|
|
"Świat Druku" - miesięcznik
Archiwum
Rok 2002
Listopad
Dlaczego polscy poligrafowie preferują papiery o jaskrawej białości i wysokim połysku
Papier jako przedmiot wywołuje w nas różnorakie odczucia w zależności od przyjemnych lub nieprzyjemnych przeżyć kojarzących się z jego wyglądem, a więc także barwą i połyskiem. Na emocjonalny stosunek do tych parametrów mają zasadniczy wpływ skojarzenia powstające zarówno na podłożu doświadczeń osobniczych, jak i uwarunkowane kulturowo.
|
Barwa
Papier znany jest od prawie dwóch tysięcy lat i do dziś starodruki wzbudzają nasz zachwyt pięknem faktury i barwą, która wcale nie ma wysokiego stopnia bieli. Wytworzony przed wiekiem XIX zachowuje znakomicie swoje właściwości wytrzymałościowe, a jego żółtawa barwa jest symbolem szlachetności i luksusu. Dopiero oszałamiający rozwój technologii w XIX wieku i wprowadzenie maszyn do ciągłego formowania wstęgi papierniczej spowodowały, że papier stał się powszechnie dostępny, a więc stracił wartość zbytku.
Dla zmniejszenia chłonności cieczy papier musi być zaklejany w masie. Przez wiele lat stosowano do tego celu kleje żywiczne, których cząstki po dodaniu koagulantu, najczęściej siarczanu glinu, osadzają się na włóknach i podczas suszenia ulegają spiekaniu, dzięki czemu włókna w papierze nabierają cech hydrofobowych. Wskutek hydrolizy siarczanu glinu w wodzie powstaje kwas siarkowy, który nadaje wodnej zawiesinie masy papierniczej odczyn kwaśny (pH 4,5-5). Resztkowa część tego kwasu pozostaje w gotowym papierze, w którym zawsze obecna jest także woda. Kwas powoduje depolimeryzację celulozy, w wyniku czego następuje spadek właściwości wytrzymałościowych papieru prowadzący w skrajnym wypadku do rozpadu wytworu. Wytwór papierniczy otrzymywany metodą kwaśną ulega starzeniu tym szybciej, im więcej jest w nim ligniny.
W wyniku starzenia się papier zmienia barwę z białej na żółtą, zwłaszcza gdy jest wystawiony na działanie światła słonecznego. Nic więc dziwnego, że w ogólnym odczuciu papier o odcieniu przesuniętym w zakres żółty to papier stary, a więc o niskiej jakości, natomiast papier o bieli niebieskawej, czyli papier o wysokiej białości, to papier nowy, o wysokich parametrach jakościowych. Kwas obecny w papierze dokonuje szybszego i większego zniszczenia niż przez całe wieki dokonały mole, grzyby i gryzonie. Olbrzymie zbiory książek i dokumentów wydrukowanych do lat osiemdziesiątych XX w. ulegają zagładzie.
Dziś przemysł papierniczy przeszedł na wytwarzanie papierów drukowych i biurowych w środowisku alkalicznym. Pozwoliło to na uzyskanie papierów o wysokiej odporności na starzenie się, ale ogólne podejście do barwy ulega zmianom bardzo powoli.
Specjaliści od marketingu twierdzą, że odbiorcy domagają się wysokiej bieli wytworów papierowych, toteż producenci prześcigają się w uzyskiwaniu wysokiej białości. Coraz więcej papierni produkuje papier o białości CIE (whiteness) powyżej 160 [1]. Należy tylko postawić pytanie, czy końcowym odbiorcom - czytelnikom książek i czasopism oraz użytkownikom kserografów i drukarek komputerowych - tak bardzo na tym zależy. Papier przede wszystkim nie powinien mieć odcieni sinawych lub zszarzałych, gdyż te kojarzą się z brudem. Odnosi się jednak wrażenie, że to raczej specjalistom od spraw marketingowych brak wiedzy o innych zaletach papieru i najłatwiej jest im zachwalać papier o białości wyższej niż białość papieru produkowanego przez konkurencję, bo tylko barwę papieru mogą sami ocenić bez stosowania aparatury pomiarowej.
