Образцы оформления отчетов к лабораторным работам

1
Министерство образования и науки Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
Северо-Западный институт печати
Кафедра технологии полиграфического производства
Материаловедение
Часть I
Печатная бумага
Лабораторные работы
для специальностей:
261202 – Технология полиграфического производства
080502 – Экономика и управление на предприятии
070902 – Графика
032401 – Реклама
Санкт-Петербург
2009 г.
2
Кафедра технологии полиграфического производства
Составитель:
И.Г.Груздева, к.х.н., доц. кафедры ТПП СЗИПСПГУТД
Рецензенты:
Печатается в авторской редакции
Лабораторный практикум содержит наиболее распространенные методы контроля и испытаний свойств печатных бумаг и соответствует
рабочей программе дисциплины “Материаловедение”.
Практикум предназначен для студентов, обучающихся по специальностям:
261202 - Технология полиграфического производства
080502 – Экономика и управление на предприятии
070902 – Графика
032401 – Реклама
Практикум также может быть полезен аспирантам и инженернотехническим работникам полиграфических предприятий.
3
ВВЕДЕНИЕ
Настоящий лабораторный практикум составлен по дисциплине “Материаловедение” (раздел “Печатная бумага”) для специальностей – 261202 (Технология полиграфического производства), 080502 (Экономика и управление на
предприятии), 070902 (Графика), 032401 (Реклама).
Лабораторный практикум содержит 6 заданий, включающих 20 лабораторных работ.
Каждый студент получает лист бумаги для исследования ее структуры и
свойств, которое проводится на протяжении нескольких занятий. Бумага из
лаборатории не выносится и после окончания занятия помещается в специальный конверт и хранится в отведенном для этого месте.
После завершения цикла работ студент должен составить сводную таблицу результатов по форме (табл. 1)
Таблица 1
Сводная таблица результатов испытаний свойств бумаги
Наименование показателя
Единицы измерений
Результат измерения или расчета
Примечание
Заполнив таблицу 1, студент сравнивает результаты испытаний с данными
ГОСТов и ТУ, чтобы в итоге сделать заключение о наиболее целесообразном
применении бумаги: способе печатания, виде печатной машины (рулонная,
листовая), характере продукции или назначении бумаги (газетная, книжножурнальная, картографическая и др).
4
Общие указания к выполнению работ
Лабораторные работы выполняются индивидуально каждым студентом. К
работе допускаются студенты, предварительно изучившие описания соответствующих лабораторных работ, рекомендованную литературу и прошедшие
инструктаж по технике безопасности, который дается по всем лабораторным
работам в начале семестра.
Студенты работают в лаборатории в присутствии преподавателя или лаборанта. Приступать к выполнению опыта можно лишь после тщательного
ознакомления с его описанием, устройством прибора и правилами работы на
нем. Полученные предварительные результаты следует согласовать с преподавателем и только после этого выполнять дальнейшие расчеты.
В конце текущего занятия студент, выполнивший работу, представляет
преподавателю все полученные результаты для окончательной проверки,
утверждения и оценки.
По окончании работы студент должен убрать рабочее место. Категорически запрещается принимать на рабочих местах пищу, выносить из лаборатории материальные ценности.
За нарушение правил поведения во время работы студенты несут ответственность вплоть до лишения права работать в лаборатории.
5
Перечень лабораторных работ и применяемого оборудования
Наименование лабораторной работы
Оборудование и принадлежности
Задание 1 – ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ БУМАГИ
1,2) Определение направления отлива и раз- Линейка, ножницы, толщиномер ТИБ-1,
мерных характеристик бумаги
3) Расчет плотности бумаги
квадрантные весы КВ-180
———————
4) Определение зольности бумаги и расчет Муфельная печь МП-2УМ, тигли фарфоросодержания наполнителя
вые, эксикатор, аналитические весы
5) Расчет пористости бумаги
———————
6) Определение среднего размера пор (по Прибор Клемма-Винклера,
впитыванию)
уайт-спирит
секундомер,
Задание 2 – ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ
7) Определение прочности бумаги на разрыв Разрывная машина РМБ-10, линейка, ножи предельного удлинения при растяжении ницы
8) Изучение прочности бумаги на излом
Прибор для определения прочности на излом И-1-1
Задание 3 – ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТИ БУМАГИ
9) Определение стандартной гладкости бу- Прибор для измерения гладкости Б-1, семаги (по Бекку)
кундомер
10) Определение эффективной гладкости и Б-1, груз 5 кг, секундомер
расчет мягкости
Задание 4 – ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БУМАГИ С ЖИДКОСТЯМИ
11) Изучение впитывающей способности бу- Прибор ПВБ для определения впитываюмаги (по ксилолу)
щей способности, секундомер, ксилол
12) Изучение линейной деформации бумаги Контрольная линейка КЛ, сушильный
при изменении ее влажности
шкаф, кювета с дистиллированной водой
13) Определение влагопрочности бумаги
Прибор ПР-1, кювета с дистиллированной
водой
14) Определение степени проклейки
Рейсфедер, контрольная линейка КЛ, стандартные чернила для определения проклейки
бумаги
15) Определение скручиваемости при одно- Прибор СБС, шаблон-трапеция, секундомер
стороннем смачивании
6
16) Определение впитываемости при одно- Прибор Кобба с полированным валиком,
стороннем смачивании
секундомер, аналитические весы
Задание 5 – ИЗУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ
17) Определение белизны и оттенка на уни- Фотометр ФМ-56 с эталоном белизны или
версальном фотометре
лейкометр фирмы “Карл Цейсс”
18) Определение непрозрачности бумаги
Фотометр ФМ-56 или лейкометр
19) Определение глянца
Глянцметр ГГФ-3
Задание 6 – ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ БУМАГИ
20) Определение влажности бумаги в су- Стеклянные бюксы, эксикатор, аналитичешильном шкафу
ские весы, сушильный шкаф
7
Задание 1 - ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ БУМАГИ
Лабораторная работа № 1
Определение направления отлива бумаги
Цель и содержание работы
Изучение особенностей структуры бумаги как листового материала. Освоение методов определения направления отлива бумаги.
Методика и порядок выполнения работы
Для определения направления отлива в листе используется различие механических свойств бумаги в этих направлениях: большая жесткость в машинном направлении, что приводит к меньшей деформируемости при провисании под действием собственного веса.
На испытуемом листе бумаги чертят полоски размером 15 х 240 мм в двух
взаимно перпендикулярных направлениях, соответствующих сторонам листа.
Полоски отмечают условными знаками, чтобы фиксировать их расположение
на листе, и вырезают. Затем полоски накладывают одна на другую, зажимают
с одного конца пальцами, оставляя другие концы висеть свободно под действием собственного веса (рис.1). После этого нижнюю и верхнюю полоски
меняют местами и вновь наблюдают за их провисанием. Больше будет провисать менее жесткая полоска, вырезанная в поперечном направлении (рис.1
б). Более жесткая полоска, вырезанная в машинном направлении, провисает
меньше и находится на этом рисунке сверху. Если полоска машинного
направления будет внизу, она поддерживает поперечную полоску и не дает
ей провисать (рис. 1 а)
Содержание и форма отчета
Полоски надписывают и используют в дальнейшем для определения
прочности бумаги на разрыв. По условным знакам, сделанным на полосках,
их прикладывают к бумажному листу, определяют и отмечают стрелками
машинное и поперечное направления в листе, что необходимо учитывать при
дальнейших испытаниях.
8
Лабораторная работа № 2
Определение размерных характеристик бумаги
Цель и содержание работы
Выработка практических навыков определения основных размерных характеристик бумаги и представления о неоднородности структуры бумаги. К
размерным показателям, характеризующим структуру бумаги или картона,
относятся толщина и масса квадратного метра. К технологическим размерным показателям, не связанным с характеристикой структуры, относятся:
ширина рулонной бумаги, формат и косина листовой бумаги. В данной работе определяются толщина и масса квадратного метра бумаги.
Приборы и принадлежности
 толщиномер для бумаги ТИБ-1;
 квадрантные весы КВ-180;
 линейка обычная;
 ножницы.
Методика и порядок выполнения работы
1. Определение толщины бумаги
Толщина является важным показателем бумаги и картона как листовых
материалов, от нее зависят многие их свойства. Толщина определяется
толщиномером (рис.2) и выражается в мм с точностью до 0,01 мм. Для
опыта вырезается квадратный образец бумаги размером 100 х 100 мм (он
будет использоваться в дальнейшем и для определения массы 1 м2 бумаги). Измерения толщины производятся в пяти местах образца, затем рассчитывается среднее арифметическое значение – hср.
9
2. Определение массы квадратного метра
Во-первых: масса квадратного метра бумаги характеризует ее толщину,
так как чем толще бумага, тем она тяжелее (при условии равной плотности); во-вторых: является показателем, который используется при расчете
весового расхода бумаги в зависимости от количества печатных листов и
тиража издания. По массе квадратного метра можно также рассчитать
длину бумаги в рулоне.
Масса квадратного метра определяется взвешиванием образца бумаги,
использованного в предыдущей работе и пересчетом затем массы на квадратный метр. Практически для этого используются специальные квадрантные весы (рис.3), на которых должен взвешиваться образец бумаги
площадью в 0,1м2, помещенный на чашку 1. Результат отсчитывается на
дуговой шкале 2 по отклонению стрелки 3, причем цифры на шкале сразу
указывают величину массы квадратного метра, г/м2.
В лабораторной работе взвешивается образец размером 100 х 100 мм
(0,01 м2), и поэтому полученный результат умножается на 10.
Масса бумаги изменяется в зависимости от колебаний влажности бумаги. Поэтому важно вести испытания при постоянной стандартной влажности. Если же это не соблюдается, то массу квадратного метра, полученную
при данной влажности бумаги, можно привести к стандартной влажности
пересчетом по формуле:
M  M
100  B'
,
100  B
где
M – искомая масса квадратного метра при стандартной влажности;
M’ – масса квадратного метра при влажности в момент измерения;
B’ – влажность бумаги в момент измерения (см лаб.работу №20);
B – стандартная влажность, принятая равной 7%.
Содержание и форма отчета
Полученные результаты по размерным характеристикам бумаги вносят в
рабочий журнал и сводную таблицу 1.
10
Лабораторная работа № 3
Расчет плотности бумаги
Цель и содержание работы
Ознакомление с плотностью (объемной массой) – важнейшей физической
характеристикой структуры бумаги и освоение метода ее расчета.
Методика и порядок выполнения работы
Плотность – масса 1 см3 бумаги. Она определяется отношением массы
образца материала к его объему:
d=
m
, г/см3
V
Для расчета плотности бумаги следует использовать значения массы квадратного метра и толщины бумаги, определенные в работе №2. Тогда m равна
массе квадратного метра в граммах, а объем V (см3) равен произведению
площади листа бумаги S (в см2) на среднюю толщину hср (в см):
V=S · hср ,
где
S = 1 м = 10 000 см
2
2
Содержание и форма отчета
В рабочий журнал заносят расчеты и результаты расчетов с обязательным
указанием размерности. Полученные результаты вносятся в сводную таблицу
1 и сравниваются с нормативной документацией.
