809 - "Технология полиграфического производства";
2809.04 - "Материалы для специальных видов печати";
2809.06 - "Полиграфическое материаловедение и промышленная экология";
0705 - "Экономика и организация полиграфического производства";
0516 - "Графика"


Шахкельдян Б.Н., Климова Е.Д., Кравчина Н.А., Якушев С.М.
Полиграфические материалы. Ч. I: Бумага и переплетные материалы
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Введение

2.

ЗАДАНИЕ 1. ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА БУМАГИ

2.1.

Лабораторная работа 1. Микроскопический и химический анализ волокнистых полуфабрикатов

2.2.

Лабораторная работа 2. Изучение состава бумаги по волокну и определение номера бумаги

2.3.

Лабораторная работа 3. Определение климатических условий и влажности бумаги

2.4.

Лабораторная работа 4. Определение зольности бумаги и расчет содержания наполнителя

3.

ЗАДАНИЕ 2. ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ БУМАГИ

3.1.

Лабораторная работа 5. Определение направления отлива бумаги

3.2.

Лабораторная работа 6. Определение размерных характеристик бумаги

3.3.

Лабораторная работа 7. Расчет плотности бумаги

3.4.

Лабораторная работа 8. Расчет пористости бумаги

3.5.

Лабораторная работа 9. Определение среднего размера пор

3.6.

Лабораторная работа 10. Внешняя характеристика поверхности бумаги

4.

ЗАДАНИЕ 3. МЕХАНИЧЕСКИЕ (ПРОЧНОСТНЫЕ И ДЕФОРМАЦИОННЫЕ) СВОЙСТВА БУМАГИ

4.1.

Лабораторная работа 11. Определение прочности бумаги на излом

4.2.

Лабораторная работа 12. Определение сопротивления бумаги на раздирание

4.3.

Лабораторная работа 13. Определение сопротивления бумаги продавливанию

4.4.

Лабораторная работа 14. Определение стойкости поверхности бумаги к выщипыванию

4.5.

Лабораторная работа 15. Определение прочности и предельного удлинения бумаги при растяжении

4.6.

Лабораторная работа 16. Изучение деформации растяжения при малых нагрузках и определение условного показателя жесткости бумаги

4.7.

Лабораторная работа 17. Изучение деформации сжатия бумаги

5.

ЗАДАНИЕ 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТИ БУМАГИ

5.1.

Лабораторная работа 18. Определение стандартной гладкости бумаги

5.2.

Лабораторная работа 19. Определение эффективной гладкости и расчет мягкости

5.3.

Лабораторная работа 20. Влияние гладкости бумаги на графическую точность штриховых элементов оттиска

6.

ЗАДАНИЕ 5. ОТНОШЕНИЕ БУМАГИ К ЖИДКОСТЯМ

6.1.

Лабораторная работа 21. Изучение впитывающей способности бумаги

6.2.

Лабораторная работа 22. Определение степени проклейки бумаги

6.3.

Лабораторная работа 23. Изучение линейной деформации бумаги при изменении ее влажности

6.4.

Лабораторная работа 24. Определение влагопрочности бумаги

6.5.

Лабораторная работа 25. Определение скручиваемости бумаги при местном и одностороннем увлажнении

6.6.

Лабораторная работа 26. Определение рН водной вытяжки бумаги

7.

ЗАДАНИЕ 6. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БУМАГИ

7.1.

Лабораторная работа 27. Определение белизны и оттенка бумаги

7.2.

Лабораторная работа 28. Определение светонепроницаемости бумаги

7.3.

Лабораторная работа 29. Определение глянца бумаги

8.

ЗАДАНИЕ 7. ИСПЫТАНИЯ ПЕРЕПЛЕТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

9.

Картон

9.1.

Лабораторная работа 30. Изучение структуры картона

9.2.

Лабораторная работа 31. Изучение деформационных свойств картона при сжатии

9.3.

Лабораторная работа 32. Определение впитывающей способности картона

10.

Покровные материалы

10.1.

Лабораторная работа 33. Определение структуры покровного материала

10.2.

Лабораторная работа 34. Определение жесткости и упругости покровных материалов

10.3.

Лабораторная работа 35. Определение скручиваемости покровного материала при одностороннем нанесении клеевой пленки

10.4.

Лабораторная работа 36. Характеристика свойств поверхности покровных материалов

11.

Фольга полиграфическая

11.1.

Лабораторная работа 37. Определение кроющей способности фольги

11.2.

Лабораторная работа 38. Определение глянца разных видов фольги

11.3.

Лабораторная работа 39. Сравнение толщины фольги на разных подложках и предположительные выводы о их разрешающей способности

12.

Клеящие вещества

12.1.

Лабораторная работа 40. Определение впитывающей способности клея

12.2.

Лабораторная работа 41. Определение липкости клея

12.3.

Лабораторная работа 42. Определение прочности склейки

12.4.

Лабораторная работа 43. Испытание эластичности клеевой пленки

Указатели
26   указатель иллюстраций
Рис. 2. Определение направления отлива бумаги Рис. 3. Толщиномер ТИБ-1 Рис. 4. Квадрантные весы Рис. 5. Прибор Клемма-Винклера

Цель работы. Изучение особенностей структуры бумаги как листового материала.