A tymczasem światowi dyktatorzy mody uznali, że biel o wysokiej jaskrawości jest mało elegancka i jej stosowanie świadczy o złym guście. Obecnie przyszła moda - i to nie tylko w papiernictwie - na produkty „naturalne”. Z tego powodu coraz większym zainteresowaniem cieszą się papiery żółtawe, kremowe lub o barwie écru [2].
Papier o wysokiej białości wychodzi z mody!
Na zmianę preferencji odbiorców ma też wpływ coraz większa świadomość zagrożeń ekologicznych. Barwa papieru jest zależna od jego receptury. Papiery do druku i pisania wytwarza się z bielonych mas długo- i krótkowłóknistych z drewna iglastego i liściastego oraz z bielonych mas półchemicznych lub termomechanicznych. Ilościowy udział tych mas i ich białość wpływają na końcową charakterystykę optyczną otrzymanego papieru. Stosowanie wyłącznie mas celulozowych zwiększa zapotrzebowanie na papierówkę drzewną, a ich bielenie wpływa na wzrost kosztów wytwarzania oraz powoduje obciążenie środowiska naturalnego ściekami bardzo trudnymi do utylizacji.
Rywalizacja w otrzymywaniu papierów o wysokiej białości jest dla producentów coraz trudniejsza, gdyż napotyka barierę technologiczną spowodowaną obniżaniem białości półproduktów włóknistych, co jest związane z:
• wprowadzaniem bezchlorowych technologii bielenia
• stałym zwiększaniem udziału włókien wtórnych (makulatury) w wytworach papierowych
• zastosowaniem mas półchemicznych i mechanicznych o znacznej zawartości ligniny.
W ostatnich latach w wielu krajach, m.in. w Niemczech, Wielkiej Brytanii, Włoszech, w których zużycie wytworów papierowych jest bardzo wysokie, a ich zasoby drewna są ograniczone, rośnie z roku na rok znaczenie makulatury jako źródła surowca włóknistego. W krajach tych podejmuje się działania promujące papiery wytwarzane z włókien wtórnych. Działania te polegają m.in. na edukowaniu społeczeństwa, głównie przez wyjaśnianie ekologicznych aspektów stosowania makulatury. Zastępując 1 tonę masy celulozowej masą makulaturową zaoszczędza się 5,5 m3 drewna, 400 kWh energii elektrycznej, 80 m3 wody, 1200 kJ energii cieplnej [3]. W Niemczech odzyskuje się i przetwarza ponad 60% makulatury w stosunku do ogólnego zużycia wytworów papierowych w tym kraju (wskaźnik ten dla Polski wynosi obecnie 37%) [4]. Wprowadzane są również uregulowania prawne obligujące do stosowania makulatury.
Powszechną metodą zwiększania białości papierów jest stosowanie wybielaczy optycznych (fluo-rescent whitennig agents - FWA) i barwników niuansujących. Zasada działania FWA polega na pochłanianiu promieniowania UV i przetwarzaniu go w fioletowo-niebieskie widzialne promieniowanie fluorescencyjne. Do aktywacji FWA potrzebne jest światło zawierające ultrafiolet (światło słoneczne, w mniejszym stopniu światło lamp jarzeniowych). Energia wypromieniowywana przez wybielacz optyczny dodaje się do energii światła odbitego od powierzchni papieru, toteż do oka obserwatora dochodzi jaskrawe promieniowanie dające wrażenie większej białości. Taka ilość energii nie jest obojętna dla oka - czytanie tekstu wydrukowanego na bardzo białym papierze powoduje szybkie zmęczenie wzroku. Przyjazne człowiekowi światło lampy żarowej jest pozbawione UV, toteż przy takim świetle wybielacz optyczny nie ulega aktywacji i wrażenie bieli jest znacznie mniejsze, a jej odcień przechodzi w zakres żółtawy, zgodny z naturalną barwą papieru. W takim świetle wartość białości CIE byłaby poniżej 100. Czy więc dążenie do uzyskiwania tak wysokiego stopnia bieli ma uzasadnienie logiczne? Nic nie przemawia za tym, aby papiery do kserokopiarek oraz drukarek biurowych i domowych były bardzo białe.
