Папір характеризується певним комплексом фізичних властивостей, до яких можна віднести показники його структури, а також молекулярно-фізичні властивості, механічні, оптичні властивості та інші. Це все визначає певну реакцію паперу на найрізноманітніші впливу на її середовище. Завдяки наявним знанням про структуру і фізичні властивості цього матеріалу, існує можливість прогнозувати то, як буде вести себе той чи інший сорт паперу при виробництві необхідної поліграфічної продукції.
Сам по собі такий термін, як «друковані властивості» паперу - це своєрідна частина загального поняття терміна «друковано-технологічні властивості» паперу. Цей термін застосовується для того, щоб охарактеризувати властивості паперу, від яких залежить результати самого процесу друку, а процес друку - це процес взаємодії паперу, як матеріалу, фарби і різних друкуючих елементів форми.
Такі властивості паперу, як друковано-технологічні включають в себе цілий комплекс властивостей, від яких в тій чи іншій мірі залежать результати процесу випуску продукції поліграфічної. Папір бере участь також в самих різних технологічних операціях виробництва друкованої продукції, результат яких часто визначається такими властивостями паперу, як механічні, оптичні, упругопластические, електричні і гігроскопічні.
Споживчі властивості паперу включають в себе комплекс характеристик паперу, важливих для споживачів, які крім своїх бездоганних візуальних параметрів поліграфічного видання визначаються ще й друкованими властивостями матеріалу, а також формують у вироби стабільність форми і розмірів, стійкість його до різних видів забруднення, зносостійкість, світлостійкість і інші властивості.
Папір також поділяється за властивостями на наступні групи:
- структурно-розмірні властивості. Сюди відносять формат паперу, її товщину, щільність, гладкість, різнобічність і інші властивості. Вони залежать від складу по паперу волокна, за ступенем помелу і від умов виготовлення на машині. Структура паперу також впливає на міцність, пористість, анізотропію властивостей і на інші її показники; - композиційні властивості паперу. Сюди відносяться показники складу паперу по волокну, наявність будь-яких наповнювачів та інших паперових компонентів. При зміні композиції паперу в різних межах можна легко варіювати її властивості до потрібних характеристик;
- механічні властивості та упругопластические властивості. Сюди модно віднести такі властивості, як опір паперу до розриву, до зламу, до її розшарування, до стирання, а також показники вологостійкості і жорсткості;
- оптичні властивості паперу. Тут визначають колір, білизну паперу, лиск, її відтінок, а також показники світлопроникності і непрозорості; - сорбційні властивості, до яких відносяться рівень проклейки, вбирає здатність папери, її гігроскопічність, вологість та інші подібні показники; - Хімічні властивості. Сюди відносяться показники наявності залишків кислот або лугів, мінеральних вкраплень, а також різних аніонів та катіонів; - електричні властивості. Так само як електричний опір, а також діелектрична проникність паперу і її електрична міцність; - друковані властивості паперу - це показники структури поверхні паперу, її м'якості, рівня взаємодії з друкованими фарбами; - спеціальні властивості паперу. Це бар'єрні властивості паперу, її проникність до жирів, газам, парам, до води, показники її вологоміцності, термостійкості і довговічності.
Перераховані нижче властивості паперу залежать по більшою мірою від властивостей вихідних волокнистих напівфабрикатів, а також від їх анатомічної будови, від ступеня і характеру помелу, від наявності або відсутності різних наповнювачів, від проклеюють речовин і ряду інших добавок, також залежать від умов виготовлення паперу на папероробної машині і від цілого ряду інших подібних факторів.
Всі ці показники тісно пов'язані один з одним. Їх рівень впливу на оцінку друкованих властивостей різниться для різних використовуваних способів друку. Розглянемо всі ці властивості більш докладно.
