НПО "Лакокраспокрытие" - производство покрасочных камер в Москве
ПРО+Не используйте методические пособия в качестве самоучителя. Вам в помощь на сайте представлены эксперты и мастера реставраторы. Спрашивайте, интересуйтесь, задавайте вопросы на нашем форуме.
 

Влияние материалов и способов печати на свойства современной бумаги для полиграфической промышленности и офисной техники

Лоцманова Е.М., Евтюхов С.А., Смирнова Е.Г.

Основной задачей исследования явилось изучение влияния на бумагу современных способов печати, наиболее часто используемых на практике, таких как офсетная печать и печать на офисной технике, а именно на копировальном аппарате и струйном принтере, поскольку они получили наибольшее распространение при работе с документами.

Для изготовления модельных образцов документов выбраны следующие виды бумаги: офсетная (производство Котласского ЦБК), газетная (производство ОАО Кондопога), и офисная бумага «Data Copy» (производство Норвегии).

На офисную бумагу «Data copy» нанесли черные чернила на струйном принтере «Hewlett Packard Deskjet 670C» и тонер черного цвета на копировальном аппарате «Ricoh FT 4415», на газетную и офсетную бумагу — черную офсетную краску марки 2514—011 на листовой печатной машине офсетным способом. Все образцы покрыли красящей композицией сплошным фоном с одной стороны листа.

Одна из основных задач исследования — определение стабильности документов на бумаге в процессе искусственного старения. Для этого образцы бумаги с нанесенной красящей композицией и без нее старили в камере «TABAI» при температуре 80°С и относительной влажности 65 % в течение 12 суток.

Поскольку в библиотеках хранится множество документов на бумаге, разработаны специальные требования к консервации этих документов и, в частности, непосредственно к материалам документов [3]. Требования предъявляются к двум показателям, которые в большей степени характеризуют долговечность материала, — показателю сопротивления излому и значению рН. Показатель сопротивления излому после 12 суток тепло-влажного искусственного старения не должен снижаться более чем на 50 %, а показатель кислотности бумаги должен быть в пределах: 6,0-8,5.

Использованные в работе красящие композиции имеют различный состав. Типографская краска и чернила принтера представляют собой многокомпонентные системы, содержащие твердофазные (красящее вещество) и жидкофазные (связующее и добавки для регулирования различных свойств) составляющие [5, 6, 7]. В процессе печати перенос красящей композиции на бумагу происходит в результате механического воздействия [1, 8, 9]. Как показал микроскопический анализ поверхности образцов, при офсетной печати и печати на принтере красящие композиции распределяются по бумаге равномерно (ил. 1,2).


Ил. 1. Газетная бумага с офсетной краской, нанесенной на листовой печатной машине офсетным способом

Ил. 2. Бумага «Data Copy» с чернилами, нанесенными на принтере «Hewlett Packard Deskjet 670C»

В состав частиц тонера для копировальных аппаратов входят твердые вещества (пигмент, связующее, магнитные вещества), которые сплавляются между собой в процессе его изготовления; диаметр этих частиц составляет в среднем 8,5—10 мкм [4].

Перенос тонера на бумагу происходит под воздействием электромагнитного поля, а закрепление — в результате плавления при нагревании листа до температуры 105-150°С. В результате мелкодисперсные частицы порошка тонера хаотично распределяются по поверхности бумаги (ил. 3).


Ил. 3. Бумага «Data Copy» с тонером, нанесенным на копировальном аппарате

В ходе физико-механических испытаний измеряли толщину образцов бумаги с красящей композицией и без нее. Установлено, что толщина красочного слоя образцов с офсетной краской составляет 1 мкм, с чернилами — 3 мкм, с тонером — 11 мкм. Такую разницу в толщине красочного слоя можно объяснить механизмом взаимодействия красящих композиций с бумагой. Основное количество жидких компонентов типографской краски и чернил в результате капиллярного впитывания проникает в глубину поверхностного слоя бумаги и адсорбируется на стенках капилляров, а твердые компоненты, распределенные в небольшом количестве жидкой фазы, концентрируются на поверхности и при высыхании образуют пространственный полимерный каркас.

В свою очередь компоненты тонера не разделяются в процессе копирования. Высокомолекулярные связующие вещества находятся в расплаве очень короткое время, достаточное для взаимодействия с поверхностью бумаги, где после остывания слоя тонера остается не только пигмент, но и большая часть связующего.

