Το χαρτί που έχει προορισμό την εκτύπωση θα πρέπει να πληρεί μια σειρά ιδιοτήτων, διασφαλίζοντας την επιτυχία και την ποιότητα της εκτύπωσης. Μια σωστή εκτύπωση χρειάζεται την καλύτερη δυνατή απορρόφηση του μελανιού, μ’ έναν τρόπο αρμονικό και ομοιόμορφο.

Προκειμένου να έχουμε ομοιομορφία εκτύπωσης είναι πολύ βασικό οι ιδιότητες του χαρτιού, οι οποίες επηρεάζουν το αποτέλεσμα, να είναι καθοριζόμενες και ελεγχόμενες. Η παραπάνω αρχή γίνεται πολυπλοκότερη αν προσθέσουμε τις διάφορες τεχνολογίες εκτύπωσης σε συνδυασμό με τα διαφορετικά χαρακτηριστικά των χρησιμοποιούμενων μελανιών καθώς και των διαφορετικών ταχυτήτων εκτύπωσης.

Η ικανότητα εκτύπωσης του χαρτιού είναι μια ιδιότητα που αφορά την αρτιότερη και ομοιόμορφη αναπαραγωγή του αρχείου (κείμενο, εικόνα, κλπ). Στην σύγχρονη ορολογία πρόκειται για το sharpness της εκτύπωσης. Οι παράγοντες που την επηρεάζουν είναι, συνήθως, η απορροφητικότητα του χαρτιού, η ομαλότητα της επιφάνειάς του και η στιλπνότητα του χρώματος. Ως ταχύτητα εκτύπωσης θα μπορούσαμε να θεωρήσουμε την ευκολία με την οποία μπορεί να τυπωθεί το χαρτί. Φανταστείτε να αντιμετωπίσετε την όποια καθυστέρηση λόγω χαρτιού. Σε μια υποθετική καθυστέρηση 30 λεπτών ημερησίως λόγω χαρτιού, πολλαπλασιαζόμενη επί πέντε εργάσιμες ημέρες και επί του ποσού που χρεώνεται μια εργατοώρα, είναι εύκολο να κατανοηθεί το πόσο σημαντικός συντελεστής είναι. Τα σημεία λοιπόν που θα πρέπει να ελέγχονται είναι η ομαλότητα στο πάχος του χαρτιού, η ομοιομορφία των διαστάσεων, η αντοχή του, η απορροφητικότητα και το pH. Οι περισσότερες σύγχρονες βιομηχανίες χαρτιού έχουν αναπτύξει συστήματα ελέγχου και διασφάλισης της ποιότητας του χαρτιού, απαλλάσσοντας τον εκτυπωτή από την ανάγκη ελέγχου των παραπάνω ιδιοτήτων, χωρίς όμως να απαλλάσσεται πλήρως των «ευθυνών» του. Η ποιότητα της εκτύπωσης εξαρτάται από την επιφάνεια του χαρτιού. Ουσιαστικά, όσο καλύτερη είναι η επιφάνεια τόσο καλύτερο είναι το αποτέλεσμα. Πρακτικά, η ποιότητα εκτύπωσης εξαρτάται από τις ίνες και τους πόρους του χαρτιού, οι οποίοι επιδρούν στην συμπεριφορά του χαρτιού στην εκτύπωση. Επιδρούν στην διαπερατότητα, στην απορρόφηση και στην πυκνότητα του. Η ταχύτητα εκτύπωσης εξαρτάται από την μηχανική αντοχή του χαρτιού, η οποία με την σειρά της εξαρτάται από τις ίνες που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του. Θα πρέπει να έχουμε πάντα κατά νου ότι το χαρτί είναι ένα υλικό ανισότροπο και ανομοιογενές. Αν δούμε σε μικροσκοπική ανάλυση δύο φύλλα ίδιου υλικού, δεν θα έχουν την ίδια σύνθεση.

Θα μπορούσαμε, λοιπόν, να ταξινομήσουμε τις ιδιότητες του χαρτιού σε τρεις βασικές κατηγορίες. Αυτές οι οποίες έχουν σχέση με την επιφάνεια, αυτές που έχουν σχέση με την εμφάνιση και αυτές της μηχανικής αντοχής. Πρακτικά η μόνη μέτρηση που μπορούμε να κάνουμε είναι το βάρος ανά τετραγωνικό μέτρο και το πάχος του χαρτιού. Οι όποιες άλλες ιδιότητες εξετάζονται εμπειρικά ή βάση κάποιων δεδομένων συνθηκών.