11
Лабораторная работа № 4
Определение зольности бумаги и расчет содержания наполнителя
Цель и содержание работы
Освоение метода определения зольности бумаги и расчета содержания в
ней наполнителя.
Приборы и принадлежности
 тигель фарфоровый;
 аналитические весы АДВ-200;
 муфельная печь МП–2УМ;
 эксикатор;
 тигельные щипцы.
Методика и порядок выполнения работы
Зольность – это количество золы в процентах, содержащееся в 1 г абсолютно сухой бумаги. Она определяется при сжигании и прокаливании бумаги. При этом из бумаги вначале испаряется вода, а затем сгорают волокнистые материалы, проклеивающие вещества и вообще все компоненты бумаги
органического происхождения. Несгораемый остаток образуется из минеральных наполнителей – белых неорганических пигментов. Поэтому зольность является показателем содержания наполнителя в бумаге.
Для определения зольности бумаги на аналитических весах отвешивают 12 г мелко нарезанной бумаги в предварительно прокаленном и взвешенном
тигле. Сжигают навеску в муфельной печи (при открытой дверце) и прокаливают золу до постоянного веса (при закрытой дверце) в течение одного часа.
Затем тигель вынимают, охлаждают в эксикаторе и вновь взвешивают. Загружать и выгружать тигель нужно исправными тигельными щипцами, проявляя особую осторожность.
Содержание и форма отчета
Зольность бумаги рассчитывают по формуле:
масса
З=
золы
BA
· 100 =
· 100 ,
БА
масса
навески
где
бумаги
З – зольность бумаги, содержащей определенное количество влаги, %
А – масса пустого тигля, г
Б – масса тигля с бумагой, г
В – масса тигля с золой, г
Показатель зольности заносят в сводную таблицу 1.
12
Расчет содержания наполнителя. Величина зольности связана с содержанием наполнителя, но не всегда равна ему. Это объясняется тремя причинами:
1. волокнистый материал (древесная масса) и без наполнителя может
иметь зольность, что связано с содержанием в древесине минеральных
веществ, поэтому небольшая зольность (1-1,5 %) не считается показателем содержания в бумаге наполнителя;
2. показатель зольности изменяется в зависимости от колебаний влажности бумаги при постоянном содержании наполнителя;
3. некоторые наполнители разлагаются при прокаливании, так, наполнитель каолин Al2O3 x 2SiO2 x 2H2O выделяет кристаллизационную воду.
Поэтому масса золы в этом случае будет меньше массы наполнителя на
14 %.
Примечание: Студенты рассчитывают зольность бумаги и содержание в
ней наполнителя, считая, что наполнителем является каолин.
В рабочий журнал записывают результаты измерений, расчеты и результаты расчетов с обязательным указанием размерности.
13
Лабораторная работа № 5
Расчет пористости бумаги
Цель и содержание работы
Изучение особенностей структуры бумаги как капиллярно-пористого материала. Ознакомление с методикой расчета пористости и оценка структуры
бумаги, с которой проводятся исследования. При теоретической проработке
задания студенты изучают способы, применяемые при производстве бумаги
для придания ей требуемой пористости. При этом основное внимание уделяется усвоению того, какие рабочие свойства бумаги или картона связаны с их
пористостью, какие требования предъявляются к пористости бумаги различного назначения (например, газетная бумага и бумага для иллюстрационных
изданий).
Методика и порядок выполнения работы
Пористость – это объем пор, содержащихся в 1 см3 бумаги. Она определяется расчетным способом:
П= V · 100% ,
п
Vб
где
Vп – объем пор
Vб – объем бумаги
Приведенную формулу в развернутом виде можно представить следующим образом:
П=
Vб  Vв  Vн
 100% ,
Vб
где
Vб – объем бумаги, см3;
Vв – объем волокнистого материала, см3;
Vн – объем наполнителя, см3.
Из этой формулы видно, что расчет пористости производится путем сопоставления значения плотности бумаги (объемной массы) и плотности материалов, входящих в состав бумаги (волокнистых материалов и наполнителя).
Волокнистые материалы (целлюлоза, древесная масса и др.) имеют плотность, примерно равную 1,5 г/см3, а плотность бумаги определена в работе 3.
В простейшем случае (когда бумага не содержит наполнителя) масса листа
бумаги равна массе волокнистого материала mб=mв.
Обычно же бумага содержит наполнитель, объем которого должен учитываться при расчете пористости. Для этого нужно знать количество наполнителя, содержащегося в бумаге, знать, какой именно наполнитель и какова его
14
плотность. В учебной работе принимается, что в бумаге в качестве наполнителя содержится каолин, плотность которого 2,6 г/см3. Расчет пористости ведется для образца массой 100 г. Количество наполнителя (H) в 100 г бумаги
определяется по зольности с учетом потери массы при прокаливании (см. работу 4). Объем наполнителя в 100 г бумаги определяется по формуле:
VH=
H
, см3
2,6
Объем волокнистого материала в 100 г бумаги:
Объем 100 г бумаги:
Vв=
m в 100  H
=
, см3
1,5
dв
Vб=
100
, см3
dб
Содержание и форма отчета
В рабочий журнал записывают расчеты и результаты расчетов с обязательным указанием размерности. Производят оценку полученного результата, учитывая, что пористость обычных видов печатной бумаги колеблется в
пределах от 30 до 65%. Полученный результат заносят в сводную таблицу 1 и
сопоставляют с другими показателями структуры и свойств бумаги.
15
Лабораторная работа № 6
Определение среднего размера пор (по впитыванию)
Цель и содержание работы
Поскольку пористая структура бумаги, помимо суммарного объема пор,
характеризуется еще и размерами пор, необходимо усвоить, что важнейшие
свойства бумаги и, в первую очередь, впитывающая способность зависят от
размера радиуса пор. Целью работы является ознакомление с методом определения размера пор бумаги по впитывающей способности и оценка структуры исследуемой бумаги.
Приборы и принадлежности
 прибор Клемма-Винклера В-2;
 линейка обычная;
 ножницы;
 секундомер;
 уайт-спирит.
Теоретическое обоснование
Так как поры бумаги не имеют определенной формы и различаются размерами, то вводится условный показатель – средний радиус пор, который
определяется на основании изучения кинетики впитывания. При этом капиллярная структура бумаги уподобляется системе правильных цилиндрических
капилляров. Капиллярное давление P, приводящее к впитыванию, зависит от
радиуса капилляров r и молекулярных сил, проявляющихся через поверхностное натяжение жидкости
P=
σ и косинус краевого угла смачивания cos θ:
2 cos 
r
(1)
Впитывание уподобляется течению жидкости по капилляру, которое подчиняется закону Пуазейля:
d
dt
d
dt
=
Pr 4
8l
,
где
- объемная скорость течения
η – вязкость жидкости
(2)
16
l
– длина капилляра
Совместное решение уравнений 1 и 2 дает закон Уошборна:
l2=
  cos   r  t
2
(3)
Этот закон определяет кинетику впитывания под действием капиллярного
давления с учетом вязкого сопротивления течению, где t – время впитывания,
l
– высота впитывания.
Методика и порядок выполнения работы
Испытанию подвергается образец бумаги, вырезанный в машинном
направлении. Полоску бумаги размером 15*250 мм укрепляют в зажиме 3
прибора Клемма-Винклера (рис.4) таким образом, чтобы нижний конец свисал на 5 мм ниже нулевого деления линейки 4. В ванночку 1 прибора наливают уайт-спирит в качестве впитывающейся жидкости и стопорным винтом
2 опускают планку с полоской бумаги и линейкой так, чтобы нулевая точка
линейки оказалась на уровне жидкости. Включают секундомер и следят за
высотой поднятия жидкости по полоске бумаги в зависимости от времени в
течение 20 минут. При этом необходимо строго следить за тем, чтобы бумага
не касалась металлической линейки 4.
Содержание и форма отчета
Результаты наблюдений за кинетикой впитывания уайт-спирита вносятся
в таблицу.
17
Таблица
Кинетика впитывания
Время впитывания, t
мин
Высота поднятия l ,
мм
l 2 , мм2
1
5
10
15
20
По полученным данным строят график зависимости
на оси абсцисс время, а на оси ординат
l 2 =  (t), откладывая
l 2 . Получив линейную зависимость
l 2 =  (t), рассчитывают средний радиус капилляров по формуле:
r=
l 2  2
l 2 10 6  2 10 3 l 2  2 10 6


3
  cos   t
27  t
27 10  t
где η=0.001, Па·с – вязкость уайт-спирита
σ =27·10-3 Н/м – поверхностное натяжение уайт-спирита
t – время поднятия, с
l
– высота поднятия уайт-спирита, мм
cosθ=1 - косинус краевого угла смачивания
r – средний радиус пор, м
Конечный результат следует перевести в микрометры. В этих единицах он
вносится в сводную таблицу 1.
18
Вопросы для самопроверки
1. Что такое бумага и из каких компонентов она состоит?
2. Укажите требования к волокнистому материалу для производства
бумаги.
3. Какие содержащие целлюлозу волокнистые полуфабрикаты применяются в производстве бумаги?
4. Чем отличается древесная масса от древесной целлюлозы по составу, структуре, свойствам?
5. Какие виды древесной массы Вы знаете?
6. Какие виды древесной целлюлозы Вы знаете?
7. Приведите примеры стандартных составов по волокну для отечественных бумаг.
8. Что такое наполнители и каково их назначение?
9. Какие виды наполнителей Вы знаете?
10.Что такое зольность и как она определяется?
11.Как классифицируется бумага по величине зольности?
12.Введен ли в бумагу наполнитель, если ее зольность составляет
1,7%?
13.Как оценить зольность бумаги, если ее величина составляет 5%?
14.Какое количество наполнителя TiO2 в бумаге, если ее зольность составляет 20%?
15.Назовите основные показатели, характеризующие структуру бумаги
и картона.
16.Чем принципиально картон отличается от бумаги?
17.Что такое размол и как он влияет на основные характеристики
структуры бумаги?
18.Что такое каландрирование и как оно влияет на структуру бумаги?
19.Как влияют наполнители на структуру бумаги?
20.Как влияет вид волокнистого материала на структуру бумаги?
21.Рассчитайте объемную массу бумаги по нижеприведенным данным:
№ п/п
Масса 1 м2, г
Толщина, мм
1
2
3
4
5
90
120
60
150
50
0,09
0,10
0,07
0,16
0,10
Плотность
(объемная масса),
г/см3
Какая из этих бумаг имеет наибольшую впитывающую способность? Наименьшую? Как оценить структуру бумаги 2 и 5?
19
22.Какими показателями характеризуется пористость бумаги?
23.Какова структура бумаги, если средний радиус пор ее составляет
0,03 мкм? 0,3 мкм?
24.Какова структура бумаги, если ее пористость П=35%? П=60%?
25.Какие рабочие свойства бумаги зависят от пористости?
