Porównanie właœciwoœci chłonnych wybranych papierów offsetowych
6 gru 2016 14:42

Papier należy do najstarszych materiałów wytwarzanych i użytkowanych przez człowieka, a mimo rosnšcej konkurencji ze strony mediów elektronicznych Đ wcale nie traci na znaczeniu [1]. Swš wielkš siłę przetrwania zawdzięcza takim zaletom, jak: praktycznie niewyczerpalnym, bo odtwarzalnym roœlinnym surowcom służšcym do jego wyrobu, biorozkładalnoœci, łatwoœci spalania nieprzydatnych do przerobu odpadków papierowych, względnej lekkoœci i przyjemnemu dotykowi, a co najważniejsze Đ możliwoœci przerobu makulatury ponownie na papier. Jakoœć współczesnych papierów stymulowana jest przez dwie różne grupy czynników. Grupa pierwsza, majšca wpływ na podwyższenie jakoœci papierów, to rozwój nowych technologii wymuszony przez ochronę œrodowiska naturalnego, wprowadzanie nowych materiałów włóknistych lub cišgłe obniżanie gramatur wytworów papierniczych. Druga grupa czynników jest zwišzana z rozwojem maszyn drukujšcych objawiajšcym się głównie ich wyższš wydajnoœciš, czyli drukowaniem z wysokimi prędkoœciami oraz coraz wyższymi wymaganiami co do jakoœci uzyskiwanych druków. Powyższe czynniki wymuszajš na producentach papieru produkcję nowych jego rodzajów lub podwyższanie wskaŸników jakoœciowych dotychczas produkowanych wytworów papierniczych. Niezależnie od techniki, jakš papier ma być zadrukowany, jednš z najważniejszych cech jest jego jednorodnoœć. Warunek dotyczy wszystkich istotnych dla procesu drukowania właœciwoœci papieru. Do drukowania na maszynach offsetowych produkowane sš papiery z odpowiednio dobranych surowców włóknistych, szczególnie odporne na działanie wody [2]. Właœciwoœci higroskopijne papieru, takie jak zachowanie się wobec wody i zmieniajšcej się wilgotnoœci powietrza oraz odpornoœć na zwilżanie i przenikanie cieczy œciœle wišżš się ze stopniem zaklejenia papieru. Papier o odpowiednio wysokim stopniu zaklejenia wykazuje zmniejszonš chłonnoœć i przesiškliwoœć, a także okreœlonš zwilżalnoœć, zarówno w stosunku do wody, jak i farb drukarskich [3-6]. Z uwagi na to, że w technice offsetowej |zadrukowywany materiał ma bezpoœredni kontakt z wodš i farbami, niezmiernie ważna staje się ocena właœciwoœci chłonnych papierów przeznaczonych do zadrukowywania tš metodš. Równomiernoœć absorpcji farby i zwilżalnoœć papieru majš bowiem ogromny wpływ na prawidłowe odwzorowanie rysunku w procesie drukowania. Metodyka badań Do badań wybrano pięć marek handlowych dostępnych na rynku papierów offsetowych o gramaturze 80 g/m2, które oznaczono numerami 1 Đ Amber, 2 Đ Polset, 3 Đ Maestro Print, 4 Đ Maestro Print +, 5 Đ Symbio Graphics bronze. Podstawowe właœciwoœci papierów, tj.: stopień zaklejenia, szorstkoœć, œredni promień porów, chłonnoœć powierzchniowš oznaczono według ogólnie przyjętych metod [7] i zestawiono w tabeli 1. Oznaczenie dynamiki penetracji wody i roztworu nawilżajšcego Imago stabil o stężeniu 2% z dodatkiem lub bez alkoholu izopropylowego (IPA) wykonano z użyciem aparatu PDA (Penetration Dynamics Analyzer) firmy Emtec Electronic GmbH. Jest to urzšdzenie, za pomocš którego można œledzić przebieg wnikania cieczy w głšb papieru od momentu jej kontaktu z powierzchniš do dowolnego etapu penetracji [8, 9]. Krzywe penetracji badanych papierów sporzšdzono dla dwóch przedziałów czasu: w zakresie od 0 do 1 s, w którym można zaobserwować zachowanie się papieru w chwili kontaktu z cieczš nawilżajšcš jego powierzchnię, oraz od 0 do 60 s Đ równoważnym z czasem pomiaru najczęœciej stosowanej metody oznaczania stopnia zaklejenia papieru Cobb60. Omówienie wyników badań Wyniki badań przebiegu szybkoœci penetracji wody w strukturę badanych papierów przedstawiono na rysunkach 1 i 2 oraz zestawiono w tabeli 2. Analiza krzywych wykreœlonych na rys. 1 wskazuje, że w grupie badanych papierów najdłuższy okres nawilżania powierzchni, charakteryzowany algorytmem W, wykazywał papier nr 5. Zjawisko to może œwiadczyć o występowaniu na powierzchni badanego