Ponadto wybielacze optyczne stosowane w papiernictwie mają ograniczoną odporność na światło i w krótkim czasie papiery o początkowo wysokiej białości przechodzą w odcień lekko żółty.
Eliminowanie naturalnego żółtego odcienia papieru odbywa się też na drodze dodawania niebieskich lub fioletowych barwników niuansujących, absorbujących światło w zakresie żółtym. Oko ludzkie dostrzega takie papiery jako bielsze od papierów nieniuansowanych. Jednak wskutek absorpcji promieniowania widzialnego zmniejszona zostaje ilość światła odbitego od powierzchni papieru (a więc i białość), zwłaszcza w świetle lampy żarowej. Efekt jest wprost przeciwny - taki papier uzyskuje nieprzyjemny sinawy odcień.
Równanie CIE ma sens dla białych papierów o nieznacznej chromatyczności, bowiem jest ono ważne jedynie we względnie małym obszarze przestrzeni barwnej. Producenci papieru wykorzystują ułomność wyliczania, bowiem zgodnie z tym równaniem - im bardziej niebieski jest papier, tym wyższy wskaźnik białości CIE, gdyż współrzędne trójchromatyczne x1o, y10 barwy mają wtedy niższe wartości. Gdyby pominąć wprowadzone przez CIE ograniczenia związane z tonem barwy, to papier ciemnoniebieski o jasności 20% miałby białość CIE o przeszło 240 jednostek wyższą niż papier biały o odcieniu naturalnym i jasności 90%! Do oceny barwy papieru nie wystarcza więc podanie wskaźnika białości CIE (whiteness), należy koniecznie dostarczyć informacji o zakresie odchyłek (tonu), które są wyliczane z odpowiedniego wzoru ograniczającego stosowanie równania CIE [5]. Jeżeli odchylenia bieli mieszczą się poza zakresem -3 < T10 < +3, to papier nie jest już biały, lecz barwny. Dodatkowym ograniczeniem jest warunek, że poziom odbicia światła od materiału nie może być zbyt niski, a sam materiał - zbyt niebieski. Jak wiadomo z doświadczenia, niektórzy producenci papieru nie spełniają tego warunku [6].
Połysk
Według oceny obserwatora nadruk jest ładny, jeśli jego barwy są czyste, o dużej jaskrawości. Dla zaistnienia tego efektu światło musi dotrzeć do substancji barwnych farby, a to jest uzależnione od głębokości wnikania farby w papier. Ponadto wszystkie punkty rastrowe formy drukowej powinny wejść w kontakt z podłożem drukowym, a to zależy głównie od gładkości papieru, czyli od jego geometrii powierzchni [7].
W papierze niepowlekanym na powierzchni znajdują się włókna celulozowe o małym stopniu uporządkowania. Między włóknami tworzą się pory, co powoduje, że powierzchnia ma względnie dużą szorstkość i nie ma połysku.
Włókna celulozowe przy zwykłym stopniu zmielenia mają długość 0,8 do 1 mm i grubość 0,07 do 0,08 mm, natomiast pory są kilkakrotnie większe niż punkty rastrowe przy wysokiej liniaturze rastra. Na powierzchni takiego papieru nie można otrzymać wysokojakościowych nadruków o liniaturze rastra powyżej 30, gdyż wielkość punktów rastrowych jest mniejsza niż wymiary włókien i porów. Punkt rastrowy często nie wchodzi w kontakt z papierem, gdyż natrafia nie na włókno, ale na powietrze w porach.
W celu wyrównania powierzchni papieru jest on poddawany wygładzaniu na maszynie papierniczej lub poza nią, ale i tak poziom gładkości i równomierności wnikania farby w ogromnym stopniu ustępuje papierom powlekanym. Ponadto farby są wtłaczane do wnętrza papieru. Mało gładka powierzchnia papieru odbija światło w sposób rozproszony powodując, że światło nie sięga do substancji barwnych farby i stopień jego odbicia jest za niski, aby barwa była wyrazista.
