1. Osnovne lastnosti papirja

Transcript

1 1. Osnovne lastnosti papirja Papir ploščat, porozen material, ki je pretežno sestavljen iz prepletenih rastlinskih vlaknin polnila funkcionalni dodatki Lastnosti papirja % higroskopičnost (vodovpojnost) % nehomogenost (vlaknine, polnila, zrak, ) % dvostranost (stran A - zgornja in stran B - spodnja / sitova) % anizotropija (različne lastnosti, vzdolžna smer - MC, prečna smer - CD teka vlaken) % viskoelastičnost (elastičen kot trdna snov in plastičen kot zelo viskozna tekočina) Vrste papirja % premazni % nepremazni % nepigmentni Preizkušanje % namen preizkušanja je določitev lastnosti in kakovosti materiala % kakovost je skladnost z zahtevami % standardni klimatski pogoji, za ponovljivost in primerljivost 1.1. Gramatura $ T = 23 1ºC $ R.V. =50 2% masa 1m 2 tiskovne podlage G = m A ; [ g m 2 ] G...gramatura [g/m 2 ] (2 decimalni mesti pri merjenju / 1 decimalno mesto rezultata) m...masa preizkušanca [g] (3 decimalna mesta) A...površina preizkušanca [m 2 ] (3 decimalna mesta) 1.2. Debelina razdalja med zgornjo (A) in spodnjo (B) stranjo d...debelina [mm μm] (3 decimalna mesta) 1.3. Gostota masa neke prostornine,= G [ g /m2 ] ; d [mm ] [ kg m ] 3

2 ρ...gostota [kg/m 3 ] (1 decimalno mesto pri merjenju / 0 v rezultatu) G...gramatura [g/m 2 ] (1 decimalno mesto) d...debelina [mm] (3 decimalna mesta) 1.4. Specifična prostornina razmerje med prostornino in maso kg ] += d [ mm] ; G [ g/ m 2 ] [ m3 ν...specifična prostornina [m 3 /kg] (5 decimalnih mest) d...debelina [mm] (3 decimalna mesta) G...gramatura [g/m 2 ] (1 decimalno mesto) 1.5. Vsebnost vlage vsebnost vode, določena z izgubo mase pri sušenju do konstantne mase (sušilnik, 105ºC) V = m 1"m 2 m 1!100 ; [ % ] V...vlaga [%] (2 decimalni mesti pri merjenju / 1 decimalno mesto rezultata) m 1...masa preizkušanca pred sušenjem m 2...masa preizkušanca po sušenju Odvisna je od relativne vlažnosti okolja eksikator vsebuje silika gel in ohranja vzorce suhe vlaga v vlaknih vpliva na % mehansko odpornost % upogljivost % sposobnost vlaken za formiranje papirja oz. kartona vlaga v papirju vpliva na % gramaturo % mehansko odpornost % obstojnost % dimenzionalno stabilnost % električne lastnosti % glajenje % premazovanje % impregniranje % tiskanje 1.6. Vsebnost polnila Polnilo izboljša optične ter površinske lastnosti, ter poslabša mehanske

3 2. Lastnosti površine Vse lastnosti merimo na strani A in strani B 2.1. Površinska absorbcija vode - COBB masa vode, ki jo absorbira 1m 2 površine v določenem času. Pri tem voda ne sme prodreti na drugo stran. Površinska absorbcija je merilo za stopnjo klejenosti. Klejimo zato, da zmanjšamo vpojnost vode v papir C t = m 2"m 1 A ; [ g m 2 ] C t...absorbcija vode po t sekund [g/m 2 ] (2 decimalni mesti pri merjenju / 1 v rezultatu) m 1...masa preizkušanca pred absorbcijo [g] (3 decimalna mesta) m 2...masa preizkušanca po absorbciji [g] (3 decimalna mesta ) A...površina preizkušanca [m 2 ] (3 decimalna mesta) pogoji merjenja % P vodnega stolpca = 1mbar % T = 23ºC % A = 100 cm 2 % 100 ml H 2 0 pogoj za hidrofilnost % kohezivne sile v tekočini so manjše kot adhezivne sile med fazama na stopnjo klejenosti vplivajo % klejna sredstva % pore ter kanali med vlakni % gostota papirja oz. kartona % površinske energije tiskovne podlage % površinske energije kapljevine % viskoznost kapljevine 2.2. Klejenost s peresom Pisalnost papirja s peresom je določena z odpornostjo papirja proti razlivanju in prodiranju črnila skozi papir ocena pisalnosti površine % gladkost črte % zatikanje peresa % razlivanje robov % prodor črnila na hrbtno stran 2.3. Določitev stopnje klejenosti: Plavalna metoda z ladjico (A in B) A: čas v katerem plavajoči kos papirja v obliki ladjice vpije prvo kapljo črnila