papieru otwartych porów zwilżanych przez wodę. Obserwowana długa faza nawilżania nie jest jednoznaczna z szybkim przemakaniem tego papieru, co potwierdza stosunkowo wysoka wartoœć wskaŸnika Max, charakteryzujšcego czas osišgnięcia maksimum penetracji (tab. 2). Najkrótszy okres nawilżania wykazywał papier nr 4, co z kolei może wskazywać na występowanie na jego powierzchni niewielkich porów lub porów zamkniętych w wyniku powierzchniowego zaklejenia papieru; potwierdzajš to wysoki stopień zaklejenia metodš Cobb60 i najmniejszy œredni promień porów oznaczony dla tego papieru (tab. 1). Kolejny rysunek ilustruje krzywe uzyskane w przedziale czasu od 0 do 60 s (rys. 2). Wynika z niego, że największš odpornoœć na działanie wody wykazywał papier nr 3. Próba ta charakteryzowała się najniższym nachyleniem krzywej oraz najwyższš wartoœciš wskaŸnika Max (1,919) i najniższš wskaŸnika A60 (9,9) będšcego miarš zdolnoœci zatrzymywania cieczy w badanym materiale. Podatne na działanie wody okazały się próby nr 1, 2 i 5 charakteryzujšce się, w grupie badanych papierów, znacznš porowatoœciš powierzchni oraz wysokimi wartoœciami wskaŸnika A60 i algorytmu W (tab. 2). Na rys. 3 przedstawione zostały krzywe penetracji 2% roztworu nawilżajšcego Imago stabil w struktury badanych papierów. Stwierdzono, że najszybciej maksimum nachylenia krzywej, w przedziale czasu od 0 do 1 s, osišgnšł papier nr 4. Okres nawilżania jego powierzchni był najkrótszy, co dla papieru o najniższym promieniu porów (0,049 ľm) i niewielkiej szorstkoœci powierzchni (3,4 cm3/m2) oznacza odpornoœć na działanie roztworu nawilżajšcego (tab. 1). Niewielka wartoœć wskaŸnika A60 uzyskana dla papieru nr 4 koresponduje z wysokim stopniem zaklejenia i jego nieznacznš chłonnoœciš powierzchniowš (tab. 1). Najdłuższš fazš nawilżania w grupie badanych papierów charakteryzowały się próby nr 2 i 5, jednakże moment ich przemakania nie nastšpił zbyt szybko, o czym œwiadczš wysokie wartoœci wskaŸnika Max (tab. 2). Dalszych informacji dostarcza rys. 4, na którym przedstawiono krzywe penetracji badanych papierów w przedziale czasu od 0 do 60 s. Wynika z niego, że najbardziej odporny na działanie 2% roztworu nawilżajšcego Imago stabil okazał się papier nr 3. Wykreœlona dla tego wytworu papierniczego krzywa penetracji nachylona była pod najmniejszym kštem, a wskaŸnik A60 uzyskał najniższš wartoœć (10,7), potwierdzajšc wysokš odpornoœć papieru na wnikanie cieczy nawilżajšcej. Najbardziej podatne na penetrację były próby nr 1, 2 i 5 charakteryzujšce się w grupie badanych papierów najniższym stopniem zaklejenia i znacznš szorstkoœciš powierzchni. Niezmiernie istotnym składnikiem każdego roztworu nawilżajšcego jest alkohol izopropylowy, którego działanie polega na obniżeniu napięcia powierzchniowego roztworu nawilżajšcego, a tym samym na polepszeniu nawilżenia formy offsetowej. Na rys. 5 przedstawiono krzywe penetracji uzyskane dla badanych papierów, w przedziale czasu od 0 do 1 s, w obecnoœci 2% roztworu nawilżajšcego Imago stabil z 6% dodatkiem IPA. Stosunkowo niewielka iloœć alkoholu w cieczy nawilżajšcej była przyczynš znacznych różnic w zachowaniu się badanych papierów i to zarówno w momencie ich kontaktu z cieczš, jak i po upływie dłuższego czasu (rys. 6). Najdłuższym etapem wnikania cieczy w strukturę papieru cechowała się próba nr 3. Wyliczone parametry algorytmu W, A60 i Max wskazujš, że strukturalna degradacja tego papieru następowała bardzo wolno (tab. 3). Najkrótsza faza nawilżania była obserwowana w przypadku papieru nr 4, dla którego algorytm W osišgnšł najniższš wartoœć (0,061). Próby nr 2 i 5 uzyskały najwyższe wartoœci wskaŸnika A60, co œwiadczy o znacznej podatnoœci na wnikanie tak przygotowanej cieczy nawilżajšcej w ich strukturę (tab. 3). Krzywe wykreœlone w przedziale czasu 0-60 s zestawiono na rys. 6. Wynika z nich, że najbardziej odporna na działanie 2% roztworu Imago stabil z 6% dodatkiem IPA okazała się Đ podobnie jak w przypadku zastosowania 2% roztworu