Dla polepszenia jakości nadruku jest konieczne wyrównanie powierzchni papieru. Odbywa się to na drodze powlekania.
Poligrafowie wiedzą doskonale, że papiery z powłokami pigmentowymi (tj. papiery powlekane) mają znacznie lepszą drukowność niż papiery niepowlekane, np. offsetowe. Na papierach powlekanych odwzorowanie nadruku jest znacznie wyraźniejsze, a barwy jaskrawsze. Z dawnych lat pozostało jeszcze używane przez drukarzy nazewnictwo: na papiery powlekane mówi się „kreda” lub „papiery kredowane”. Pochodzenie tych nazw nie jest dokładnie wyjaśnione, ale domyślać się można, że pochodzą one albo od kredy stosowanej początkowo jako pigment do powlekania, albo od kredowobiałej barwy tych papierów.
W papierach powlekanych warstwę wierzchnią stanowi powłoka składająca się co najmniej w 80% z drobnoziarnistych pigmentów (60 do 90% ziaren pigmentu ma średnicę poniżej 2 mikrometrów, a więc są ponad 100 razy mniejsze od długości włókien papierniczych). W trakcie powlekania wypełniają one nierówności na powierzchni papieru. Między ziarnami pigmentu tworzą się bardzo drobne kapilary - powłoki mają znacznie mniejsze pory niż papiery niepowlekane. Jakość nadruku zależy nie tylko od składu pigmentów, ale i od rodzaju i ilości środków wiążących, gramatury powłoki oraz metody powlekania i wygładzania. Im grubsza powłoka, tym lepsze są właściwości drukowe papieru, powierzchnia ma teraz bardzo równomierny skład i mikroporowatość.
Pigmenty do powlekania nie mają ziaren o dużej kapilarności wewnętrznej i powłoka stanowi barierę dla cieczy. Składniki farby drukowej mogą wnikać jedynie w pory między nimi. Powłoka tworzy jakby sito, tak że barwne pigmenty farby drukowej pozostają na powierzchni papieru. Do substancji barwnych farby drukowej dociera więcej światła niż w przypadku farby na papierach niepowlekanych. Natężenie barwy jest dużo większe, a punkty rastrowe są ostrzej zarysowane, tak więc nadruki są dużo ładniejsze.
Wśród poligrafów panuje jeszcze przekonanie, że im wyższy połysk papierów powlekanych, tym wyższa gładkość, a więc i lepsza drukowność. Nic bardziej mylnego. Połysk zależy przede wszystkim od rodzaju pigmentu w powłoce, metody powlekania oraz kalandrowania. W połyskliwych papierach LWC, MWC i HWC głównym pigmentem jest kaolin, którego płytkowe ziarna układają się równolegle do powierzchni papieru i po kalandrowaniu działają jak lusterka. Dla uzyskania dużej gładkości i wysokiego połysku konieczne jest jednak stosowanie wyrównującej metody powlekania, np. za pomocą skrobaka gładzącego. Na nic się zda silne kalandrowanie, jeżeli powłoka jest nanoszona metodą konturową, np. za pomocą szczotki powietrznej, a w kraju takie urządzenia stosowano w siermiężnych latach PRL. Wytwarzane w tamtych latach papiery kredowane nie dość, że nie miały wysokiego połysku, to jeszcze istniejący połysk był nierównomierny. Ponadto w powłokach pigmentowych jako środek wiążący stosowano kazeinę, toteż papiery szybko żółkły. Nadruki na tamtym papierze były niskiej jakości, toteż dzisiaj dostępne papiery powlekane - o wyższym, a przede wszystkim równomierniejszym połysku, przyprawiają poligrafów o zawrót głowy.
