Министерство Образованияи Молодёжи Республики Молдова
Технический Университет Молдовы
Факультет Лёгкой Промышленности
Утверждаю:
Зав. кафедры, доцент, док. Скобиоалэ В.
Изучение влияния внешних факторов на изменение поверхностных и структурных характеристик картона толщиной 1 – 1,5мм
Курсовой проект
Кишинёв – 2009
Технический Университет Молдовы
Факультет:Лёгкая Промышленность
Кафедра:Дизайн и Полиграфические Технологии
Специальность: 543.4 Дизайн и Полиграфические Технологии
Утверждаю:
Доцент, док. Скобиоалэ В.
Зав. кафедры
Задание
на курсовой проект
Барладян Мария Юрьевна
1.Teмa:
Изучение влияния внешних факторов на изменение поверхностных и структурных характеристик картона толщиной 1 – 1,5мм утверждена согласно приказа №___от "__"_______200___
2. Дата сдачи проекта
3. Исходные данные на курсовой проект:
4. Содержание пояснительной записки:
Введение
1.Идентификация и аргументация выбранной темы
2.Компонентный состав картона
3.Где заканчивается бумага и начинается картон
4.Приборы для испытания картона
5.Обработка и интерпретация результатов испытания
6.Выводы
Библиография
Приложение
5. Перечень графических материалов
Содержание
Введение
1. Идентификация и аргументация выбранной темы
2. Состав картона, компонентный состав картона
3. Где заканчивается бумага и начинается картон
4.Приборы для исследования картона
5. Обработка и интерпретация результатов исследования
6. Вывод
Введение
Картон (франц. carton, от итал. cartone, от carta — бумага), папка, политура (толстый, глянцевый К., бристольский К. и т.п.) — самая толстая бумага, толще сахарной и оберточной. Начало картонного производства относят к середине XVI в., когда зародилось книгопечатание и для сохранения напечатанных текстов изготавливали своеобразные обложки, путем склеивания нескольких листов бумаги вместе.
Рисунок 1. Картон.
Современные сведения о картоне
Четкой границы между бумагой и картоном нет. Согласно ГОСТ, бумагой называется "материал с массой квадратного метра до 250 г, состоящий преимущественно из растительных волокон, связанных между собой силами поверхностного сцепления, в котором могут содержаться проклеивающие вещества, минеральные наполнители, химические и натуральные волокна, пигменты и красители". Картоном, в свою очередь, называют "материал, состоящий преимущественно из растительных волокон, отличающийся от бумаги большей толщиной и массой квадратного метра". По немецкой классификации, картоном считается бумага с массой 1 м² более 150 г. Большинство специалистов считают картоном бумагу толщиной свыше 0,2 мм или любую многослойную бумагу.
Картоном называют плотный, иногда многослойный, материал толщиной от0,3 до5мм, получаемый в процессе переработки и прессования волокнистой массы. В качестве сырья для производства используют целлюлозу, небеленую целлюлозу или макулатуру. От бумаги картон отличается большей толщиной и плотностью.
С учетом сферы применения картон подразделяют на полиграфический, дизайнерский и упаковочный. Из полиграфического картона изготавливают буклеты, папки, обложки книг, подарочную упаковку. Для этих же целей подходит и дизайнерский картон: его цвета и фактура могут быть самыми разнообразными. Но при этом он имеет существенный недостаток— высокую стоимость. Упаковочный картон— наиболее дешевый и поэтому самый распространенный вид материала, который, как иследует из его названия, используется для упаковки самой разнообразной продукции. Этот вид картона должен обладать высокой прочностью, жесткостью и способностью некоторое время противостоять влаге. Как правило, упаковочный картон состоит из трех слоев. Верхний и нижний мелованные, средний изготовлен из дешевого сырья.
В зависимости от вида сырья, из которого производится картон, он делится на три типа: макулатурный, целлюлозный и на основе древесной массы. Из макулатурного картона изготавливают упаковки для косметики, пищевых продуктов, обуви, лекарств, канцелярских товаров. Целлюлозный картон используется при производстве коробок для парфюмерии и кондитерских изделий. Картон на основе древесной массы универсальный, из него изготавливают упаковки для всех уже перечисленных выше товаров.
1. Идентификация и аргументация выбранной темы
Для данной исследовательской работы я выбрала тему изучение влияния внешних факторов на изменение поверхностных и структурных характеристик картона, которая, по моему мнению одна из самых старых и в то же время современных проблем. Во время изготовления картона всегда предусматривают ряд нюансов, факторов и компонентов для того что бы получился качественный и прочный картон.
Для изучения картона я выбрала картон который применяется при изготовлении обложек для книг. Свой выбор могу аргументировать тем, что книги печатались и будут печататься еще долгое время, и для хорошей книги надо использовать качественный картон. Чем прочнее будет обложка, тем дольше прослужит книга
Картон в современном мире
Внешний вид и эстетические свойства картона зависят от того, какое сырье было использовано при его производстве. Если нижний слой или внутренние слои картона серые, значит, для его изготовления применялось макулатурное сырье. При использовании древесной массы слои картона остаются светлыми. Из целлюлозного сырья получается высококачественный картон с белыми слоями.
Дизайнерские картоны
Дизайнерские картоны способны подчеркнуть эксклюзивный статус полиграфического изделия, будь то обложка годового отчета или изысканная упаковка класса "люкс". Элитные картоны настолько яркие, что нередко дизайн лишь помогает раскрыть, подчеркнуть красоту и оригинальность того или иного материала. Такие картоны целесообразно применять для упаковки дорогих товаров — роскошная упаковка придаст им дополнительный блеск. Сегодня ассортимент дизайнерских картонов на российском рынке поистине огромен и постоянно пополняется новыми сортами. Одни коллекции выделяются своей цветовой гаммой, другие— необычной поверхностью бумаги: тиснением, фактурой или имитацией ткани либо кожи. Одни состоят из сверкающих металлизированных бумаг, а в других собраны бумаги с перламутровым мерцанием. Классифицировать все разновидности дизайнерских картонов довольно сложно, поскольку в ассортименте каждого производителя элитных картонов и бумаг непременно найдется уникальный сорт. Такие картоны чаще всего входят в коллекции дизайнерских бумаг высокой плотности. Однако есть и коллекции, полностью состоящие из дизайнерских картонов. Множество сортов дизайнерских картонов производится концерном Arjo Wiggins. Бренд "Кириус" (Curious) включает уникальные виды бумаг и картонов, объединенные в четыре семейства: "Металлизированные бумаги", "Прозрачные бумаги", "Тач" и "Партиклс"
Ежегодно пополняемый новыми видами, он отражает последние достижения в области изготовления бумаг, инновации и новейшие направления в дизайне. Материалы картонных плотностей (до 300 г/м2
) есть в коллекции "Металлизированные бумаги" в металлизированном и перламутровом исполнении. Картоны и бумаги из собрания "Металлик" отличаются мерцающим, переливающимся блеском и представлены в одиннадцати оттенках. Они выполнены в приглушенной гамме, что придает им богатый и благородный вид. Картоны и бумаги "Перламутр" обладают жемчужным, люминесцентным блеском. Они также представлены в одиннадцати цветах. Однако, в отличие от бумаг "Металлик", цвета перламутровой коллекции более насыщенные и яркие. На российском рынке также представлены цветные картоны Keaykolour плотностью до 400 г/м2
. Это чистоцеллюлозный, немелованный, тонированный в массе картон с поверхностью, словно покрытой короткой шерстью. Данные картоны отличаются хорошими показателями жесткости, пухлости и стойкости к физическим воздействиям. Картоны есть также в коллекции "Ривс" (Rives). Она представлена семью оригинальными тиснениями ("волна", "фетр", "сетка", "соты", "полоса", "линия", "верже") в тщательно подобранной гамме из 12 цветов. Диапазон плотностей этих картонов доходит до 425 г/м2
. Отметим, что в данную коллекцию входит картон с содержанием2
5% хлопковых волокон с легкой, нежной фактурой поверхности.
Дизайнерские картоны от итальянского производителя Fedrigoni Group представлены на российском рынке также довольно широко — несколько десятков коллекций. Так, в коллекции "Криоколорс Квадрекс" (Kryocolors Quadrex) плотность материалов доходит до 600 г/м2
. Это многослойный, чистоцеллюлозный, тонированный в массе дизайнерский картон, отбеливание которого произведено бесхлорным методом. Данный картон обладает гладкой поверхностью, высокой прочностью и стабильностью размеров и пригоден для любых способов печати и послепечатной обработки. Его цветовая гамма насчитывает восемь оттенков, которые носят названия различных растений.