bez użycia alkoholu Đ próba nr 3. Wskazuje na to nie tylko przebieg krzywej, lecz także wartoœci liczbowe wskaŸników W, Max i A60 zestawione w tab. 3. Najszybciej ciecz wnikała w strukturę papierów nr 2 i 5. Na rys. 7 przedstawiono krzywe penetracji badanych papierów w przedziale czasu od 0 do 1 s, w obecnoœci 2% roztworu nawilżajšcego Imago stabil z 10% dodatkiem IPA. Przebieg krzywych wskazuje, że taka iloœć alkoholu powoduje istotne zmiany w szybkoœci penetracji badanych papierów. W przypadku prób nr 2, 4 i 5 nie stwierdzono występowania okresu nawilżania powierzchni, o czym œwiadczy brak wartoœci liczbowych algorytmu W (tab. 3). Może to oznaczać, że dla tych papierów wnikanie cieczy w ich strukturę nastšpiło natychmiast po zetknięciu się badanego papieru z roztworem nawilżajšcym. Potwierdzajš to również doœć niskie wartoœci wskaŸnika Max uzyskane dla papierów nr 2, 4 i 5. Najbardziej odporny na działanie tak przygotowanego roztworu nawilżajšcego okazał się papier nr 3; wskazuje na to nie tylko stosunkowo wysoka wartoœć wskaŸnika Max i najniższa wskaŸnika A60 (tab. 3), ale również przebieg krzywej penetracji przedstawionej na rys. 8. Najbardziej podatne na działanie roztworu nawilżajšcego okazały się próby nr 2 i 5, dla których przebieg procesu wnikania 2% roztworu Imago stabil z 10% dodatkiem IPA był zbliżony Đ krzywe wykreœlone dla tych papierów nakładały się na siebie (rys. 8). Rysunek 9 ilustruje krzywe penetracji badanych papierów uzyskane w przedziale czasu od 0 do 1 s, w obecnoœci 2% roztworu nawilżajšcego Imago stabil z 14% dodatkiem IPA. Cechš charakterystycznš przebiegu krzywych jest brak fazy nawilżania powierzchni papieru wyrażanej liczbowo algorytmem W, co w tym przypadku najprawdopodobniej oznacza natychmiastowš degradację struktury papierów przez ciecz nawilżajšcš. Niewielkie wartoœci liczbowe wskaŸnika Max œwiadczš o tym, że moment przemakania badanych papierów następował doœć szybko. Przebieg procesu penetracji 2% roztworu nawilżajšcego Imago stabil z 14% dodatkiem IPA w przypadku prób nr 3 i 4 był identyczny, co obserwowano na rysunkach 9 i 10 Đ wykreœlone krzywe pokrywały się. Najszybciej ciecz wnikała w strukturę papieru nr 2; œwiadczy o tym największe nachylenie krzywej przedstawionej na rys. 8 oraz obliczone wskaŸniki A60 Đ 54,2 (największa wartoœć) i Max Đ 0,074 s (najmniejsza wartoœć). Podsumowanie Zastosowanie powszechnie dostępnych metod pomiarowych i analizatora dynamiki penetracji umożliwiło ocenę szybkoœci wnikania wody i cieczy nawilżajšcej w strukturę badanych papierów. Wynika z niej, że badane papiery różniš się odpornoœciš na wchłanianie w ich strukturę zarówno wody, jak i roztworu nawilżajšcego z dodatkiem IPA. Analiza krzywych uzyskanych na aparacie PDA wykazała, że w grupie badanych papierów największš odpornoœciš na wnikanie wody odznaczał się papier nr 3, natomiast podatne na działanie wody okazały się próby nr 1, 2 i 5. W wyniku kontaktu badanych papierów z 2% roztworem Imago stabil najbardziej odporne na penetrację były próby nr 3 i 4, charakteryzujšce się zarówno krótkim okresem nawilżania powierzchni, jak i najmniejszym promieniem porów i szorstkoœciš oraz najwyższym stopniem zaklejenia. Dodatek alkoholu wpłynšł na prędkoœć wnikania cieczy nawilżajšcej w strukturę badanych papierów. Stwierdzono, że już 6% dodatek IPA powodował istotne zmiany w szybkoœci penetracji badanych papierów. Cechš charakterystycznš przebiegu krzywych był brak fazy nawilżania powierzchni papieru wyznaczanej algorytmem W. Niewielkie wartoœci liczbowe wskaŸnika Max oznaczajš, że moment przemakania badanych papierów następował doœć szybko. Najwolniej przemakanie przebiegało w odniesieniu do próby nr 3, natomiast najszybciej zjawisko to następowało w przypadku prób nr 2 i 5. Stwierdzono, że 14% dodatek IPA powodował natychmiastowš degradację struktury badanych papierów. Autorka jest pracownikiem Instytutu Papiernictwa i Poligrafii Politechniki Łódzkiej

error: Kopiowanie zabronione!
cript>