การวิเคราะห์คุณสมบัติของกระดาษอย่างครอบคลุม

หากคุณมีความต้องการใดๆ โปรดติดต่อฉัน-
หมายเลข Whatsapp ของ Ivy: +852 57463641 (Wechat ของฉัน +86 18933510459)
ส่งอีเมลถึงฉัน: 01@songhongpaper.com

ในฐานะที่เป็นวัสดุพิมพ์พื้นฐานในการพิมพ์ กระดาษจึงมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณภาพการพิมพ์ผ่านคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และทางกลโดยธรรมชาติ ความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับคุณลักษณะเหล่านี้ช่วยให้-เพิ่มประสิทธิภาพก่อนการพิมพ์และ-กระบวนการสร้างเพลตอัจฉริยะได้อย่างมีประสิทธิภาพ บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมเกี่ยวกับคุณสมบัติของกระดาษที่สำคัญเพื่อสนับสนุนการควบคุมการพิมพ์ที่แม่นยำ ปรับปรุงคุณภาพงานพิมพ์ และส่งเสริมประสิทธิภาพในการผลิต

ลักษณะพื้นฐานของกระดาษ (ตอนที่ 1)

คุณภาพของวัสดุพิมพ์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างกระดาษและหมึก ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับส่วนประกอบทั้งสองถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การพิมพ์ที่ดีที่สุด ส่วนต่อไปนี้จะตรวจสอบคุณสมบัติที่แท้จริงของกระดาษโดยละเอียด

ลักษณะเฉพาะของกระดาษจะขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตเป็นส่วนใหญ่ ในอดีต เส้นใยไม้เป็นแหล่งวัตถุดิบหลัก อย่างไรก็ตาม ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นได้ผลักดันให้เกิดนวัตกรรม ซึ่งนำไปสู่การใช้แหล่งเส้นใยทางเลือกที่เพิ่มขึ้นจาก-พืชที่ไม่ใช่ไม้และพืชทะเล การพัฒนาเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษาคุณภาพกระดาษแบบดั้งเดิมในขณะเดียวกันก็เป็นไปตามมาตรฐานความยั่งยืนสมัยใหม่

กระบวนการผลิตกระดาษประกอบด้วยสองขั้นตอนหลัก: การเยื่อกระดาษและการสร้างแผ่น วิธีการผลิตเยื่อกระดาษประกอบด้วยกระบวนการทางกล เคมี และกึ่ง-ทางเคมี การทำเยื่อเชิงกล ตัวอย่างจากเยื่อไม้บด ใช้ไม้เนื้อแข็งและไม้เนื้ออ่อนเป็นหลัก ให้ผลผลิตและประสิทธิภาพสูง กระดาษที่ได้จะมีความทึบสูงและมีการระบายน้ำได้ดี ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตที่มีความเร็วสูง- นอกจากนี้ ความหนาแน่นต่ำ ปริมาณมาก ความยืดหยุ่น และการดูดซับหมึกที่แข็งแกร่ง ทำให้สามารถใช้งานร่วมกับเทคนิคการพิมพ์ต่างๆ ได้เป็นอย่างดี

อย่างไรก็ตาม ลิกนินที่ตกค้างและส่วนประกอบอื่นๆ ที่ไม่ใช่-เซลลูโลสในเยื่อเชิงกลอาจส่งผลต่อความเสถียรของกระดาษและการเก็บรักษาสี เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ได้มีการพัฒนาการผลิตเยื่อกระดาษด้วยสารเคมี วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการปรุงเศษไม้ด้วยสารเคมีเพื่อกำจัดลิกนินและแยกเซลลูโลส เยื่อกระดาษประเภทต่างๆ จะถูกผลิตขึ้นโดยขึ้นอยู่กับสารเคมีที่ใช้-เช่น เยื่อซัลไฟต์ อัลคาไลน์ (โซดา) และซัลเฟต (คราฟท์)