Содержание работы. Освоение метода определения направления отлива бумаги.

Методика и порядок выполнения работы. При определении направления отлива в листе используется различие механических свойств бумаги в этих направлениях: большая жесткость в машинном направлении, что приводит к меньшей деформируемости бумаги при провисании ее под действием собственного веса. На испытуемом листе бумаги чертят полоски размером 15 x 240 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях, соответствующих сторонам листа. Полоски отмечают условными знаками, чтобы фиксировать их расположение в листе. Затем вырезают их из листа, накладывают одну на другую, зажимают с одного конца пальцами, оставляя другие концы висеть свободно под действием собственного веса. После этого нижнюю и верхнюю полоски меняют местами и вновь наблюдают за их провисанием. Больше будет провисать менее жесткая полоска, вырезанная в поперечном направлении (рис. 2, а Рис. 2. Определение направления отлива бумаги). Более жесткая полоска, вырезанная в машинном направлении, провисает меньше и находится на этом рисунке сверху. Если полоска машинного направления будет внизу, она поддерживает поперечную полоску и не дает ей провисать (рис. 2, б).

Содержание и форма отчета. Полоски надписывают и используют в дальнейшем для определения прочности бумаги при растяжении (в работе 15). По условным знакам, сделанным на полосках, определяют и отмечают стрелками машинное и поперечное направления в листе, что необходимо учитывать при дальнейших испытаниях.

Цель работы. Выработка практических навыков определения основных размерных характеристик бумаги, получение представления о неоднородности структуры бумаги.

Содержание работы. К размерным показателям, характеризующим структуру бумаги и картона, относятся толщина и масса квадратного метра.

Приборы и принадлежности: толщиномер для бумаги ТИБ-1, квадрантные весы KB-180, линейка обычная или шаблон для вырезания заданного образца бумаги, ножницы.

Методика и порядок выполнения работы

6.1. Определение толщины бумаги

Толщина является важным показателем бумаги и картона как листовых материалов, от которой зависят многие их свойства. Толщина определяется толщиномером (рис. 3 Рис. 3. Толщиномер ТИБ-1) и выражается в миллиметрах с точностью до 0,001 мм. Для испытания вырезают образец размером 100 х 100 мм. Измерения толщины производят в пяти местах образца, затем рассчитывают среднее арифметическое значение (<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
). Чтобы сделать вывод о равномерности бумаги по толщине, сравнивают максимальное и минимальное значения полученных цифр, т.е. вычисляют <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. В случае равномерной по толщине бумаги эта разница не должна превышать 0,005 мм.

6.2. Определение массы квадратного метра

Масса квадратного метра бумаги связана с ее толщиной, так как чем толще бумага, тем она тяжелее (при условии равной плотности). Кроме того, она является показателем, который используется при расчетах расхода бумаги в зависимости от объема и тиража издания. По массе квадратного метра можно также рассчитать длину бумаги в рулоне и количество печатных листов, которые могут быть с него отпечатаны.

Масса квадратного метра определяется взвешиванием образца бумаги, использованного в предыдущей работе, и пересчетом затем массы на площадь листа в один квадратный метр. Практически для этого используются специальные квадрантные весы (рис. 4 Рис. 4. Квадрантные весы), на которых должен взвешиваться образец бумаги площадью в 0,1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, помещенный на чашку 1. Результат отсчитывают на дуговой шкале 2 по отклонению стрелки 3, причем цифры на шкале сразу указывают величину массы квадратного метра (<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
).

В лабораторной работе взвешивают образец размером 100 x 100 мм (0,01 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
), масса образца составляет 0,1 от показателя шкалы прибора, а масса бумаги будет равна полученному результату, умноженному на 100.

Масса бумаги изменяется в зависимости от колебаний ее влажности. Поэтому важно вести испытания при постоянной стандартной влажности. Если же это не соблюдается, то массу квадратного метра, полученную при данной влажности бумаги, можно привести к стандартной влажности пересчетом по формуле

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где М - искомая масса квадратного метра при стандартной влажности; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- масса квадратного метра при влажности в момент измерения; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- влажность бумаги в момент измерения; В - стандартная влажность, принятая равной 7%.

Содержание и форма отчета. Полученные результаты по размерным характеристикам бумаги вносят в рабочий журнал и в таблицу 1. Полученные результаты оценивают.

Цель работы. Ознакомление с плотностью - важнейшей физической характеристикой структуры бумаги как капиллярно-пористого материала.

Содержание работы. Освоение метода расчета плотности (объемной массы) бумаги.

Методика и порядок выполнения работы. Плотность - масса 1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
бумаги. Она определяется отношением массы образца материала к его объему:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Для расчета плотности бумаги следует использовать значения массы квадратного метра и толщины бумаги, определенные в работе 6.

Содержание и форма отчета. В рабочий журнал заносят расчеты и результаты расчетов, которые вносят также в таблицу 1.

Цель работы. Ознакомление с методикой расчета пористости бумаги и оценка структуры бумаги, с которой проводятся исследования.

