PAPIR IN KARTON 28 PREGIBANJE PAPIRJA 1 UVOD Pokanje premaznega sloja na pregibu je napaka, ki se pojavlja, ko se premazani papir ali karton prepogiba med tiskanjem. Pre- maz na površini papirja zagota- vlja boljše, izrazitejše in barvitej- še odtise, poslabša pa mehanske lastnosti papirja, kot je pregiba- nje. Pomembna lastnost oz. zah- teva pregibanja papirja je, da se dovolj razplasti in se tako sile pregiba porazdelijo na zunanjo stran in s tem preprečijo pokanje premaznega sloja. 2 POKANJE PREMAZNEGA SLOJA Pokanje premaznega sloja pri pregibanju se pokaže kot bela čr- ta vzdolž pregiba. Kadar je povr- šina pregiba potiskana s temnimi barvami, postane ta še toliko bolj izrazita in opazna. Pokanje pre- maza je posledica slabše vrhnje plasti premaza, ki razkrije vlakna pod njim. V najslabših primerih se osnovne vlaknine celo oslabi- jo. Posledica tega se lahko kaže kot precejšnja izguba natezne odpornosti. Največkrat se pojav imenuje »poškodba pri pregibu« in ga v splošnem raje uvrščamo med slabosti kot prednosti. Opa- zno večje poškodbe nastanejo na sušilnem delu ofsetnega tiskar- skega stroja, kjer ima izguba vla- ge v procesu sušenja tiskarske barve težnjo, da papir oslabi, še preden se prepogne. S stališča proizvajalcev papirja ima vsak papir, ki se lahko prepogne, ne da bi prišlo do pokanja površine premaznega sloja, izjemno pre- dnost, saj se s tem izognejo reše- vanju velikega števila reklamacij. 2.1 Poenostavljen napetostni model Ko se papir prepogne, je pre- maz na zunanji in notranji strani pregiba podvržen različnim rav- nem napetosti. Prek debeline pa- pirja lahko določimo dve neena- ki področji, tj. zunanjo stran pre- giba, ki je podvržena natezni na- petosti, in notranjo stran pregi- ba, ki je izpostavljena tlačnim napetostim (slika 1). Po enačbi 1 je ravnotežje sil izraženo z inte- gralom prečnega prereza površi- ne papirja: ∫σdz = 0, [1] pri čemer jeσ napetost. Začetek koordinate z je v 0 oz. na »gredi«, ki pa v splošnem ni pozicionirana na polovici debeli- ne papirja. Zato v skladu s sliko 1 definiramo še parameter ξ, pri čemer je razdalja od neprepo- gnjene površine papirja do sti- snjene in raztegnjene površine potemξt in (1 -ξt), t je debelina papirja inξ je med 0 in 1. Enač- bo 1 lahko sedaj zapišemo kot: 1 -ξt ξt ∫σdz =∫σdz, [2] 0 0 pri čemer je σ absolutna vre- dnost napetosti. Učinek pregibanja lepenke je odvisen od sposobnosti kartona, da se razsloji na notranji strani pregiba, kar omogoča, da se izbo- čeni del generira na notranjo stran pregiba (slika 2). Običajno je zaželeno, da se izognemo po- kanju premaznega sloja na zuna- nji strani, predvsem pri večbarv- nem tisku, ko se slika oz. odtis razprostira po celotni površini ti- skovnega materiala. Zato je zelo pomembno, da imajo premazni sloji visoko planarno sposobnost raztezanja z zadostno natezno odpornostjo proti pregibu. Pri manj odpornih papirjih se vlakna na razpokah pretrgajo in se vezi med vlakni prekinejo. Pri kakovostnejših papirjih (daljša in predvsem številčnejša celulozna vlakna) se vlakna ne pretrgajo, temveč le upognejo. C. Guyot je glede na prepogibanje predlagal klasifikacijo štirih različnih vrst premazanega papirja: 1. Premazani papir je manj od- poren proti pokanju kot nepre- mazani; pregibanje ne oslabi ko- hezije med vlakni. 