ВЫБОР ОБЛОЖЕЧНЫХ БУМАГ ПРИ ВЫПУСКЕ ИЗДАНИЙ В МЯГКОМ ПЕРЕПЛЕТЕ

АННОТАЦИЯ

Представлены результаты экспериментов по изучению прочностных показателей некоторых видов обложечных бумаг, являющихся объектами данного исследования. Предметом исследования является изучение физико-механических показателей выбранных материалов, изменение этих показателей при длительном хранении. Проведены систематические исследования по оценке структурно-размерных и прочностных показателей исследуемых обложечных бумаг; впервые при изучении обложечных видов бумаг применена методика искусственного старения бумаг. Испытания показали, что исследуемые виды бумаг имеют равномерные структурно-механические показатели, высокую белизну и хорошую долговечность. На основании результатов проведенных испытаний разработаны рекомендации при выборе обложечных бумаг при выпуске изданий в мягком переплете.

ABSTRACT

The results of experiments on the study of strength indicators of some types of cover papers, which are the objects of this study, are presented. The subject of the study is the study of the physical and mechanical parameters of the selected materials, the change in these indicators during long-term storage,. Systematic studies were carried out to assess the structural-dimensional and strength indicators of the studied cover papers; For the first time in the study of cover types of papers, the technique of artificial aging of papers was used. Tests have shown that the studied types of papers have uniform structural and mechanical characteristics, high whiteness and good durability. On Based on the results of the tests, recommendations were developed to improve the quality of paperback publications.

Ключевые слова: долговечность, обложечная бумага, длительное хранение, прочностные показатели, искусственное старение, мягкий переплет, качество.

Keywords: durability, cover paper, long-term storage, strength characteristics, artificial aging, soft cover, quality.

Введение. С каждым днём увеличивается количество журналов и книг в мягком переплёте. Повышаются требования к оформлению этих изданий, к их качеству. Книга — основной вид полиграфической продукции. В отличии от других изданий книга имеет переплет — твердый или мягкий. Обложка, её оформление определяют выбор данного издания для первого читателя, а также то, как долго будет служить это издание, какую бумагу надо выбрать для оформления обложки, какую для печати блока. Поэтому тема данной работы  является актуальной и своевременной. Неоднородность бумаги по толщине, впитывающей способности по отношению к краске, гладкости, стойкости поверхности к выщипыванию от партии к партии и от листа к листу является причиной многих производственных трудностей и неполадок.. Оптическая однородность бумаги является необходимым условием обеспечения потребительской пригодности печатной продукции. Известно, что с течением времени бумага, изготовленная из растительных волокон, стареет. Этот процесс необратим и сопровождается изменением химического состава бумаги и снижением ее механической прочности [6, 11] . Естественное старение бумаги зависит как от внутренних причин, вызывающих ее постепенную деструкцию: качества исходных волокнистых полуфабрикатов, соотношения различных компонентов и технологического режима производства; так и от условий хранения: влажности и температуры окружающего воздуха, степени воздействия световых лучей.

Целью данного исследования является разработка рекомендаций для выбора обложечной бумаги при выпуске изданий в мягком переплете с учетом её долговечности. Объектами исследования выбраны следующие офсетные и обложечные бумаги: 120 г/м², 140 г/м², 160 г/м², 180 г/м², 200 г /м², 250 г/м², изготовленные на Российских бумажных фабриках.

В зависимости от назначения бумага характеризуется различными показателями: массой 1 м², толщиной, плотностью, механической прочностью, степенью проклейки, влажностью, белизной, гладкостью, также прочностью на излом и другими свойствами. Предметом исследования является изучение физико-механических показателей выбранных материалов, изменение этих показателей при длительном хранении.

Научная новизна данного исследования заключается в том, что:

• проведены систематические исследования по оценке структурно-размерных и прочностных показателей исследуемых обложечных бумаг;
• впервые при изучении обложечных видов бумаг применена методика искусственного старения бумаг.

Теоретические исследования. Известно, что процесс естественного старения бумаги является длительным, для определения склонности бумаги оказывать сопротивление этому процессу пользуются искусственными методами ускоренного старения бумаги. Есть несколько наиболее употребительных методов. Искусственное старение в сушильном шкафу с циркуляцией воздуха при температуре 105⁰С в течение 72 часов [11,с.585]. Cтарение при помощи ультрафиолетового облучения с использованием кварцевой лампы большой интенсивности или бактерицидной лампы. При использовании кварцевой лампы уже довольно быстро (через 10 ч) обнаруживается заметное пожелтение бумаги. Бактерицидные лампы требуют более продолжительного облучения, не менее 72 ч, но при этом устраняется влияние фактора температуры, так как свет лампы холодный. Дуговые ксеноновые лампы имеют преимущество перед ртутными, так как дают непрерывный спектр и излучение, близкое к естественному дневному свету. В некоторых случаях пользуются методом воздействия на бумагу сернистого газа (SO₂) для воспроизведения вредной промышленной атмосферы. Иногда старение осуществляют под воздействием кислорода, пользуясь при этом автоклавом, в котором создается давление 1,47 МПа и температура 50-60°С [8, с.105].