26.Какими средствами обеспечивается изготовление бумаги с макропористой структурой? Микропористой?
27.Как влияет структура бумаги на качество оттиска?
28.Каковы особенности структуры мелованной бумаги?
29.Сколько метров бумаги в рулоне, если масса рулона 240 кг, ширина
рулона 84 см? Масса 1 м2 бумаги 60 г/м2.
30.Рассчитать, какое количество бумаги (по весу) потребуется для печатания книги тиражом 100 тыс. экз. объемом 20 п.л., если формат
бумаги 84×108 см, масса бумаги 60 г/м2, а отходы на технические
нужды составляют 2,2% (ответ 55,6 т).
Литература
1. Конспект лекций по материаловедению
2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. – М.:
Книга, 1988, с.9-19, 21-23, 25-26, 31, 35-37 (специальность 261202)
3. Гудкова Т.И., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. – М.:
Книга, 1982, с.8-22, 24-30 (специальность 080502)
4. Татиев Д.П. Бумага и переплетные материалы. – М.: Книга, 1972, с.1831, 32-40, 42-47 (специальности 070902, 032401)
20
Задание 2 – ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ
Лабораторная работа №7
Определение прочности бумаги на разрыв и предельного удлинения при
растяжении
Цель и содержание работы
Изучение прочности на разрыв и деформируемости, как характеристики
упруго-хрупких свойств бумаги. Понятие о прочности данной бумаги и об
общей прочности структуры бумаги (о пределе прочности). На динамометре
определяют прочность на разрыв (разрывное усилие) и одновременно растяжение перед разрывом испытуемой бумаги в машинном и поперечном
направлениях. Рассчитывают предел прочности и его условное выражение –
разрывную длину, а также коэффициент анизотропии, как отношение прочности в машинном направлении к прочности в поперечном направлении. Для
характеристики деформации растяжения рассчитывают относительную деформацию растяжения и эффективный модуль растяжения до разрыва.
Приборы и принадлежности
 динамометр – разрывная машина ФГ-100 или РМБ-10;
 линейка обычная;
 ножницы.
Методика и порядок выполнения работы
Устройство динамометра. Динамометр, на котором производят определение прочности бумаги на разрыв (рис.5), представляет собой неравноплечий
рычаг 2, поворачивающийся на оси 1. На длинном плече находится груз 3,
создающий растягивающий момент. Короткое плечо – сектор 4. Его дугу
огибает гибкая цепь 5, к которой подвешен зажим 6. В нем закрепляется
верхний конец полоски испытуемой бумаги 7. Зажим для нижнего конца полоски 8 при включении электродвигателя опускается с постоянной скоростью и тянет бумагу. Это вызывает поворачивание рычага 2. По мере отклонения рычага 2 от вертикали происходит нарастание растягивающего момента до разрыва образца.
Для проведения испытания используют две полоски бумаги размером
15×240 мм, вырезанные одна в машинном и одна в поперечном направлении.
Испытания проводят поочередно с каждой из них. Для удобства закрепления
образца в динамометре верхний зажим его временно закрепляют винтом 9, а
рычаг 2 фиксируют в вертикальном положении стопором 10. Нижний зажим
21
может быть установлен на разном расстоянии от верхнего. Для стандартного
испытания это расстояние составляет 200 мм.
После закрепления полоски бумаги винт 9 и стопор 10 освобождают и
включают двигатель. Разрывное усилие Q в кгс отсчитывается на круговой
шкале 11. Показания снимают со шкалы после автоматической остановки
прибора в момент разрыва образца. Одновременно определяют растяжение
бумаги перед разрывом Δl в мм, которое отсчитывается на вертикальной линейке с нониусной шкалой 12.
Определение прочности бумаги
Характеристикой прочности бумаги на разрыв является разрывное усилие Q. Это усилие, необходимое для разрыва полоски бумаги шириной 15
мм. На шкале динамометра его отсчитывают в кгс и переводят в Ньютоны (1
кгс = 10 н).
Определение прочности структуры бумаги
Характеристикой прочности структуры бумаги является показатель предела прочности P, который не зависит от толщины бумаги, а зависит от плотности переплетения волокон, степени размола, прочности связей между ними и
др. Предел прочности P рассчитывают как отношение разрывного усилия к
поперечному сечению бумаги с учетом среднего значения толщины hср:
P=
Q
=
S
Q
2
hср  a , Н/м
22
Поскольку бумага имеет неоднородную толщину и является пористым материалом, то вместо предела прочности часто используется условный показатель, аналогичный пределу прочности – разрывная длина.
Разрывная длина – это расчетная длина такой полоски бумаги шириной 15
мм, которая, будучи подвешена за один конец, разрывается под действием
собственного веса. Согласно этому определению, разрывную длину L рассчитывают по следующей формуле:
L=
Q
,
aq
где
L – разрывная длина, м
Q – разрывное усилие, H
a – ширина полоски бумаги, м
q – вес квадратного метра бумаги, H|м2
Характеристика анизотропии
Коэффициент анизотропии К служит для характеристики неоднородности
структуры и свойств бумаги в зависимости от направления в листе. Его рассчитывают как отношение значений разрывной длины бумаги в машинном и
поперечном направлениях:
K=
Lм аш
Lпоп
Деформация растяжения
Деформация растяжения характеризуется предельным растяжением и эффективным модулем предельного растяжения.
Предельное растяжение - это относительная деформация растяжения бумаги перед разрывом  в процентах, которую рассчитывают по следующей
формуле:

=
l
l
× 100 =
× 100%
200
l0
, где
l0 – начальная длина полоски, равная 200 мм (так как 40 мм закреплены в
зажимах прибора)
Δl – удлинение бумаги до разрыва, мм
Эффективный модуль растяжения рассчитывают обычным способом как
отношение предела прочности к соответствующей деформации.
23
Eэф =
P

P
= l / l Н/м2
0
(относительная деформация вводится в формулу в долях от единицы, а не
в процентах)
При деформировании вплоть до разрыва в бумаге развиваются не только
упругие деформации, но и остаточные, включая те, которые возникают
вследствие разрушения элементов структуры. Поэтому рассчитываемый модуль является эффективным и имеет условное значение. Однако он удобен
для общей характеристики деформируемости бумаги при сравнении с другими материалами, а также для сопоставления деформируемости бумаги при
различных воздействиях.
Содержание и форма отчета
В рабочий журнал записываются результаты измерений, расчеты и результаты расчетов. Полученные показатели вписываются в таблицу рабочего
журнала и в сводную таблицу 1 свойств бумаги.
24
Таблица
Прочностные и деформационные свойства при растяжении
Направление
отлива
Прочностные свойства
Разрывное
усилие Q
кгс
Н
Машинное
Поперечное
Разрывная
длина,
L, м
Предел
прочности,
P, Н/м2
Деформационные свойства
Удлинение
перед разрывом,
Δl, мм
Относительная
деформация,
ε, %
Эффективный
модуль растяжения,
Еэф, Н\м2
Коэффициент
анизотропии, К
25
Лабораторная работа №8
Изучение прочности бумаги на излом
Цель и содержание работы
Ознакомление с методом испытания изгиба бумаги, прочности на изгиб и
деформируемости. При теоретической проработке студенты усваивают сущность изгиба, как сочетание растяжения и сжатия бумаги, а также уплотнение
ее структуры в зоне изгиба. Важно также представлять, что изгибы большой
интенсивности (малого радиуса кривизны) сопровождаются разрушением
элементов структуры, приводящим к излому.
Приборы и принадлежности
 прибор для определения прочности на излом И-1-1 (фальцер);
 линейка обычная;
 ножницы.
Методика и порядок выполнения работы
Прочность на излом выражается числом двойных перегибов (чдп) полоски
бумаги под углом 180°, вызывающих ее разрыв. Испытание проводится в
машинном и поперечном направлениях. Рабочая часть прибора представляет
собой устройство для изгиба полосок бумаги и счетчиков количества двойных перегибов (см. рис. 6).
Устройство состоит из двух направляющих роликов 1, изгибающей пластинки с прорезью 2, двух направляющих пружин 3, двух зажимов 4, в которых закрепляется испытуемый образец бумаги. Для испытания вырезают две
26
полоски бумаги размером 15 × 100 мм в машинном и поперечном направлениях. Каждую полоску надписывают. Испытывают сразу обе полоски. Их
вставляют в прорезь между роликами и закрепляют зажимами. Втулки зажимного устройства отводят в стороны, чем создается натяжение бумаги.
Подключают счетчики и включением тумблера приводят прибор в действие.
Количество двойных перегибов отсчитывается на электронных счетчиках автоматически. После обрыва образца соответствующий счетчик останавливается.
Содержание и форма отчета
В рабочий журнал и сводную таблицу 1 вносят результаты измерений
прочности бумаги на излом (чдп) в машинном и поперечном направлениях и
сравнивают с нормативной документацией.
27
Вопросы для самопроверки
1. Какие виды деформаций Вы знаете? Приведите примеры материалов с различными деформационными свойствами.
2. Что такое упругость, эластичность, пластичность, текучесть? Какими показателями характеризуются эти свойства?
3. Какие деформационные свойства присущи бумаге при нормальной
влажности в процессе растяжения? Сжатия?
4. Какое свойство бумаги характеризует разрывное усилие? Разрывная
длина?
5. От каких факторов в производстве бумаги и от каких показателей
структуры зависит прочность?
6. Как различаются механические свойства бумаги в разных направлениях и чем это обусловлено?
7. Что такое коэффициент анизотропии и что он характеризует?
8. Чем обусловлены остаточные деформации бумаги при растяжении и
при сжатии?
9. Опишите особенности деформации изгиба. Чем обусловлены и как
проявляются остаточные деформации при изгибе?
10.Как определяется и чем характеризуется прочность бумаги на излом?
11.Как влияет на механические свойства бумаги изменение ее влажности?
12.Обобщите основные особенности механических свойств бумаги.
Объясните, как они согласуются с ее структурой.
Литература
1. Конспект лекций по материаловедению
2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. – М.:
Книга, 1988, с.45-63 (специальность 261202)
3. Гудкова Т.И., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. – М.:
Книга, 1982, с.32-37 (специальность 080502)
4. Татиев Д.П. Бумага и переплетные материалы. – М.: Книга, 1972, с.5558 (специальности 070902, 032401)
28
Задание 3 – ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТИ БУМАГИ
Лабораторная работа №9
Определение стандартной гладкости бумаги (по Бекку)
Цель и содержание работы
Изучение гладкости как условной характеристики рельефа поверхности
бумаги. Прорабатывая теоретический материал, студент должен представлять особенности рельефа поверхности бумаги, наличие и происхождение
макро- и микронеровностей, а также их практическое значение, как факторов,
влияющих на качество печати. На пневматическом измерителе гладкости
проводят испытание образцов бумаги с двух сторон (верхней и сеточной),
используя для каждого испытания отдельный образец бумаги. Сущность метода заключается в определении степени контакта между полированным
кольцом и прижатым к нему образцом бумаги.