Odpowiednie farby umożliwiają uzyskanie wspaniałych nadruków na papierach powlekanych, ale wysoki połysk podłoża drukowego oddziałuje niekorzystnie na postrzeganie barwy. Czytanie tekstu wydrukowanego na wysokopołyskliwym papierze jest trudne, gdyż na jego powierzchni następuje kierunkowe odbicie światła, które w wyniku tego nie wchodzi w kontakt z substancjami barwnymi farby. Odbicie kierunkowe jest bezbarwne i barwy nadruku znikają w jego obszarze. Konieczne jest więc „ustawianie” czytanego druku pod odpowiednim kątem, co jest więcej niż irytujące. Mniejsza z tym, gdy są to opakowania czy ulotki reklamowe, ale już foldery informacyjne, a tym bardziej reprodukcje fotografii lub obrazów, powinny być drukowane na papierach o niskim lub najwyżej średnim połysku. Wysoki połysk papieru uniemożliwia dostrzeżenie wielu szczegółów reprodukowanego obrazu czy fotografii, a nie o to przecież chodzi zleceniodawcy.
Wzrost gładkości papieru nie zawsze idzie w parze ze wzrostem połysku. Na rynku są dostępne papiery typu „chromolux” o połysku lustrzanym, ale miernej gładkości [8], jak również powlekane papiery matowe o wysokiej gładkości. W powłokach papierów matowych najczęściej obecny jest naturalny węglan wapnia, którego sferyczne ziarna rozpraszają padające światło obniżając połysk. Różnica między ziarnami kaolinu i węglanu wapnia jeżeli chodzi o kształt sprawia, że do powlekanych papierów matowych należy stosować inne farby niż do papierów z połyskiem. Sprawia to niektórym poligrafom trudności, toteż wolą oni drukować na papierach z połyskiem, gdyż te papiery są im dobrze znane.
Tymczasem to gładkość i równomierność połysku, a nie sam połysk, są dzisiaj w krajach wysokorozwiniętych uważane za miarę wysokiej jakości papieru. Elegancki papier to papier matowy lub co najwyżej o średnim połysku. Wysoki połysk nie jest w dobrym tonie.
Podsumowanie
Wysoka białość i/lub bardzo wysoki połysk nie świadczy już dziś o znakomitej jakości papieru. Najważniejszymi parametrami, które sprawiają, że dany papier jest uznany za piękny, są: gładkość, równomierność połysku lub matu oraz tzw. porcelanowe przezrocze (równomierność rozłożenia włókien w papierze). Moda i świadomość uwarunkowań ekologicznych dotyczących produkcji papieru sprawią, że w przyszłości papiery o wysokiej białości powinny mieć zastosowanie tylko na druki reklamowe i niektóre opakowania. W pozostałych przypadkach dominować będą naturalne barwy papieru o niższym stopniu bieli i żółtawe. Także eleganckie, piękne wydawnictwa będą drukowane na papierach matowych lub półmatowych, papiery z bardzo wysokim połyskiem będą miały większe znaczenie tylko w niektórych reklamach.
dr inż. Ewa Drzewińska
Instytut Papiernictwa i Poligrafii Politechniki ŁódzkiejLiteratura
1. L. Ohlsson, Wybielacze optyczne i pigmenty cieniujące w produkcji białego papieru i tektury, Konferencja Progress 2002, s. SP--48-1, Gdańsk 2002.
2. EW, Co w... papierze piszczy, „Świat Druku”, nr 9, s. 32-39 (2002).
3. W. Surewicz, Propozycje uściślenia pojęć związanych z makulaturą i jej użytkowaniem, „Przegląd Papierniczy”, nr 1, s. 29 (1998).
4. Z. Fornalski, W. Tarnawski, Ogólnopolskie Seminarium „Program zwiększenia pozysku i wykorzystania makulatury w Polsce”, Warszawa 1999.
5. PN-ISO 11 475 Papier i tektura. Oznaczanie białości CIE, D65/10o (światło dzienne zewnętrzne).
6. M. Ciepliński, A. Świętonowska, Ocena białości papieru w świetle najnowszych norm międzynarodowych, Konferencja Progress 2002, s. SP-43-1, Gdańsk 2002.
7. E. Drzewińska, Geometria powierzchni różnych gatunków papieru, „Świat Druku”, nr 11, s. 40-44 (1999).
8. E. Drzewińska, Papiery typu chromolux, „Świat Druku”, nr 12, s. 26-28 (2001).
|
|
|
|