4 B: izračunani faktor remisije po 10-sekundnem vpijanju črnila - odsevnost se meri na nasprotni strani od preizkušane (meri se na tisti, ki ni bila v stiku s črnilom) t...čas v katerem vzorec vpije prvo kapljico črnila [s] (0 decimalnih mest) FR=&1" R 1 R # '!100 ; [ % ] FR...faktor remisije [%] (2 decimalni mesti pri merjenju / 1 decimalno mesto rezultata) R 1...odsevnost s črnilom prepojenega vzorca [nm] (2 decimalni mesti) R...odsevnost s črnilom neprepojenega vzorca [nm] (2 decimalni mesti ) pogoji merjenja s spektofotometrom % zaslonka 15mm % UV delež svetlobe 0% % filter 6 % merska geometrija 2º % R y odčitek 2.4. Določitev hrapavosti Bendtsen količina zračnega toka, ki prehaja med merilnim obročem glave aparata in površino preizkušanca hrapavost [ml/min] (0 decimalnih mest) manostat je utež, ki uravnava tlak v centralnem aparatu gladkost oziroma hrapavost določamo z metodami % mikroskopski pregled % optične metode določitve hrapavosti % metode določevanja količine pretoka zraka Na hrapavost oziroma gladkost vplivajo % izbira surovin (vlakna, polnila) % priprava papirovine (mletje) % tehnološki parametri na papirnem stroju % glajenje % površinsko oplemenitenje 2.5. Določitev poroznosti Bendtsen prehod zraka, ki preide skozi preizkušanec s preizkušane na nasprotno stran poroznost [ml/min] (0 decimalnih mest) 3. Mehanske lastnosti Meritve izvajamo v smereh B in C, razen pri razpočni odpornosti

5 faktorji ki vplivajo na mehanske lastnosti % dolžina vlaken % medvlakenska povezava % gostota lista % površinsko oplemenitenje % vsebnost vlage % prisotnost polnila % prisotnost hemiceluloz in škroba % smer vlaken 3.1. Pregibna odpornost maksimalno število pregibov, potrebnih, da se pretrga obremenjeni preizkušanec metodi preizkušanja % MIT (135º) % Schopper (2 * 90º) 3.2. Raztržna odpornost srednja vrednost sile, ki je potrebna za nadaljevanje trganja zarezanega preizkušanca a=s!p ; [N ] a...raztržna odpornost [N] (0 decimalnih mest) s...odčitek [p] (0 decimalnih mest) P...faktor nihala za višje vrednosti raztržne odpornosti vzamemo težje uteži in višji faktor nihala za preizkušanje raztržne odpornosti vzamemo 4 lističe hkrati Raztržni indeks količnik med raztržno odpornostjo in gramaturo m2 [ mn g ] X &raztržni ' = a [ mn ] G [ g / m 2 ] ; X...raztržni indeks [mn m 2 /g] (2 decimalni mesti) a...raztržna odpornost [mn] G...gramatura [g/m 2 ] (1 decimalno mesto) 3.3. Razpočna odpornost največji hidrostatični tlak, ki enakomerno razporejen v vseh smereh povzroči prebijanje preizkušanca tlak ustvarja membrana, končno vrednost podajamo kot povprečje strani A in B P = s!g ; [ kpa ] P...razpočna odpornost [kpa] (0 decimalnih mest) s...odčitek z aparata [kg/cm 2 ] (2 decimalni mesti) g...težnostni pospešek [m/s 2 ] (0 decimalnih mest)

6 Razpočni indeks razpočna odpornost izražena na gramaturo m2 ; [ kpa g ] X &razpočni' = P [kpa ] G [ g/ m 2 ] X...razpočni indeks [kpa m 2 /g] (2 decimalni mesti) P...razpočna odpornost [kpa] (0 decimalnih mest) G...gramatura [g/m 2 ] (1 decimalno mesto) 3.4. Sila utrga / Utržna jakost sila potrebna, da se pretrga pretrga preizkušanec širine 15mm F max = F 15 [ N ] 15 [ mm ] ; [ kn m ] F max. maksimalna utržna jakost [kn/m] (0 decimalnih mest) F 15...izmerjena sile utržne jakosti [N] (1 decimalno mesto) dolžina preizkušanca je 180 mm preizkušanec naj se pretrga po 20s 5s Raztezek razmerje med povečanjem prvotne dolžine preizkušanca ob pretrgu in prvotno dolžino -= ( l [mm ]!100 ; [%] l 0 [mm ] ε...raztezek [%] (1 decimalno mesto) Δl...povečanje prvotne dolžine preizkušanca [mm] (1 decimalno mesto) l 0...prvotna dolžina preizkušanca [mm] (1 decimalno mesto) Utržna dolžina dolžina preizkušanca določene velikosti, ki prosto visi in se zaradi lastne teže pretrga v točki pritrditve L= F 15 [N ]! 180 [mm ] m 1 [ g ]! 10 [ m/ s 2 ] ; [ km] L...utržna dolžina [km] (2 decimalni mesti) F 15...izmerjena sila utržne jakosti [N] (1 decimalno mesto) m 1...masa enega preizkušanca 4. Optične lastnosti Vse lastnosti merimo na straneh A in B, zrcalni sijaj pa še dodatno v smereh M in C 4.1. Zrcalni sijaj lastnost površine, da difuzno odseva svetlobo pri določenem vpadnem in odbojnem kotu (75º za mat in polmat ter 45º za sijajne površine) ZS...zrcalni sijaj [%] (1 decimalno mesto)