เยื่อซัลไฟต์ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีสีอ่อนกว่า-ซึ่งมักไม่ต้องฟอกสี กระดาษที่ได้จะมีความสว่างสูงและเนื้อสัมผัสที่นุ่มนวล แต่มีความแข็งแรงเชิงกลค่อนข้างต่ำ เยื่ออัลคาไลน์ผลิตกระดาษที่มีความทึบแสงสูงกว่าและมีความแข็งแรงปานกลางเนื่องจากมีเส้นใยสั้นกว่า เยื่อกระดาษซัลเฟต (คราฟท์) ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ใช้โซเดียมซัลไฟด์ (Na₂S) ในกระบวนการย่อยอาหาร ซึ่งทั้งมีประสิทธิภาพและคุ้มค่า- กระดาษที่ได้แสดงให้เห็นถึงความแข็งแกร่ง ความทนทาน และความขาวที่ดีขึ้นหลังจากการฟอกสี

การทำเยื่อกึ่งเคมี-ผสมผสานแง่มุมต่างๆ ของทั้งวิธีกลและเคมีเข้าด้วยกัน มันจะละลายส่วนประกอบที่ไม่ใช่เส้นใย-บางส่วนก่อนที่จะแยกเส้นใยเชิงกล กระบวนการนี้ทำให้ได้เยื่อกระดาษที่มีปริมาณเส้นใย 65–85% ทำให้ได้กระดาษที่มีความแข็งสูงกว่า เยื่อเคมีกึ่ง-มีความหลากหลายและประหยัด มักใช้ในกระดาษหนังสือพิมพ์ กระดาษเขียน กระดาษพิมพ์ และกระดาษลูกฟูก

หลังจากตรวจสอบวิธีการผลิตเยื่อกระดาษแล้ว ตอนนี้เรามาดูกันว่ากระบวนการผลิตกระดาษมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของกระดาษขั้นสุดท้ายอย่างไร มุมมองนี้ช่วยเพิ่มความสามารถของเราในการทำความเข้าใจและใช้กระดาษอย่างมีประสิทธิภาพ

การทำเยื่อกระดาษมีบทบาทสำคัญในการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของเส้นใย เยื่อกระดาษดิบมีเซลลูโลสอยู่มาก แต่การใช้โดยตรงจะทำให้กระดาษอ่อนแอและมีโครงสร้างเป็นรูพรุน ดังนั้นการกลั่น (เยื่อกระดาษ) จึงเป็นสิ่งจำเป็น ในระหว่างกระบวนการนี้ ชั้นนอกของเส้นใยจะถูกเอาออก การดูดซึมน้ำจะเพิ่มขึ้น และพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลเซลลูโลสจะเพิ่มขึ้นผ่านการให้น้ำ ซึ่งช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของเส้นใย เส้นใยผ่านการยืด ยืดผม ม้วนผม และ fibrillation เส้นใยบางชนิดถึงกับมีสภาพเป็นเจล-ด้วยซ้ำ

วิธีการผลิตเยื่อกระดาษแบ่งออกเป็นประเภทอิสระและชนิดผูกมัด (การกลั่น) การทำเยื่อกระดาษแบบอิสระเน้นการตัดเส้นใยและทำงานที่ความเข้มข้นของเยื่อกระดาษต่ำ ใบมีดสกัดมีความคมและมีระยะห่างที่จำกัด ช่วยให้เส้นใยสั้นลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระดาษที่ได้จะมีความหนาแน่นต่ำ ปริมาณมาก ความทึบ และความสามารถในการรับหมึกที่ดี แต่พื้นผิวเรียบน้อยกว่าและมีแนวโน้มที่จะเป็นขุย