До 300 г/м2
доходит плотность материалов коллекции "Савиль Роу Твид" (Saville Row Tweed). Это картон без покрытия с двусторонним тиснением "твид", на вид и на ощупь напоминающий одноименную ткань. Вкрапление натуральных волокон усиливает это сходство. Бумага представлена в пяти цветовых вариантах: Extra White, White, Blue, Camel и Dark Grey. Стоит отметить, что бумаги и картоны этой коллекции на 20% состоят из хлопка и на 20% — из натуральных текстильных волокон. Интересна коллекция "Сирио Блэк/Блэк" (Sirio Black/Black), в которую входят чистоцеллюлозные, тонированные в массе, гладкие дизайнерские бумаги и картон без покрытия. Отличаются они тем, что обладают устойчивым к свету насыщенным черным цветом. Плотность этих материалов достигает внушительных 700 г/м2
. Картоны "Сирио Блэк/Блэк" подходят для одноцветной и полноцветной печати с использованием методов офсетной, высокой и трафаретной печати. Эти материалы сохраняют все свои свойства при резке, фальцовке и склеивании.
Картоны высоких плотностей (до 350 г/м2
) также есть в коллекции "Сирио Колор" (Sirio Color). Это чистоцеллюлозные, тонированные в массе, гладкие дизайнерские картоны без покрытия, которые поставляются в широкой цветовой гамме. Производятся они с применением метода бесхлорного отбеливания и подходят для одноцветной и полноцветной печати с использованием методов офсетной, высокой и трафаретной печати. Материалы сохраняют все свои свойства при резке, фальцовке и склеивании. Они обладают высокой устойчивостью к солнечному свету, а также полностью поддаются биологическому распаду и переработке.
В коллекцию "Констеллейшн Сноу" (Constellation Snow) входят материалы плотностью до 400 г/м2
. Это чистоцеллюлозные картоны без покрытия, с одно и двусторонним тиснением, обладающие высокими показателями белизны и прочности. Материалы, представленные в более чем2
0 видах тиснения, прекрасно подходят для всех видов печати, ламинирования и переплетных работ. Они хорошо поддаются резке, фальцовке и склеиванию. В коллекции с похожим названием — "Констеллейшн Джэйд" (Constellation Jade) — есть бумаги и картоны плотностью до 300г/м2
. Это чистоцеллюлозные материалы с перламутровой поверхностью и односторонним тиснением. Специальное покрытие, за счет которого достигается жемчужный блеск, нанесено с лицевой стороны, а на обороте оно отсутствует. Картон предлагается как в гладком исполнении, так и с 13видами тиснения. Он подходит для всех видов печати, включая офсет, конгрев, шелкографию, тиснение фольгой, горячее тиснение, идеален для ламинирования, прекрасно ведет себя при подрезке, биговке, фальцовке и склеивании.
Другая перламутровая коллекция производства Fedrigoni Group, в которой есть картоны, — это "Сирио Перл" (Sirio Pearl). Плотность этих чистоцеллюлозных картонов достигает 700 г/м2
. В отличие от предыдущей коллекции, они не просто имеют перламутровую отделку, но и тонированы в массе. Коллекция состоит из девяти оттенков, разработанных в строгой классической цветовой шкале.
Коллекция "Сплендорлюкс Билучидо Экстра Вайт" (Splendorlux Bilucido Extra White) полностью состоит из картонов плотностью 380г/м2
. Это чистоцеллюлозные картоны без тиснения, с двусторонним белым высокоглянцевым покрытием, выполненным методом литья. Данный картон подходит для офсетной и трафаретной печати, конгрева и тиснения фольгой. Он сохраняет все свои свойства при послепечатной обработке.
Картоны чуть меньшей плотности— до 360 г/м2
— есть в коллекции "Неттуно" (Nettuno). Это чистоцеллюлозные, тонированные в массе картоны с текстурой "микровельвет". Богатая цветовая гамма (16 оттенков) и различные варианты плотностей позволяют широко использовать картоны данной серии. Они рекомендуются для всех видов печати и тиснения.
Немецкая фабрика Gmund специализируется исключительно на изготовлении дизайнерских бумаг и картонов, и ее продукция широко известна во всем мире, в том числе в России. Первой на российском рынке появилась коллекция "Кашемир" (Kaschmir), которая произвела в 1995году настоящий фурор среди отечественных дизайнеров, полиграфистов и заказчиков полиграфической продукции. Недавно коллекция "Кашемир" пережила свое второе рождение: существенные изменения претерпела цветовая гамма, появились две новые поверхности— "хлопок" и "бархат". Картоны с поверхностью "бархат" кажутся такими же мягкими и теплыми, как и эта ткань. Такой эффект достигается благодаря выведенным наружу волокнам. Картоны "бархат" представлены плотностью 400г/м2
и в трех цветах: белом, красном и темносинем. Картоны с поверхностью "хлопок" менее плотные (их максимальная плотность составляет 250г/м2
), но при этом обладают более широкой цветовой гаммой.
Помимо этой коллекции, на отечественном рынке представлено множество других дизайнерских бумаг и картонов от фабрики Gmund. Так, широко известна "Золотая коллекция" (Treasury), появившаяся в России несколько лет назад и представленная плотностями до 310 г/м2
. Она включает восемь разных золотых оттенков и два белых. Подобно чистому золоту, "Золотая коллекция" завораживает своей изысканной красотой и утонченностью, а ее благородный мерцающий блеск чарует взгляд. Насыщенность цвета, разнообразие золотых оттенков и необычные вкрапления придают коллекции особую элегантность. Материалы "Золотой коллекции" имеют тонкое, едва различимое тиснение "линия", а поверхность их на ощупь напоминает дорогой шелк. Высокая пухлость, гладкость и жесткость делают эти бумаги и картоны пригодными для различных печатных технологий и всех видов послепечатной обработки.
Другая коллекция от Gmund, в которую входят картоны плотностью 300 г/м2
, — "Алезан" (Alezan) — появилась на российском рынке сравнительно недавно. Эти материалы приятны на ощупь и напоминают мягкую и бархатистую поверхность дорогой, тщательно выделанной кожи. В коллекцию входят материалы с двумя вариантами поверхности— "Вильд" (Wild) и "Культ" (Cult). Мы расскажем о первом из них, поскольку "Культ" представлен в более низких плотностях. При прикосновении к картонам "Вильд" ощущается текстура необработанной кожи. Цветовая гамма коллекции "Алезан" представлена десятью теплыми, насыщенными оттенками с названиями различных животных. Несмотря на необычную структуру поверхности, бумаги "Алезан" прекрасно подходят для большинства видов печати и послепечатной обработки: офсетной печати, конгрева, горячего тиснения фольгой, лакирования, шелкографии и термографии.
Тонированные в массе картоны плотностью 300 г/м2
есть в коллекции "Гмунд Колорс". Каждый тон коллекции был специально подобран дизайнерами фабрики таким образом, чтобы темные и светлые тона, а также тона разных цветовых групп прекрасно сочетались друг с другом и свободно использовались в различных комбинациях. "Гмунд Колорс" производится из тонковолокнистой целлюлозы, отбеливание которой осуществляется бесхлорным методом. Особое внимание уделяется расщеплению волокон бумажной массы в специальной машине, поскольку от результата этого процесса зависят качество и равномерность окрашивания бумаг и картонов.
В коллекции "Татьяна" представлены картоны плотностью 300 и 310г/м2
. Это материалы с полимерным покрытием и тиснением, стилизованные под разнообразные ткани: крепдешин, атлас, батист, шифон, фланель. Для коллекционных дизайнерских бумаг "Татьяна" подходят такие традиционные способы печати, как офсет, трафаретная, тиснение фольгой, конгрев. Картоны аналогичных плотностей есть в коллекции "Линии мира". Ее цветовой диапазон разделен на три части: шесть теплых экспрессивных цветов представляют южное полушарие, еще шесть символизируют современный высокотехнологичный мир северного полушария, четыре металлизированных тона вобрали в себя холод полюса и космического пространства. Еще одна коллекция с картонами плотностью 300 г/м2
— это "Гранд Стайл", в которую входят бумаги и картоны с тиснением "верже" 21 оттенка. Вцветовой гамме этой коллекции есть такие редко встречающиеся цвета, как красный, салатовый, терракотовый, черный и голубой.