Структурно-розмірні властивості. Найголовніше властивість паперу, яке впливає на після-дме колір і на глянець фарби - це властивість гладкості паперу. Гладкість - це іншими словами мікрорельєф поверхні паперу. Саме він визначає так звану "роздільну здатність" паперу, тобто її здатність передавати найтонші барвисті лінії без розривів і спотворень, а також передавати точки і комбінації кольору. Показник гладкості паперу - це один з найважливіших показників друкованих властивостей. Так, наприклад, чим вище рівень гладкості паперу, тим більше буде контакт її поверхні з друкарською формою, і тим менше потрібно прикласти при друкуванні, тим вищою буде якість зображення. Гладкість паперу визначають в секундах за допомогою спеціальних пневматичних приладів.
Шорсткість. Це величина, зворотна показнику гладкості. Її вимірюють в мікрометрів. Рівень шорсткості безпосередньо характеризує паперовий мікрорельєф. У технічних специфікаціях папери зазвичай вказується одна з цих показників.
Слід також уточнити про поняття однорідності. Для паперу, призначеного для друку, існує цілий комплекс характеристик, які відображають різні аспекти якості паперу, в тому числі і такі, як однорідність поверхні паперу, однорідність паперу по масі 1 м2, а також однорідність просвіту папери та інші показники. Така властивість паперу, як просвіт, характеризує ступінь однорідності паперової структури, тобто по суті ступінь рівномірного розподілу волокон, що входять в її склад. Показник просвіту паперу спостерігають, розташувавши папір в прохідному світлі. Папір просвічує світло, і таким чином можна спостерігати, який рівень її однорідності, чи є в ній наявність світлих і темних плям, що свідчило б про нерівномірний розташуванні в ній волокон і про її нерівномірного товщині. Папір, що володіє сільнооблачним просвітом, дуже неоднорідна за структурою. В тонких місцях вона менш міцна, а це чинить менший опір за рівнем проходженню чорнила, друкарської фарби, води. Тому друк на подібній папері, особливо ілюстрації, будуть, швидше за все, низькоякісними, в зв'язку з нерівномірним сприйняттям друкарської фарби.
При нанесенні будь-якого покривного шару, тобто при проклейке поверхні, при піг-ментірованіі, при використанні легкого або простого мелования (одностороннього та двостороннього, одноразового або багаторазового) істотно поліпшуються показники гладкості поверхні паперу.
Пористість впливає на здатність паперу вбирати різні речовини, тобто на здатність приймати фарбу при друку. Це може цілком служити характеристикою структури цього матеріалу. Пористість поверхні паперу залежить складу матеріалу, тобто від того, яка сировина використовується, наприклад, деревна маса або целюлоза, а також від способу виготовлення цієї сировини і від виду його обробки. Показання пористості поверхні - це кількість вільного повітря в структурі, а також характер розподілу цього повітря. Який рівень пористості у того чи іншого матеріалу, можна визначити за загальним обсягом пір і по їх середньому радіусу. Залежно від показника пористості поверхні паперу і картону поділяють дрібнопористі структури, среднепорістие і крупно¬порістие.
Пори або мікропори - це простору, що знаходяться між волокнами і заповнені вологою або повітрям. Мікропорами, або по-іншому звані, капілярами, є дрібні простору різної форми, які пронизують покривний шар мело-ванних паперів, а також які утворюють між частинками наповнювача або між ними і стінками целюлозних волокон у крейдованого паперів. Капіляри існують і всередині целюлозних волокон.
Оптичні властивості. До показників оптичних властивостей паперу відносять показники білизни паперу і картону, їх колір, лиск, рівень прозорості та світлопроникності. Від оптичних властивостей залежить і контрастність зображення, а також точність передачі кольору зображення при багатоколірного друку матеріалу, якість і зовнішній вигляд самої продукції.