Вышеперечисленные процессы, происходящие при нанесении красящих композиций на бумагу, изменяют ее свойства. Результаты их влияния отражены в табл. 1.

Таблица 1. Физико-механические и химические свойства бумаги с красящей композицией и без нее

Показатель Вид бумаги
Data Copy (ксерокс) Data Copy (принтер) Офсетная Газетная
Без тонера С тонером Без чернил С чернилами Без краски С краской Без краски С краской
Толщина, мкм 91 102 91 94 84 85 57 58
Сопротивление излому, ч.д.п. 1500 1300 1500 1200 1200 540 260 230
Разрушающее усилие, Н (расстояние между зажимами 100 мм) 72 73 72 67 67 46,3 35,2 36,8
Разрушающее усилие, Н (расстояние между зажимами 0 мм) 103 99 103 94 93 71 61 60
Капиллярная впитываемость, мм 3 2 3 4 3 0 28 35
Поверхностная впитываемость, с 2068 4152 2068 1725 379 7680 105 322
Воздухопроницаемость, с 6 8 6 11 9 10 31 37
Значение рН 8,2 7,9 8,2 7,4 8,1 7,4 6,9 6,6

Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что при нанесении красящей композиции сопротивление излому снижается, твердые компоненты адсорбируются на поверхности целлюлозных волокон и после высыхания образуют полимерный слой, что, возможно, приводит к снижению гибкости волокон и потере механической прочности бумаги.

Условия нанесения типографской краски были одинаковыми, однако наименьшее влияние материал и процесс печати оказали на сопротивление излому газетной бумаги, состоящей на 75 % из белой древесной массы и на 25 % из сульфитной небеленой целлюлозы.

Офсетная бумага, изготовленная из 40 % хвойной и 60 % лиственной беленой сульфатной целлюлозы, в ходе испытаний показала неудовлетворительные результаты. Так, одновременное воздействие материала печати и процесса его нанесения, снижает показатель сопротивления излому на 55 %, что резко ухудшает ее эксплуатационные свойства, а следовательно, и степень сохранности документа на такой бумаге в процессе использования.

Далее, в процессе старения, происходит дальнейшее снижение сопротивления излому офсетной бумаги (диаграмма 1), которое составляет к 12 суткам 68 % от прочности образца без красящей композиции. Это объясняется введением в композицию бумаги упрочняющих добавок и проклеивающих веществ, в данном случае глинозема и силикатного клея, которые, как известно, приводят в процессе старения к снижению механической прочности.

Газетная бумага с типографской краской, несмотря на преобладание в композиции древесной массы, гораздо стабильнее, к 12 суткам показатель сопротивления излому снижается на 13 %.

У бумаги «Data Copy» данный показатель снижается на 13 и 20 % соответственно при нанесении красящей композиции на копировальном аппарате и на принтере, после 12 суток тепло-влажного старения; у образцов бумаги с тонером он снижается на 27 %, с чернилами для принтера — в итоге всего на 7 % по сравнению с образцами без красящей композиции.

Прочность бумаги на разрыв, определённая по разрушающему усилию при расстоянии между зажимами 100 мм и характеризующая прочность связи между волокнами, после нанесения красящей композиции изменяется незначительно у всех образцов, кроме образцов офсетной бумаги. Разрушающее усилие в данном случае снижается на 31 %. Прочность бумаги на разрыв, определённая по разрушающему усилию при расстоянии между зажимами 0 мм и характеризующая прочность самих волокон, наиболее интенсивно снижается также у офсетной бумаги (на 24 %). Процесс старения серьёзного негативного влияния на образцы с красящими композициями не оказывает.

Другим важным показателем состояния документов является значение рН. У бумаги без красящей композиции значение рН, измеренное контактным способом, находится в нейтральной и слабощелочной области, а после нанесения красящей композиции снижается, но не ниже 6,6 (рис. 5 а, b). К 12 суткам тепло-влажного старения рН продолжает снижаться, но остается в пределах 7,6-6,4, что не оказывает отрицательного влияния на документ в процессе хранения и находится в соответствии с вышеупомянутыми требованиями к долговечности материалов.