2. Premazani papir je manj od- poren proti pokanju, toda pregi- banje oslabi povezavo med vla- kni v papirju. 3. Premaz je tisti, ki zagotavlja preostalo odpornost proti poka- nju premazanega papirja, pri ka- terem je odpornost premaza višja od surovega papirja in se ta po- škoduje pri pregibanju. 4. Na drugi strani so ravno vla- kna v papirju tista, ki zagotavlja- jo odpornost proti pregibanju premazanega papirja. V idealnem primeru se prema- zani sloj in vlakna na notranji strani pregiba tako deformirajo, da zmanjšajo natezno odpornost zunanje strani. Posledica manjše izgube natezne odpornosti so manj opazne poškodbe na zuna- nji strani pregiba, tj. lična ali ti- skana stran papirja, kartona ter lepenke. Po mnenju R. N. Jopsona so »opozorilni znaki« za prepozna- vo papirja s slabimi pregibnimi lastnostmi naslednji: -znatno povečanje natezne odpornosti pri premazovanju su- rovega papirja, -izguba natezne odpornosti, ko pregibamo surovi papir in -znatno zmanjšanje natezne odpornosti, ko pregibamo pre- mazani papir. 2.2 Parametri, ki vplivajo na pregibne lastnosti Problem pokanja premaznega sloja se pojavi, ko je čvrstost oz. togost premaza previsoka, gleda- no v sorazmerju s surovim papir- jem, zlasti ko je odpornost pre- maza proti stisljivosti visoka gle- de na natezno odpornost vlaken. Površinska masa surovega papir- ja in količina nanesenega prema- za lahko pri pregibanju znatno vplivata na mehanizem pokanja površine papirja. Pri papirju niž- jih gramatur zlahka pride zaradi vpliva premaza do pokanja zno- traj pregiba, medtem ko pri pa- pirju višjih pride do pojava poka- nja površine prav zaradi togosti materiala, ki je posledica večje debeline surovega papirja. Slika 1. Osna gred, podvržena upogibu. Slika 2. Območje zgibanja lepenke. TISKARSKA PREHODNOST 29 P. H. Dähling opozarja, da je višja odpornost proti pokanju površine dosegljiva bodisi z izbi- ro surovega papirja, ki se lahko stisne, bodisi z znižanjem mase premaza ali s povečanjem količi- ne vpijanja premazne mešanice v notranjost surovega papirja. Vpojnost lahko povečamo z zmanjšanjem količine veziva v premazu ali z izbiro ustreznega pigmenta, ki dopušča lažjo de- formacijo premaznega sloja. Pro- dor premazne mešanice v notra- njost surovega papirja omogoča odpornost proti pokanju prema- znega sloja na površini papirja. Omenjeno dokazuje, da je težnja po dobrih pregibnih lastnostih v nasprotju s težnjo po dobrih ti- skarskih lastnostih. Jopson raziskuje lastnosti v vzdolžni (machine direction ­ MD) in prečni (cross direction ­ CD) smeri teka vlaken v papirju, kartonu ali lepenki. Znano je dejstvo, da papir kaže anizotro- pno vedenje mehanskih lastnosti v odvisnosti od smeri izvajanja meritev. Če je pregibanje v MD, se pokanje premaznega sloja po- javi v pravokotni smeri orientaci- je vlaken. Jopson trdi, da je nate- zna odpornost višja, ko pregiba- mo papir v MD, kot pače ga pre- gibamo v CD. Kadar se pregiba v MD, ima tudi tiskarski stroj ma- lo mehanskih problemov. Treba je omeniti, da je papir pogosto težko pregibati v MD, predvsem papir površinskih mas, nižjih kot 130 gm². Izbira pigmentov Pigmenti, kot sta kalcijev kar- bonat in kaolin, se razlikujejo po geometriji delcev in površinskem kemizmu. Razlike pojasnjujejo, kako omenjenje lastnosti vpliva- jo na lastnosti premaznega sloja, kot