Οι ιδιότητες του χαρτιού εξαρτώνται από τα μορφολογικά στοιχεία των ινών από τις οποίες έχει κατασκευαστεί. Για παράδειγμα, η κυτταρίνη (βασικό συστατικό παραγωγής χαρτιού) είναι υγροσκοπική, οπότε η υγρασία που περιέχει το χαρτί επιδρά ουσιαστικά στο πάχος και στο βάρος.

Το βάρος του χαρτιού είναι η μάζα του ανά μονάδα επιφανείας. Συνήθως μετριέται σε γραμμάρια ανά τετραγωνικό μέτρο (gr/m ή gm- ) και μετριέται με ειδικού τύπου μηχανές ζύγισης. Είναι ίσως η βασικότερη ιδιότητα, αφού είναι η πιο κατανοητή και ουσιαστική, μια και είναι αυτή που αφορά στην οικονομία της παραγωγής ενός εντύπου. Το χαρτί έχει τρεις διαστάσεις. Το μήκος (διεύθυνση κίνησης της μηχανής παραγωγής-άξονας Χ), το πλάτος (διεύθυνση κάθετη στον άξονα παραγωγής-άξονας Υ) και το πάχος, το οποίο είναι ο άξονας Ζ, ο οποίος προκύπτει από το επίπεδο Χ-Υ σε γωνία 90ο. Ουσιαστικά είναι η απόσταση μεταξύ των δύο πλευρών του χαρτιού και μετριέται με μικρόμετρο. Το πάχος μπορεί να ποικίλει ανάλογα με το πάχος των ινών που χρησιμοποιήθηκαν στην παραγωγή του. Οι ίνες από μαλακό ξύλο, επειδή είναι σαν ταινίες μεγάλου πλάτους, παράγουν πυκνό και λεπτό χαρτί. Ενώ οι ίνες από σκληρό ξύλο παράγουν παχύ χαρτί. Το πάχος του χαρτιού επιδρά στην αντοχή και στην σκληρότητά του. Το πάχος έχει άμεση συνάρτηση με την υγρασία. Ο όγκος του χαρτιού είναι η σχέση που προκύπτει από το πάχος του ως προς το βάρος του ανά τετραγωνικό μέτρο. Επίσης είναι μια ένδειξη της σχέσης μεταξύ του περιεχόμενου αέρα στο χαρτί και των ινών του. Η αναλογία του πάχους προς το βάρος συνήθως καθορίζει και το μήκος του και μια βασική ένδειξη για το πόσο αφράτο είναι το χαρτί δίνοντας έτσι την δυνατότητα συμπίεσης κατά την εκτύπωση. Για να έχουμε όσο το δυνατόν πιο αντικειμενική μέτρηση πάχους, μετράμε μια δεσμίδα δέκα χαρτιών και διαιρούμε το αποτέλεσμα με το δέκα.

Δείκτης μάζας = Πάχος (μm) / Γραμμάρια ανά τετρ. Μέτρο

Τα σύγχρονα μικρόμετρα μπορούν να ελέγξουν και τον ρυθμό φόρτισης, ο οποίος είναι η αντοχή σε ομοιόμορφη και σταθερή πίεση που μπορεί να δεχθεί το χαρτί στο πιεστήριο.