Известен метод искусственного старения бумаги в течение 200 часов при циркуляции кондиционированного воздуха относительной влажности 45% при температуре 38°С. Осуществляют также старение бумаги в сушильном шкафу с циркуляцией воздуха относительной влажности 75-80% при температуре 30-40°С. В этом случае наблюдают за изменением свойств бумаги в течение 45-180 дней. Температура является основным и легковоспроизводимым фактором ускорения химических процессов, именно поэтому термическое старение стало наиболее распространенным методом изучения старения бумаги и целлюлозы. Недостатком всех этих и других известных методов является отсутствие четких соотношений между результатами изменений свойств бумаги при ее искусственном старении и соответствующим изменением свойств бумаги при ее длительном хранении в естественных условиях. К этому следует добавить, что при искусственном термическом старении в значительной степени проявляют себя необратимые изменения в волокнах в результате сушки, сопровождаемые потерей эластичности и приобретением хрупкости. Поэтому искусственное термическое старение лишь с известным приближением может считаться моделью естественного старения бумаги [9].

Вместе с тем В. Вильсон с сотрудниками на основании статистического анализа результатов опытных данных утверждает, что показатель сопротивления излому, измеренный после длительного естественного старения бумаги, соответствует показателю сопротивления излому, полученному после искусственного старения той же бумаги, при коэффициенте корреляции 0,95. Авторами указанной работы был сделан вывод, что 3 суток ускоренного старения бумаги в термостате при температуре 100° С эквивалентны 25 годам естественного хранения [4].

К аналогичному результату пришел позже А. Ройен при исследовании образцов других видов, бумаги, применительно к которым, по данным этого автора, 3 суток искусственного старения при 100°С соответствуют 28 годам хранения бумаги в естественных условиях. Л. Сантуччи в своем выступлении в сентябре 1963 г. во ВНИИБе сообщил, ссылаясь на опыты Рихтера, что в результате трехсуточного старения бумаги в термостате при температуре 105°С наблюдаются такие же изменения физических свойств бумаги, которые наблюдались в условиях пребывания бумаги при 38°С в течение 200 дней.

Национальное бюро стандартов США приняло следующие ориентировочные соотношения: искусственное старение бумаги в термостате при 105±0,5°С в течение 3, 6, 12 и 24 сут равносильно соответственно 25, 50, 100 и 200 годам старения бумаги в естественных условиях хранения. Было высказано предположение, что критический анализ вопросов сохранности выпускаемых изданий является основополагающим при выборе вида обложечной бумаги [2].

Международная организация по стандартизации приняла решение о рекомендации методики ускоренного старения бумаги, в основу которой положено воздействие температуры 103÷2° С в течение 24, 48 и 72‡1 ч. В некоторых случаях для ускоренного старения бумаги рекомендуется воздействие светового облучения. Для качественного сравнения стабильности различных видов бумаги и определения кинетических параметров процесса их деструкции перспективны методы термогравиметрического и дифференциального термического анализов, получивших недавно распространение при исследовании деструкции полимеров. На основании результатов термогравиметрического анализа возможно получение значений энергии * активации процессов термодеструкции различных видов бумаги, в том числе бумаги, содержащей в композиции синтетические полимеры условиях [1 6].

При старении бумаги изменяются ее структура и упругие свойства. Для определения скрытых изменений в структуре бумаги целесообразно пользоваться неразрушающими ее методами исследования: определениями жесткости при изгибе и соответствующего модуля упругости, а также динамического модуля сдвига, являющегося инвариантным показателем упругих свойств исследуемого образца бумаги [11].

Испытаниями четырех различных образцов целлюлозы было показано, что показатель жесткости бумаги при изгибе, определяемый на приборе ЖБИ-1, дает четкую информацию об измененнях, происходящих в бумаге в процессе старения. Чем глубже протекает процесс деструкции бумаги, тем выше вели-цина показателя жесткости. В некоторых случаях этот показатель оказался более чувствительным, чем показатель сопротивления излому . В данной работе применили метод искусственного старения при 105°С в течение 72 часов.

Экспериментальные исследования. При испытании бумаги определяют только те показатели, которые характеризуют ее потребительские свойства. Бумага, удовлетворяющая установленным нормам по всем показателям для данного вида продукции считается доброкачественной. В противном случае бумагу перерабатывают как оборотный брак или изготовляют из нее изделия широкого потребления. В некоторых случаях такую бумагу переводят в более низкие виды бумажной продукции.. Обложечная бумага – это плотная бумага, выпускаемся специально для изготовления обложек. Оценку физико-механических показателей осуществляли на приборах сертификационной лаборатории Издательско-полиграфической акционерной компании «Шарк» и кафедры «Технология полиграфического и упаковочного производства » Ташкентского института текстильной и легкой промышленности. Следует отметить, что испытания по оценке массы, толщины прочности проводили по пять раз в нескольких участках образца, и в расчетах приведены средние арифметические значения. Полученные результаты представлены в таблице № 1.

Таблица 1.