sta togost in kohezivnost. Večji delež kaolina znatno izbolj- ša odpornost premazanega pa- pirja proti pokanju pri pregiba- nju. Delci kaolina so podobni ploščicam in so zaradi takšne ge- ometrijske oblike podvrženi hi- trejšemu pokanju zunanjega slo- ja in ne poškodujejo osnovnih vlaken papirja. Delci kalcijevega karbonata imajo okroglo obliko in jih posledično lahko izpostavi- mo večjim deformacijam kot pa- pirje, premazane s kaolinskim pi- gmentom. Masa premaza Natezna odpornost narašča s količino nanesenega premaza, kajti debelina papirja in posle- dično presek prav tako naraščata. Z večjo maso premaza se izbolj- šujejo tudi pregibne lastnosti pa- pirja. Na zunanji strani pregiba lahko že manjši polmer upogiba povzroči poškodbe na prema- znem sloju. Pri ofsetnem tiska- nju je pri premaznih papirjih ni- zek delež vlaken v sorazmerju s premazom. Poveča se togost in nevarnost poškodbe pri pregiba- nju. Temperatura Temperatura ima na natezno obremenitev večji vpliv, kot ga ima površinska masa. Z višanjem temperature natezna obremeni- tev pada in poslabšajo se pregib- ne lastnosti. Papir, prepognjen pri sobni temperaturi oz. pri temperaturi 170 °C, se drugače vede. Glavna razlika je v krivini premaza na notranji strani pregi- ba, natančneje na črti pregiba. Krivina se z višjo temperaturo poveča, povzroča pa nižjo odpor- nost na notranji strani pregiba, kar vodi do tlačne obremenitve ali preloma. Povečanje krivine upogiba pri višjih temperaturah povzroči, da se osnovna vlakna pretrgajo tudi v notranjosti pa- pirja in posledično se zmanjša pregibna odpornost. Ne smemo zanemariti dejstva, da sta tempe- ratura in vlaga tesno povezani. Vlaga namreč daje papirju meh- kobo. Dosežemo lahko zelo viso- ke temperature, odvisno od teh- nike tiska, kar pa vodi kše večjim težavam pri pregibanju. 3 RAZSLOJEVANJE Razslojitev nastopi, ko se list papirja ali lepenke zlomi tako, da je zlom vzporeden s površino. To je torej geometrijska opredelitev vrste odpovedi materiala, ki je lahko zelo pomembna za kom- pozitne materiale, kot je prema- zani papir. Tovrstna odpoved materiala je v primeru pregibanja pozitivna. Kot sem že omenil, razslojevanje notranje strani pre- giba zmanjša nevarnost pokanja premaznega sloja na zunanji, ti- skani strani papirja ali lepenke. Natezna odpornost v z-smeri, tj. debelini, kot tudi strižna nape- tost, ki je vzporedna s površino papirja, sta zadostna pogoja za razslojevanje. V splošnem se pri predelavi papirja ali lepenke po- javljata obe obremenitvi, natezna in strižna. Pri pregibanju oz. mečkanju homogenega lista pa- pirja se na površini pojavita ma- ksimalna natezna in tlačna obre- menitev, medtem ko se maksi- malna strižna obremenitev poja- vi na sredini lista papirja. Razslo- jevanje ima znatnejši vpliv pri Slika 3. Upogib trikomponentnega lista papirja. večslojnih listih papirja ali lepen- ke, kot jo ima pri homogenih. Maksimalna strižna napetost pri upogibu je prav tako odvisna od razmerja med debelino in moduli različnih slojev. Razmer- je sil za sorazmerno enakomeren list papirja, sestavljenega iz treh slojev, dveh zunanjih in enega sredinskega, je prikazan na sliki 3. Za predpisano upogibno de- formacijo je razmerje dejavnikov vpliva nekomplicirano in ga za- pišemo z enačbo 3. V njej je A prečni prerez, r pa polmer