Η συμπιεστότητα αναφέρεται στο πόσο ελαττώνεται το πάχος του χαρτιού όταν δέχεται πίεση στην επιφάνειά του και εξαρτάται από την σκληρότητα και την πυκνότητα των ινών του. Τα ογκώδη και αφράτα χαρτιά έχουν μεγαλύτερη συμπιεστότητα απ’ ότι τα λεπτά και πυκνά χαρτιά. Δεν πρέπει να συγχέεται η συμπιεστότητα με την προσωρινή παραμόρφωση που δημιουργείται την ώρα της εκτύπωσης. Αφού εκτυπωθεί, το χαρτί επανέρχεται στο αρχικό πάχος και σχήμα. Είναι μια ιδιότητα πολύ σημαντική, και αυτό γίνεται κατανοητό όταν έχουμε να τυπώσουμε μια διαδοχική τετραχρωμία. Η ιδιότητα αυτή λέγεται ελαστικότητα και μαζί με την συμπιεστότητα λέγονται «μαξιλάρι εκτύπωσης» και αναπληρώνουν τις όποιες ατέλειες του χαρτιού ως προς την ομαλότητα και το πάχος. Η συμπιεστότητα του χαρτιού δεν παίζει ουσιαστικό ρόλο στην offset, αφού ο κύλινδρος εκτύπωσης παρέχει την απαιτούμενη ελαστικότητα για την ομοιόμορφη εκτύπωση. Ο βαθμός του «μαξιλαριού» εξαρτάται από την υγρασία, την σκληρότητα του χαρτιού, την ομαλότητα της επιφάνειας, το πάχος και την πυκνότητα.

Ένας από τους βασικότερους συντελεστές στην ποιότητα εκτύπωσης είναι η δομή της επιφάνειας, η οποία αναφέρεται ως ομαλότητα. Σχετίζεται με την διαμόρφωση του χαρτιού κατά την διαδικασία παραγωγής του. Οι διαδικασίες όπως η στίλβωση, η επίστρωση, κλπ., επηρεάζουν την ικανότητα διείσδυσης του αέρα, ή την διαπερατότητα ή την πυκνότητα του χαρτιού. Η ομαλότητα είναι βασική παράμετρος στην εκτύπωση γιατί ευθύνεται για την καλή μεταφορά του μελανιού στην εκτύπωση. Η ομαλότερη επιφάνεια δέχεται περισσότερο και πυκνότερο μελάνι, άρα δίνει καλύτερο αποτέλεσμα, αποδίδοντας στιλπνή εκτύπωση. Η ομαλότητα του χαρτιού μετριέται με μηχανικά μέσα. Είτε μέσω μεθόδων οπτικής επαφής, π.χ. η συσκευή Taly Surf είναι μία «πένα» η οποία σαρώνει την επιφάνεια και μας δίνει ένα διάγραμμα κατακόρυφων κινήσεων της πένας αυτής. Μια άλλη συσκευή είναι η Chapman Smoothness Tester, η οποία χρησιμοποιεί μια αντανακλώμενη δέσμη φωτός υπό γωνία 40ο, αναλύοντας σε διάγραμμα τα αποτελέσματα της αντανάκλασης. Μια άλλη συσκευή, η PPSt χρησιμοποιεί ένα πεντάπρισμα σε γωνία 60ο και μια φωτογραφική μηχανή CCD, είτε μέσω έμμεσων μεθόδων, π.χ. οι μετρήσεις ροής αέρα στην επιφάνεια του χαρτιού (μέθοδος Bekk).

Η διαπερατότητα του αέρα θεωρείται μια επίσης βασική ιδιότητα του χαρτιού, και ορίζεται ως η ροή αέρα μέσα από μία επιφάνεια, κάτω από κάποια συγκεκριμένη πίεση σε δεδομένη μονάδα χρόνου, υπό ειδικές συνθήκες εργασίας και πίεση λειτουργίας. Η μονάδα αυτή εκφράζεται σε μm (μικρά) ανά Pascal (μονάδα πίεσης) και δευτερόλεπτα.

1 ml/m2Pa X S = 1μm/Pa X S

Η διαπερατότητα δείχνει την εσωτερική δομή του χαρτιού και αποτελεί μια τιμή εκτίμησης της καλυπτικότητας και του εμποτισμού.

Ο συντελεστής τριβής είναι σπουδαίος για τα χαρτιά τυπογραφίας και συσκευασίας. Όταν δύο επιφάνειες έρχονται σε επαφή, όσο λείες και αν είναι αναπτύσσεται τριβή. Ακόμα και μεταξύ τους τα χαρτιά αναπτύσσουν τριβή. Θα πρέπει να είναι ελεγχόμενος ώστε να μπορεί η μηχανή εκτύπωσης να τυπώνει και να «τραβά» το χαρτί για εκτύπωση.

