СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЫЛИМОСТИ БУМАГИ Российский патент 2011 года по МПК G01N33/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к полиграфической и целлюлозно-бумажной промышленности, может быть использовано при выборе и изготовлении бумаги для печати (офисной, типографской, газетной, для глубокой печати, книжно-журнальной, офсетной), т.е. для тех видов бумаги, прочность поверхности которых в основном определяет их потребительские свойства.

Проблема обеспечения оптимальной прочности поверхности и пыления бумаги выдвинулась на первый план в связи с резким возрастанием скорости печати на современном печатном оборудовании и необходимостью повышения качества печати, определяющего конкурентоспособность полиграфических производств.

Уровень техники

Известен способ определения пылимости бумаги, основанный на механическом воздействии на бумагу для отделения пылинок и волокон [Березин Б.И., Загаринская Л.А. "Полиграфический материал" Искусство, М., 1955]. При этом образец бумаги закрепляется между двумя дисками, покрытыми резиной, а пылимость бумаги характеризуется числом оборотов диска, вызвавшим появление заметного разрушения поверхности бумаги.

Определенная известным способом пылимость бумаги имеет большой разброс показателей из-за визуальной оценки поверхности бумаги.

Известен способ определения пылимости бумаги, основанный на механическом воздействии ножа на бумагу, укрепленную на специальном диске, путем скольжения ножа по бумаге [книга "Сборник трудов" Украинского научно-исследовательского института целлюлозной и бумажной промышленности, выпуск VI, Государственное издательство технической литературы УССР, Киев, 1962, с.94-103].

Пылимость известным способом определяют путем взвешивания образца до и после испытания при постоянной влажности воздуха. Таким образом, наступившая потеря веса считается мерой пылимости бумаги.

Определенная известным способом пылимость бумаги также имеет большой разброс показателей из-за объективной трудности по определению потери веса образца и его пересчета.

Известен способ определения пылимости и прочности поверхности бумаги путем механической обработки образца бумаги резиновым валиком при давлении, удаления с поверхности резинового валика оставшихся на его поверхности пылинок и волокон и вычисления искомой величины (ГОСТ 9596-61, Метод определения пылимости бумаги). В общем виде признаки известного способа, как совокупности операций над материальным объектом, могут быть сформулированы следующим образом: способ определения прочности поверхности и пылимости бумаги, включающий прижатие к образцу бумаги контртела с липкой поверхностью на определенное время при постоянном давлении, удаление прилипших к поверхности контртела частиц бумажной пыли, измерение их количества и вычисление геометрических характеристик.

В известном способе величина давления между цилиндрами не оказывает существенного влияния на результаты определения количества и средних геометрических характеристик, поэтому все испытания ведут при постоянном давлении, оказываемом специальным грузом и верхней частью устройства для испытания, которое содержит контртело - верхний цилиндр с гуммированной поверхностью, массой 7 кг.

Требуемое давление между валиками устанавливают с помощью набора грузов, а размеры образца бумаги при определении пылимости - 150^×400 мм. Искомая величина, характеризующая пылимость бумаги, - количество пылинок в квадрате 2×2 мм, попадающих в него за один оборот резинового валика. Подсчитывают количество пылинок, оставшихся на резине валика, - путем удаления их с поверхности валика в емкости с водой.

Известный способ обеспечивает удовлетворительное воспроизводство показателя пылимости. При этом на получаемые результаты не оказывают влияния выбор стороны бумаги, а также ориентация образца относительно машинного направления бумаги.

Недостаток известного способа - отсутствие в типографиях такого специализированного прибора, малая точность и длительность испытаний.

Сущность предложения

Решаемой технической задачей является повышение точности и оперативности способа оценки, возможность определения не только средних размеров пылинок, но и доли площади поверхности бумаги повреждаемой при печати вследствие недостаточной ее прочности (пылимости).

Поставленная задача решается тем, что в известном способе определения пылимости бумаги, включающем прижатие к образцу бумаги контртела с липкой поверхностью на определенное время при постоянном давлении, удаление прилипших к поверхности контртела частиц бумажной пыли, измерение их количества и вычисление геометрических характеристик, согласно предложению в качестве контртела с липкой поверхностью используют самоклеящиеся прозрачные пленки, которые отслаивают с постоянной скоростью и фотографируют под микроскопом в проходящем свете, с последующим определением числа и геометрических характеристик проекций частиц бумажной пыли на поверхность пленки. В качестве контртела с липкой поверхностью используют полимерные прозрачные пленки со слоем липкой полимерной композиции, величина адгезии которой, определенная по методу FTNAT FTM1, составляет 5÷20 Н/25 см.

Давление прижатия самоклеящейся прозрачной пленки к образцу бумаги составляет 10÷100 кПа, время прижатия 1÷20 минут, скорость отслаивания 50÷500 мм/мин.

После отслаивания полоски самоклеящейся прозрачной пленки от бумаги ее фотографируют при увеличении 760 крат цифровой фотокамерой и сканируют изображение с использованием системы анализа изображений «Видео-Тест». Обработка изображения участка поверхности самоклеящейся прозрачной пленки при помощи системы анализа изображений «Видео-Тест» позволяет получить следующие данные:

- общее число частиц бумажной пыли на единице поверхности пленки;

- долю общей площади проекции частиц бумажной пыли на единице поверхности пленки;

- средний (эффективный) размер частиц бумажной пыли;

- среднее значение площади проекции частицы бумажной пыли среднего размера;

- гистограмму распределения частиц бумажной пыли по размерам;

- гистограмму распределения частиц бумажной пыли по площади проекции частиц.

Предложение иллюстрируется примерами реализации способа, результатами измерений пылимости разных сортов бумаги и схемой осуществления отслаивания полоски самоклеящейся прозрачной пленки от бумаги.