Коллекция "Реакшн" целиком состоит из материалов плотностью 310 г/м2
. Она удивительна тем, что картоны меняют свой оттенок в зависимости от освещения, создавая эффект игры цвета. Данный эффект был достигнут с помощью сложного технологического процесса: на цветную бумажную основу наносится особое пигментное покрытие, разработанное технологами и химиками фабрики Gmund. Картоны в коллекции представлены в 13 цветах. При совмещении тонированной в массе бумаги и цветного покрытия создается эффект игры оттенков.
Для тех же, кто стремится создать нечто поистине уникальное и не имеющее аналогов, есть креативная система Gmund 2/200, позволяющая создать собственный картон, равно как и бумагу, с индивидуальной комбинацией цвета, тиснения и плотности из более чем 100 тыс. возможных вариантов. Возможны также 110вариантов тиснения. Цветовая гамма Gmund 2/200 делится на две части в зависимости от типа поверхности: первая — "Креативная система" — насчитывает 52 оттенка для матовой поверхности, а вторая — "Бриллианка" — представлена 36 оттенками для мерцающей поверхности.
На бумажных фабриках итальянской компании Gruppo Cordenons создаются различные дизайнерские бумаги и картоны: как для создания фирменного стиля, так и для разработки упаковки для элитных товаров и многого другого. Картоны, выпускаемые Gruppo Cordenons, отличаются элегантной простотой, им чужда вычурность. Несколько лет назад на российском рынке появилась необычная коллекция бумаг и картонов от этого производителя— "Плайк" (Plike), включающая материалы плотностью до 330 г/м2
. Это чистоцеллюлозные, мелованные бумаги и картоны, похожие на пластик. Ощущение прикосновения к пластиковой поверхности появляется благодаря особому составу покрытия. Среди способов печати и послепечатной обработки, которые подходят для бумаги Plike, отмечены офсет, шелкография, литография, термография, а также тиснение фольгой, конгрев, покрытие офсетным лаком, УФлакирование, фальцевание и бигование. Печать на бумаге Plike рекомендуется производить высококачественными красками для печати на невпитывающих поверхностях с добавлением трехпроцентного сиккатива или красками на основе растительного масла. Не менее интересна коллекция "Слалом" (Slalom), плотность материалов в которой доходит до 310 г/м2
. В коллекции представлены чистоцеллюлозные белые и тонированные в массе бумаги и картоны, особенностью которых является оригинальное тиснение крупного рисунка в форме чередующихся волнистых линий.
Коллекция "Венислюкс" (Venicelux) полностью состоит из картонов плотностью до 450 г/м2
. Это чистоцеллюлозный картон с высокоглянцевой лицевой стороной. Покрытие выполнено методом литья, оборотная сторона — белая матовая, без покрытия. Данный материал подходит практически для любых способов печати и сохраняет все свои свойства при послепечатной обработке. Взависимости от внешнего вида лицевого покрытия коллекция делится на несколько групп.
Коллекция "Мальмеро" (Malmero)— это собрание чистоцеллюлозных, тонированных в массе материалов плотностью до 300 г/м2
с широкой цветовой гаммой интенсивных и пастельных тонов. Поверхность картонов "Мальмеро" шероховатая и бархатистая, причем эти свойства сохраняются при резке, фальцовке и склеивании материала. "Мальмеро" прекрасно подходит для одноцветной и полноцветной печати с использованием методов офсетной, высокой и трафаретной печати.
Картоны для цифровой печати
Для столь популярных и постоянно совершенствующихся цифровых технологий производители бумаг и картонов создают специальные сорта материалов. Весьма популярен картон для цифровой печати "Венислюкс Диджитал" (Venicelux Digital) производства компании Gruppo Cordenons. Он представляет собой чистоцеллюлозный картон для цифровой печати с высокоглянцевой лицевой стороной. Покрытие выполнено методом литья, оборотная сторона — белая матовая и тоже пригодна для высококачественной печати. Этот материал предназначен для цифровой печати с использованием технологии Xeikon. На российский рынок картон Venicelux Digital поставляется в рулонах шириной 32 и 50 см (внешний диаметр рулона — 38 см). Материал представлен в двух плотностях: 215 и 250 г/м2
.
Чистоцеллюлозный картон для цифровой печати CSI Splendorlux 1EW (Extra White) производства концерна Fedrigoni Group обладает белым высокоглянцевым покрытием лицевой стороны. Оборот этого сорта белый, но без покрытия. CSI Splendorlux 1EW, в отличие от Venicelux Digital, предназначен специально для цифровых печатных машин Indigo, использующих технологию электрофотографии. На российский рынок этот материал поставляется в листах формата 32x46,4 и 46,4x32 см и плотностью 250 г/м2
.
Переплетные картоны
Значимость переплетного картона невозможно переоценить. От этого материала зависит внешний вид книги, и с его качеством напрямую связано качество переплетной крышки. Хороший переплетный картон должен обладать такими характеристиками, как высокая прочность, стойкость к короблению, высокая впитывающая способность и легкость при резке. Переплетный картон, не соответствующий определенным технологическим параметрам, называется "отбор". Он может применяться для сшивания документов для архивов, при изготовлении мягкой мебели, для разнообразной тары и детских настольных игр, для которых не требуется картон высокого качества.
Выбор переплетного картона на российском рынке достаточно широк. Так, голландский материал Luxline представляет собой неотбеленный картон серого цвета, который подлежит оклеиванию предварительно запечатанной бумагой или другим поверхностным переплетным материалом. Этот сорт, по заверениям производителя, идеально подходит для изготовления книжных переплетов. Одно из очевидных преимуществ этого материала заключается в том, что благодаря гладкости картона для идеального приклеивания поверхностного материала требуется минимальное количество клея. В зависимости от гладкости картон Luxline делится на два вида: шероховатый Unlined и более гладкий Grey. Помимо изготовления книжных переплетов этот материал пригоден для производства жесткой упаковки для настольных игр, подарков, обуви, одежды, сигар, шоколада, косметики, спиртных напитков и многого другого. Диапазон толщины этого материала варьируется от 0,7 до 3,0мм. Материал поставляется в листах, стандартный формат которых равен 70x100 см.
Многослойный переплетный картон не редкость. Один из таких материалов — это Foabmoard производства фабрики Moorman Karton, которая была основана в Нидерландах в 1912 году, а сегодня является одним из лидеров на рынке картонов. Картон Foabmoard состоит из трех слоев, первым из которых является основа— собственно переплетный картон толщиной от 0,6 до 3 мм; вторым слоем идет полиэфирный поролон со стандартной толщиной в 2, 3, 4 или 5 мм и весом до 90 г/м2
. По заказу толщина поролона для этого слоя может быть увеличена. Инаконец, третий слой — войлочная бумага светлофиолетового цвета плотностью 150 г/м2
, которая хорошо выдерживает давление, оказываемое на крышку переплета при отделочных процессах: тиснении фольгой и блинтовом тиснении. При производстве переплетного материала Foabmoard используются нетоксичные клеи, изготовленные на основе ПВА. Этот материал разработан специально для производства обложек ежедневников, представительской продукции (папок, блокнотов и т.п.), а также книг, в том числе детских, фотоальбомов, энциклопедий, обложек меню, презентационных, адресных папок и подобной полиграфической продукции. На российский рынок переплетный картон Foabmoard поставляется в листах формата 100x70, 100x80, 101x87,5 см.
Макулатурный переплетный картон тоже встречается довольно часто. Kappa Eskaboard, также известный под названием Eska, — это твердый переплетный картон производства голландской компании Kappa Graphic Board. Он на 100% изготавливается из макулатуры. Картон разработан специально для переплетов книг, папок, скоросшивателей, альбомов, ежегодников, записных книжек и детских игр. Превосходная жесткость, ровная и гладкая поверхность картона гарантируют высокое качество готовой продукции. Картон легко режется, штампуется, сверлится, фальцуется и компостируется, что позволяет перерабатывать его на высокоскоростном оборудовании. Основное отличие Kappa Eskaboard от других переплетных картонов заключается в процессе производства. Производителям удается достичь стабильного качества данного материала за счет уникальной технологии, которую обеспечивает машина Fourdrinier. Различают две технологии производства щелочных картонов: на машинах цилиндрического типа и на машинах Fourdrinier. Принцип работы цилиндрической машины, рабочим органом которой является цилиндр или барабан, обтянутый металлической тканью, заключается в наматывании на барабан макулатурной массы. За счет этого картон получается многослойным, и при работе с ним наблюдается так называемый эффект слоеного теста. При использовании такого картона в производстве могут возникнуть коробление, деформация, отслоение, неровная, бугристая поверхность картона (эффект апельсиновой корки). Машина же Fourdrinier работает по особой технологии, исключающей риск появления подобных нежелательных эффектов при работе с переплетными картонами Kappa Eskaboard.