Структурно-механические показатели обложечных бумаг

Гладкость бумаги, т.е. микрорельеф ее поверхности, определяет «разрешающую способность» бумаги – ее способность передавать без раз­рывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации. Обложечные бумаги №5 и №6 - это суперкаландрированные бумаги, поэтому и гладкость у них наивысшая. По белизне все образцы соответствуют нормативным требованиям. Наибольшей белизной обладает бумага №3. При увеличении массы квадратного метра и толщины бумаги наблюдается увеличение разрывной длины, из сравнения результатов по механической прочности для изданий при толщине блока свыше 15 мм рекомендуются бумаги №5 и №6.

Для разработки рекомендаций с учетом долговечности применили метод ускоренного старения — для этого исследуемые образцы подвергали воздействию температуры в течение трех суток. При старении бумаги изменяются структура и упругие свойства [1]. Для определения скрытых изменений в структуре бумаги целесообразно пользоваться неразрушающими её методами исследования: определениями жесткости при изгибе и разрывной длины. При этом прочность обложечной бумаги массой 120 г понизилась в среднем на 16% (с 3234 м до 2734 м), а бумаги массой 200 и 250 г — на 13% (с 5000 до 4369 м). В таблице 2 представлены результаты по структурно-механическим показателям после проведения искусственного старения.

Таблица 2.

Структурно-механические показатели обложечных бумаг после проведения  искусственного старения

В скобках приведены результаты изменения данного показателя после испытаний. Из сравнения прочностных показателей видно, что разрывная длина в целом уменьшилась на 13-16%, показатель прочности на излом уменьшился на 11-16%. Лучше всего сохранился показатель прочности на излом у образцов обложечных  бумаг  массой 200 г/м², 250 г/м².

Анализ результатов. Учитывая изменение прочности на излом для изданий толщиной блока до 10 мм рекомендуется  обложечная бумага  №2  массой 140 г/м². так как наблюдается незначительное изменение разрывной длины. Для изданий толщиной блока свыше 15 мм рекомендуются бумаги №5 и №6, так как прочностные показатели и по разрывной длине и по излому можно классифицировать как долговечные [3, 7].

Испытания показали, что исследуемые виды бумаг имеют равномерные структурные показатели и высокую белизну, обладают совокупностью показателей качества, которым должна отвечать бумага, классифицируемая как долговечная: потеря механической прочности не превышает 20%; прочность, выраженная как сопротивление излому также соответствует требованиям стандарта.

Выводы. Проведенные эксперименты показали, что исследуемые обложечные бумаги характеризуются показателями качества, которым должна отвечать бумага, классифицируемая как долговечная. Таким образом, для изданий многолетнего срока пользования толщиной блока до 10 мм рекомендуются обложечные бумаги №2, №5 и №6 Для изданий в мягком переплете при толщине блока свыше 15 мм рекомендуются использовать каландрированные обложечные бумаги массой 200 г и 250 г, так как они обладают лучшими прочностными характеристиками, высокой гладкостью и достаточной белизной.

Список литературы:

1. X.A. Babaxanova, Z.K.Galimova, M.M. Abdunazarov, I.I. Ismoilov Issledovanie kraskovospriyatiya bumagi s dobavleniem sellyuloznoy massы iz korы vetok tutovogo dereva.- Lesnoy vestnik. Nauchno-informats. Jurnal, №5, 2021, tom 25, str. 97-105. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-193-200.
2. Bukovsky V. Yellowning of newspaper after deacidification with magnesium carbonate // Restaurator, 1997. Vol. 18. P. 25–38. 110.
3. ВарепоЛ. Полиграфические материалы. Омск, ОПИ. 2010.- 152стр
4. Daniel F., Flieder F., Leclerc F. The effect of pollution on deacidified paper // Restaurator. 1990. Vol. 11. P. 179–207. 111.
5. Добрусина С. А. Стабилизация бумаги документов: учеб. пособие. –М. : Межрегиональный центр библиотечного сотрудничества, 2014. – 176 с.
6. Ivanov S.N. Texnologiya bumagi. – M.:Shkola bumabi, 2006.-696 s.
7. Novikov A.O. Vliyaniye kompozitsionnogo sostava bumagi na yeyo dolgovechnost // Trudi BGTU. Vip. XVIII – s. 220-223
8. Perlshteyn E,A., Flyate D.M. Novыy pokazatel otsenki dolgovechnosti bumagi.- V kn. Problema soxrannosti dokumentalnix materialov. LKRD AN SSSR. L., 197b s.104-106
9. Preservation of archives in tropical climates / G. Albrecht-Kunszeri, G. de Bruin, M. N. Loescher, R. Teigeler, B. H. Wassing, B. van Zanen // Comma. 2001. No. 3/4. R. 95–106.
10. Stefanis E., Panayiotou C. Deacidification of documents containing iron gall inks with dispersions of Ca (OH)2 and Mg (OH)2 nanoparticles//Restaurator. 2010. Vol. 3, № 1. P. 19–40.
11. Фляте Д.М.Texнология бумаги. M.: Лесная промышленность, 2002 г.- 440 с.