Оценка показателей качества печати на композиционных упаковочных материалах

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена исследованию печатно-технических показателей многослойных целлюлозных композиционных материалов для упаковки. Описаны результаты печати на образцах упаковочной бумаги и картона. Исследована зависимость качества оттисков от композиционного состава бумаги. Для производителя это означает правильный выбор компонентов упаковочной бумаги, позволяющего максимально использовать потенциал исходных полуфабрикатов.

ABSTRACT

Article is devoted to a research of printing and technical indicators of multilayered cellulose composite materials for packing. Results of the press on samples of packing paper and a cardboard are described. It is investigated the dependence of the quality of prints on the compositional composition of paper. It means a right choice of components of packing paper for the producer, allowing to use as much as possible the potential of initial semi-finished products. 

Ключевые слова: тара, бумага, картон, упаковка, целлюлоза, композиционные материалы.

Keywords: container, paper, cardboard, packaging, cellulose, composite materials.

Введение. В настоящее время в Узбекистане расходные материалы для полиграфического производства по многим позициям завозятся из-за рубежа. Одной из важнейших задач, реализуемых в Узбекистане в рамках проводимых экономических реформ, является развитие инновационной экономики, техническое и технологическое переоснащение ведущих отраслей, переработка местного сырья в готовую продукцию [1].

Поэтому задача импортозамещения при одновременном увеличении переработки исходного сырья при производстве целлюлозно-бумажной продукции для сферы упаковки является важным направлением развития отрасли в условиях Узбекистана. В этом направлении в Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности ведутся научные работы по разработке и исследованию печатно-технических свойств композиционных бумаг для упаковки.

Известно, что четкость печатающих элементов на оттиске зависит от впитывающей способности запечатываемого материала. Впитывающая способность зависит от компози-ционного состава и структурных характеристик бумаги и картона, что подтверждено экспе-риментами [2].  

Экспериментальное исследование. В данной работе исследовано распределение красочного слоя в поверхностных слоях экспериментальных композиционных упаковочных бумаг и картона в процессе взаимодействия «краска − запечатываемый материал». Для выяснения влияния физико-механических свойств бумаги на качество печати выбрали четыре варианта образцов бумаг с различными свойствами (табл. 1).

Получена упаковочная бумага, содержащая два слоя: первый слой обладает хорошими поверхностными свойствами и прочностью; второй слой обеспечивает объемность материала. Первый волокнистый слой содержит беленую хлопковую целлюлозу (ХЦ) с добавлением МПАН (модифицированный полиакрилонитрил) в количестве 30-70% от массы бумаги, второй волокнистый слой содержит вторичное сырье − макулатуру (ВСМ), являющаяся отходом картонного производства [3-4].

Изготовление образцов с плотностью 150 г/м² производили обычном способом на лабораторном листоотливном аппарате «Werkstoff Prüfmaschinen» (Германия). Для изготовления отливок целлюлоза размалывалась до степени помола 40-55 °ШР для верхнего слоя и 21-28 °ШР для нижнего слоя (масса верхнего слоя 60 г/м², нижнего слоя 90 г/м²) [5].

Таблица 1.

Композиционный состав экспериментальных бумаг

Изучение печатно-технических свойств способствует разработке рекомендаций по композиционному составу и областей применения новых бумаг. К печатным свойствам относятся такие характеристики бумаги, как способность обеспечивать высокое качество печатного изображения, красковосприятие, толщина красочного слоя, воспроизведение растровых элементов изображения, оптическая плотность и скорость закрепления красочного слоя [6].

Процент перехода краски с формы на поверхность композиционной бумаги в момент печатного контакта характеризуется показателем красковосприятия. Этот процент может быть определен как прямым путем взвешивания образца композиционной бумаги и формы до и после запечатывания, так и косвенным путем - определением оптической плотности красочного слоя на оттиске, зная расход краски с формы в весовом отношении.

Среди существующих методов для анализа процесса взаимодействия компонентов печатной системы (бумаги и краски), наряду с современными инновационными методами, используют традиционные оптические методы, позволяющие оценить влияние факторов, характеризующих взаимодействие между печатной краской и поверхностью композиционной бумаги [7].

Для контроля качества оттиска нами использован метод анализа изображений, основанный на оценке оптической плотности (табл. 2) [8]. Этот метод позволяет измерять оптическую плотность оттиска в процентах, средний уровень серого, равномерность и интенсивность цвета. В данном случае печатные свойства определяли по стандартной методике по ГОСТ 24356 «Бумага. Методы определения печатных свойств».

Таблица 2.