Приборы и принадлежности
 прибор для измерения гладкости бумаги Б-1;
 линейка обычная;
 ножницы;
 секундомер.
Методика и порядок выполнения работы
Устройство прибора. Пневматический измеритель гладкости (рис.7)
состоит из следующих основных частей: цилиндрического воздушного резервуара 1, ртутного вакуумметра 2, металлического основания с закрепленным на нем полированным стеклянным кольцом 3, на которое накладывается
испытуемая бумага, резиновая прокладка 7 и металлическая крышка 8. Ртут-
29
ный насос 4 служит для создания разрежения, трехходовой кран 5 – для переключения воздушного резервуара от насоса к каналу полированного стеклянного кольца. Кроме этого, имеется рычаг 6, давящий на крышку и прижимающий бумагу к поверхности стеклянного кольца.
За условную характеристику гладкости принимается время в секундах, необходимое для прохождения 10 см3 воздуха между поверхностями бумаги и
стекла при среднем вакууме 506,5 гПа (380 мм рт. ст.) и стандартном давлении на бумагу, создаваемом рычагом 6 и равным 980,6 гПа (1 кгс/см2). Время
прохождения воздуха будет тем больше, чем больше степень контакта бумаги со стеклом, т.е. чем более ровной и гладкой будет поверхность бумаги.
Для определения гладкости вырезают два образца бумаги размером 50×50
мм, предварительно сделав пометку на одной и той же стороне обоих образцов. Образец кладут на полированное стеклянное кольцо 3 испытуемой стороной к кольцу, покрывают резиновой прокладкой 7, чтобы исключить воздухопроницаемость, и крышкой 8. Крышку прижимают винтом, пропущенным через рычаг 6. Вращением винта рычаг устанавливают горизонтально
(это контролируется по уровню, вмонтированному в рычаг). При этом рычаг
создает давление на бумагу, которое принимается за стандартное (980,6 гПа).
Рукоятку трехходового крана 5 ставят в вертикальное положение, соединяя
тем самым резервуар с насосом. С помощью насоса создают разрежение, при
котором ртуть в трубке вакуумметра поднимается выше 380 мм рт. ст. Затем
поворачивают ручку крана влево до упора, отсоединяя тем самым резервуар
от насоса и соединяя его с каналом стеклянного кольца. Воздух начинает
проходить между стеклянным кольцом и бумагой, разрежение падает и ртуть
в вакуумметре опускается. С помощью секундомера определяют время падения разрежения (столбика ртути) от 380 мм рт. ст до 360 мм. рт. ст., что соответствует прохождению 10 мл воздуха.
Второй образец укладывают к кольцу обратной стороной (пометки служат
для того, чтобы испытанию подверглись обе стороны бумаги, а не одна и та
же сторона дважды) и проводят измерение.
Испытание бумаги с гладкостью больше 100 с (каландрированной, мелованной) проводят при повороте крана вправо до упора. При этом скорость
падения разрежения увеличивается в 10 раз, т.к. в данном случае присоединяется другой резервуар, имеющий меньший объем, и полученный результат
умножают на 10.
По результатам испытаний определяют верхнюю и сеточную стороны бумаги, а величина полученных цифр позволяет судить о характере отделки
бумаги при ее изготовлении: машинной гладкости (30-100 с), каландрированная (150-250 с), высококаландрированная (350-400 с), мелованная (более
500 с).
Содержание и форма отчета
В рабочий журнал заносят результаты измерений с указанием размерности
и предположительные выводы о характере отделки бумаги. Гладкость бумаги
с двух сторон заносят в сводную таблицу 1.
30
Лабораторная работа №10
Определение эффективной гладкости и расчет мягкости
Цель и содержание работы
Изучение роли деформационных свойств и связи их с печатными свойствами бумаги, получение представления о выравнивании поверхности бумаги и увеличении ее гладкости под давлением вследствие сжатия неровностей.
После определения гладкости при стандартном давлении (см. лабораторную
работу №9) измеряют гладкость бумаги при повышенном давлении, что соответствует реальному печатному процессу. По изменению гладкости бумаги
при повышенном давлении в сравнении с первоначальной, измеренной при
стандартном давлении, судят о мягкости бумаги (ее деформируемости).
Приборы и принадлежности
 прибор для измерения гладкости бумаги Б-1;
 груз 5 кг;
 секундомер.
Методика и порядок выполнения работы
Определив гладкость бумаги в стандартных условиях (Го), не вынимая бумагу из прибора, на нагрузочную площадку рычага устанавливают дополнительный груз в 5 кг и выдерживают бумагу под этим давлением 1 минуту,
после чего измеряют гладкость при повышенном давлении (Г эф). Этот показатель называют эффективной (печатной) гладкостью, соответствующей состоянию поверхности бумаги под давлением в момент печати.
Содержание и форма отчета
Мягкость характеризуется как мера увеличения гладкости бумаги под давлением. Условный показатель мягкости (М) рассчитывают как отношение
эффективной гладкости (Гэф) к гладкости, определенной с той же стороны
бумаги в стандартных условиях (Го):
М=
Г эф
Го
Условно бумага считается мягкой, если М больше 2, и жесткой, если М
меньше 1,5. В рабочий журнал заносят результаты измерений и расчет мягкости. Эти данные вносят в сводную таблицу 1.
31
Вопросы для самопроверки
1. Что такое макро- и микронеровности поверхности бумаги? От чего
они возникают? Как могут быть уменьшены?
2. Как различаются верхняя и сеточная стороны бумаги?
3. Как практически характеризуется и чем выражается гладкость поверхности бумаги?
4. Какими средствами добиваются высокой гладкости бумаги?
5. Что такое эффективная гладкость бумаги и от чего она зависит?
6. Рассчитайте мягкость и сопоставьте свойства следующих видов бумаги:
№ п/п
1
2
3
4
5
Гладкость при давлении, с
стандартном
повышенном
40
120
80
160
60
180
10
40
10
100
Мягкость
7. От чего зависит мягкость бумаги?
8. На бумаге какой гладкости целесообразнее печатать текстовую продукцию малого срока службы: 30-80 с; 150-200 с; 500-800 с?
9. На бумаге какой гладкости целесообразнее печатать многокрасочные растровые иллюстрации: 30-80 с; 100-120 с; 500-800 с?
Литература
1. Конспект лекций по материаловедению
2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. –
М.: Книга, 1988, с.40-45 (специальность 261202)
3. Гудкова Т.И., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. – М.:
Книга, 1982, с.30-31 (специальность 080502)
4. Татиев Д.П. Бумага и переплетные материалы. – М.: Книга, 1972,
с.58-61 (специальности 070902, 032401)
32
Задание 4 – ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БУМАГИ С ЖИДКОСТЯМИ
Лабораторная работа №11
Изучение впитывающей способности бумаги (по ксилолу)
Цель и содержание работы
Практическое наблюдение впитывающей способности бумаги при взаимодействии ее с маловязким летучим растворителем – ксилолом. При проработке теоретического материала студент должен изучить сущность процесса
впитывания и влияющие на него факторы, знать, как можно изменять впитывающую способность бумаги, как влияет впитывающая способность на качество оттиска, какие виды печатной бумаги должны иметь большую или
меньшую впитывающую способность.
Приборы и принадлежности
 прибор ПВБ;
 ксилол;
 секундомер;
 ножницы.
Методика и порядок выполнения работы
За характеристику впитывающей способности принимается время (с), в
течение которого исчезнет блеск капли ксилола, нанесенного на бумагу. Испытание проводят на приборе ПВБ (рис.8).
33
Он состоит из основания, на котором под углом 30° расположена подставка 2. На стойке закреплена бюретка 1. Конец ее находится на расстоянии 10
см от поверхности подставки. В бюретку налит ксилол, подкрашенный
нефтяным битумом. Образец бумаги размером 195 × 195 мм кладется на подставку и закрепляется на ней. Из бюретки осторожно капают на бумагу одну
каплю ксилола и тотчас же включают секундомер. Капля жидкости постепенно растекается в блестящее пятно. Когда исчезнет блеск (когда вся жидкость впитается), секундомер останавливают и замечают время впитывания.
Испытанию подвергают обе стороны бумаги.
Содержание и форма отчета
В рабочий журнал и сводную таблицу 1 заносят результаты испытания по
каждой стороне бумаги в секундах.
34
Лабораторная работа №12
Изучение линейной деформации бумаги при изменении ее влажности
Цель и содержание работы
Определение линейной деформации бумаги после намокания и высушивания.
Приборы и принадлежности
 контрольная линейка КЛ;
 кювета с дистиллированной водой;
 сушильный шкаф с термометром до 100°С.
Методика и порядок выполнения работы
На листе бумаги вычерчивают квадрат со сторонами 100 мм. Находят
центр квадрата и через него проводят две взаимно перпендикулярные линии,
параллельные сторонам квадрата. На этих линиях обозначают машинное и
поперечное направления, затем квадрат вырезают. Контрольной линейкой
измеряют длину проведенных линий с точностью до десятой доли миллиметра (цена деления контрольной линейки составляет 0,2 мм). Квадрат на 30 минут погружают в кювету с дистиллированной водой, имеющей температуру
20 ± 2°С. По истечении указанного времени образец вынимают из кюветы,
излишек воды удаляют фильтровальной бумагой и той же линейкой измеряют длину контрольных линий. После этого образец помещают в сушильный
шкаф, нагретый до температуры 60-80°С, и высушивают в течение 20 минут.
Вновь измеряют длину контрольных линий.
Содержание и форма отчета
Полученные данные заносят в таблицу.
Таблица
Деформация бумаги после ее увлажнения и высушивания
Показатели
Первоначальная длина контрольных линий, l 0 , мм
Длина контрольных линий
после увлажнения
l ув , мм
Относительная деформация
бумаги после увлажнения,
 ув , %
Направление отлива
Машинное
Поперечное
35
Длина контрольных линий
после высушивания l сух ,
мм
Относительная деформация
бумаги после высушивания
 сух , %
Рассчитывают относительную линейную деформацию бумаги после намокания и после высушивания для обоих направлений по формулам:
 ув
 сух
l ув  l о
=
lо
l сух  l о
=
lо
 100%
 100%
Делают заключение о деформируемости бумаги после намокания и высушивания в машинном и поперечном направлениях. Данные об относительной
деформации по двум направлениям (  ув и
цу 1.
 сух , %) заносят в сводную табли-
36
Лабораторная работа №13
Определение влагопрочности бумаги
Цель и содержание работы
Изучение действия влаги на прочность структуры бумаги. Влагопрочность
– это способность бумаги сохранять прочность при увлажнении. Для характеристики влагопрочности сопоставляют сопротивление продавливанию бумаги с нормальной влажностью и бумаги увлажненной. Сопротивление бумаги продавливанию характеризуется усилием (кгс/см2, кПа), определяемым
на приборе ПР-1, при котором происходит разрыв бумаги.
Приборы и принадлежности
 прибор ПР-1;
 кювета с дистиллированной водой;
 секундомер;
 линейка;
 ножницы.