Еще один макулатурный переплетный картон — это Smurfit BB. Он выпускается компанией Smurfit Graphic Board — одним из крупнейших производителей высококачественного картона из 100% макулатуры на мировом рынке. Сегодня Smurfit Graphic Board экспортирует около 90% своей продукции в более чем 50стран по всему миру. Сам же материал Smurfit BB представляет собой немелованный переплетный картон, изготовленный на 100% из переработанного сырья с ламинированной серым крафтом поверхностью. Данный картон предназначен для изготовления обложек книг, детских настольных игр и паззлов, рекламных вывесок, дисплеев и многого другого. Картон Smurfit BB поставляется в широком диапазоне плотностей: 905, 1055, 1210, 1440, 1780 г/м2
, формат листов составляет 70x100 см.
Оптимальное соотношение цены и качества отличает преплетный картон производства ОАО "Каменская БКФ", который также известен под названием "Кувшиновский картон". Данный переплетный картон изготавливается по технологии, используемой на фабрике компании Kappa Graphic Board, о которой мы уже упоминали. Несмотря на то что этот материал и уступает по качеству знаменитому голландскому картону Kappa Eskaboard, он является весьма популярным материалом для полиграфии, издательского дела и производства рекламы. Совсем недавно появившись на отечественном рынке, он за короткое время завоевал популярность среди заказчиков и производителей полиграфической продукции.
2.Состав картона, компонентный состав картона
Картонные материалы, в основном использующиеся для упаковок, вне конкуренции по экономичности и экологическим характеристикам по сравнению с другим сырьем. Положительные стороны картона все больше пропагандируются на сегодняшнем рынке упаковочных материалов. Получение материала высокого уровня во многом зависит от самого технологического процесса и квалифицированного персонала.
В состав картона входят волокна древесины. Однако производство вкладывает и дополнительные химические и древесные материалы. Целлюлоза белая или бурая – пожалуй, главный компонент, входящий в состав картона. Но кроме него есть и дополнительные химические соединения с древесными излишками (или как говорят на производстве отходами) и макулатура. Технология производства целлюлозы у каждой компании своя, но примерно все придерживаются одной линии – древесина, независимо от ее породы, обрабатывается химическими веществами, механически уплотняется и сжимается. Вследствие чего в состав картона входят волокна, не отвечающие высоким требования. Во многом потребителя не интересует, на сколько картон отвечает требованиям качества. А для получения картона более высокого качества, технология производства немного меняется и усложняется. Терма обработка и химические элементы удаляют нежелательные компоненты из древесной массы. При такой технологии в состав картона входят более толстая бумага и целлюлоза с удлиненными волокнами. Состав картона характеризуется своей многослойностью и в этом заключается положительная сторона этого материала.
Не смотря на то что у всех картонных изделий состав практически одинаков, качество в корне может отличаться. Прозрачность, влагопрочность, гладкость, толщина, цвет – это те качества, на которые следует обратить внимание при покупке. Для более тщательного изучения качества обратите внимания на - удлинение в момент разрыва, сопротивление разрыву, излом при перегибе. Для изготовления картона для плоских слоев гофрокартона и бумаги для гофрирования используют макулатуру марок МС-6 (старый гофрокартон или обрезки) и МС-7 (смешанный картон) или целлюлозу. В композиции допускается и остальная макулатура, но желательно не более 10-15%. Все зависит от требуемых качественных характеристик получаемого картона. В лучшем случае, с потоком подготовки макулатуры можно установить поток подготовки небеленой или беленой хвойной целлюлозы, в количестве до 30%. Подавая 30% целлюлозы на покровный слой, мы добиваемся улучшения качества картона по цвету и по прочности. В массу может дополнительно вводиться клей и сернокислый алюминий (глинозем). Количество зависит от многих параметров (качество воды, температура, необходимая степень проклейки, наличие поверхностной проклейки на машине и т.д.). Примерные нормы расхода: глинозем-1,2 кг/т, клей - 4,5 кг/т, нейтральный крахмал - 4 кг/т.
Макулатура и/или целлюлоза распускается и очищается на оборудовании для подготовки массы, потом поступает на картоноделательную машину.
Роспуск макулатуры производится в гидроразбивателе при концентрации массы 10-14%. Из гидроразбивателя масса насосом перекачивается через смесительный ящик в бассейн. Концентрация массы в бассейне 3,0-3,5%.
Из бассейна масса подается на вихревой очиститель высокой концентрации, где производиться очистка от крупных включений, и далее на гидроразбиватель (турбосепаратор) сортирующий тройного действия на сортировку и дороспуск. На этом этапе происходит очистка от скотча, пленок и т. д. Отходы от гидроразбивателя сортирующего отводятся на вторую ступень сортирования – вибрационную сортировку.
После гидроразбивателя сортирующего, масса поступает во второй массный бассейн, из которого насосом подается на пульсационную мельницу на дороспуск. Далее масса подается на дополнительное сортирование.
Сортирование производится на напорной сортировке, имеющей сито с щелевыми отверстиями шириной 0,3-0,35 мм. Отходы от напорной сортировки отводятся на вторую ступень сортирования – вибрационную сортировку. Отсортированная масса подается в композиционный бассейн. В этом бассейне в массу вводится крахмал и канифольный клей.
Из композиционного бассейна масса подается для окончательного размола на две последовательно установленные дисковые мельницы. После мельниц масса поступает в машинный бассейн.
Из машинного бассейна масса через бак постоянного уровня поступает на смесительный насос, где разбавляется до концентрации 0,6-0,8%, и подается на систему вихревых конических очистителей, на которых производится очистка от мелких включений не волокнистого характера.
В напорный ящик картоноделательной машины масса, с дополнительно введенным глиноземом, поступает через узлоловитель, на котором производится очистка от мелких волокнистых включений. Сортирование производится на узлоуловителе, имеющем сито с отверстиями диаметром 2,2 мм. На картоноделательной машине происходит формование картонного полотна, его обезвоживание и сушка.
С характеристиками картоноделательных машин вы можетете ознакомиться в разделе картоноделательные машины, а с массоподготовительным оборудованием в разделе массоподготовительное оборудование.
Краткое описание отдельных частей картоноделательной машины
Напорный ящик
Напорный ящик обеспечивает напуск массы на сеточный стол. При этом он обеспечивает равномерную скорость истечения массы по всей ширине картоноделательной машины, однородность массы по концентрации, отсутствие завихрений и турбулентных движений в потоке, а также минимальную флокуляцию волокна. Для этого предлагаемый напорный ящик оснащен двухступенчатой перфорированной плитой и двумя перфорированными валами, которые приводятся во вращение индивидуальными приводами. Для регулирования массы полотна по ширине картоноделательной машины напорный ящик оснащен механизмами тонкой регулировки верхней напускной губой, а для устранения пенообразования в напорном ящике имеется спрыск-пеногаситель.
При рабочей скорости картоноделательной машины до 200 м/мин устанавливается напорный ящика открытого типа.
При рабочей скорости картоноделательной машины свыше 200 м/мин устанавливается напорный ящик закрытого типа.
В напорном ящике закрытого типа для обеспечения скорости истечения струи массы, соответствующей скорости движения сетки, вместо статического напора создается гидростатический напор. Воздушная подушка, создаваемая в напорном ящике, способствует устранению пульсаций давления массы. Все части соприкасающиеся с массой выполнены из нержавеющей стали или из углеродистой с облицовкой нержавеющей сталью.
Сеточная часть
Может быть как односеточного, двухсеточного или трехсеточного исполнения консольного типа. Консольное исполнение сеточного стола позволяет производить замену сетки без значительной его разборки, а следовательно, за минимальное время.
Длина стола в зависимости от производительности картоноделательной машины составляет от 10,5 до 20 м. Сеточная часть оснащена следующими обезвоживающими элементами: формующей доской, регистровыми валами, гидропланками, "мокрыми" отсасывающими ящиками, "сухими" отсасывающими ящиками. Гидропланки и покрытия ящиков выполнены из высокомолекулярного полиэтилена. Размещение обезвоживающих элементов на столе выполнено таким образом, чтобы обеспечить равномерное (по длине стола) обезвоживание и, как следствие, оптимальное формование полотна.