ukri- vljenosti upogiba. Indeks 1 je uporabljen za sre- dinski sloj in indeks 2 za zunanja sloja (spodnji in zgornji), med- tem ko sta E in t definirana z enačbo Iz enačbe 3 razberemo močno odvisnost razmerja strižne nape- tosti od debeline in modula. V praksi lahko nadzorujemo le silo in ne deformacije. Odvisnost razmerja strižne napetosti od de- beline in modula je torej zelo majhna. Zaradi pridobitve dru- gih pomembnih informacij lah- ko vrednosti strižne napetosti pa- pirjev enake togosti primerjamo z Youngovim modulom in debe- lino papirja upoštevamo kot spremenljivo. Pri tem dobimo dobro ujemanje s teorijo oblike delcev pigmenta. [3] [4] 4 temper@tur@ in vl@g@ tesno povez@n@. Vl@g@ n@mre! d@je p@pirju mehkobo. Odvisno od tehnike tisk@, l@hko dose!emo zelo visoke temper@ture, k@r p@ vodi k "e ve!jim problemom pri pregib@nju. 3 RAZSLOJEVANJE R@zslojitev n@stopi, ko se list p@pirj@ @li lepenke zlomi t@ko, d@ je zlom vzporeden s povr"ino. To je torej geometrijsk@ opredelitev vrste odpovedi m@teri@l@, ki je l@hko zelo pomembn@ z@ kompozitne m@teri@le, kot je prem@z@n p@pir. Tovrstn@ odpoved m@teri@l@ je v primeru pregib@nj@ pozitivn@. Kot sem !e omenil, r@zslojev@nje notr@nje str@ni pregib@ zm@nj"@ nev@rnost pok@nj@ prem@zneg@ sloj@ n@ zun@nji, tisk@ni str@ni p@pirj@ @li lepenke. N@tezn@ odpornost v z smeri, t.j. debelini, kot tudi stri!n@ n@petost, ki je vzporedn@ s povr"ino p@pirj@, st@ z@dostn@ pogoj@ z@ r@zslojev@nje. V splo"nem se pri predel@vi p@pirj@ @li lepenke poj@vlj@t@ obe obremenitvi, n@tezn@ in stri!n@. Pri pregib@nju oz. me!k@nju homogeneg@ list@ p@pirj@ se n@ povr"ini poj@vit@ m@ksim@ln@ n@tezn@ in tl@!n@ obremenitev, medtem ko se m@ksim@ln@ stri!n@ obremenitev poj@vi n@ sredini list@ p@pirj@. R@zslojev@nje im@ zn@tnej"i vpliv pri ve! slojnih listih p@pirj@ @li lepenke, kot jo im@ pri homogenih listih p@pirj@. M@ksim@ln@ sttri!n@ n@petost pri upogibu je pr@v t@ko odvisn@ od r@zmerj@ med debelino in moduli r@zli!nih slojev. R@zmerje sil z@ sor@zmereno en@komeren list p@pirj@, sest@vljeneg@ iz treh slojev, dveh zun@njih in enem sredinskem, je prik@z@n n@ sliki 3. Slik@ 3. Upogib tri-komponentneg@ list@ p@pirj@. Z@ predpis@no upogibno deform@cijo je r@zmerje dej@vnikov vpliv@ nekomplicir@no in g@ z@pi"emo z en@!bo 3: ! m@ks = 1 4 " E 1 #$ " A 2 r 2 1 1 + 2t #$ 2 + 4t 1 + t #$ 1 + 2t #$ 2 %& ’& (& )& (& *& +& (& ,& (& E (3) Indeks 1 je upor@bljen z@ sredinski sloj in indeks 2 z@ zun@nj@ sloj@ (spodnji in zgornji), medtem ko st@ E in t definir@n@ z en@!bo 4. E = E 2 E 1 in t = t 2 t 1 (4) kjer je: A - pre!ni prerez in r - polmer ukrivljenosti upogib@. Iz en@!be 3 r@zberemo mo!no odvisnost r@zmerj@ stri!ne n@petosti od debeline in modul@. V pr@ksi l@hko n@dzorujemo le silo in ne deform@cije. Odvisnost r@zmerj@ stri!ne n@petosti od debeline in modul@ je potem t@kem zelo m@jhn@. Z@r@di pridobitve drugih pomembnih inform@cij l@hko vrednosti stri!ne n@petosti p@pirjev en@ke togosti primerj@mo z Youngovim modulom in debelino p@pirj@ upo"tev@mo kot spremenljivo. Pri upo"tev@nju slednjeg@ dobimo dobro ujem@nje s teorijo oblike delcev pigment@ (k@olin, k@lcijev k@rbon@t). 