Методика и порядок выполнения работы
Устройство прибора. Прибор ПР-1 (рис.9) состоит из полого корпуса, заполненного глицерином. Верхнее круглое отверстие в корпусе прикрыто резиновой диафрагмой 2, прижатой вплотную к корпусу при помощи кольца 3
и соединительной гайки 4. Кольцо служит столиком, к которому прижимается испытуемый образец бумаги при помощи колпачка 8 и рычага 9. Корпус
снабжен поршнем 5, который, продвигаясь вперед, при вращении маховика 6
создает давление на резиновую диафрагму. Она при этом приобретает сферическую форму (выпуклость) и давит на испытуемый образец. Давление
фиксируется манометром 7 в кгс/см2.
37
Вырезают два образца бумаги размером 60 × 60 мм. Один из образцов
укладывают на резиновую диафрагму 2 и прижимают к ней колпачком 8 при
помощи рычага 9. После этого начинают медленно вращать маховик 6 по часовой стрелке. Диафрагма, выгибаясь, давит с возрастающей силой на образец до его разрыва. Давление, при котором происходит разрыв, отмечается на
манометре 7 стрелкой-фиксатором. Маховик вращают против часовой стрелки, возвращая диафрагму в первоначальное положение.
Второй образец опускают на 15 с в кювету с дистиллированной водой,
имеющей температуру 20°С. Избыток воды удаляют фильтровальной бумагой. Образец устанавливают в прибор и замеряют его сопротивление продавливанию.
Содержание и форма отчета
Влагопрочность выражается в процентах отношением показателей сопротивления продавливанию увлажненной бумаги Сув к показателю той же бумаги, находящейся в воздушно-сухом состоянии Ссух, по формуле:
ВП =
С ув
С сух
 100%
Результаты измерений и расчетов записывают в рабочий журнал. Конечный результат вносят в сводную таблицу 1.
38
Лабораторная работа №14
Определение степени проклейки бумаги
Цель и содержание работы
Определение степени проклейки бумаги и ознакомление с условным методом ее характеристики. Для определения степени проклейки (влаговосприимчивости) пользуются стандартным чернильно-штриховым методом. Степень проклейки характеризуется максимальной шириной штриха, который не
расплывается по поверхности бумаги и не проходит на ее оборотную сторону.
Приборы и принадлежности
 стандартные чернила для определения проклейки бумаги;
 рейсфедер;
 контрольная линейка КЛ;
 линейка обыкновенная.
Методика и порядок выполнения работы
Для проведения испытания на бумагу стандартными водными чернилами
наносят штрихи длиной около 75 мм с помощью рейсфедера и линейки. Ширина первого штриха 0,25 мм, а каждого последующего возрастает на 0,25
мм. Ширину штриха увеличивают до тех пор, пока чернила не начнут расплываться или проходить на оборотную сторону бумаги. Измеряют
наибольшую ширину штриха, при которой еще не наблюдается расплывание
и пробивание на оборотную сторону. Для этой цели пользуются измерительной контрольной линейкой КЛ, позволяющей производить измерения с точностью до 0,2 мм.
Содержание и форма отчета
В рабочий журнал заносят результаты испытаний и делают вывод о степени проклейки бумаги (малоклееная, клееная, высококлееная). Данные записывают в сводную таблицу 1.
39
Лабораторная работа №15
Определение скручиваемости бумаги и переплетного материала
при одностороннем смачивании
Цель и содержание работы
Изучение деформационных свойств бумаги и переплетных материалов на
бумажной основе при контакте одной из сторон с поверхностью воды. При
теоретической проработке материала студент изучает структурные особенности бумаги и влияние их на деформационные свойства. Определяется максимальный угол скручивания и время достижения максимального скручивания
при контакте образца с водой.
Приборы и принадлежности
 прибор СБС;
 шаблон-трапеция;
 секундомер.
Методика и порядок выполнения работы
Для проведения испытания применяют прибор типа СБС (см. рис. 10), состоящий из корпуса (ванны) 7, заполняемого водой, и рамки 4, левая часть
которой может смещаться в сторону от центра для образования щелевидного
отверстия с неподвижной правой частью рамки. На ней же расположено зажимное приспособление 5 с углом наклона 35°. Шкала прибора 6 градуирована в угловых градусах, цена деления 2°.
Для испытаний вырезают по шаблону для вырезания образцы в виде прямоугольной трапеции. Размеры образца должны соответствовать указанным
на рис. 11.
40
Продольное направление бумаги должно совпадать с высотой трапеции.
При нарезании образцов шаблон накладывают на лицевую сторону бумаги
для испытания сеточной стороны образца и на сеточную для испытания лицевой стороны. Ширину щели устанавливают равной 25 мм. Другие размеры
щели допускаются в соответствии с указанием в стандартах на бумагу или
переплетный материал.
В ванну 7 наливают дистиллированную воду, температура которой должна
быть 20±2°С и доводят уровень воды между пластинами до выпуклого мениска.
Образец вставляют в зажим 5 и закрепляют так, чтобы большей стороной
он был обращен к шкале.
Образец опускают на поверхность воды и одновременно включают секундомер. Наблюдая за скручиванием образца, отмечают на шкале величину
максимального угла скручивания и фиксируют по секундомеру время, необходимое для его достижения.
Для медленно скручивающихся бумаг за максимальный угол принимают
угол скручивания образца за определенное время, указанное в стандарте на
данную бумагу или материал.
Содержание и форма отчета
Скручиваемость выражают показателями:
 угол скручивания в градусах, вычисленный как среднее арифметическое отдельных замеров максимальных углов скручивания
образцов;
 время скручивания в секундах, вычисленное как среднее арифметическое отдельных замеров времени достижения максимального
угла скручивания.
Показатели скручиваемости определяют для каждой стороны бумаги отдельно или для обеих сторон, в зависимости от требований в стандартах на
бумагу. Результаты округляют до целого числа и вносят в рабочий журнал и
в сводную таблицу 1.
41
Лабораторная работа №16
Определение впитываемости при одностороннем смачивании
Цель и содержание работы
Изучение барьерных свойств бумаги по отношению к влаге. Определение
поверхностной впитываемости воды при одностороннем смачивании бумаги
(метод Кобба). Сущность метода заключается в определении увеличения
массы испытуемого образца после соприкосновения его поверхности с водой
в определенных условиях в течение установленного времени.
Приборы и принадлежности
 прибор Кобба;
 гладкий металлический валик массой 10 кг;
 аналитические весы;
 секундомер;
 фильтровальная бумага.
Методика и порядок выполнения работы
Для проведения испытания используют прибор (рис.12), состоящий из
плоского цилиндрического сосуда 2 с внутренним диаметром 112,7 мм, в который наливается 100 мл дистиллированной воды с температурой 20°С.
Цилиндр имеет крышку 3 с прижимным рычагом 5, прижим которого регулируется винтом 6. Положение рычага фиксируется защелкой 4. Цилиндр закреплен на двух стойках 1 при помощи шарниров: его можно фиксировать в
прямом и опрокинутом положениях фиксатором. Цилиндр вращается при
помощи рукоятки 7. Испытательная площадь прибора 100 см 2. Образец размером 120×130 мм взвешивают с погрешностью не более 0,01 г и накладывают на край цилиндра испытуемой стороной вниз. Крышку опускают, прижимая ее к цилиндру рычагом, и фиксируют защелкой. Цилиндр поворачи-
42
вают на 180° и одновременно включают секундомер. Продолжительность испытания устанавливается стандартом на бумагу; в зависимости от ее впитывающей способности выдержка цилиндра в перевернутом положении должна
соответствовать (см. таблицу):
Таблица
Продолжительность испытания, с
Длительность выдержки
цилиндра в перевернутом
положении, с
30
60
120
300
20
45
105
285
По истечении заданного времени цилиндр возвращают в исходное положение, освобождают защелку, открывают крышку, вынимают образец и кладут испытуемой стороной вниз на три листа фильтровальной бумаги, накрывают сверху одним листом фильтровальной бумаги и быстро прокатывают
отжимным валиком – один раз в одну и один раз в другую сторону. После
отжима образец сворачивают влажной стороной внутрь и сразу же взвешивают.
Содержание и форма отчета
Впитываемость за время, указанное в таблице, определяют по формуле:
G60 = 100 (b-a) ,
где
G60 – впитываемость за 60 с (Кобб60), г/м2;
b – масса образца после испытания, г;
a – масса образца до испытания, г.
Полученные данные записывают в рабочий журнал и сводную таблицу 1.
43
Вопросы для самопроверки
Для чего бумага проклеивается?
Какие виды проклейки Вы знаете?
Как характеризуется и чем выражается степень проклейки?
Как подразделяется бумага по степени проклейки?
Какие изменения в структуре и свойствах бумаги вызывает изменение ее влажности?
6. Что такое влагопрочность? Как она выражается?
7. Какие причины вызывают деформацию бумаги при увлажнении и
высушивании?
8. Какие осложнения в технологических процессах может вызвать деформация бумаги и картона при изменении влажности?
9. Как различается деформация при увлажнении в зависимости от
направления в листе?
10.Что такое акклиматизация бумаги и каковы условия ее проведения?
11.От чего зависит впитывающая способность бумаги?
12.Какая бумага будет иметь большую впитывающую способность: с
объемной массой (плотностью) 1,2 г/см3 или 0,6 г/см3?
13.Как влияет вид помола волокон целлюлозы на впитывающую способность бумаги?
14.Как влияет вид отделки на впитывающую способность?
15.Какие факторы влияют на склонность бумаги к скручиванию при
одностороннем смачивании?
1.
2.
3.
4.
5.
Литература
1. Конспект лекций по материаловедению
2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. –
М.: Книга, 1988, с.23-25, 63-70 (специальность 261202)
3. Гудкова Т.И., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. – М.:
Книга, 1982, с.18, 37-40 (специальность 080502)
4. Татиев Д.П. Бумага и переплетные материалы. – М.: Книга, 1972,
с.53-55, 62-64 (специальности 070902, 032401)
44
Задание 5 – ИЗУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ
Лабораторная работа №17
Определение белизны и оттенка бумаги
Цель и содержание работы
Получение представления о белизне как о свойстве материала отражать
основную часть падающего света (более 50%) равномерно по всему спектру.
При этом материал лабораторной работы студент дополняет теоретической
проработкой: сведениями о зависимости оптических свойств от факторов
производства бумаги, от ее состава, а также требованиями, которые предъявляются к оптическим свойствам различных видов бумаги.
Приборы и принадлежности
 универсальный фотометр (ФМ-56 или лейкометр Цейсса);
 линейка обыкновенная;
 ножницы.
Методика и порядок выполнения работы
С помощью фотометра измеряют коэффициенты отражения ρ от испытуемой бумаги в трех зонах спектра (синей, зеленой, красной) путем сравнения с
эталонным образцом с известным коэффициентом отражения. Белизну оценивают по коэффициенту отражения в синей зоне при эффективной длине
волны 457 нм. В этой зоне человеческий глаз более чувствителен, и даже незначительное изменение коэффициента отражения воспринимается им как
изменение белизны. Отклонение от белого в виде цветного оттенка определяют по неравномерности отражения в трех зонах спектра (∆ρ = ρmax – ρmin).