Рівень білизни паперу і картону визначають за допомогою коефіцієнта відбиття як інтегральним, так і по окремим довжинах хвиль або по всьому видимому ділянці спектра. Для того, щоб оцінити показник білизни паперу прийняті такі характеристики, як:
- білизна (Brightness) - це коефіцієнт дифузного віддзеркалення поверхнею паперу при освітленні певним джерелом світла, який вимірюється при довжині хвилі 457 нм;
- білизна CIE (Whitness), яка розрахована за координатами кольоровості;
- яскравість CIE. яка визначається в координатах кольоровості L, a, b і являє собою різницю між білим і чорним.
Відповідно до ГОСТ 30113-94, чинним на території Російської Федерації і стандартом ISO 2470-77 рівень білизни може перевищувати 100%. При багатокольоровим друку поверхні колірна точність зображення, а також її відповідність оригіналу можливі лише при друку на досить білому папері та картоні. Для того, щоб підвищити білизну матеріалу, в нього додають спеціальні оптичні відбілювачі, які носять назви люмінофори, а також вводять сині і фіолетові барвники, які усувають жовтуватий відтінок, властивий лише целюлозним волокнам. Технологічний прийом такого виду називають подцветкой паперу. Так, наприклад, крейдовані папери без оптичного відбілювача мають рівнем білизни не менше 76%, а з оптичним відписувати вже не менше 84%. Друковані папери, що містять деревну масу, повинні мати рівень білизни не менше 72%, а білизна газетного паперу повинні складати в середньому 65%.
Показники лиску і глянцю є результатом дзеркального відображення падаючого світла на папір. Цей параметр тісно пов'язаний з мікрогеометрією поверхні - з гладкістю. Часто з підвищенням рівня гладкості показники лиску поверхні паперу теж зростають. Цей зв'язок все ж не так неоднозначна. Необхідно враховувати також, що показник гладкості паперу визначається механічним шляхом, а показник лиску є оптичної характеристикою. Глянець у матового паперу доходить до 30%, а у глянцевого паперу до 75-80%.
Ще одним чимало важливим практичним властивістю друкованого паперу можна назвати не-прозорість. Особливо дуже важливий показник непрозорості при двосторонньому друці. Для того, щоб підвищити непрозорості паперу, підбирають суворо певну когось позицію волокнистих мате ¬ ріалів, а також особливим чином комбінують ступінь помелу цих матеріалів і вводять спеціальні наповнювачі. Менш прозорі волокна деревної маси, які містять майже повністю всі елементи вихідної деревини, так що введення деревної маси в загальну композицію матеріалу сприяє зниженню прозорості паперу. Також з підвищенням маси паперу знижується світлопроникність паперу.
Механічні властивості. На міцності і деформаційні поділяються механічні властивості паперу. Серед багатьох чинників, які визначають міцність паперу, можна виділити міцність волокон, гнучкість волокон і їх розміри, а також сили зчеплення волокон між собою і розташування їх усередині.
Міцність паперового листа характеризується напругою, яке необхідно для того, щоб зруйнувати цей матеріал (при розтягуванні зразка). В цьому випадку використовуються такі характеристики, як розривна довжина, руйнівне зусилля і напруження, опір матеріалу раздиранию, продавлювання, а також надриву, зламу та інших механічних впливів. Міцність паперу на розтягнення визначає як силу, яка необхідна для розриву стандартної ширини смужки паперу, яка залежить як від її ширини, так і від її товщини. Розривної довжиною називається розрахункова довжина паперової смужки, яка б легко розірвалася під дією своєї ваги.
За ступенем того, як зменшується вплив довжини волокон, показники механічної міцності приймають таку послідовність: опір раздиру, індекс опору продавлювання, далі опір зламу і розривна довжина.