4 temper@tur@ in vl@g@ tesno povez@n@. Vl@g@ n@mre! d@je p@pirju mehkobo. Odvisno od tehnike tisk@, l@hko dose!emo zelo visoke temper@ture, k@r p@ vodi k "e ve!jim problemom pri pregib@nju. 3 RAZSLOJEVANJE R@zslojitev n@stopi, ko se list p@pirj@ @li lepenke zlomi t@ko, d@ je zlom vzporeden s povr"ino. To je torej geometrijsk@ opredelitev vrste odpovedi m@teri@l@, ki je l@hko zelo pomembn@ z@ kompozitne m@teri@le, kot je prem@z@n p@pir. Tovrstn@ odpoved m@teri@l@ je v primeru pregib@nj@ pozitivn@. Kot sem !e omenil, r@zslojev@nje notr@nje str@ni pregib@ zm@nj"@ nev@rnost pok@nj@ prem@zneg@ sloj@ n@ zun@nji, tisk@ni str@ni p@pirj@ @li lepenke. N@tezn@ odpornost v z smeri, t.j. debelini, kot tudi stri!n@ n@petost, ki je vzporedn@ s povr"ino p@pirj@, st@ z@dostn@ pogoj@ z@ r@zslojev@nje. V splo"nem se pri predel@vi p@pirj@ @li lepenke poj@vlj@t@ obe obremenitvi, n@tezn@ in stri!n@. Pri pregib@nju oz. me!k@nju homogeneg@ list@ p@pirj@ se n@ povr"ini poj@vit@ m@ksim@ln@ n@tezn@ in tl@!n@ obremenitev, medtem ko se m@ksim@ln@ stri!n@ obremenitev poj@vi n@ sredini list@ p@pirj@. R@zslojev@nje im@ zn@tnej"i vpliv pri ve! slojnih listih p@pirj@ @li lepenke, kot jo im@ pri homogenih listih p@pirj@. M@ksim@ln@ sttri!n@ n@petost pri upogibu je pr@v t@ko odvisn@ od r@zmerj@ med debelino in moduli r@zli!nih slojev. R@zmerje sil z@ sor@zmereno en@komeren list p@pirj@, sest@vljeneg@ iz treh slojev, dveh zun@njih in enem sredinskem, je prik@z@n n@ sliki 3. Slik@ 3. Upogib tri-komponentneg@ list@ p@pirj@. Z@ predpis@no upogibno deform@cijo je r@zmerje dej@vnikov vpliv@ nekomplicir@no in g@ z@pi"emo z en@!bo 3: ! m@ks = 1 4 " E 1 #$ " A 2 r 2 1 1 + 2t #$ 2 + 4t 1 + t #$ 1 + 2t #$ 2 %& ’& (& )& (& *& +& (& ,& (& E (3) Indeks 1 je upor@bljen z@ sredinski sloj in indeks 2 z@ zun@nj@ sloj@ (spodnji in zgornji), medtem ko st@ E in t definir@n@ z en@!bo 4. E = E 2 E 1 in t = t 2 t 1 (4) kjer je: A - pre!ni prerez in r - polmer ukrivljenosti upogib@. Iz en@!be 3 r@zberemo mo!no odvisnost r@zmerj@ stri!ne n@petosti od debeline in modul@. V pr@ksi l@hko n@dzorujemo le silo in ne deform@cije. Odvisnost r@zmerj@ stri!ne n@petosti od debeline in modul@ je potem t@kem zelo m@jhn@. Z@r@di pridobitve drugih pomembnih inform@cij l@hko vrednosti stri!ne n@petosti p@pirjev en@ke togosti primerj@mo z Youngovim modulom in debelino p@pirj@ upo"tev@mo kot spremenljivo. Pri upo"tev@nju slednjeg@ dobimo dobro ujem@nje s teorijo oblike delcev pigment@ (k@olin, k@lcijev k@rbon@t). PREGIBANJE PAPIRJA IN KARTONA 30 4 KARAKTERIZACIJA PREGIBANEGA PAPIRJA Fizikalne lastnosti pairja lahko izmerimo z uporabo različnih metod. Preizkušanje papirja se uporablja za nadzor proizvodnje, merjenje vrednosti materiala v blagovni izmenjavi med proda- jalcem in kupcem ali iz funkcio- nalnih vzrokov, npr. ko uporabi- mo papir za izdelavo koledarja. 4.1 Običajne testne metode 4.1.1 Natezne lastnosti Trak papirja, širine 15 mm in vpenjalne dolžine 180 mm, se vpne med dve prižemi dinamo- metra in izpostavi osni obreme- nitvi, vse dokler se ne pretrga. Kot izhodno informacijo poda dinamometer obremenitev kot funkcijo napetosti. Natezna od- pornost je definirana kot obre- menitev pri pretrgu (FT), ulo- mljeno s širino traku (b) in je za- pisana z enačbo: b σ = [5] T b Treba je opozoriti, da natezna odpornost, kot se jo meri v pa- pirni industriji, ni povsem prava natezna obremenitev, saj se meri pretržno obremenitev glede na širino in ne na površino. Za obi- čajne potrebe