Разные способы печати предъявляют к бумаге различные требования по гладкости. Так, каландрированная типографская бумага должна иметь гладкость от 100 до 250 с, а офсетная бумага той же степени отделки может иметь гладкость гораздо ниже — 80150 с. Бумага для глубокой печати отличается повышенной гладкостью, составляющей от 300 до 700 с. Газетная бумага не может быть гладкой из-за высокой пористости. Существенно улучшает гладкость поверхности нанесение любого покровного слоя — будь то поверхностная проклейка, пигментирование, легкое или простое мелование, которое, в свою очередь, может быть различным: односторонним и двусторонним, однократным и многократным и т.д.
Поверхностная проклейка — это нанесение на поверхность бумаги тонкого слоя проклеивающих веществ (масса покрытия составляет до 6 г/м2) с целью обеспечения высокой прочности поверхности бумаги, предохраняющей ее от выщипывания отдельных волокон липкими красками, а также с целью уменьшения деформации бумаги при увлажнении для обеспечения точного совпадения красок в процессе многокрасочной печати. Особенно это важно для офсетной и литографской печати, когда бумага подвергается увлажнению водой в процессе печати.
Пигментирование и мелование бумаги отличаются только массой наносимого покрытия. Считается, что масса покровного слоя в пигментированных бумагах не превышает 14 г/м2 , а в мелованных бумагах достигает 40 г/м2. Меловой слой отличается высокой степенью белизны и гладкости. Для мелованных бумаг высокая гладкость — одна из наиболее важных характеристик, которая достигает у них 1000 с и более, при этом высота рельефа не превышает 1 мкм. Показатель гладкости не только обеспечивает оптимальное взаимодействие бумаги и краски, но и улучшает оптические свойства поверхности, воспринимающей красочное изображение. Высокая гладкость мелованной бумаги позволяет вести печать с хорошей пропечаткой при малых толщинах красочного слоя.
Противоположной гладкости величиной является шероховатость, которая измеряется в микронах (мкм). Она напрямую характеризует микрорельеф поверхности бумаги. В технических спецификациях бумаги обязательно присутствует одна из двух этих величин.
Важным геометрическим свойством бумаги, наряду с толщиной и массой, 1 м2, является пухлость. Она характеризует степень спрессованности бумаги и очень тесно связана с такой оптической характеристикой, как непрозрачность: то есть чем пухлее бумага, тем она более непрозрачна при равном граммаже. Пухлость измеряется в кубических сантиметрах на грамм (см3 /г). Пухлость печатных бумаг колеблется в среднем от 2 см3/г (для рыхлых, пористых) до 0,73 см3 /г (для высокоплотных каландрированных бумаг). На практике это означает, что если брать более пухлую бумагу меньшего граммажа, то при равной непрозрачности в тонне бумаги будет больше листов. [10]
Просвет бумаги характеризует степень однородности ее структуры, то есть степень равномерности распределения в ней волокон. О просвете бумаги судят по наблюдению в проходящем свете. Бумага с сильно облачным просветом крайне неоднородна. Ее тонкие места являются и наименее прочными и легко пропускают воду, чернила, печатную краску. Изза неравномерности восприятия бумагой печатной краски печать на облачной бумаге получается низкого качества. Бумага с облачным просветом трудно окрашивается, образуется разнотоновая облачность. Интенсивнее окрашиваются толстые участки бумажного полотна и менее интенсивно—тонкие.
Пористость непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги, то есть на ее способность воспринимать печатную краску, и вполне может служить характеристикой структуры бумаги. Бумага является пористокапиллярным материалом; при этом различают макро и микропористость. Макропоры, или просто поры, — это пространства между волокнами, заполненные воздухом и влагой. Микропоры, или капилляры, — мельчайшие пространства неопределенной формы, пронизывающие покровный слой мелованных бумаг, а также пространства, образующиеся между частичками наполнителя или между ними и стенками целлюлозных волокон у немелованных бумаг. Все немелованные, не слишком уплотненные бумаги, например газетные, — макропористые. Общий объем пор в таких бумагах достигает 60% и более, а средний радиус пор составляет около 0,160,18 мкм. Такие бумаги хорошо впитывают краску за счет рыхлой структуры, то есть сильно развитой внутренней поверхности.
Если изобразить структуры бумаги в виде шкалы, то на одном из ее концов разместятся макропористые бумаги, состоящие целиком из древесной массы, например газетные. Другой конец шкалы соответственно займут чисто целлюлозные микропористые бумаги, например мелованные. Немного левее расположатся чисто целлюлозные немелованные бумаги, тоже микропористые. А все остальные займут оставшийся промежуток.