В начале сеточного стола установлены декельные линейки, предотвращающие растекание массы на кромках. Для регулирования механических показателей полотна в продольном и поперечном направлениях грудной вал и начальный участок стола приводятся в колебательные движение в поперечном направлении за счет механизма тряски. Установленный механизм тряски позволяет регулировать частоту и по амплитуду колебательных движения стола. Гауч – вал однокамерный. Для промывки сетки предусмотрены смачивающие спрыски и спрыск высокого давления. Также в наличие отбойный спрыск, спрыск смыва кромок, заправочный и спрыски резки кромок. Для очистки сетковедущих валов установлены шаберы. Для регулирования сетки имеется пневматическая сеткоправка, для натяжения сетки установлены две пневматические или электромеханические сетконатяжки. Отвод воды с сеточного стола производится по специально установленным подсеточным ваннам. Все части соприкасающиеся с массой выполнены из нержавеющей стали или из углеродистой с облицовкой нержавеющей сталью. Сухость полотна после сеточной части составляет 20-22 %.
Прессовая часть
Прессовая часть выполнена с учетом обеспечения максимального обезвоживания до сушильной части при этом сохраняя структуру полотна, а следовательно, его физико-механические показатели.
В зависимости от производит
Сушильная часть
В зависимости от производительности картоноделательной машины может быть установлено 18-30 сушильных цилиндров диаметром 1500 мм. Сушильная часть разделена на группы по приводу. Рабочее давление пара 0,3-0,5 МПа. Пар поступает в сушильный цилиндр через пароконденсатную головку, установлен-ую на цапфе с приводной стороны. Конденсат непрерывно отводится по сифонным трубам, опущенным практически до дна цилиндра. Для периодического осмотра, цилиндры снабжены люками. Ориентировочный удельный расход пара 3,0 т/тонну готовой продукции.
Сушильная часть предназначена для работы на синтетических сушильных сетках. Для регулирования сеток имеются пневматические сеткоправки, для натяжения сеток установлены пневматические или электромеханические сетконатяжки. Картоноделательные машины с рабочей скоростью более 200 м/мин оснащены канатиковой заправкой полотна. Для очистки поверхности сушильных цилиндров установлены шаберы.
Каландр
Для придания картону гладкости и требуемой плотности установлен четырехвальный каландр. Дополнительный прижим валов каландра осуществляется пневматическим механизмом. Для очистки поверхности каландровых валов установлены шаберы. Заправка полотна осуществляется за счет воздушного спрыска или канатиков.
Накат
Накат периферического типа. Намотка картонного полотна осуществляется на тамбурные валы. Приемные и основные рычаги наката перемещаются за счет пневматических исполнительных механизмов. Равномерность намотки регулируется степенью прижима рулона к цилиндру наката как с приводной так и с лицевой сторон. Прижим осуществляет-ся пневмоцилиндрами.
Механический привод
Привод картоноделательной машины многодвигательный. Каждая приводная точка снабжена электродвигателем переменного тока, редуктором и карданным или промежуточным валом.
Электропривод регулируемый
Регулируемый привод выполнен на базе элементов фирмы "MITSUBISHI" или "LG".
Система управления
Для управления пневматическими и электромеханическими механизмами картоноделательной машины поставляются индивидуальные локальные приборы, пульты и щиты управления.
3. Где заканчивается бумага и начинается картон?
Проводя рукой по абсолютно гладкой на вид поверхности коробки, покупатель восклицает: "Ах, какая красота!" Но то, что нам кажется гладким и тонким, на самом деле не всегда таковым является. Гладкость (способность передавать без разрывов и искажений тончайшие красочные линии, точки и их комбинации) — одно из важнейших печатных свойств. Чем выше гладкость, тем лучше контакт между поверхностью и печатной формой, тем меньше прилагается давления при печатании, тем выше качество изображения.
От микроскопической шероховатости, присущей всей бумажной продукции, не так-то просто избавиться. Как и от разногласий по вопросу "что есть картон?". Научно-популярное издание "Все о бумаге" (М.: Дубль В, 1999.) утверждает, что картон — не что иное, как бумага плотностью свыше 150 г/м2. Некоторые специалисты отодвигают границу до 200-250 г/м2. Но практически все согласны, что картоном можно назвать бумагу толщиной более 0,25 мм, а также бумагу, имеющую многослойное строение (не имеются в виду слои мелования), независимо от плотности. Многослойная структура увеличивает толщину и жесткость картона. Сколько не пытаются полимерные материалы его вытеснить, он остается незаменимым там, где нужна жесткость... не характера, а формы:
упаковка для продуктов питания, лекарств, парфюмерно-косметических товаров, стиральных порошков, детских игр и прочих товаров.
Для изготовления картонной упаковки с полноцветной печатью, лакированием или тиснением огромное значение имеет качество покрытия лицевой стороны. Поэтому используют, как правило, картоны с двухслойным/полным (примерно 20г/м2) и реже с легким (от 4 до 10 г/м2) меловани-ем. В дальнейшем речь будет идти именно о мелованных (покрытых) сортах картона.
Geschtnichener... Coated... Мелованные...
Мелованный картон отличает хорошее поведение в процессе печати, более интенсивное воспроизведение красок и лучший глянец при лакировании. При печати на нем диаметр пор мелованного слоя настолько мал, что в поры впитываются только растворители, в то время как частицы красящих пигментов остаются на поверхности бумаги. Поэтому изображение получается очень насыщенное.
Типичная структура мелованного картона:
- мелованные слои (один или несколько);
- верхний слой (один или несколько слоев качественного сырья: беленая или небеленая целлюлоза, древмасса, отбеленая макулатура);
- вкладыш (достаточно толстый слой из дешевого сырья: макулатура, древмасса, небеленая целлюлоза, различные отходы производства);
- нижний слой (один или несколько слоев качественного сырья: беленая или небеленая целлюлоза, древмасса, макулатура).
Учитывая отсутствие единого мнения по самому понятию "картон", не удивительно, что нет и общепринятой классификации видов картона. В основном, пользуются маркировками, заявленными производителями. Данные частично взяты из таблицы "Сорта мелованного картона" (Все о бумаге.-М.: Дубль В, 1999, с.71.).
Дуплексом называют картон с односторонним мелованием, триплексом — с двусторонним. Большинство из макулатурных картонов на российском рынке имеют маркировку GD2, а картоны из первичных волокон — GC2.
К числовым характеристикам качества покрытия относятся только белизна, глянец и гладкость поверхности. В остальном ориентируются либо на общее описание, либо на внешний вид, а чаще — на отзывы коллег.
Пересекая границы...
Производители картона обычно проводят границу между дизайнерскими, полиграфическими и упаковочными картоном. Но никто вам не помешает, к примеру, удивить мир изготовленной из первого или второго элитной косметической упаковкой. В общем, границу можно пересекать, пока вы не посчитаете, в какую сумму это выливается.
СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Масса (вес) является наиболее распространённым показателем, т.к. большинство бумаг(картон) продают по массе 1 м2. Массу бумаги (картона) чаще относят к единице площади, чем к единице объёма, как это делают в отношении других материалов, т.к. бумагу используют в виде листа, и поэтому площадь в данном случае играет более важную роль, чем объём.
Толщина бумаги (картона) (мкм) является важным фактором в характеристике многих других видов бумаги и определяет как проходимость бумаги в печатной машине, так и потребительские свойства (в первую очередь прочностные) готового изделия.
Механическая прочность - одно из основных и важных свойств большинства видов бумаги и картона. Стандарты на печатные виды бумаг предусматривают определённые требования механической прочности на разрыв. Эти требования определяются возможностью выработки на современных быстроходных машинах печатных видов бумаги без обрывов с последующим пропуском её через быстроходные перемотно-резательные станки и в дальнейшем на печатных машинах.
Достаточная механическая прочность бумаги должна обеспечивать безостановочную работу печатных машин на полиграфических предприятиях.
Показатель сопротивления бумаги (картона) излому - один из существенных показателей, характеризующих механическую прочность бумаги. Он зависит от длины волокон, из которых образована бумага, их прочности, гибкости и сил связи между волокнами. Поэтому наиболее высоким сопротивлением излому отличается бумага, состоящая из длинных, прочных, гибких и прочно связанных между собой волокон. Для печатных видов бумаги наиболее значимый показатель в процессе переплётно-брошюровочых работ полиграфического производства.
Показатель качества - сопротивление продавливанию - нельзя отнести к числу основных. Он предусматривает по действующим стандартам для сравнительно ограниченного количества видов бумаги. Важное значение этот показатель имеет для упаковочно-обёрточных видов бумаги. Этот показатель в некоторой степени связан с -показателями разрывного груза бумаги и удлинения её при разрыве.