Если ∆ρ > 5%, оттенок есть.
На левый столик прибора помещают эталонную пластинку (BaSO4, ρэ =
91%), на правый – светонепроницаемую стопу бумаги из 5 образцов размером 50×50 мм и производят измерение, выравнивая освещенность над эталоном и над бумагой. Для определения коэффициента отражения бумаги ρ б
снимают показание со шкалы прибора за синим светофильтром (ρс) и умножают на 0,91:
ρб = ρс ∙ 0,91
Аналогичные измерения повторяют за двумя другими светофильтрами –
зеленым и красным.
Содержание и форма отчета
Анализируя полученные данные, делают вывод о белизне (сравнивая с
нормативными показателями на данный вид бумаги) и о наличии цветного
оттенка. В сводную таблицу 1 вносят показатель белизны, как степень отражения в синей зоне.
45
Лабораторная работа №18
Определение непрозрачности бумаги
Цель и содержание работы
Для определения непрозрачности бумаги сравнивают коэффициенты отражения света от образца, помещенного на черную подложку и на светонепроницаемую стопу той же бумаги.
Приборы и принадлежности
 универсальный фотометр (ФМ-56 или лейкометр Цейсса);
 линейка обыкновенная;
 ножницы.
Методика и порядок выполнения работы
После определения белизны (см. лаб. раб. №17) верхний лист светонепроницаемой стопы бумаги помещают той же стороной на черную подложку и
определяют коэффициент отражения ρч за синим светофильтром:
ρч = ρс ∙ 0,91
Содержание и форма отчета
Непрозрачность Н в процентах рассчитывают как отношение коэффициента ρч к коэффициенту ρб:

ч
Н =   100% ,
б
где
ρч – коэффициент отражения образца, помещенного на черную подложку;
ρб – коэффициент отражения образца, помещенного на светонепроницаемую стопу (берется из лаб. раб. №17).
Полученное значение вносят в сводную таблицу 1.
46
Лабораторная работа №19
Определение глянца бумаги
Цель и содержание работы
Получить представление о глянце как о способности бумаги зеркально отражать свет. Глянец измеряется на глянцметре ГГФ-3. Измерение глянца основано на освещении измеряемого объекта параллельным пучком света и
сравнении величины отражения, измеренной в направлении 45° от нормали к
образцу, и величины отражения, измеренной в направлении нормали к образцу. В глянцметре ГГФ-3 величина глянца определяется непосредственно
считыванием с отсчетного устройства.
Приборы и принадлежности
 глянцметр ГГФ-3;
 образцы для испытаний
Методика и порядок выполнения работы
Устройство глянцметра. Конструктивно глянцметр выполнен в виде двух
частей (см. рис. 13): электронного блока 1 и измерительной головки 2. Внутри электронного блока размещены блок питания и усилитель. В качестве отсчетного устройства применен цифровой прибор со светящейся шкалой. На
лицевой панели электронного блока размещены ручки “калибровка” 3 и
“установка нуля” 4 и кнопка “сеть” 5. На датчике 2 расположен переключатель “Прогрев — измерение” 6. Сверху располагается плита 7 с рукояткой.
Плита выполняет две функции: прижимает испытуемый образец к отверстию, через которое он освещается, и несет два эталона: с черной поглощающей свет поверхностью, которая соответствует глянцу, равному нулю, и
черное с полированной поверхностью стекло, которое отражает весь падающий свет зеркально, и поэтому глянец его соответствует 100%. Для выполнения измерений следует установить переключатель режимов 6 в положение
“Измерение”. Установить калибровочную плиту 7 на измерительную поверх-
47
ность датчика таким образом, чтобы полость с черным матовым покрытием
перекрыла измерительное отверстие, и установить ручкой 4 “Установку нуля” на показание “ноль” отсчетного устройства. Затем измерительное отверстие датчика перекрыть эталоном с черным полированным стеклом и установить отсчетное устройство датчика с помощью ручки 3 “Калибровка” на
цифре 100.
Для измерения глянца образец бумаги размером 50×50 мм положить на
измерительную поверхность датчика, перекрыв им измерительное отверстие.
Прижать контролируемый образец калибровочной плитой 7 к измерительной
поверхности датчика и снять показания отсчетного устройства, которые являются значениями глянца в процентах. После снятия показания установить
переключатель режимов 6 в положение “Прогрев”.
Содержание и форма отчета
В рабочий журнал вносят результаты измерения глянца следующих образцов бумаги (см. таблицу):
Таблица
Глянец различных видов печатной бумаги
Образец
Эталон глянцевой поверхности
Эталон матовой поверхности
Бумага с припрессованной пленкой
Бумага мелованная
матовая
глянцевая
Бумага каландрированная
Бумага машинной гладкости
Испытуемая бумага:
1-я сторона
2-я сторона
Глянец, %
100
0
Анализируя полученные данные, делают вывод о влиянии состава и отделки бумаги на величину глянца. В сводную таблицу 1 вносят значение
глянца испытуемой бумаги.
48
Вопросы для самопроверки
1.
2.
3.
4.
Перечислите оптические свойства бумаги.
Что такое белизна? Каким показателем она характеризуется?
Какие средства применяются для повышения белизны бумаги?
Чему равна белизна бумаги и имеет ли она оттенок, если в результате измерений были получены следующие коэффициенты отражения:
а) ρс = 72%
ρз = 75%
ρк = 77%
б) ρс = 65%
ρз = 73%
ρк = 82%
5. Каков принцип действия на бумагу наполнителей? Подцветки? Оптических отбеливателей?
6. Каковы нормы белизны для разных видов печатной бумаги?
7. Как производится отбелка волокнистых материалов?
8. Что такое глянец и как он достигается при изготовлении бумаги?
Как его измеряют?
9. От чего зависит светонепроницаемость бумаги? Какими средствами
ее можно повысить?
10.Что такое светостойкость бумаги? От каких факторов она зависит?
Литература
1. Конспект лекций по материаловедению
2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. –
М.: Книга, 1988, с.70-73 (специальность 261202)
3. Гудкова Т.И., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. – М.:
Книга, 1982, с.40-43 (специальность 080502)
4. Татиев Д.П. Бумага и переплетные материалы. – М.: Книга, 1972,
с.64-66 (специальности 070902, 032401)
49
Задание 6 – ИЗУЧЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ БУМАГИ
Лабораторная работа № 20
Определение влажности бумаги в сушильном шкафу
Цель и содержание работы
Ознакомление с методом определения влажности для аналитических целей. Влажность бумаги характеризуется отношением массы влаги, содержащейся в бумаге, к массе бумаги, взятой для испытания, и выражается в процентах. Сущность метода заключается в определении потери массы образца
при высушивании до постоянной массы в определенных условиях.
Приборы и принадлежности
 сушильный шкаф с термометром до 200ºС;
 стеклянные бюксы;
 эксикатор;
 аналитические весы АДВ-200.
Методика и порядок выполнения работы
Образец бумаги (около 2 г) взвешивают с точностью до 0,0002 г в высушенном до постоянной массы закрытом стаканчике-бюксе. Открытый стаканчик с навеской и крышку помещают в сушильный шкаф и высушивают до
постоянной массы при температуре 103 ± 2ºС в течение 3 часов. Масса пробы
считается постоянной, если после получасовых повторных высушиваний
разница в массе при взвешивании не будет превышать 0,1% первоначальной
навески. По окончании высушивания стаканчик с пробой закрывают крышкой в сушильном шкафу, переносят в эксикатор, охлаждают до комнатной
температуры и взвешивают с указанной выше точностью.
Содержание и форма отчета
Влажность бумаги вычисляют по формуле:
W
(m1  m2 )100
m1  m
, где
W – влажность бумаги, %;
m – постоянная масса стаканчика, г;
m1 – масса стаканчика с навеской до высушивания, г;
m2 – масса стаканчика с навеской после высушивания, г.
Полученные данные записывают в рабочий журнал и сводную таблицу 1.
50
Вопросы для самопроверки
1. Как определяется и чем характеризуется влажность бумаги?
2. При высушивании 3 г бумаги в сушильном шкафу получена постоянная масса в 2,7900 г. Рассчитать влажность бумаги.
3. Каковы особенности процесса влагообмена бумаги и окружающего
воздуха?
4. Бумагу с какой влажностью можно считать пересушенной? Переувлажненной?
5. Какова нормативная влажность бумаги для листовой офсетной печати?
Литература
1. Конспект лекций по материаловедению.
2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. –
М.: Книга, 1988, с.67-70 (специальность 261202)
3. Гудкова Т.И., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. – М.:
Книга, 1982, с.38-40 (специальность 080502)
4. Татиев Д.П. Бумага и переплетные материалы. – М.: Книга, 1972,
с.53-55 (специальности 070902, 032401)
51
Дополнительная литература
1. Шахкельдян Б.Н. и др. Полиграфические материалы. Часть 1. Бумага и
переплетные материалы: Лабораторные работы. – М.: Мир книги, 1992.
– 102 с.
2. Оценка качества печатной бумаги: Справочное пос./Браиловская Е.Д.,
Сосновская А.П., Эмдин А.Г. – М.: Книга, 1979. – 116 с.
3. Фляте Д.М. Свойства бумаги. – 4-е изд., перераб. и доп. – С-П.: Мир и
семья – 95, Интерлайн, 1999. – 384 с.
4. Наумов В.А. Начала полиграфического материаловедения: Учеб. пос. –
М.: МГУП, 2002. – 122 с.
5. Киппхан Г. Энциклопедия по печатным свойствам информации/ Пер. с
нем. – М.: МГУП, 2003. – 1280 с.
6. Вилсон Л. Что полиграфист должен знать о бумаге/ Пер. с англ. – М.:
Принт-Медиа центр, 2005. – 384 с.
7. Груздева И.Г. Полимерные материалы и пластмассы в полиграфической технике и технологии: Учеб. пос. – СПб.: Петербургский институт
печати, 2007. – 132 с.
8. Кирван М. Дж. Упаковка на основе бумаги и картона/ Пер. с англ. –
СПб.: Профессия. 2008. – 488 с.