Так, мелованные бумаги относятся к микропористым, или капиллярным, бумагам. Они тоже хорошо впитывают краску, но уже под действием сил капиллярного давления. Здесь пористость составляет всего 30%, а размер пор не превышает 0,03 мкм. Остальные бумаги занимают промежуточное положение.
Макропористые бумаги хорошо воспринимают краску, впитывая ее как единое целое. Краски здесь маловязкие. Жидкая краска быстро заполняет крупные поры, впитываясь на достаточно большую глубину, причем чрезмерное ее впитывание может даже вызвать «пробивание» оттиска, то есть изображение станет видным с оборотной стороны листа. Повышенная макропористость бумаги нежелательна, например, при иллюстрационной печати, когда чрезмерная впитываемость приводит к потере насыщенности и глянцевитости краски. Для микропористых (капиллярных) бумаг характерен механизм так называемого избирательного впитывания, когда под действием сил капиллярного давления в микропоры поверхностного слоя бумаги впитывается в основном маловязкий компонент краски (растворитель), а пигмент и пленкообразователь остаются на поверхности бумаги. Именно это и требуется для получения четкого изображения. Поскольку механизм взаимодействия бумаги и краски в этих случаях различен, для мелованных и немелованных бумаг готовят различные краски.
Механическая прочность — одно из основных и важнейших свойств большинства видов бумаги и картона. Стандарты на печатные виды бумаг предусматривают определенные требования к механической прочности на разрыв. Эти требования определяются возможностью выработки на современных быстроходных машинах печатных видов бумаги без обрывов, с последующим пропуском ее через быстроходные перемотно-резательные станки и с дальнейшим ее использованием на печатных машинах. Достаточная механическая прочность бумаги должна обеспечивать безостановочную работу печатных машин на полиграфических предприятиях.
Прочность бумаги на разрыв зависит не от прочности отдельных компонентов, а от прочности самой структуры бумаги, которая формируется в процессе бумажного производства. Это свойство характеризуется обычно разрывной длиной в метрах или разрывным усилием в ньютонах. Так, для более мягких типографских бумаг разрывная длина составляет не менее 2500 м, а для жестких офсетных эта величина возрастает уже до 3500 м и выше.
Показатель сопротивления излому тоже является одним из существенных показателей, характеризующих механическую прочность бумаги. Он зависит от длины волокон, из которых образована бумага, от их прочности, гибкости и от сил связи между волокнами. Поэтому наиболее высоким сопротивлением излому отличается бумага, состоящая из длинных, прочных, гибких и крепко связанных между собой волокон. Для печатных видов бумаги это наиболее значимый показатель вследствие их использования в процессе переплетно-брошюровочых работ полиграфического производства. [11]
Такой показатель качества, как сопротивление продавливанию, вряд ли можно отнести к числу основных. По действующим стандартам он предусматривается для весьма ограниченного количества видов бумаги, но большое значение этот показатель имеет для упаковочно-оберточных бумаг. Этот показатель в некоторой степени связан с показателями разрывного груза бумаги и удлинения ее при разрыве.
Для некоторых видов бумаги и картона показатель сопротивления поверхности к истиранию является одним из критериев, определяющих потребительские свойства материала. Это относится к чертежно-рисовальным и картографическим видам бумаги, которые допускают возможность удаления написанного, нарисованного или напечатанного путем подчистки резинкой, лезвием бритвы или ножа без излишнего повреждения поверхности. При этом подобная бумага должна сохранять удовлетворительный внешний вид после повторного нанесения текста или рисунка на стертом месте.
Удлинение бумаги до разрыва, или ее растяжимость, характеризует, как несложно догадаться, способность бумаги растягиваться. Это свойство особенно важно для упаковочной бумаги, мешочной бумаги и картона, для производства штампованных изделий (бумажные стаканы), для основы парафинированной бумаги, применяемой для автоматической завертки конфет (так называемой карамельной бумаги).
Мягкость бумаги связана с ее структурой, то есть с ее плотностью и пористостью. Так, крупнопористая газетная бумага может деформироваться при сжатии до 28%, а у плотной мелованной бумаги деформация сжатия не превышает 68%. Для высокой печати важно, чтобы эти деформации были полностью обратимыми, то есть, чтобы после снятия нагрузки бумага полностью восстанавливала первоначальную форму. В противном случае на оттиске видны следы оборотного рельефа, свидетельствующие о том, что в структуре бумаги произошли серьезные изменения. Если же бумага предназначена для отделки тиснением, то целью становится, наоборот, остаточная деформация, а показателем качества является ее необратимость, иначе — устойчивость рельефа тиснения.