Такі властивості, як деформаційні, проявляються при впливі на поверхню паперу зовнішніх сил і характеризуються постійним або тимчасовим зміною форми або об'єму тіла. Різні технологічні операції при поліграфічному виробництві супроводжуються істотною деформацією запечатується. При зволоженні папір повинна мати мінімальну ступенем деформації, оскільки за умовами технології друкованого процесу папір стикається з зволоженими елементами. У разі збільшення вологості паперові волокна набухають і стають більше в діаметрі. Тобто папір втрачає свою форму, морщиться, жолобиться, а при її висушуванні відбувається, навпаки, зворотний процес. В останньому випадку папір дає якусь усадку, а в зв'язку з цим вона змінюється формат. До того ж зміна вологості цього матеріалу в процесі її барвистій друку веде до того, що фарби не поєднуються і порушується передача кольору. Для того, щоб підвищити вологостійкість, до складу паперової маси при її виготовленні додаються спеціальні гідрофобні речовини або ж ці проклеюючі речовини наносять на вже готову поверхню паперу. Останній процес називається поверхнева проклейка, а операція додавання гідрофобних речовин називається проклеюванням в масі.
Найважливішою характеристикою здатності матеріалу до деформації є жорсткість при згині. Вигином називається деформація тіла під впливом різних зовнішніх сил, яка супроводжується зміною кривизни деформованого об'єкта, що призводить до розтягування і стисканням.
Модулем пружності називається величина, яка характеризує пружні властивості матеріалу і яка є коефіцієнтом
пропорційності між пружним напругою і відповідної деформацією. Модуль пружності, який визначається при вигині паперу, володіє меншим значенням у порівнянні з показником модуля пружності при розтягуванні.
Опір зламу паперу знижується зі збільшенням товщини і маси квадратного метра матеріалу, з огляду на те, що підвищується його жорсткість, а вона призводить до збільшення розтягується напруги в поверхневому шарі паперу при її вигині.
Індекс опору продавлювання також тісно пов'язане зі здатністю паперу до деформації. Воно зростає зі збільшенням довжини волокон і маси квадратного метра, тобто на-ходиться в прямій залежності від опору паперу до розриву і подовження.
Стійкість паперу до вищипування обумовлюється загальною енергією взаємодії міжволоконній речовини в структурі паперу, обумовлюється рельєфом поверхні, гладкістю поверхнею, а також ступенем орієнтації волокон паперу в напрямку товщини листа. З підвищенням рівня гладкості також збільшується площа контакту паперової поверхні з друкарською формою, а показник стійкості паперу до вищипування зменшується.
Сорбційні властивості. Абсорбційної здатністю називається здатність паперової поверхні поглинати і утримувати всередині рідина. Однією з найважливіших властивостей друкованого паперу вважається її вбирає здатність. Правильна оцінка всмоктуючої здатності означає виконання всіх умов своєчасного і повного закріплення фарби і, як результат, отримання високоякісного відбитка. У паперу вбирає здатність в першу чергу залежить від структури. Для того, щоб отримати якісний відбиток використовують матеріали, які мають невисоку абсорбцією, оскільки в цьому випадку істотно зменшується витрата фарби. Друкований відбиток стає більш чітким, а фарба не затікає в пори глибоко і не розтікається. Однак для матеріалів таких видів значно час висихання фарбового шару істотно збільшується.
Зміна вмісту вологи матеріалу призводить до зміни розмірів. Лінійна де-формація при зволоженні - це збільшення розмірів паперового листа по відношенню до первісних розмірів в результаті зволоження. При багатокольоровим друку змінюються розміри паперу між прогонами фарби вище допустимого рівня, що призводить до несуміщення фарби і як наслідок до шлюбу друкарського виробу. У разі пересушування паперу сорбційні властивості її погіршуються, тому рекомендується підтримувати вологість всередині стопи паперу близько 45-55%.
Кислотність матеріалу. Показник кислотності матеріалу впливає на швидкість висихання фарбового шару щелочерастворімой фарби на водній основі. Стандартні показниками 5-5,5 рН для матеріалів без покриття, а для матеріалів з покриттям 7-8,5 рН. Особливої уваги потребує взаємодія матеріалів без покриття з фарбою, так як різниця в рівні рН призводить до зміни часу закріплення фарбового шару.