Для некоторых видов бумаги и картона показатель сопротивления поверхности этих материалов истиранию служит одним из критериев, определяющих потребительские свойства материала. Это относится к чертёжно-рисовальным и картографическим видам бумаги. Эти бумаги допускают без излишнего повреждения поверхности возможность удаления написанного, нарисованного или напечатанного путем подчистки резинкой, лезвием бритвы или ножа. Одновременно подобная бумага с хорошей поверхностной прочностью на истирание должна сохранять удовлетворительный внешний вид после повторного нанесения текста или рисунка на стёртом месте.
Влагопрочность, или прочность во влажном состоянии - важный фактор большинства бумаг, особенно у бумаги, изготовленной на быстроходных бумагоделательных машинах, так как должна обеспечиваться бесперебойная работа буммашины при переходе бумажного полотна из одной секции машины в другую.
Прочность на изгиб. Это сопротивление бумаги(картона) упругому изгибу. При этом испытании бумагу не изгибают слишком сильно, чтобы она не разорвалась. Сопротивление бумаги изгибу определяют либо динамическим методом (метод длины собственной частоты), либо статическим методом (метод стержня).
Определение: DIN 52123, Часть1 - метод длины собственной частоты и DIN 53121 - метод стержня;
Значение в Н/мм
Потребительские свойства бумаги и картона — это такие свойства, которые проявляются непосредственно при их использовании, т. е. в процессе эксплуатации. Эти свойства включают следующие: функциональные, надежность, эстетические, эргономические, безопасность, а также социальное назначение.
Социальное назначение — это соответствие бумаги и картона потребностям населения, обусловливающее целесообразность их производства, сбыта и потребления. Учитывая, что наша страна, по оценке ООН, является самой читающей страной мира, выпускаемое в России количество бумаги, особенно газетной, писчей и картона не в достаточной степени обеспечивает потребности населения в художественной литературе, некоторых журналах.
Функциональные свойства и показатели качества бумаги и картона. Функциональные свойства обусловливают соответствие бумаги и картона их целевому назначению как предмета потребления. В зависимости от целевого назначения каждая группа, вид бумаги и картона характеризуются различными показателями: композицией, массой 1м2
, толщиной, объемной массой, жиропроницаемостыо, водопроницаемостью, паропроницаемостью, воздухопроницаемостью, влагопроницаемостыо, термостойкостью и другими свойствами.
Композицией бумаги (картона) называется состав и соотношение в процентах волокнистых и неволокнистых компонентов, из которых производится бумага (картон) данного вида. Это одно из важнейших свойств бумаги (картона), во многом определяющее качество данного вида бумаги (картона). Необходимые свойства бумаги (картона) получают путем изменения композиции. Так, бумага, которая содержит волокна древесной массы, малопрочная с серым оттенком. При введении в эту бумагу целлюлозы повышаются ее белизна, гладкость, прочность и т. д.
Наиболее высокими показателями качества характеризуется бумага, содержащая волокна тряпичной полумассы. У каждого вида бумаги (картона) разное процентное содержание волокнистых материалов, указываемое в стандартах.
Масса 1 м2
бумаги (картона), выражаемая в граммах, зависит от состава входящих в нее волокон, степени размола, вида и количества наполнителей и других компонентов. Масса бумаги определяет массу изготовленных из нее беловых товаров. Она определяет плотность бумаги, пористость, вид входящих в ее состав волокон. Так, бумага, содержащая древесную массу, тяжелее бумаги, в составе которой 100 % целлюлозы или тряпичной полумассы. Это важнейший показатель, который приводится в стандартах.
Толщина бумаги (картона) выражается в микрометрах и для бумаги (картона) различного назначения неодинакова: для папиросной — 23 мкм, писчей—100, чертежной — до 200 мкм, а для картона — от 0,4 до 3 мм.
Линейная плотность бумаги (картона) выражается величиной, получаемой делением массы 1 м2
в граммах на толщину в микрометрах, в г/см3
. Она определяет плотность и пористость бумаги (картона). Так, чем выше показатель объемной массы, тем выше плотность бумаги и наоборот. Плотность чертежной бумаги, вырабатываемой из длинных и хорошо расщепленных волокон, составляет 0,8—0,9 г/см3
, а рыхлая промокательная бумага, состоящая из плохо расщепленных волокон, имеет высокую впитываемость и объемную массу только 0,45 г/см3
.
Необходимую плотность получают каландрированием. От плотности бумаги и картона зависит их паропроницаемость, воздухопроницаемость и впитываемость, что особенно важно при оценке качества писчей бумаги и картона.
Функциональные показатели, качества бумаги и картона: композиция бумажной массы (%), толщина (мкм), плотность (г/см3
), расход волокнистых материалов на 1000 м2
(кг), размеры (форматы) бумаги (мм), масса бумаги площадью 1 м2
(г), светостойкость цветной бумаги (балл).
Надежность потребления и показатели качества бумаги и картона. Надежность потребления бумаги и картона — это потребительское свойство, обусловливающее сохранение основных параметров и их функционирование во времени и в пределах, соответствующих заданным условиям потребления. К ним относятся: сопротивление разрыву, излому, продавливанию, раздиранию, деформации и др.
Сопротивление разрыву — важнейший параметр бумаги и картона. При отливе бумажного полотна (картона) на сетке бумагоделательной машины большинство волокон располагается вдоль хода сетки. Поэтому прочность бумаги на разрыв выше в продольном направлении, чем в поперечном. И наоборот, растяжимость больше в поперечном направлении в 1,5— 2 раза, чем в продольном. Сопротивление бумаги (картона) разрыву характеризуется разрывным грузом (в кгс), а чаще — разрывной длиной в метрах. Под разрывной длиной понимают длину полоски бумаги в метрах, при которой эта полоска, подвешенная за один конец, разрывается под тяжестью собственной массы. Разрывная длина, которая дает представление о прочности бумаги на разрыв, зависит от длины и прочности применяемых волокнистых материалов, помола волокон и режима работы бумагоделательной машины. Так, бумага, изготовленная из целлюлозы или из льняных волокон, значительно прочнее бумаги, изготовленной из древесной массы. Бумага с разрывной длиной свыше 5000 м — очень прочная (калька бумажная), с разрывной длиной от 3500 до 5000 м — прочная (чертежная), с длиной от 2000 до 3500 м — средней прочности (писчая) и с разрывной длиной до 2000 м — слабая.
Определение: DIN 53115 с использованием испытательного устройства Брехт Имсет, значение в Дж/м.
Сопротивление излому бумаги и картона характеризуется числом двойных перегибов на 180", которое может выдержать образец до полного разрыва. Число двойных перегибов в направлении вдоль полотна больше, чем поперек. Чем толще бумага (картон), тем больше число двойных перегибов. Такой показатель, как сопротивление излому, имеет большое значение для переплетного картона, документальной, чертежной и картографической бумаги, т. е. бумаги, которую при использовании приходится неоднократно складывать и разворачивать. Рисовальная бумага выдерживает 30—200 двойных перегибов, чертежная прозрачная — 900—2000.
Определение: DIN 52123, Часть 1 – метод длины собственной частоты и DIN 52121 – метод стержня, значение в H/мм.
Сопротивление надлому характеризуется величиной угла надлома, при котором разрушается поверхность картона.
Сопротивление продавливанию — это способность бумаги (картона) противостоять силам, действующим перпендикулярно ее поверхности (в кгс/см2
). Сопротивление продавливанию зависит от помола массы, композиции, отлива на сетке, прессования, сушки, отделки и массы в 1 м2
и др. Этот показатель важен для картона, папиросной, мешочной и другой бумаги. Так, для папиросной бумаги сопротивление продавливанию установлено в 4—5 кгс/см2
. Особое значение имеет сопротивление продавливанию для копировальной бумаги, так как она испытывает значительное давление букв при печатании.
Сопротивление раздиранию — показатель, который выражается усилием, необходимым для раздирания картона или бумаги (в гс). Этот показатель позволяет судить о величине усилия в граммах, необходимого для раздирания предварительно надрезанного образца бумаги (картона). Показатель важен для печатной бумаги, так как при прохождении через типографские машины обрывы полотна бумаги, как правило, начинаются с надрыва кромки (при изготовлении беловых товаров).
Определение: DIN 53112 Часть1 с использованием устройства для испытаний на стяжение; значение в N (прочность при растяжении) и в % (удлинение при разрыве).