Содержание работы. При теоретической проработке задания студенты изучают способы, применимые при производстве бумаги для придания ей требуемой плотности и связи плотности с пористостью бумаги. При этом основное внимание уделяется усвоению того, какие рабочие свойства бумаги и картона связаны с их пористостью, какие требования предъявляются к пористости бумаги разного назначения (например, к газетной бумаге и к бумаге для иллюстрационных изданий).

Методика и порядок выполнения работы. Пористость - это объем пор, содержащихся в 1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
бумаги. Она определяется расчетным способом:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где П - пористость; Vпор - объем пор; Vб - объем бумаги. Приведенную формулу в развернутом виде можно написать следующим образом:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где Vб - объем бумаги, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
; Vв - объем волокнистого материала, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
; Vн - объем наполнителя, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Из этой формулы видно, что расчет пористости производят путем сопоставления значения плотностей (объемной массы) бумаги и плотности материалов, входящих в состав бумаги (волокнистых материалов и наполнителя). Волокнистые материалы (целлюлоза, древесная масса и др.) имеют плотность, примерно равную 1,5 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а плотность бумаги была определена в работе 7 и в зависимости от вида бумаги колеблется в пределах 0,5-1,3 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Из этих данных видно, что плотность бумаги меньше плотности волокнистого материала, что обусловлено ее пористостью.

В простейшем случае, когда бумага не содержит наполнителя, масса листа бумаги равна массе волокнистого материала. Обычно же бумага содержит наполнитель, объем которого должен учитываться при расчете пористости. Для этого нужно знать количество наполнителя, содержащегося в бумаге, вид наполнителя и его плотность. В учебной работе принимается, что в бумаге в качестве наполнителя содержится каолин, плотность которого <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
= 2,6 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Расчет пористости ведется для образца бумаги массой 100 г. Количество наполнителя Н в 100 г бумаги определяется по зольности с учетом потери массы при прокаливании (см. работу 4). Объем наполнителя в 100 г бумаги определяется по формуле

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Объем волокнистого материала в 100 г бумаги -

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Объем 100 г бумаги

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Содержание и форма отчета. В рабочий журнал записывают расчеты и полученный результат с обязательным указанием размерности. Производят оценку полученного результата, учтивая, что пористость обычных видов печатной бумаги колеблется от 30% до 65%. Полученный результат вносится также в таблицу 1.

Цель работы. Ознакомление с методом определения размера пор бумаги по впитывающей способности и оценка структуры исследуемой бумаги.

Содержание работы. Пористая структура бумаги, помимо суммарного объема пор (см. работу 8), характеризуется еще и размерами пор, от которых зависят важнейшие свойства бумаги и, в первую очередь, впитывающая способность. Так как поры бумаги не имеют определенной формы и различаются размерами, то вводится условный показатель - средний радиус пор, который определяется на основании изучения кинетики впитывания. При этом капиллярная структура бумаги уподобляется системе правильных цилиндрических капилляров. Капиллярное давление Р, приводящее к впитыванию, зависит от радиуса капилляров и молекулярных сил, проявляющихся через поверхностное натяжение жидкости <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и косинуса краевого угла смачивания <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Впитывание уподобляется течению жидкости по капилляру, которое подчиняется закону Пуазеля:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- объемная скорость течения; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- вязкость жидкости; l - длина капилляра. Совместное решение уравнений (1) и (2) дает закон Уошборна:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Этот закон определяет кинетику впитывания под действием капиллярного давления с учетом вязкого сопротивления течению, где t - время впитывания, l - высота впитывания.

Приборы и принадлежности: прибор "Клемма-Винклера" В-2, линейка обычная, ножницы, уайт-спирит, секундомер.

Методика и порядок выполнения работы. Испытанию подвергается образец бумаги размером 15 x 240 мм, вырезанный в машинном направлении. На одном конце образца проводят линию на расстоянии 5 мм от края. Затем полоску бумаги укрепляют в зажиме 3 прибора "Клемма-Винклера" (рис. 5 Рис. 5. Прибор Клемма-Винклера) таким образом, чтобы нулевое деление шкалы линейки 4 соответствовало нанесенной на образце линии. В ванночку 1 прибора наливают уайт-спирит в качестве впитывающейся жидкости и стопорным винтом 2 опускают планку с полоской бумаги и линейкой так, чтобы нулевая точка линейки оказалась на уровне жидкости. Замечают время (включают секундомер) и следят за высотой поднятия жидкости по полоске бумаги в зависимости от времени в течение 20 минут. При этом необходимо следить за тем, чтобы бумага не касалась металлической линейки 4На приборе Клемма-Винклера работают одновременно несколько студентов, каждый со своим образцом бумаги..

Содержание и форма отчета. Результаты наблюдений за кинетикой впитывания уайт-спирита заносятся в таблицу 4.

Таблица 4. Кинетика впитывания
Время впитывания, t Высота поднятия уайт-спирита, l l2, м2
мин с мм м

1

60

     

5

300

     

10

600

     

15

900

     

20

900

     

© Центр дистанционного образования МГУП