Фиг.1. Схема проведения испытаний. Отслаивание полоски самоклеящейся прозрачной пленки от бумаги.

1 - образец бумаги; 2 - полоска пленки; 3 - зажимы тест-машины.

Фиг.2. Фотография самоклеящейся пленки после отслаивания. Снято при увеличении 760 крат в проходящем свете.

4 - частицы пыли.

Фиг.3. Гистограмма распределения частиц бумажной пыли по диаметру проекции, полученная в программе «Видео-Тест» при испытании бумаги для принтеров «Сапоп сору».

Фиг.4. Гистограмма распределения частиц бумажной пыли по величине площади проекции, полученная в программе «Видео-Тест при испытании бумаги для принтеров «Data Сору».

Фиг.5. Корреляция показателя поверхностной прочности бумаги по Деннисону (номер карандаша) и предлагаемой характеристики поверхностной прочности и пылимости бумаги - «удельной площади частиц» (D_Σ). Номера точек на графике соответствуют следующим маркам бумаги:

1 - Canon сору, 2 - Снегурочка, 3 - Ballet Classic, 4 - Data Copy, 5 - IQ Triotec Premium, 6, 7 - Future Lasertech и Kym Lux, 8 - HP Office paper, 9 - Select Ultra, 10 - SvetoCopy.

Пример 1. Определяют прочность поверхности и пылимость офисной бумаги Ballet Classic, путем прижатия к образцу бумаги пленки размером 2×10 см с липкой поверхностью - полоски самоклеящейся пленки Qracal 640 G-00 с адгезионной прочностью по FINAT FTM1 16 Н/25 мм. Накрывают стеклянной пластиной размером 11×15 см, на которую помещают груз массой 1000 г, и выдерживают под давлением 30 кПа в течение 5 мин. Бумагу вырезают по контуру пленки и полученную полоску расслаивают на разрывной машине при скорости 50 мм/мин. Пленку, отслоенную от бумаги, фиксируют резиновым кольцом для удобства дальнейшего изучения образца, помещают в чашечку Петри, фотографируют и исследуют на микроскопе с системой анализа изображений ВидеоТест при увеличении в 760 крат (размер кадра 200×150 мкм) на предмет наличия выщипанных частиц бумаги (частиц пыли). Делают по 3 измерения (аналитической обработки изображения) для каждого образца. Данные всех трех измерений автоматически суммируются и усредняются программой обработки результатов измерений. Для сравнения определяют прочность поверхности бумаги по Деннисону (номер карандаша). Результаты приведены в таблице.

Таблица Марка бумаги Показатель по Деннисону П_д, № Удельная площадь частиц Ds, % Ballet Classic 16 0,8 Снегурочка 16 0,7

Пример 2. Определяют прочность поверхности и пылимость офисной бумаги «Снегурочка» по примеру 1, но используют самоклеящуюся пленку Oracal 620 G-00 с адгезионной прочностью по FINAT FTM1 10 Н/25 мм, скорость отслаивания пленки составляет 300 мм/мин, давление 100 кПа. Удельная площадь частиц D_Σ составляет 0,65±0,05%.

Пример 3. Определяют прочность поверхности и пылимость офисной бумаги по примеру 1, но испытывают образцы бумаги различных производителей и разных марок SvetoCopy (РФ), Select Ultra (РФ), HP Office paper (РФ), Canon copy (Финляндия), Data Copy (Швеция), Future Lasertech (Финляндия) Kym Lux (Финляндия), IQ Triotec Premium (Австрия).

Для сравнения определяют прочность поверхности бумаги по Деннисону (номер карандаша). Результаты приведены на фиг.5 в виде графика корреляции.

Видно, что величины, полученные в двух разных методах оценки прочности поверхности бумаги, коррелируют с вероятностью 0,74. Метод отслаивания самоклеящихся материалов можно использовать на практике для оценки прочности поверхности бумаги на ряду (или вместо) метода восковых карандашей. У шести из десяти исследуемых бумаг показатель по Деннисону П_д одинаков и равен 16, а значение удельной площади частиц D_Σ несколько различается, что может быть обусловлено большей точностью и чувствительностью предлагаемого метода к особенностям структуры бумаги.

Изобретение относится к полиграфической и целлюлозно-бумажной промышленности. Заявленный способ определения пылимости бумаги включает прижатие к образцу бумаги самоклеящейся прозрачной пленки на определенное время при постоянном давлении, отслаивания пленки с постоянной скоростью и фотографирования под микроскопом в проходящем свете, с последующим определением числа и геометрических характеристик проекций частиц бумажной пыли на поверхность пленки с использованием цифровых увеличенных изображений поверхности пленки и программы статистической обработки на ЭВМ. Технический результат - повышение точности и оперативности способа оценки, возможность определения не только средних размеров пылинок, но и доли площади поверхности бумаги повреждаемой при печати вследствие недостаточной ее прочности (пылимости). 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ определения пылимости бумаги, включающий прижатие к образцу бумаги контртела с липкой поверхностью на определенное время при постоянном давлении, удаление, измерение количества прилипших к поверхности контртела частиц бумажной пыли и вычисление их геометрических характеристик, отличающийся тем, что в качестве контртела с липкой поверхностью используют самоклеящиеся прозрачные пленки, которые отслаивают с постоянной скоростью и фотографируют под микроскопом в проходящем свете, с последующим определением числа и геометрических характеристик проекций частиц бумажной пыли на поверхность пленки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение числа и геометрических характеристик проекций частиц бумажной пыли на поверхность пленки осуществляют с использованием цифровых увеличенных изображений поверхности пленки и программы статистической обработки на ЭВМ.