Деформация бумаги (картона)—особенно важный показатель для бумаги, на которую наносятся рисунки при многокрасочной печати (картографическая, для карт и др.). Различают два вида деформации: линейную и остаточную. Линейная деформация— это увеличение длины и ширины бумаги после обработки ее водой, выраженное в процентах по отношению к первоначальным размерам сухого листа. Остаточная деформация — это сокращение размеров увлажненного листа бумаги при высушивании, выраженное в процентах по отношению к первоначальным размерам сухого листа.
Показатели надежности бумаги и картона: разрывная длина (м), прочность на излом при многократных перегибах (число двойных перегибов), сопротивление раздиранию (мН), влагопрочность (%), стойкость поверхности бумаги к выщипыванию (м/с), потери сопротивления излому при нагревании (%), линейная деформация (%).
Эргономические свойства и показатели качества бумаги и картона. Эргономические свойства бумаги и картона обусловливают удобства пользования ими потребителем. Так, степень проклейки характеризует сопротивление бумаги (картона) произвольному проникновению чернил, туши и их растеканию по поверхности бумаги. Бумага должна быть такой, чтобы при нанесении письма или чертежа чернилами или тушью они не растекались по поверхности.
Степень проклейки картона выражается в процентном содержании проклеивающего вещества, а бумаги — шириной штриха в миллиметрах при нанесении чернил, туши, краски, если они не растекаются и не проходят на обратную сторону (это штриховой метод определения проклейки). Так, степень проклейки писчей бумаги—1,25 мм, чертежной — 2, а под карандаш— до 1,25 мм.
Гладкость" бумаги (картона)—один из важнейших показателей эргономических свойств. Чем выше гладкость, тем равномернее ложатся чернила, краски, печать. Гладкость бумаги зависит от длины и толщины ее волокна, степени наполнения и глазировки. Гладкость выражается в секундах, необходимых для прохождения 10 мл воздуха между поверхностью образца бумаги и стеклянной полированной пластинкой при постоянном давлении на бумагу 1 кгс/см2
. Чем выше гладкость поверхности бумаги, тем теснее ее контакт с пластиной и тем больше потребуется времени для прохождения воздуха. Наиболее высокая гладкость 400—600 с у мелованной бумаги, а у чертежной и рисовальной — только 30 с.
Эстетические свойства и показатели качества бумаги и картона. Эстетические свойства изделий, в данном случае бумаги и картона, определяются их внешним видом. Он характеризуется белизной, цветом, оттенком, сорностью и другими показателями.
Цвет — один из основных показателей внешнего вида бумаги (картона) и характеризует пригодность бумаги для письма, печати и других целей.
Оттенок бумаги, устанавливаемый для белой и цветной бумаги, должен соответствовать оттенку установленного образца. Для этого в бумажную массу вводят красители. В процессе выработки бумаги ее оттенок может меняться из-за нарушения технологического режима, характера помола массы, наполняющих и красящих веществ и других факторов.
Раковистость — дефект покровного слоя бумаги или картона. Определяется числом раковин.
Эстетические показатели качества бумаги и картона: белизна (%), непрозрачность (%), просвечиваемость и лоск (%), раковистость (шт.), светостойкость цветной бумаги (балл), сорность (шт.), разница значений белизны по сторонам (%), показатель качества исполнения маркировки.
Безопасность потребления и показатели качества бумаги и картона. Безопасность потребления бумаги и картона обеспечивает защиту человека от опасных и вредных воздействий, возникающих при их использовании. Это — отсутствие режущих кромок, допустимость определенной кислотности, щелочности и др. Кислотность покровного слоя бумаги характеризуется концентрацией ионов водорода — рН покровного слоя.
При проверке и тестировании бумаги и картона необходимо соблюдать климатические условия по DIN EN 20187 или ISO 187 и обращать внимание на пробные образцы по DIN / ISO 186.
Таблица 5
Показатели для испытаний бумаги и картона (обзор)
4. Приборы для исследования картона
Автоанализатор сопротивления раздиру - UL7
Рисунок. Аппарат для испытания бумаги на раздир
♦ соответствие требованиям международных и российских стандартов;
♦ автоматический подбор величины груза маятника для конкретного материала;
♦ быстрая и надежная система сбора данных;
♦ пневматическое закрепление образца;
♦ набор грузов для анализа по всем международным стандартам...
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
♦ полимерные пленки (ПЭ, ПП, ПВХ, ПЭТ);
♦ многослойные фольги;
♦ уплотнительные материалы;
♦ бумага;
♦ текстиль.
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Принцип работы прибора основан на методе Эльмендорфа. Анализатор осуществляет измерение силы и расчет ее среднего значения при раздирании испытываемого образца. Измеряемая сила, производящая работу по раздиранию образца, преобразуется в изменение потенциальной энергии маятника, раздирающего образец при движении к положению равновесия. Изменение потенциальной энергии маятника вызывает изменение угла его поворота, пропорциональное совершенной работе. Отношение затраченной энергии к длине раздирания численно равно среднему значению силы при раздирании образца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
♦ Мощность воздействия маятника: 200 гс, 400 гс, 800 гс, 1600 гс, 3200гс, 6400 гс; (стандартный маятник 200гс).
♦ Электропитание: 220В-50/60 Гц;
♦ Габаритные размеры (ДхШхВ): 480х380х560 мм;
♦ Вес: 23,5 кг
КОНФИГУРАЦИЯ
Управляющий ПК, стандартный маятник 200гс, разновес 200гс, эталон 200гс, коммуникационный кабель, программное обеспечение.
Примечание: источник газа предоставляется Пользователем.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Основные маятники (200 гс, 1600 гс); разновесы (400 гс, 800 гс, 3200 гс, 6400 гс); эталоны (200 гс, 400 гс, 800 гс, 1600 гс, 3200гс, 6400 гс); устройство для резки образцов; нож.
Определение сопротивления раздиру ГОСТ 13525.3 -ASTMD 1922 - ASTM D 1424 - ISO 6383 - ISO 1974
Испытательный пресс для картона - UG7036ASF
Применяется для определения сопротивления сжатию Нижняя плита пресса, под управлением двигателя, движется вверх с определенной скоростью, тем самым сжимая образец, находящийся между верхней и нижней плитой. После этого, будет определено значение сопротивления образца по время испытания.
Стандарты: TAPPI-804, JIS-Z0212, and GB/T4857.4.
| Датчик сил |
| 1000кг |
| ±1.0% |
| 600 мм |
| 0-200 мм/мин |
| Макс: 585 мм |
| 600х600 мм |
| 2077х980х600 мм |
| 1∮ AC 220В |
Автоматический толщиномер - UL5-C2
♦ соответствие требованиям международных и российских стандартов; ♦ компактность, простота и удобство в эксплуатации; ♦ точность измерения - до 0.1 мкм; ♦ высокая производительность - 10 анализов в минуту; ♦ специальная конструкция, гарантирующая параллельность верхней и нижней поверхностей; ♦ удобный интерфейс с сенсорной панелью "touch screen"; ♦ возможность выбора автоматического или ручного режима; ♦ статистическая обработка и печать результатов. КОНФИГУРАЦИЯ Анализатор состоит из трех основных узлов: системы управления, измерительного блока и устройства отображения данных. Электрический сигнал, формирующийся в измерительном блоке, поступает в систему сбора данных, которая предназначена для установки и модификации параметров испытания, обработки сигналов, отображения результатов и т.д. ПРИНЦИП РАБОТЫ Для определения толщины образца используется передовая технология, которая гарантирует высокую точность и воспроизводимость результатов. Легкость в управлении и практически полная автоматизация процесса позволяют снизить вероятность ошибок. На печать можно вывести результаты одного или нескольких экспериментов.Величина контактной поверхности, давление и скорость движения образца строго соответствуют требованиям всех стандартов. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ♦ Диапазон измерений: 0...2мм (стандартно); 0...6 мм (дополнительно); ♦ Разрешение: 0.1 мкм; ♦ Производительность: 10 анализов в минуту (регулируемая); ♦ Давление: 17,5+1кПа (пленка); 50+1кПа (бумага); ♦ Площадь контактной поверхности: 50 мм2
♦ Электропитание: 220В-50/60Гц; ♦ Габаритные размеры (ДхШхВ): 300х275х300мм; ♦ Вес: 33 кг. Определение толщины картона и листов ГОСТ 17035 - ASTM D 645 - ASTM D 374 -DIN 53105 - DIN 53353 - ISO 4593 - ISO 534 |
Прибор для испытания прочности на изгиб – UGT6014
Прибор для испытания прочности на изгиб служит для определения сопротивления излому бумаги и картона.
| 15×150мм |
| Регулируемая пружина |
| СИД，0~999,999 |
| 48×28×45см |
| 45кг |
| 1∮,AC220В,2.6A |
Измеритель сопротивления отслаиванию - UGT6022
Прибор применяется для определения значения сопротивления отслаиванию картона под воздействием определенной нагрузки заданной ориентации.
| 5 наборов |
| 0.25 / 0.5 кг-см |
| 0.005 кг-см |
| 70 × 34 × 60 см |
| 91кг |
5. Обработка и интерпретация результатов исследования
Сопротивление бумаги (картона) разрушению при механических воздействиях – очень важная эксплуатационная характеристика ее, определяющая прочность и долговечность печатных и других изделий.