je natezna obreme- nitev, kot jo merijo v papirni in- dustriji, dovolj nazorna, saj poda uporabnost papirja (uporaba pa- pirja v formatih). V primerih, ko pa na papir gledamo in ga tudi uporabimo kot strukturni mate- rial oz. material za konstrukcij- ske namene (laminati), pa je tre- ba upoštevati lastnost, kot je na- tezni indeks. Definiran je z nate- zno odpornostjo na površinsko maso. Natezni indeks za papirje znaša med 10 in 100 kNmkg -1 . Krivulja je na začetku ravna lini- ja, kar pomeni, da se papir na za- četku vede kot popolnoma ela- stično telo. Navsezadnje je treba poudariti, da elastične lastnosti papirja niso enostavno razumlji- ve in je treba elastični modul za- radi porozne strukture papirja obravnavati z določeno previ- dnostjo. 4.1.2 Pregibna togost Pregibna togost je definirana kot razmerje med uporabljenim upogibnim momentom in od- klonom znotraj elastičnega po- dročja. Določena je z debelino li- sta papirja, kartona ali lepenke in s sposobnostjo, da se notranji in zunanji sloji upirajo nateznim in tlačnim silam. Pregibna togost se torej spreminja s togostjo, suro- vinsko sestavo in gramaturo. Na- šteto pa tudi vpliva na mehurje- nje papirja. 4.1.3 Viskoelastične lastnosti Papirje uvrščamo med polimer- ne materiale. Njihove mehanske lastnosti so bolj podobne različ- nim plastikam kot npr. kovinam. Ena od značilnosti polimernih materialov je, da je odziv na obremenitev časovno odvisna spremenljivka. Zatorej ni mogo- če pri tovrstnih polimerih natač- no določiti mejo med elastičnim vedenjem in plastično deforma- cijo, kot jo lahko pri kovinah. Li- teratura deli teste za viskoelastič- ne lastnosti papirja v: -dinamično-mehanske teste, -teste relaksacije napetosti, -študije prehodne odzivnosti papirja, izpostavljenega različ- nim obremenitvam, kot je leze- nje. Prednost dinamično-mehan- skih testov je v tem, da lahko pre- Slika 4. Modeli deformacij: a) Maxwellov, b) Voight-Kelvinov, c) standardni linearni viskoelastični model za trdne snovi in d) standardni viskoelastični model za trdne snovi s plastično deformacijo. učujemo široko območje fre- kvence testiranja. Papir pri kon- stantni obremenitvi kaže zvezno podaljševanje ali t. i. lezenje. Pa- pirju se med lezenjem plastična deformacija linearno povečuje in je skladna z relativno majhnim pojavom elastičnega in viskoela- stičnega povratka (telo, ki se vede na eni strani kot trdna elastična snov, za katero velja Hookov za- kon, na drugi strani pa kot visko- zna snov, ustrezno z Newtono- vim zakonom). Meja elastičnosti materiala je predvsem meja do- pustnih obremenitev, katerim se lahko papir med procesom izpo- stavi. Tu gre za čas, pri katerem odvisnost med obremenitvijo in deformacijo opišemo z znanimi mehanskimi modeli (slika 4). V modelu se za čisto elastično telo vzame vzmet, za čisto pla- stično telo pa v viskoznem medi- ju gibajoči se bat. Tako lahko npr. izrazimo odvisnost med obremenitvijo in deformacijo z Maxwellovim modelom, pri ka- terem gre za zaporedno vezano vzmet, ki predstavlja Hookovo področje na krivulji napetost-de- formacija, in dušilko, ki predsta- vlja viskozne lastnosti materiala, ustrezno Newtonovemu zakonu. Odvisnost sile in deformacije po- damo z enačbo [6]: 4.1.4 Lastnosti premaznega sloja Povečanje vsebnosti veziva sti- ren-butadiena v premazni