Рис. 4. Изменение показателя сопротивлению излому бумаги с красящей композицией и без неё при 0 и 12 сутках старения:
1 — бумага «Data Copy» (красящая композиция: тонер для копировального аппарата);
2 — бумага «Data Copy» (красящая композиция: чернила для принтера);
3,4 — газетная бумага и бумага для офсетной печати (красящая композиция: типографская краска)


Рис. 5. Изменение значения рН бумаги с красящей композицией и без нее при 0 и 12 сутках старения (а - сторона с красящей композицией;
b - сторона без красящей композиции):
1 — бумага «Data Copy» (красящая композиция: тонер для копировального аппарата);
2 — бумага «Data Copy» (красящая композиция: чернила для принтера);
3,4 — газетная бумага и бумага для офсетной печати (красящая композиция: типографская краска)

Для характеристики структуры бумаги после нанесения красящей композиции определяли поверхностно-капиллярные свойства исследуемых образцов. Поверхностную впитываемость определяли на стороне образца с красящими композициями капельным способом и оценивали по продолжительности проникновения воды в толщу листа. Резкое уменьшение поверхностной впитываемости (на 50 % и более) наблюдалось у образцов с типографской краской и тонером. Это можно объяснить тем, что в процессе печати компоненты краски и тонера образуют полимерный слой, имеющий гидрофобные свойства. Адсорбируясь на волокнах целлюлозы он перекрывает доступ к гидроксильным группам [2].

Чернила для принтера содержат гидрофильные компоненты, вследствие чего и увеличивается поверхностная впитываемость бумаги «Data Copy» с чернилами для принтера.

К 12 суткам тепло-влажного старения у образцов бумаги «Data Copy» с красящими композициями произошло резкое возрастание поверхностной впитываемости, а у образцов с нанесенной типографской краской, напротив, наблюдается существенное снижение данного показателя. И тот и другой факт говорит о серьезных химических изменениях в структуре поверхностного слоя.

Воздухопроницаемость, определяемая по времени прохождения 100 мл воздуха сквозь бумагу, снижается при нанесении на образец красящей композиции у бумаги «Data Copy» с чернилами и тонером на 45 и 25 % соответственно, а у газетной бумаги с типографской краской на 16 %. Воздухопроницаемость офсетной бумаги уменьшается незначительно — на 1 %.

Это объясняется тем, что часть пор закрывается красящей композицией, и воздуху требуется больше времени на прохождение через оставшиеся незакрытыми поры бумаги.

Выводы

1. На основании данных микроскопического анализа можно сделать вывод, что офсетная краска и чернила для принтера распределяются на поверхности бумаги равномерно. Тонер в процессе копирования наносится на бумагу неравномерно, хаотично распределяясь на ней, что объясняется спецификой его взаимодействия с бумагой в процессе нанесения.

2. Нанесение чернил для принтера усиливает гидрофильные свойства бумаги «Data Copy», а нанесение офсетной краски и тонера придает гидрофобность поверхности газетной, офсетной бумаги и «Data Copy» из-за различной природы связующих веществ, применяемых в данных красящих композициях.

3. Нанесение красящих композиций снижает механическую прочность у всех исследованных образцов бумаги. Наиболее заметно снижение механической прочности у офсетной бумаги. Снижение сопротивления излому исследованных образцов бумаги с красящей композицией и без нее, за исключением офсетной бумаги, после 12 суток искусственного тепло-влажного старения не превышает 50 %, а значение рН всех образцов бумаги снижается после нанесения красящих композиций, а также в процессе старения, но остается в интервале 6,4—7,6.

Проведенные исследования дают основания предположить, что документы на офисной бумаге «Data Copy» и на газетной бумаге могут сохраняться не менее 100 лет при нормативных условиях хранения.

Примечания

1. В. И. Андреев, 3. Д. Литвинчева. Влияние характера подготовки целлюлозной массы при размоле на структурные свойства бумаги и восприятие краски при печати. Сб. науч. тр. ЦНИИ Бумаги. М., 1970. Вып. 5. С. 46-59.

2. Л. А. Козаровицкий. Бумага и краска в процессе печатания. М., 1965.

3. Консервация документов. Инструктивно-методические указания по внедрению ГОСТ 7.50—90 «СИБИД Консервация документов. Общие требования» / Сост.: Нюкша Ю. П., Чернина Е. С, Дворяшина 3. П. и др. Л., 1990.