Зависимость оптической плотности от состава бумаги

Распределение краски в поверхностных и объемных слоях запечатываемого материала имеет различный характер, определяемый его микрогеометрией. Как видно из табл. 3, повышение процента перехода краски с формы на бумагу наблюдается до толщины красочного слоя на форме 2,8 мкм. Взаимодействие печатной краски с поверхностным слоем на образцах упаковочной бумаги №2 и №3 (20:80; и 50:50 %) заметно отличается.

Таблица 3.

Зависимость красковосприятия от состава бумаги

Как видно из табл. 3, при почти одинаковой толщине красочного слоя на оттиске наибольшая оптическая плотность оттиска достигается на поверхностном слое образцах упаковочной бумаги №2 и №3 (20:80; и 50:50 %). Такое явление подтверждает наше представление о том, что волокна хлопковой целлюлозы в процессе формирования слоя заполняют промежутки между отходов МПАН волокнами, обеспечивая повышенную сомкнутость и тонкопористую структуру поверхности, которая не позволяет пигменту краски мигрировать в толщину красочного слоя в процессе запечатывания и закрепления его.

Экспериментально показана, что упаковочной бумаге №4 (30:70%) характерна меньшая оптическая плотность, на образцах упаковочных бумаг №2 и №3 (20:80; и 50:50%) краски проникают внутрь однородно, а на поверхности бумаги остается равномерный красочный слой, который имеет удовлетворяющие показатели оптической плотности, это означает, что эти образцы упаковочной бумаги имеют более гладкую поверхностную структуру. Оставаясь на поверхности, пигмент обеспечивает повышенную оптическую плотность красочному слою.

Для анализа композиционной упаковочной бумаги и распределения печатной краски в поверхностных и объемных слоях запечатываемого материала исследования проводили методом электронной микроскопии (рис. 1).

Рисунок 1. Микрофотографии распределения печатной краски на поверхности двухслойной композиционной упаковочной бумаги и картона

Путем микроскопического исследования изучено распределение красочного слоя на оттиске с различной микрогеометрией запечатываемой поверхности (увеличение 100×).

Как указывалось выше, красочный слой наиболее прочно закрепляется на однородной гладкой поверхности. На поверхностном слое образцов упаковочной бумаги №2 и №3 (20:80 и 50:50%) красочный слой прочно закреплен. Стойкость такого красочного слоя снижается в упаковочной бумаге №4 (30:70%). В крупные поры проваливается большая часть связующего, частично вместе с пигментом, частично отделяясь от него.

Выводы. Экспериментально установлено, что при воспроизведении на оттиске печатающих элементов выщипывание не обнаружено (бумаги №1, 2 и 3). Упаковочной бумаге №4 (30:70%) характерно слегка заметное поверхностное выщипывание.

Таким образом, была найдена область рабочих толщин красочного слоя на поверхности композиционной бумаги. С другой стороны, нами было установлено, что по печатным свойствам экспериментальные бумаги приближаются к показателям стандартных бумаг для печати, в частности, упаковочной. Проведенные испытания печатных свойств показали, что образцы упаковочной бумаги №2 и №3 (20:80; и 50:50%) обладают высокими печатными свойствами, это позволяет использовать их для печатания многокрасочной упаковочной продукции.

Список литературы:

1. Концепция Стратегии развития Республики Узбекистан до 2035 г. https://uzbekistan2035.uz/wp-content/uploads/2019/05-RUS.pdf
2. Блокхиус Г. Влияние на качество оттиска различных уровней оптической плотности при четырехкрасочной офсетной печати. // Сб. Современная полиграфия за рубежом. Офсетная печать. – М.: 1983. − №.1.   −  С.133-144
3. Ешбаева У.Ж., Жалилов А.А., Рафиков А.С. Бумага с введением синтетических полимеров. Монография. Издательство Kamalak. Ташкент.  2018 г. 13 п.л.
4. Ешбаева У.Ж., Рафиков А.С, Жалилов А.А. Обработка бумаг акриловой эмульсией // Полиграфия. – Москва. −2017 г. − №1. –С.5−6.
5. Ешбаева У.Ж., Жалилов А.А., Рафиков А.С. Бумага из текстильных отходов. Монография. LAP LAMBERT Academic Publishing. Düsseldorf. Germany. 2018 й. 7 б.т.
6. Astratov N. S., Movchaniuk O. M. Wear — super proff disks for gisk mills. // the fourth international technical conference «PAP-FOR». -1996. -St. Petersburg. Russia. – 40-41; 93-94.
7. Astratov N. S., Bogomol Y. M. Paper formation using two head boxes on a wire // the fourth international technical conference «PAP_FOR». -1996. -St. Petersburg. Russia. -C. 34-35; 78-79.