meša- F T dε sprememba raztezka, Em - modul vzmeti, ηm - viskoznost dušilke, dσ - sprememba napetosti in dt - sprememba časa. 6 O viskoel@sti!nih l@stnostih p@pirj@ je veliko n@ r@zpol@go v !tevilnih liter@tur@h. Teste, ki preu!ujejo viskoel@sti!ne l@stnosti p@pirj@ l@hko r@zdelimo v: ! !tudije prehodne odzivnosti p@pirj@ izpost@vljeneg@ r@zli!nim obremenitv@m, kot je npr. lezenje, ! din@mi!no-meh@nske teste in ! teste rel@ks@cije n@petosti. Prednost din@mi!no-meh@nskih testov je v tem, d@ l@hko preu!ujemo !iroko obmo!je frekvence testir@nj@. P@pir pri konst@ntni obremenitvi k@"e zvezno pod@lj!ev@nje @li t.i. lezenje. P@pirju se tekom lezenj@ pl@sti!n@ deform@cij@ line@rno pove!uje in je v sogl@sju z rel@tivno m@jhnim poj@vom el@sti!neg@ in viskoel@sti!neg@ (telo, ki se obn@!@ n@ eni str@ni kot trdn@ el@sti!n@ snov, kjer velj@ Hookov z@kon, n@ drugi str@ni p@ kot viskozn@ snov, ustrezno z Newtonovim z@konom) povr@tk@. Pozn@v@nje meje el@sti!nosti m@teri@l@ je predvsem pr@kti!neg@ pomen@ in predst@vlj@ mejo dopustnih obremenitev, k@terim je l@hko p@pir med proizvodnim procesom izpost@vljen. Tu gre z@ !@sovno obn@!@nje, kjer odvisnost med obremenitvijo in deform@cijo opi!emo z zn@nimi meh@nskimi modeli, kot so M@xwellov, Voight-Kelvinov, st@nd@rdni line@rni viskoel@sti!ni model z@ trdne snovi in st@nd@rdni viskoel@sti!ni model z@ trdne snovi s pl@sti!no deform@cijo (slik@ 4). Slik@ 4. Modeli deform@cij: @) M@xwellov, b) Voight-Kelvinov, c) st@nd@rdni line@rni viskoel@sti!ni model z@ trdne snovi in d) st@nd@rdni viskoel@sti!ni model z@ trdne snovi s pl@sti!no deform@cijo. V modelu se z@ !isto el@sti!no telo vz@me vzmet, z@ !isto pl@sti!no telo p@ v viskoznem mediju gib@jo!i se b@t. T@ko l@hko npr. izr@zimo odvisnost med obremenitvijo in deform@cijo z M@xwellovim modelom, kjer gre z@ z@poredno vez@no vzmet, ki predst@vlj@ Hookovo podro!je n@ krivulji n@petost-deform@cij@ in du!ilko, ki predst@vlj@ viskozne l@stnosti m@teri@l@, ustrezno Newtonovemu z@konu. Odvisnost sile in deform@cije pod@mo z en@!bo 6: d" dt = 1 E m # d$ dt + $ % m (6) kjer je: d" ! sprememb@ r@ztezk@, E m ! modul vzmeti, % m ! viskoznost du!ilke, d$ ! sprememb@ n@petosti in dt ! sprememb@ !@s@. 4. 1. 4 L@stnosti prem@zneg@ sloj@ Pove!@nje vsebnosti veziv@ stiren-but@dien@ v prem@zni me!@nici n@ osnovi k@olin@ vodi k vi!jim vrednostim n@tezne odpornosti in k vi!jim pretr"nim r@ztezkom. Pr@v t@ko je pomembn@ tudi oblik@ delcev pigment@. Omenjeno je "e bilo, d@ so delci k@olin@, geometrijsko gled@no, plo!!ice, in so z@r@di teg@ bolj odporne n@ osne obremenitve, medtem ko so delci k@lcijeveg@ k@rbon@t@ izometri!ne oblike in z@r@di teg@ bolj odporni n@ ost@le oblike obremenitev. N@tezn@ odpornost se zvi!@, ko se vezivu zvi!@ temper@tur@ 31 FLEKSOTISKARSKE PLOŠČE OGLAS 32 nici na osnovi kaolina vodi k viš- jim vrednostim natezne odpor- nosti in k višjim pretržnim raz- tezkom. Prav tako je pomembna tudi oblika delcev pigmenta. Ome- njeno je že bilo, da so delci kaoli- na, geometrijsko gledano, plošči- ce in so zaradi tega bolj odporne proti osni obremenitvi, medtem ko so delci kalcijevega karbonata izometrične oblike in zaradi tega bolj odporni proti drugim obli- kam obremenitev. Natezna od- pornost se zviša, ko se vezivu zvi- ša temperatura steklastega pre- hoda. Torej, mehkejše ko je vezi- vo, nižja bo odpornost prema- znega sloja proti obremenitvam. Elastični modul (E) variira po- dobno kot natezna odpornost. Mehanske lastnosti premaznega sloja so še zlasti določene z la- stnostmi veziva, kar pomeni, da vezivo aktivno vpliva na prenos napetosti v deformiranem pre- maznem sloju. Uporaba kalcije- vega karbonata kot pigmenta v premaznem sloju zmanjša tr- dnost in elastičnost papirja. 