52
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................................3
Общие указания к выполнению работ ...................................................................................4
Перечень лабораторных работ и применяемого оборудования .........................................5
Задание 1 - ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ БУМАГИ ................................................................7
Лабораторная работа № 1 Определение направления отлива бумаги ................................7
Лабораторная работа № 2 Определение размерных характеристик бумаги ......................8
Лабораторная работа № 3 Расчет плотности бумаги ..........................................................10
Лабораторная работа № 4 Определение зольности бумаги и расчет содержания
наполнителя .............................................................................................................................11
Лабораторная работа № 5 Расчет пористости бумаги ........................................................13
Лабораторная работа № 6 Определение среднего размера пор (по впитыванию) ...........15
Вопросы для самопроверки ....................................................................................................18
Задание 2 – ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ ..............................20
Лабораторная работа №7 Определение прочности бумаги на разрыв и предельного
удлинения при растяжении.....................................................................................................20
Лабораторная работа №8 Изучение прочности бумаги на излом ......................................25
Вопросы для самопроверки ....................................................................................................27
Задание 3 – ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТИ БУМАГИ.......................................28
Лабораторная работа №9 Определение стандартной гладкости бумаги (по Бекку) ........28
Лабораторная работа №10 Определение эффективной гладкости и расчет мягкости ....30
Вопросы для самопроверки ....................................................................................................31
Задание 4 – ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БУМАГИ С ЖИДКОСТЯМИ ..................................32
Лабораторная работа №11 Изучение впитывающей способности бумаги (по ксилолу) 32
Лабораторная работа №12 Изучение линейной деформации бумаги при изменении
ее влажности ............................................................................................................................34
Лабораторная работа №13 Определение влагопрочности бумаги ....................................36
Лабораторная работа №14 Определение степени проклейки бумаги ...............................38
Лабораторная работа №15 Определение скручиваемости бумаги и переплетного
материала при одностороннем смачивании ..........................................................................39
Лабораторная работа №16 Определение впитываемости при одностороннем
смачивании ...............................................................................................................................41
Вопросы для самопроверки ....................................................................................................43
Задание 5 – ИЗУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ .....................................44
Лабораторная работа №17 Определение белизны и оттенка бумаги ................................44
Лабораторная работа №18 Определение непрозрачности бумаги ....................................45
Лабораторная работа №19 Определение глянца бумаги ....................................................46
Вопросы для самопроверки ....................................................................................................48
Задание 6 – ИЗУЧЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ БУМАГИ ............................................................49
Лабораторная работа № 20 Определение влажности бумаги в сушильном шкафу .........49
Вопросы для самопроверки ....................................................................................................50
53
Дополнительная литература ...................................................................................................51
ПРИЛОЖЕНИЕ. Образцы оформления отчетов к лабораторным работам .................54
54
ПРИЛОЖЕНИЕ
Образцы оформления отчетов к лабораторным работам
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ
Дисциплина: Материаловедение
(Раздел: Печатные бумаги)
ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 1
студент__ _____________________
группы __________
г. Санкт-Петербург
55
ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ БУМАГИ
Цель работы: изучение особенностей структуры бумаги как листового капиллярно-пористого материала. Освоение методов определения направления
отлива, подготовка образцов для выполнения лабораторных работ.
1. Приборы и принадлежности:
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
2. Материалы:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
3. Проведение работы:
3.1. Определение направления отлива бумаги:
3.1.1. Способ:
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
Рис. 1
56
3.2. Подготовка образцов для:
3.2.1.
3.2.2.
3.2.3.
3.2.4.
3.2.5.
3.2.6.
3.2.7.
3.2.8.
3.2.9.
3.2.10.
3.2.11.
Лабораторный
практикум стр.
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
Лабораторная работа №
Размер образца (мм)
Количество образцов
4. Литература:
4.1. Конспект лекций по материаловедению
4.2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. –
М.: Книга, 1988, с.37-39.
5. Итоговые сведения:
Работу выполнил__ студент__
_____________________________
(подпись)
«_______» _________________ 200___ г.
Работу принял преподаватель
«_______» _________________ 200___ г.
______________________________
(подпись)
57
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ
Дисциплина: Материаловедение
(Раздел: Печатные бумаги)
ОТЧЕТ
по лабораторным работам № 2, 3, 4
студент__ _____________________
группы __________
г. Санкт-Петербург
58
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ БУМАГИ
Цель работы: выработка практических навыков определения размерных характеристик бумаги, содержания наполнителя и ознакомление с физической
характеристикой структуры (плотностью).
1. Приборы и принадлежности:
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
2. Материалы:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
3. Проведение работы:
3.1. Определение толщины бумаги h:
Таблица 1
№
п/п
Наименование
бумаги
h 1, 2, 3, 4, 5
hср, мм
по прибору, мм
hср, м
(СИ)
1
2
Точность измерения h = 0,01 мм
Точность определения hср = 0,01 мм
3.2. Определение массы квадратного метра М:
№
п/п
Мо
Наименование
бумаги
М, г/м2
по прибору, г/0,01 м2
Таблица 2
Мо, кг/м2
(СИ)
1
2
Точность измерения Мо = 0,1 г/0,01 м2
М = Мо × 10
3.3. Расчет плотности бумаги dБ:
𝑑Б =
𝑀
𝑉
𝑉 =𝑆×ℎ
S=1м2=10000 см2
59
№
п/п
Наименование
бумаги
М, г/м2
hср, см
Точность расчета dБ = 0,01 г/см3
V, см3
dБ, г/см3
Таблица 3
dC, кг/м3
(СИ)
dс = dБ × 103
3.4. Определение зольности Зо и расчет содержания наполнителя Н:
Таблица 4
№
п/п
Наименование
бумаги
А, г
Б, г
Точность взвешивания = 0,01 г
З0 =
В−А
Б−А
× 100 =
Мз
Мб
× 100
В, г
Мз, г
Мб, г
Зо, %
Н, %
Точность расчета Зо, Н = 0,1 %
Н=
Мз ×0,14+Мз
Мб
× 100
4. Вопросы для самопроверки:
4.1. Что такое наполнители и каково их значение?
4.2. Какие виды наполнителей Вы знаете?
4.3. Что такое зольность бумаги и что она характеризует?
4.4. Как классифицируется бумага по содержанию наполнителя?
5. Литература:
5.1. Конспект лекций по материаловедению
5.2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. – М.:
Книга, 1988, с.25-26, 35-37.
6. Итоговые сведения:
Работу выполнил__ студент__
«_______» _________________ 200___ г.
Работу принял преподаватель
«_______» _________________ 200___ г.
_____________________________
(подпись)
______________________________
(подпись)
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ
60
Дисциплина: Материаловедение
(Раздел: Печатные бумаги)
ОТЧЕТ
по лабораторным работам № 5, 6
студент__ _____________________
группы __________
г. Санкт-Петербург
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ БУМАГИ
Цель работы: расчет пористости и определение среднего размера пор (по
впитываемости).
61
1. Приборы и принадлежности:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
2. Материалы:
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
3. Проведение работы:
3.1. Расчет пористости бумаги П (масса бумаги 100 г.):
№
п/п
1
2
П
Vп
V  Vв  Vн
 100%  б
 100%
Vб
Vб
Vб 
mб 100

dб
dб
Vв 
mв 100  Н

dв
1,5
Vн 
mн
Н

d н 2,6
Наименование mб,
бумаги
г
mн,
mв,
dб,
dв,
dн,
Vб,
Vв,
Vн,
г
г
г/см3
г/см3
г/см3
см3
см3
см3
Точность расчета П = 1 %
П1 = -------------------------------------------- Х 100 =
П2 = -------------------------------------------- Х 100 =
3.2. Определение среднего размера пор rср:
Время впитывания,
мин
Высота поднятия,
l , мм
1
Точность измерения
l
l 2 , мм2
2
1
5
10
15
20
= 1 мм
l
1
2
62
l 2  2
l 2 ( мм 2 )  10 6  2  10 3 l 2 ( мм 2 )  10 6  2
r


3
  cos   t
27  t (с)
27  10  t (c)
η = 0,001 Па × с – вязкость уайт – спирита
σ = 27 × 10-3 Н/м – поверхностное натяжение уайт – спирита
t – время поднятия, с
l – высота поднятия уайт-спирита, мм
Cosθ – косинус краевого угла смачивания = 1
r – средний радиус пор, м
Конечный результат перевести в микрометры, 1мкм = 10-6 м
№ п/п
Наименование
бумаги
r1 ,
мкм
r5 ,
мкм
r10,
мкм
r15,
мкм
r20,
мкм
rср,
мкм
rср,
(СИ) м
1
2
Точность расчета r = 0,01мкм
4. Вопросы для самопроверки:
4.1. Из каких основных компонентов состоит Ваша бумага?
4.2. Структура и свойства целлюлозы, обеспечивающей производство Вашей бумаги.
4.3. Чем отличается структура и свойства древесной массы от древесной
целлюлозы?
4.4. Классификация бумаг по величине плотности и положение Ваших бумаг в соответствии с этой классификацией.
4.5. Влияние состава по волокну и массного размола на структурные характеристики Ваших бумаг.
4.6. Особенности структуры мелованных бумаг.
5. Литература:
5.1. Конспект лекций по материаловедению
5.2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. –
М.: Книга, 1988, с.36-37, 66-67, 89-92.
6. Итоговые сведения:
Работу выполнил__ студент__
«_______» _________________ 200___ г.
Работу принял преподаватель
«_______» _________________ 200___ г.
_____________________________
(подпись)
______________________________
(подпись)
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
63
ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ
Дисциплина: Материаловедение
(Раздел: Печатные бумаги)
ОТЧЕТ
по лабораторным работам № 7, 8
студент__ _____________________
группы __________
г. Санкт-Петербург
ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ
64
Цель работы: изучение прочности на разрыв, излом и деформационных характеристик бумаги.
1. Приборы и принадлежности:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
2. Материалы:
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
3. Проведение работы:
3.1 Определение прочности бумаги на разрыв:
3.1.1. Разрывное усилие Q:
№ п/п
Наименование
бумаги
Направление
волокна
Q, кгс
Qср, кгс
1, 2, 3 и т.д.
Qс, Н
(СИ)
Машинное
1
Поперечное
Машинное
2
поперечное
Точность измерения Q = 0,1 кгс
1кгс = 9,81 Н
3.1.2. Предел прочности Р:
№
п/п
1
Наименование
бумаги
Направление
волокна
Qср, кгс
hср, мм
Р, кгс/см2
(СИ)
Машинное
Поперечное
2
Машинное
поперечное
Точность расчета Р = 1 кгс/см2
Q(кгс )  10 2
Р
( кгс/см2)
h( мм)  а( мм)
Pc, Н/м2
а = 15 мм
Рс = Р × 9,81 × 104
Q(кгс )  9,81  10 6
Pс 
(Н/м2)
h( мм)  а( мм)
3.1.3. Разрывная длина L, характеристика анизотропии К:
65
№
п/п
Наименование
бумаги
Направление
волокна
Qср, кгс
М, кг/м2
К
L, м
Машинное
Поперечное
Машинное
поперечное
1
2
Точность расчета L = 1 м
𝐿=
𝑞=
𝑄
𝑎×𝑞
𝑀×9,81
103
=
К = 0,1
𝑄(кгс)×9,81×103 ×103
г
𝑎(мм)×𝑀( 2 )×9,81
м
(Н/м2)
𝐾=
=
𝑄(кгс)×106
г
𝑎(мм)×𝑀( 2 )
м
(м)
𝐿м
𝐿п
3.1.4. Определение деформационных свойств: предельного растяжения
ε и эффективного модуля растяжения Еэф:
№ Наименование
п/п
бумаги
Направление
волокна
Δl, мм
Δlср, мм
1,2,3 и т.д.