ในทางตรงกันข้าม การทำเยื่อกระดาษแบบประสาน (การกลั่น) อาศัยการบดและการเกิดภาวะที่ความเข้มข้นของเยื่อกระดาษสูงกว่า ใบมีดสำหรับสกัดมีลักษณะทื่อและมีระยะห่างที่กว้างขึ้น ทำให้เกิดเส้นใยที่มีความยาวต่างกัน กระดาษที่ได้จะมีความหนาแน่น แข็งแรงกว่า เรียบเนียนกว่า โปร่งใสกว่า และทนทานต่อการเสียดสี อย่างไรก็ตาม มันมีความยืดหยุ่นสูงกว่าและลดการดูดซับหมึกเล็กน้อย

ขั้นตอนต่อมาในการผลิตกระดาษ ได้แก่ การบรรจุ การปรับขนาด และการย้อมสี การเติมเกี่ยวข้องกับการเติมสารตัวเติมแร่ธาตุและเม็ดสีเพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพสำหรับการใช้งานขั้นสุดท้ายโดยเฉพาะ สารตัวเติมปรับปรุงความเรียบเนียน ความทึบ ความขาว และการดูดซับหมึก สารตัวเติมทั่วไป ได้แก่ ดินขาว แป้ง และแคลเซียมคาร์บอเนต

การกำหนดขนาดช่วยเพิ่มความทนทานต่อน้ำของกระดาษ ปรับปรุงความแข็งของพื้นผิว ความเหนียว และความต้านทานแรงดึง ช่วยลดการคลุมเครือของพื้นผิวและเพิ่มความสามารถในการพิมพ์ สารปรับขนาดภายในประกอบด้วยอิมัลชันขัดสน แป้ง และขี้ผึ้ง การกำหนดขนาดพื้นผิวช่วยปรับปรุงความสมบูรณ์ของพื้นผิวให้ดียิ่งขึ้น

การย้อมสีจะปรับสีของกระดาษหรือเพิ่มความขาวของกระดาษ สีย้อมจะถูกเติมลงในเยื่อกระดาษเพื่อให้ได้สีที่ต้องการ สารเพิ่มความสดใสด้วยแสง (OBA) มักใช้เพื่อดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตและ-ปล่อยแสงดังกล่าวออกมาเป็นแสงสีขาวสีน้ำเงินที่มองเห็นได้- ซึ่งจะช่วยเพิ่มความขาวที่รับรู้ได้

กระบวนการสร้างแผ่น

ในขั้นตอนนี้ เยื่อกระดาษที่ผ่านการกลั่นแล้วจะถูกเจือจางด้วยน้ำเพื่อช่วยให้เส้นใยชุ่มชื้น บนตะแกรงลวดของเครื่องผลิตกระดาษ เส้นใยจะจัดเรียงในทิศทางเนื่องจากการไหลของน้ำ ทำให้เกิดเป็นแผ่นที่มีทิศทางของเครื่องจักร (MD) และทิศทางข้าม- (CD) ที่แตกต่างกัน จากนั้นใยเปียกจะถูกส่งไปยังผ้าสักหลาด โดยที่น้ำส่วนเกินจะถูกกำจัดออกไป หลังจากการกด ทำให้แห้ง และรีดแล้ว จะเกิดผลิตภัณฑ์กระดาษขั้นสุดท้าย

สิ่งเหล่านี้ถือเป็นขั้นตอนหลักของการผลิตกระดาษ มีกระบวนการพิเศษเพิ่มเติมสำหรับเกรดกระดาษเฉพาะ ซึ่งจะมีการสำรวจในการอภิปรายครั้งต่อไป

ต่อไป เราจะตรวจสอบคุณลักษณะสำคัญของกระดาษที่มีอิทธิพลต่อการเลือก ส่งผลต่อคุณภาพ ข้อมูลจำเพาะ และความเหมาะสม วิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับคุณสมบัติเหล่านี้ยังแนะนำสั้นๆ อีกด้วย