4.1.5 Premazani papirji Iz meritev debeline kompozi- tnih materialov z različno količi- no premaza se pri tovrstnih ma- terialih tvori meja med srednjim in zunanjim slojem (slika 3). Pe- netracija premaznih komponent v papir tvori področje medseboj- nega delovanja z mehanskimi la- stnostmi, ki se razlikujejo od drugih slojev papirja. V skladu s Hagenovo raziskavo ima pene- tracija premazne mešanice v no- tranjost (globino) papirja lastno- sti, ki so bolj podobne lastnostim premaznega sloja kot lastnostim papirja. 5 ZAKLJUČEK Problematika pregibanja papir- ja doslej z matematičnimi mode- li še ni bila natančno opisana. V literaturi je težko najti članke, ki niso zasnovani na opisovanju eksperimentalnih rezultatov. Ti v večini primerov obravnavajo problematiko samo na specialnih vrstah papirja, kot so LWC (low weight coated), oz. še pogosteje na lepenkah. Navsezadnje je tre- ba poudariti, da za sorodna po- dročja mehanizmi pregibanja že obstajajo in so lahko zelo upo- rabni kot pomoč pri osnovanju modelov za opis vedenja različ- nih vrst papirja, kartonov ali le- penk. Klemen MOŽINA Univerza v Ljubljani LITERATURNI VIRI Guyot C., Bacquet G., Schwob J. M. Folding resistance of magazine papers Tappi proceedings, 1992 coating conference, 17­20 may, p. 255­268. Jopson R. N., Towers K. Improving fold quality in coated papers and boards­ the relationship between basestock and coating 1995 coating conference Dallas, 21­25 may 1995, book 2, p. 459-477 Dähling P. H., Gürter A., Kessler H. –J. Zur Problematik des Falzbrechens von Papie- ren im Rollenoffset Wochenblatt für Papierfabrikation, vol. 121, p. 799-802 Lindblom J. Digitalt slutar manuellt AGI, 308, august 1999, p. 55­56 Franklin A. T. Print quality and runnability of coated paper Printing Technology, april 1970, p. 21-24 Dietz A. G. H. Engineering Laminates 1949, New York: Wiley; London: Chapman & Hall, Chapter 1 by Hoff Možina K. Viskoelastične lastnosti papirja za tisk Magistrsko delo, Naravoslovnotehniška fakulteta Ljubljana, Oddelek za tekstilstvo 2004, str. 56-58 Heikkilä I. Viscoelastic model of paper surface compressibility Paperi ja Puu ­ Paper and Timber, 1997, vol. 79, no. 3, p. 186-192 Šajn D., Geršak J., Bukošek V. Študij odnosa med obremenitvijo in relaksaci- jo tkanin z dodanim elastanom Tekstilec 2003, let. 46, št.9-10, str. 274­281 Desjumaux D. Structure of coating layers in FPIRC-Kurs Paper Surface-Surface Treatment, Characterization and Printing, STFI Stockholm, april 12­15, 1999 Parpaillon M., Engström G., Pettersson I., Fine- man I., Svanson S. E., Dellenfalk B., Rigdahl M. Mechanical properties of clay coating films containing styrene-butadiene copolymers J. Appl. Polymer Sciences, vol. 30, p. 581­592 Hagen R., Salmén L., De Ruvo A. Dynamic Mechanical studies of a highly filled composite structure; a light-weight coated paper J. Appl: Polymer Sciences, vol. 48, p. 603­610