Прочность на разрыв определяется при помощи динамометра как предельная нагрузка, вызывающая разрыв бумаги (картона). Основная часть динамометра это массивный неравноплечий рычаг, поворачивающийся в вертикальной плоскости. Подвешенная к короткому плечу рычага полоска картона оттягивается при испытании вниз. Рычаг при этом отклоняется от вертикали, благодаря чему возникает сила, противодействующая тяге. Сила эта непрерывно увеличивается по мере отклонения рычага, и, когда она превышает прочность картона, испытуемый образец разрывается. Прибор калиброван так, что угол отклонения указывает на прочность в килограммах. На динамометре можно одновременно измерить и деформацию растяжения картона перед разрывом.
Для исследования были взяты 4 образца бумаги с разной плотностью. Использованные типы картона представлены в таблице 1.
| № образца | Наименование картона | Плотность картона, г/м² |
| 1 | Astra Silver | 220 |
| 2 | Белый картон | 160 |
| 3 | Цифровой картон | 160 |
| 4 | Картон 4СС | 200 |
Первый образец это более плотная бумага хорошего качества, она изготавливалась с использованием наилучших компонентов, также она была подвержена дополнительному прохождению через каландр для получения текстуры и в то же время улучшение связи волокон.
Образцы под номерами 2,3 и 4 имеют повышенную белизну, что обозначает, что в состав данной бумажной массы входит качественная целлюлоза и специальные добавки.
Для проведения измерений из данных типов картона были отрезаны несколько образцов с размеров 50 х 150мм. Половина образцов были подвержены определенному количеству изгибов – 150 раз. После многочисленных изгибов и акклиматизации, были проведены замеры на прочность и растяжение. Результаты замеров представлены в таблице 2.
| № Образца | Продольное направление волокон | Поперечное направление волокон | ||
| Прочность на разрыв, кг | Разрывная длина, мм | Прочность на разрыв, кг | Разрывная длина, мм | |
| 1 | 61 | 18 | 35 | 8 |
| 2 | 15 | 7 | 35 | 5 |
| 3 | 37 | 5 | 35 | 4 |
| 4 | 40 | 6 | 22 | 5 |
Таблица 2
По результатам данной таблицы можно построить несколько диаграмм.
Диаграмма 1 – Вариация прочности на разрыв в зависимости от направления волокон.
Диаграмма 2 – Вариация разрывной длины в зависимости он направления волокон.
На диаграммах 1 и 2 видна разница между прочностью бумаги в продольном и поперечном направлении волокон. Можно заметить, что некоторые виды картона имеют лучшую прочность на разрыв в поперечном направлении волокон, а некоторые имеют туже прочность в обоих случаях.
После чего образцы были подвержены определенному числу изгибам, они были проверены вновь на прочность волокон. Результаты представлены в следующей таблице.
Таблица 3. Результаты исследований
| № образца | Продольное направление волокон | Поперечное направление волокон | ||
| Прочность на разрыв, кг | Разрывная длина, мм | Прочность на разрыв, кг | Разрывная длина, мм | |
| 1 | 46 | 5 | 29 | 8 |
| 2 | 15 | 4 | 15 | 7 |
| 3 | 26 | 4 | 18 | 5 |
| 4 | 35 | 4 | 15 | 5 |
Ниже представлены диаграммы, построенные по данным таблицы 2 и 3. В следующих диаграммах очень четко видно как влияют многочисленные изгибы на прочность бумаги.
Диаграмма 3 – Вариация прочности на разрыв в случае продольного направления волокон
Диаграмма 4 – Вариация прочности на разрыв в случае поперечного направления волокон.
Диаграмма 5 – Вариация разрывной длины в случае продольного направления волокон
Диаграмма 6 – Вариация разрывной длины в случае поперечного направления волокон.
После изучения диаграмм 3-6 замечено, что бумага изготовлена из разных компонентов, так как многочисленные изгибы и перегибы поразному влияют на прочности бумажного листа. Видно, что некоторые образцы более устойчивы к многочисленным изгибам, независимо от направления волокон, а именно образцы под номером 3,4. Это типы картона можно использовать без проблем в производстве.
Остальные образцы менее устойчивы. Нельзя определить самый неустойчивый образец, так как некоторые устойчивы в продольном направлении, а другие в поперечном и наоборот. Во время работы с таким типом картона могут появиться некоторые проблемы.
Самым прочным остался 4-ый образец, 3-ий тоже имеет хорошие данные. Эти два типа картона, при изготовлении, были подвержены дополнительным прохождением через каландр, таким образом волокна лучше скрепляются между собой придавая картону лучшую прочность.
Самым неустойчивым остается образец под номером 2, этот картон более хрупкий и волокна в нем распределены неравномерно.
Вывод
Принцип изготовления картона гениально прост: бумажная масса, состоящая из древесной и чистой целлюлозы, небольшого количества добавой и 90% воды, осаждается тонким ровным слоем на сетке – вот и все. Однако какое разнообразие продуктов! За счет чего? Только за счет природы составляющих и их соотношений.
При производстве картона надо четко соблюдать его состав, так как при несоблюдении пропорции компонентов картон теряет свои свойства, а особенно одно из главных свойств – прочность. Например при производстве бумаги из древесной целлюлозы не будут соблюдены пропорции лигнина, то картон получается малопрочным и хрупким, так как лигнин являестя вредным, побочным компонентом волокна, содержащие данный компонент плохо переплетаются. По этому, для производства высококачественного картона надо использовать не содержащие лигнина волокнистые материалы.
При изготовлении целлюлозы из древесины путем химической обработки, а именно сульфитным способом, удаляют лигнин. При такой обработке одновременно с растворением лигнина происходит и деструктивный гидролиз целлюлозы, что приводит к снижению прочности волокна, а следовательно и бумаги. Для предотвращения чрезмерной деструкции надо уменьшать продолжительность варки и концентрацию кислоты.
Также в производстве картона используется и древесная масса. В отличие от целлюлозы, древесная масса состоит не из отделенных друг от друга в процессе варки волокон, а из коротких и толстых неправильной формы частиц и мелких пылевидных частиц. Поэтому, волокна древесной массы переплетаются плохо и не образуют прочного, плотного и гладкого картонного листа.
Новые возможности в области производства бумаги (картона) открывает применение синтетичных органических, а так же неорганических волокнистых материалов: нейлона, полиэфирных и полиакриловых волокон, стеклянных, кварцевых и т.д. Картон из такого материала обладает рядом замечательных свойств. Картон, сформированный обычным образом из синтетического волокна, непрочен и разрушается при самых слабых воздействиях, по этому, такой картон надо пропитывать растворами связующих веществ, которые при высыхании и горячем прессовании бумаги склеивают волокна, обеспечивая высокую прочность.
Картон (бумага) полученные из синтетических волокнистых материалов, устойчивы к влаге, нагреванию, загниванию, химическим реактивам, а самое главное очень эластичны и прочны.
Разнообразие сортов картона дает возможность выбрать именно тот сорт (вид, тип), который необходим в каждом конкретном случае. Однако для того, чтобы выбор был правильным, необходимо знать как основные и специальные параметры отдельных сортов картона с учетом их фирменных названий, так и те требования, которые предъявляют к картону способ и технология печати, а также послепечатные процессы и само издание в целом. Это не так просто, как кажется.
Фактически решение этой технологической проблемы включает в себя решение двух задач. Во-первых, выбирающий должен точно знать, что ему необходимо, и, задавая четкие вопросы, получить очено конкретные ответы от поставщика картона (бумаги). Во-вторых, если предстоит выполнение важного заказа, а практика работы с конкретным сортом картона отсутствует, то с новым и незнакомым сортом картона необходимо сделать небольшой эксперимент (исследование).