7 4.2. ISO belina refleksijski faktor v modrem spektralnem območju, merjen pri λ = 457 nm odsevnost je relativna, glede na beli barijev sulfat BaSO 4, absolutno bel je magnezijev oksid MgO ISO belina [%] (2 decimalni mesti) pogoji merjenja s spektofotometrom % zaslonka 15mm % UV delež svetlobe 0% % merska geometrija d/0º % osvetlitev D Opaciteta kolikšen del svetlobe papir ne prepusti Op= R 0 R #!100 ; [ % ] Op...opaciteta [%] (2 decimalni mesti) R 0... odsevnost enega lista preizkušanca na absolutno črnem telesu [nm] (2 decimalni mesti) R...odsevnost neprosojnega sloja [nm] (2 decimalni mesti) pogoji merjenja s spektofotometrom % zaslonka 15mm % UV delež svetlobe 0% % merska geometrija C/2º % Sijaj SCE % zeleni filter, ki prepušča svetlobni žarek iz celotnega spektra vidne svetlobe z valovno dolžino 560 nm 5. Strukturne lastnosti Merimo v smereh M in C 5.1. Kapilarna vpojnost Klemm višina vode, ki se zaradi kapilarnih sil vpije v papir l...kapilarna vpojnost [mm] (0 decimalnih mest pri merjenju / 1 decimalno mesto rezultata) 5.2. Hitrost širjenja zvočnega impulza hitrost širjenja zvočnega valovanja frekvence 10 khz vzdolž papirja ( l [cm ]!10"5 C = ( t [* s ]!10 "6 ; [ km s ] C...hitrost širjenja zvočnega impulza [km/s] (3 decimalna mesta) Δl...razdalja med oddajnikoma merilnika [cm] Δt...čas potovanja zvočnega signala [μs] metodo uporabljamo za določitev anizotropnih lastnosti

8 6. Reološke lastnosti kapljevin Viskoznost notranji upor gibanju razmerje strižne napetosti in strižne hitrosti, pada s temperaturo Tekočine % newtonske (konstanta viskoznost) % psevdoplastične (viskoznost se zaradi vpliva strižnih sil zmanjšuje) % diletantne (viskoznost narašča zaradi delovanja sil) 7. Tiskarske lastnosti Tiskovnost sposobnost tiskovnega materiala, da omogoča ponovljivost odtisa standardne kakovosti vplivajo: absorbcija barve, gladkost, sijaj, opaciteta, barva Prehodnost prehod tiskovnega materiala skozi tiskarski stroj s čim manj ali nič težavami vplivajo: ravnoležnost, dimenzionalna stabilnost, površinske odpornosti, mehanske odpornosti, togost, absorbcija barve, ph vrednost Tiskovna kakovost stopnja kakovosti, ki jo mora tiskovni material doseči za izbrano kakovost odtisa vplivajo: gladkost, optične lastnosti, absorbcijske sposobnosti, sposobnosti prepustnosti, formacija, debelina 8. Določitev vlaken v papirju 8.1. Optično mikroskopiranje Leče preslikajo predmet v povečano sliko Mehanski deli % mikroskopska mizica % regulirni vijaki Optični deli % leče % objektiv % okular % kondenzator Ločljivost mikroskopa najmanjša razdalja med točkama, ki ju še ločimo

9 d =0,61! ) [* m ] ; N A [* m ] d...ločljivost [μm] λ...valovna dolžina [μm] (običajno 550nm = zelena svetloba) NA...numerična apertura leče oz. objektiva [/] Osvetlitev Köhlerjeva osvetlitev enakomerno osvetljuje celoten objekt 8.2. Rastrska elektronska mikroskopija majhen curek elektronov usmerjenih na površino preizkušanca se na reliefni strukturi površine odbije in poda informacijo o njej dobra globinska ostrina, dobra ločljivost ni barv, riše točko za točko 8.3. Fourier Transform Infrared Spectoscopy meri absorbcijo različnih infrardečih valovnih dolžin svetlobe na preizkušancu s tem lahko določimo njegovo molekularno sestavo 8.4. Sestava papirja Listavci evkaliptus, breza, bukev 30-40% Iglavci smreka, bor 60-70% Enoletne rastline bombaž, lan, konoplja 2-5% Mineralna vlakna steklena vlakna 1-4% Sintetična vlakna PP, PE, PVC, PES, PET 1-4% Papirna vlakna % traheje (listavci) širše, krajše $ tip 1 - široki in kratki členi $ tip 2 - ozki in daljši členi % traheide (iglavci) ožje, daljše $ tip 1 - rahlo odebeljene stene, širok lumen (notrajni prostor), veliko por $ tip 2 - odebeljene stene, ozek lumen, malo por