Δlср/ lо,
мм
ε, %
Еэф,
Н/м2
Машинное
1
Поперечное
Машинное
2
поперечное
Точность измерения Δl = 0,01 мм

ε = 0,1 %
Еэф = 1 Н/м2
l
l
l
 100 
 100 
lо
200
2
Е эф 
Рс
l
lо
(Н/м2)
3.2. Определение прочности бумаги на излом И:
№
п/п
Наименование
бумаги
Направление
волокна
И, число двойных пе-
Иср,
регибов
1, 2, 3 и т.д.
число двойных перегибов
66
Машинное
1
Поперечное
Машинное
2
поперечное
Точность расчета Иср = 1 двойной перегиб
4. Вопросы для самопроверки:
4.1. Какие виды деформации Вы знаете?
4.2. От каких факторов зависит формирование механических свойств бумаги?
4.3. Какими деформационными свойствами характеризуется Ваша бумага?
4.4. Чем обусловлено отличие механических свойств бумаги в различном
направлении волокна?
4.5. Какое влияние оказывает состав по волокну и массный размол на
формирование прочностных показателей бумаги?
4.6. Как согласуются механические свойства Ваших бумаг с их структурой?
5. Литература:
5.1. Конспект лекций по материаловедению
5.2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. –
М.: Книга, 1988, с.45-63.
6. Итоговые сведения:
Работу выполнил__ студент__
«_______» _________________ 200___ г.
Работу принял преподаватель
«_______» _________________ 200___ г.
_____________________________
(подпись)
______________________________
(подпись)
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ
67
Дисциплина: Материаловедение
(Раздел: Печатные бумаги)
ОТЧЕТ
по лабораторным работам № 9, 10, 11
студент__ _____________________
группы __________
г. Санкт-Петербург
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТИ И ВПИТЫВАЮЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ БУМАГИ
Цель работы: изучение рельефа поверхности бумаги, выравнивания её под
давлением, практическое наблюдение впитывающей способности бумаги при
взаимодействии с растворителем.
68
1. Приборы и принадлежности:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
2. Материалы:
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
3. Проведение работы:
3.1. Определение стандартной (Гг) и эффективной (Гэф) гладкости бумаги,
расчет мягкости (М):
Показатели
Гг лиц., (1, 2, 3 и т.д.), с
Гг лиц., ср., с
Гэф лиц., (1, 2, 3 и т.д.), с
Гэф лиц., ср., с
Гг сет., (1, 2, 3 и т.д.), с
Гг сет., ср., с
Гэф сет., (1, 2, 3 и т.д.), с
Гэф сет., ср., с
Наименование бумаги
Точность измерения Г =1 с, расчета М=0,1
М 
Г эфср
Г Г ср
Мл =
Мс =
Мл =
Мс =
3.3. Изучение впитывающей способности бумаги (по ксилолу), Вк:
№ п/п
Наименование
бумаги
Вк лицев., с
Вк сет., с
Вк ср., с
1
2
Точность измерения Вк = 1 с.
Точность расчета Вк ср. = 1 с.
4. Вопросы для самопроверки:
4.1. Что означает понятие ровность и гладкость поверхности бумаги?
4.2. Влияние состава по волокну и массного размола на характер поверхности бумаги.
69
4.3. Как различаются сеточная и лицевая стороны бумаги и чем это вызвано?
4.4. Какими факторами добиваются высокой гладкости бумаги?
4.5. Влияние наполнителя и процесса каландрирования на характер поверхности бумаги.
4.6. Какова эффективная гладкость Вашей бумаги и от каких факторов она
зависит?
4.7. Влияние состава по волокну и массного размола на впитывающую
способность бумаги.
4.8. Какие структурные показатели могут характеризовать впитывающую
способность Ваших бумаг.
4.9. Влияние наполнителя и процесса каландрирования на впитывающую
способность Ваших бумаг.
4.10. От каких факторов зависит мягкость бумаги?
5. Литература:
5.1. Конспект лекций по материаловедению
5.2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. –
М.: Книга, 1988, с.40-45.
6. Итоговые сведения:
Работу выполнил__ студент__
«_______» _________________ 200___ г.
Работу принял преподаватель
«_______» _________________ 200___ г.
_____________________________
(подпись)
______________________________
(подпись)
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ
70
Дисциплина: Материаловедение
(Раздел: Печатные бумаги)
ОТЧЕТ
по лабораторным работам № 12, 13, 15
студент__ _____________________
группы __________
г. Санкт-Петербург
ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ ВЛАГИ НА БУМАГУ
Цель работы: Определение линейной деформации бумаги при изменении её
влажности, изучение действия влаги на прочность структуры и скручиваемость бумаги.
1. Приборы и принадлежности:
71
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
2. Материалы:
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
3. Проведение работы:
3.1. Определение линейной деформации бумаги Е:
№ п/п Показатели
1
Бумага ____________
машинное
поперечное
Бумага________________
машинное
поперечное
l о, мм
l вл, мм
l вл - l о, мм
2
3
Евл, %
4
5
6
l сух, мм
l сух- l о, мм
7
Eсух, %
Точность измерения
Е
l = 0,01 мм.
Точность расчета Е = 0,1%
l  lо
 100
lо
3.2. Определение влагопрочности бумаги ВП:
№
п/п
Наименование
бумаги
Вс
(1,2,3)
кгс/см2
Вс ср.
кгс/см2
Ву
Ву ср.
Ву ср.
(1,2,3)
(СИ),
Па
кгс/см2
(СИ),
Па
ВП,
%
1
2
Точность измерения: В = 0,01 кгс/см2. Точность расчета ВП=1%, в СИ = В(кгс/см2) х 9,81
х 104
ВП 
В у (кгс / см 2 )
 100
Вс (кгс / см 2 )
3.3. Определение скручиваемости бумаги С:
№
п/п
1
Наименование
бумаги
К (1, 2, 3)
Кср,
Д (1, 2, 3)
Дср,
С,
градус
градус
градус
градус
градус
72
2
Точность измерения Д,К=10.
Точность расчета С=10
Д – угол отклонения образца в момент соприкосновения с водой
К – наибольший угол отклонения образца
С=К–Д
4. Вопросы для самопроверки:
4.1. Какие изменения в структуре и свойствах бумаги вызывает изменение влажности?
4.2. Каково назначение проклейки бумаги?
4.3. Классификация бумаг по степени проклейки и расположение Ваших
бумаг в этой классификации.
4.4. Чем вызвано различие деформационных свойств при увлажнении бумаги в зависимости от направления отлива?
4.5. Каково влияние массного размола на деформацию при увлажнении
бумаги?
4.6. Каково влияние наполнителя и процесса каландрирования на деформацию при увлажнении бумаги?
4.7. Какие структурные показатели могут характеризовать способность
Ваших бумаг к деформации при увлажнении.
4.8. Какие факторы влияют на влагопрочность бумаги?
5. Литература:
5.1. Конспект лекций по материаловедению
5.2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. –
М.: Книга, 1988, с.23-25, 61-70.
6. Итоговые сведения:
Работу выполнил__ студент__
«_______» _________________ 200___ г.
Работу принял преподаватель
«_______» _________________ 200___ г.
_____________________________
(подпись)
______________________________
(подпись)
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ
73
Дисциплина: Материаловедение
(Раздел: Печатные бумаги)
ОТЧЕТ
по лабораторным работам № 17, 18
студент__ _____________________
группы __________
г. Санкт-Петербург
ИЗУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ
Цель работы: получить представление о белизне как о свойстве поверхности
отражать ахроматический свет с высоким коэффициентом отражения и о непрозрачности как о свойстве материала рассеивать свет и не пропускать его.
1. Приборы и принадлежности:
74
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
2. Материалы:
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
3. Проведение работы:
3.1. Определение белизны и оттенка бумаги:
Наименование
бумаги
1
Номер
светофильтра
Степень раскрытия
диафрагмы, Sэ %
1
2
3
4
5
Средн.
№
п/п
Коэффициент
отражения,
 Б%
Белизна,
Б, %
Оттенок
9
10
11
2
9
10
11
Точность измерения Sэ = 1 %
 Б = Sэ  э
SБ
Точность расчета
SБ = 100%

Б
=1%
ρЭ = 91%
3.1.1. Определение непрозрачности бумаги:
№ Наименование
п/п
бумаги
Номер светофильтра
Степень раскрытия
диафрагмы, Sэ %
Коэффициент
отражения,
Непрозрачность,
1
2
3
4
5
Средн.
75

ч
%
Н, %
1
2
Точность измерения Sэ = 1 %
Н

 100
б
Точность расчета Н = 1%
Ч
4. Вопросы для самопроверки:
4.1. Каково влияние состава по волокну и массного размола на оптические
свойства бумаги?
4.2. Какова классификация печатных бумаг по белизне и расположение
Ваших бумаг в этой классификации?
4.3. Каково влияние наполнителя и процесса каландрирования на оптические свойства бумаги?
4.4. Какие этапы повышения белизны могли быть использованы для Ваших бумаг?
4.5. Какими факторами достигается непрозрачность бумаги?
5. Литература:
5.1. Конспект лекций по материаловедению
5.2. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. –
М.: Книга, 1988, с.70-73.
6. Итоговые сведения:
Работу выполнил__ студент__
«_______» _________________ 200___ г.
Работу принял преподаватель
«_______» _________________ 200___ г.
_____________________________
(подпись)
______________________________
(подпись)
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ
76
Дисциплина: Материаловедение
(Раздел: Печатные бумаги)
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА СВОЙСТВ БУМАГИ
студент__ _____________________
группы __________
г. Санкт-Петербург
77
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Наименование определения
Единица
измерения
Состав по волокну
Древесная целлюлоза
Сульфитная
Сульфатная
Древесная масса
Толщина, h
Масса квадратного метра,
М
Объемная масса (плотность) dБ
Пористость, П
Размер пор, r
Зольность, H
Разрывная длина, L
%
Коэффициент анизотропии, К
Предел прочности
Предельное растяжение, ε
Эффективный модуль
растяжения Еэф
Излом, И
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Белизна, Б
Непрозрачность
Гладкость стандартная, Гг
Бумага
Бумага
Результат определения
мм
г/м2
г/см3
%
мкм
%
м
Н/м2
%
Н/м2
Число
двойных
перегибов
%
%
с
Мягкость, М
Впитываемость, Вк
с
Линейная
деформация
Евл
%
Есух
%
Влагопрочность, ВП
Влажность, В
Скручиваемость, С
Проклейка
Направление
волокна (лицевая/ сеточная)
Машинное
Поперечное
Машинное
Поперечное
Машинное
Поперечное
Машинное
Поперечное
Машинное
Поперечное
Лицевая
Сеточная
Лицевая
Сеточная
Лицевая
Сеточная
Машинное
Поперечное
Машинное
Поперечное
%
%
градус
мм
Таблицу выполнил__ студент__
_____________________________
(подпись)
«_______» _________________ 200___ г.
Таблицу принял преподаватель
«_______» _________________ 200___ г.
______________________________
(подпись)