4. Пат. 5474870 США, МКИ6 G 03 G09/08. Тонер для проявления электростатического изображения и способ его получения / Yamazaki H., Hiroshiki H., Hiroaki К. Опубл. 12.12.95.

5. Пат. 6031022 США, МПК7 С 09 D5/00. Краски для струйной печати, содержащие оле-финовые соединения / Martin Thomas W., Romano Carles E (Jr), Maskasky Joe E.; Eastman Kodak Co., № 08/896520. Опубл. 29.02.2000.

6. Пат. 6011098 США, МПК7 С 08 К5/06. Водные краски для струйных принтеров / Akio Kashiwazaki, Yuko Suga, Aya Takaide; Canon, № 08/227407. Опубл. 04.01.2000.

7. Пат. 6017385 США, МПК7 С 09 D11/00. Краски для струйной печати / Shadi L. Malhotra, Danielle С. Boils; Xerox Corp., № 09/307360. Опубл. 25.02.2000.

8. Д. Толленаар. Исследование в области офсетной печати. М., 1972.

9. С. С. Чечунов, Н. Т. Фёдорова. Гипотетическая модель механизма капиллярного взаимодействия бумаги и краски. Сб. науч. тр. ЦНИИ бумаги. М., 1972. Вып. 7. С. 96-102.

Первоисточник: 
Исследования и консервация культурного наследия. Материалы научно-практической конференции. 12-14 октября 2004 г. ГосНИИР; М., 2005
 
 
 
 
Ошибка в тексте? Выдели ее мышкой и нажми   Ctrl  +   Enter  .

Стоит ли самостоятельно реставрировать непрофессионалу? (2017)


  1. Технические операции требуют профессиональных навыков.

  2. Представить ход работы - это одно, а сделать - совсем другое.

  3. Не каждому памятнику пригодны стандартные методики реставрации и хранения.

  4. Некоторые методики устарели из-за выявленных деструктивных последствий.

  5. Неверно подобранные материалы сразу или в будущем нанесут вред памятнику.

  6. Если возвращаете памятнику утраченную красоту, то сохраняете ли его подлинность?

________________

В этих и во многих других вопросах разбирается только квалифицированный специалист!
  • Вам в помощь на сайте представлены эксперты и мастера реставраторы.
  • Спрашивайте, интересуйтесь, задавайте вопросы на нашем форуме.
  • Обучайтесь под непосредственным руководством опытного наставника.

 

Что Вы считаете ГЛАВНЫМ в процессе реставрации? (2017)


Есть ли у вас друзья реставраторы? (2017)


Есть ли у вас друзья реставраторы?

«Дружба — личные взаимоотношения между людьми, основанные на общности интересов и увлечений, взаимном уважении, взаимопонимании и взаимопомощи». (Дружба—Википедия)

«Знакомство — отношения между людьми, знающими друг друга». (Знакомство—Викисловарь)

Система Orphus

Если вы обнаружили опечатку или ошибку, отсутствие текста, неработающую ссылку или изображение, пожалуйста, выделите ошибку мышью и нажмите Ctrl+Enter. Сообщение об ошибке будет отправлено администратору сайта.

ЕЖЕГОДНЫЙ КОНКУРС ЛУЧШИХ РАБОТ ВЕРНИСАЖА И ВЕБ-ПОРТФОЛИО

БИБЛИОТЕКА РЕСТАВРАТОРА

RSS Последние статьи в библиотеке реставратора.

НазваниеАвтор статьи
УЧЕБНИК РУССКОЙ ПАЛЕОГРАФИИ (1918) Щепкин В.Н.
МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНИКА ВИЗАНТИЙСКОЙ РУКОПИСНОЙ КНИГИ Мокрецова И. П., Наумова М. М., Киреева В. Н., Добрынина Э. Н., Фонкич Б. Л.
О СИМВОЛИКЕ РУССКОЙ КРЕСТЬЯНСКОЙ ВЫШИВКИ АРХАИЧЕСКОГО ТИПА Амброз А.К.
МУЗЕЙНОЕ ХРАНЕНИЕ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ЦЕННОСТЕЙ (1995) Девина Р.А., Бредняков А.Г., Душкина Л.И., Ребрикова Н.Л., Зайцева Г.А.
Современное использование древней технологии обжига керамических изделий Давыдов С.С.