Образование изображения происходит при взаимодействии бумаги и краски в процессе печатания. Качество изображения - графическая точность, оптическая плотность, цветовоспроизведение и др., а также бесперебойное протекание технологического процесса зависят от того, как при этом проявляются физические и технические свойства бумаги и краски. Структура бумаги и слоев картона различна, что осложняет прогнозирование их поведения при печатании.
Взаимодействие бумаги и краски сводится, во-первых, к переносу краски с формы на бумагу и образованию оттиска, воспроизводящего оригинала, во-вторых, к закреплению краски на оттиске. Смачивание бумаги краской, ее прилипание к бумаге, приводящее затем к образованию изображения, происходят при контакте бумаги и краски на форме, степень которого зависит от рельефа поверхности. Особенностью взаимодействия краски с бумагой является проникновение краски или ее компонентов в пористую структуру бумаги. В зависимости от пористости бумаги по-разному протекает ее взаимодействие с краской. При печати плашек, большое влияние оказывает толщина материала и равномерность покровного слоя. Если запечатываемый материал имеет значительный разброс по толщине в пределах листа, то давление в зоне печатного контакта распределяется неравномерно, ухудшая тем самым однородность печати и приводя к пятнистости оттиска. В отличие от бумаг, картоны должны обладать высокой жесткостью, каркасностью, барьерными свойствами и прочностью. Для изготовления красочной упаковки используют, как правило, мелованные (покрытые) картоны. Качество покрытия лицевой стороны бумаги и картона влияет как на результат печати, так и на процессы лакирования или тиснения.
Таким образом, исследование рельефа поверхности бумаги и картона, влияния его структуры на печатные свойства, является достаточно актуальным и представляет практический интерес.
В работе приведено исследование свойств поверхности мелованных бумаг и картонов (табл.1) с помощью электронно-лучевого профилографа MICRO MEASURE 3D station. Образец исследуемого материала помешают на предметный столик профилографа, с помощью программного обеспечения производятся необходимые настройки (калибровка, настройка резкости, ввод необходимых параметров). Световым пучком диаметром 2мкм освещаю поверхность материала импульсами с частотой 30, 100, 300, 1000Гц, в зависимости от шероховатости ее поверхности. С помощью программного обеспечения профилографа, позволяющего регистрировать полученные измерения и проводить их статистическую обработку с получением различных данных о поверхности исследуемого образца, были определены все параметры шероховатости: Rа, Rz, Rq, Rp, Rv, Rt, Rsk , Rru , RTp, RHTp. В основном главными параметрами шероховатости поверхности являются два значения:
- Среднее арифметическое отклонение профиля Ra по стандарту ISO 4287 и DIN 4768. Ra - является средним значением абсолютной величины отклонения профиля Y в пределах базовой длины;
- Средняя глубина шероховатости Rz (DIN 4768). Rz - является средним арифметическим из отдельных глубин шероховатости в последовательной выборке длин.
Результаты исследования подтверждают, что характеристика поверхности запечатываемого материала влияет на результат многокрасочной печати.
Согласно данным, представленным в табл.1, Ra картона с однослойным мелованием больше в два раза, чем у картонов двуслойного мелования, что говорит о высокоразвитой микро- и субмикроструктуры поверхности. Показатели неровностей поверхности доказывают, что Rz исследуемых материалов существенно различаются между собой. При увеличении количества слоев мелованного покрытия изменялись как параметры шероховатости, так и площади пиков и впадин. Для матовой мелованной бумаги с одним мелованным слоем характерна большая степень неравномерности поверхности от -5,76 до +6,37 мкм. Сравнение мелованной бумаги с однослойным и трехслойным мелованным покрытием показало, параметр шероховатости Rа в 3-4 раза меньше у последнего. Такая большая степень неравномерности зависит от местных скоплений волокон (уплотнений) и местных разреженных участков, а также от отдельных грубых неразработанных волокон древесной массы (в 2-х-мерном изображении - это красные участки). Самая низкая степень неравномерности поверхности от -1 до +1 мкм характерна для глянцевой мелованной бумаги с тремя слоями мелованного покрытия, что свидетельствует о практически идеально ровном распределении элементов структуры поверхности бумаги, в данном случае параметр шероховатости Rа = 0,299 мкм. Печать на материалах с однородной структурой возможна там, где необходима точность передачи высоколиниатурных растровых иллюстраций. При нанесении слоев мелованного покрытия повышается гладкость материала, структура поверхностного слоя становится мелкопористой, что улучшает четкость передачи растровых элементов изображения.
Таблица 1. Параметры шероховатости
| Наименование | Масса г/м2 | Мелование | Ra, мкм | Rz, мкм | Sпик, мкм2 | Sвп, мкм2 |
| Картон | 340 | Однослойное | 1,2 | 7,73 | 2194 | 1346 |
| Картон | 340 | Двухслойное | 0,63 | 3,73 | 276 | 3001 |
| Картон | 210 | Однослойное | 1,44 | 8,87 | 1679 | 2253 |
| картон | 205 | Двухслойное | 0,889 | 5,54 | 873 | 1517 |
| Бумага матовая | 80 | однослойное | 1,28 | 8,34 | 1084 | 2998 |
| Бумага матовая | 170 | трехслойное | 0,438 | 3,2 | 544 | 819 |
| Бумага глянцевая | 170 | двухслойное | 0,421 | 4,5 | 874 | 460 |
| Бумага глянцевая | 170 | трехслойное | 0,299 | 3,03 | 553 | 507 |
Проведенный анализ позволит прогнозировать качество оттиска при запечатывании конкретного материала. В момент контакта с бумагой краска под давлением формы вдавливается в неровности бумаги и проникает в широкие устья ее пор как единая система. После снятия давления начинают действовать капиллярные силы, вызывающие ее впитывание. В случае крупнопористой бумаги и малой вязкости краски она может впитываться целиком, без разделения на компоненты. Мелкопористая же структура бумаги создает условия избирательного впитывания в нее маловязких компонентов краски, масел и растворителей.
В результате избирательного впитывания увеличивается концентрация пигмента в красочном слое, что вызывает повышение прочности коагуляционной структуры краски, способствующей ее закреплению.
Излишнее впитывание краски в бумагу, характерное для бумаг с высокой пористостью, является отрицательным явлением, снижающим качество печатной продукции. Из-за впитывания происходит не только изменение оптической плотности всего изображения, но и изменение ра