โดยทั่วไปกระดาษจะแสดงสองด้านที่แตกต่างกัน-ด้านบน (ด้านสักหลาด) และด้านล่าง (ด้านลวด)- ซึ่งต่างกันในเรื่องความเรียบและความมันเงา ในระหว่างการผลิต เยื่อกระดาษจะสัมผัสกับตะแกรงลวดก่อน จากนั้นจึงสร้างด้านลวด จากนั้นจึงเกิดเป็นผ้าสักหลาด และกลายเป็นด้านที่เป็นสักหลาด โดยทั่วไปด้านสักหลาดจะปรากฏเป็นสีขาวกว่าและให้ความเงาของหมึกที่ดีกว่าในการพิมพ์

ในระหว่างการประเมิน จำเป็นต้องแยกแยะระหว่างทั้งสองฝ่าย ลักษณะพื้นผิว เช่น ความเรียบและความแข็งแรงของพื้นผิวมีความสำคัญอย่างยิ่ง

ความเรียบหมายถึงความเรียบของพื้นผิวกระดาษและส่งผลโดยตรงต่อความชัดเจนในการพิมพ์ ความเรียบเนียนที่สูงขึ้นช่วยสนับสนุนการสร้างจุดที่ละเอียดยิ่งขึ้น ทำให้ได้ภาพที่คมชัดยิ่งขึ้น ความสม่ำเสมอเป็นที่ต้องการมากกว่าความเรียบเนียนสูงสุด ความเรียบวัดโดยเวลาการรั่วไหลของอากาศ-โดยการใช้แรงดันอากาศที่ควบคุมเหนือพื้นที่ที่กำหนด และการวัดเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้อากาศไหลผ่าน เวลาที่นานขึ้นบ่งบอกถึงความเรียบเนียนที่สูงขึ้น

ความแข็งแรงของพื้นผิวเป็นการวัดความต้านทานของพื้นผิวกระดาษต่อแรงในแนวตั้งระหว่างการพิมพ์ เพื่อป้องกันไม่ให้เส้นใยดึง-ออกมาเมื่อหมึกแยกออกจากผ้าห่ม การทดสอบจะประเมินการคงอยู่ของเส้นใยและฟิลเลอร์ วิธีการทั่วไป ได้แก่ การทดสอบการเลือกขี้ผึ้งและเครื่องทดสอบความสามารถในการพิมพ์ IGT

สีเป็นเกณฑ์การคัดเลือกที่สำคัญอีกประการหนึ่ง ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามประเภทกระดาษและการใช้งาน สีกระดาษเป็นผลมาจากการดูดกลืนแสงและการสะท้อนแบบเลือกสรร ซึ่งส่งผลต่อลักษณะของหมึก โดยทั่วไป การวัดสีจะเป็นไปตามมาตรฐาน CIE (International Commission on Illumination) โดยใช้ค่าไตรสติมูลัส X, Y, Z หรือปริภูมิสี Hunter L, a, b การทดสอบสมัยใหม่ใช้เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ที่มองเห็นได้ซึ่งมีไมโครโปรเซสเซอร์ที่มีระดับสีได้หลายสี

ความขาวและความสว่างเป็นคุณลักษณะของสีหลัก ความสว่างจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของแสงสะท้อนจากแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมในการจำแนกเกรดกระดาษ กระดาษความสว่างสูง-ถือเป็นกระดาษระดับพรีเมียม ในการตีพิมพ์หนังสือ มักเลือกกระดาษที่มีความสว่างต่ำ-เพื่อลดแสงจ้าและอาการปวดตา ในทางกลับกัน กระดาษมันเงาสูง-เป็นที่นิยมสำหรับนิตยสารและสื่อส่งเสริมการขายเพื่อเพิ่มผลกระทบทางสายตา

ความทึบหมายถึงความสามารถของกระดาษในการป้องกันไม่ให้-พิมพ์ผ่านการพิมพ์ที่ด้านหลัง กระดาษที่มีความทึบสูง-ทำให้ผู้อ่านมีสมาธิโดยไม่รบกวนข้อความที่อยู่ด้านล่าง ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความทึบ ได้แก่ ความหนา ขนาด พื้นผิว และองค์ประกอบของเส้นใย ความทึบวัดเป็นอัตราส่วนของการส่งผ่านแสง ซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์

น้ำหนักพื้นฐาน (หรือกรัม) หมายถึงมวลต่อหน่วยพื้นที่ โดยทั่วไปเป็นกรัมต่อตารางเมตร (g/m²) เป็นตัวบ่งชี้มาตรฐานสำหรับความหนาและความแข็งของกระดาษในอุตสาหกรรมต่างๆ กระดาษทุกประเภทจัดประเภทตามน้ำหนักพื้นฐาน ทำให้สามารถเปรียบเทียบได้อย่างสม่ำเสมอ

ทิศทางเกรน (การวางแนวไฟเบอร์)

ในระหว่างการผลิตกระดาษ เส้นใยจะจัดเรียงตามทิศทางของเครื่องจักรเป็นหลักเนื่องจากการเคลื่อนตัวของผ้าที่ขึ้นรูป การจัดเรียงทิศทางนี้ส่งผลต่อความเสถียรของมิติ ความสามารถในการพับได้ และความสม่ำเสมอของพื้นผิว การสานเส้นใยที่ไม่ดีอาจทำให้เกิดรอยด่างระหว่างการพิมพ์ สามารถประเมินการกระจายตัวของไฟเบอร์ได้โดยการแบ็คไลท์ตัวอย่างเพื่อสังเกตความสม่ำเสมอในการส่งผ่านแสง เครื่องมือขั้นสูง เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) พลังงาน-สเปกโทรสโกปีแบบกระจายรังสีเอกซ์- (EDS) และความยาวคลื่น-สเปกโทรสโกปีแบบกระจาย (WDS) ช่วยให้สามารถวิเคราะห์รายละเอียดของสัณฐานวิทยาของพื้นผิวและโครงสร้างเครือข่ายเส้นใยได้โดยละเอียด

ความต้านแรงดึง

ความต้านทานแรงดึงเป็นการวัดแรงสูงสุดที่แถบกระดาษสามารถทนได้ก่อนที่จะแตกหัก ซึ่งสะท้อนถึงการยึดเกาะของเส้นใยและการจัดตำแหน่ง คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเครื่องพิมพ์แบบป้อนม้วน- การทดสอบเกี่ยวข้องกับการตัดชิ้นงานทดสอบ (กว้าง 25 มม. ยาว 150–200 มม.) จับยึดปลายทั้งสองข้าง และใช้แรงตึงจนกระทั่งเกิดการแตกร้าว ผลลัพธ์จะถูกบันทึกเป็นนิวตัน (N)

แรงฉีกขาด

ความต้านทานการฉีกขาดบ่งบอกถึงแรงที่จำเป็นในการแพร่กระจายการฉีกขาดจากรอยบากก่อนการตัด- ซึ่งสะท้อนถึงความต้านทานต่อการฉีกขาดที่ขอบ เนื่องจากการวางแนวของเส้นใยแอนไอโซทรอปิก ความต้านทานการฉีกขาดระหว่างเครื่องจักรและทิศทางขวางแตกต่างกัน ทำให้ต้องมีการวัดแยกกัน การทดสอบใช้ตัวอย่างขนาด 60 มม. × 60 มม. จับยึดไว้ในเครื่องมือประเภทลูกตุ้ม-ด้วยเครื่องตัดแบบสตาร์ทเตอร์ สวิงอาร์มทำให้เกิดการฉีกขาด และแรงจะถูกบันทึกไว้

บทความนี้นำเสนอภาพรวมของคุณลักษณะพื้นฐานของกระดาษ แม้ว่าคุณสมบัติเพิ่มเติม เช่น ความพรุน ความแข็ง และปริมาณความชื้น ก็เกี่ยวข้องเช่นกัน ข้อมูลที่ให้ไว้ในที่นี้จะสร้างความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับพฤติกรรมของกระดาษในการใช้งานการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์