Το χαρτί αποτελείται από ένα πλέγμα ινών που διασταυρώνεται και αφήνει κενά ανάμεσα στις ενώσεις. Η δομή του χαρτιού παρουσιάζει πόρους με δυνατότητα να περάσει κάποιο υγρό μέσα από αυτούς. Η ταχύτητα με την οποία ένα υγρό μπορεί να περνάει μέσα από το χαρτί και τους πόρους του ονομάζεται απορροφητικότητα και εξαρτάται από το πόσο αφράτο είναι το χαρτί και από την τάση και το ιξώδες του υγρού. Ο βαθμός απορρόφησης ενός μελανιού από το υλικό εκτύπωσης είναι μεγάλης σημασίας για την εκτύπωση επειδή ουσιαστικά πρόκειται για την αντίθεση που δημιουργείται μεταξύ του μελανιού και του χαρτιού που φέρει την εκτύπωση. Το αφράτο χαρτί μπορεί να απορροφά το μελάνι ευκολότερα, ιδιαίτερα αν πρόκειται για μελάνια φλεξογραφίας ή βαθυτυπίας που έχουν χαμηλό ιξώδες. Ένα στιλπνό χαρτί όμως απορροφά μόνο τον φορέα του μελανιού και όχι το μελάνι. Η ικανότητα λοιπόν του χαρτιού να συγκρατεί στην επιφάνειά του το μελάνι είναι μια πολύ σημαντική ιδιότητα. Η ικανότητα του μελανιού να απορροφάται και να απλώνεται πάνω στην επιφάνεια του χαρτιού επηρεάζει το μέγεθος της παραγόμενης κουκίδας. Όσο πιο λεπτόρευστο είναι το μελάνι και απορροφητικότερο το χαρτί, τόσο μεγαλύτερη κουκίδα σχηματίζεται. Η πυκνότητα του μελανιού, άρα η ποιότητα εκτύπωσης, καθορίζεται από την ποιότητα του χαρτιού. Χαρτιά χωρίς επίστρωση δίνουν εκτυπώσεις μικρότερης πυκνότητας, χάνοντας σε στιλπνότητα, κορεσμό και λαμπρότητα χρωμάτων, επειδή έχουν χαμηλή απορροφητικότητα. Η ταχύτητα απορρόφησης εξαρτάται από την ποιότητα του χαρτιού, την επιφάνεια του, την περιεκτικότητά του, την πυκνότητα και την επικάλυψή του. Επίσης σημαντικό ρόλο παίζει και η διαδικασία εκτύπωσης.

Η αντοχή του υλικού είναι από εκείνα τα χαρακτηριστικά που επιδρούν στην ικανότητα του χαρτιού να τυπώνεται και να στεγνώνει γρήγορα. Οι ιδιότητες των ινών είναι αυτές που δίνουν την ελαστικότητα στο χαρτί, και για το αποτέλεσμα αυτό ευθύνεται η διαδικασία κατεργασίας των ινών στην παραγωγή του χαρτιού. Για παράδειγμα, η αύξηση της κατεργασίας των ινών οδηγεί στην αύξηση της αντοχής και της σκληρότητας και αυξάνει την επιφάνεια μειώνοντας την διαπερατότητά τους. Το αποτέλεσμα του προσανατολισμού των ινών κατά την κατεργασία τους οδηγεί στην δημιουργία ραβδώσεων οι οποίες επηρεάζουν το αποτέλεσμα της εκτύπωσης. Μια από τις πιο σπουδαίες ιδιότητες του χαρτιού είναι η δυσκολία στο λύγισμα. Η ακαμψία είναι ένα φυσικό πλεονέκτημα που προέρχεται από τους δεσμούς υδρογόνου που ενώνει τις ίνες. Η ακαμψία επηρεάζεται άμεσα από την υγρασία του χαρτιού.

Επειδή οι ίνες του χαρτιού προσανατολίζονται κατά την κατασκευή του χαρτιού, το χαρτί σκίζεται πιο εύκολα παράλληλα στις ίνες παρά κάθετα σ’ αυτές. Η αντοχή στο σκίσιμο μπορεί να αυξηθεί για υλικά που χρειάζονται μεγάλη αντοχή και αυτό επιτυγχάνεται με την χρήση χαρτοπολτού με μακριές ίνες.

Οι οπτικές ιδιότητες του χαρτιού επιδρούν στην ποιότητα εμφάνισης και περιλαμβάνουν την στιλπνότητα, την αδιαφάνεια, την λευκότητα, την λαμπρότητα, το χρώμα και τον φθορισμό. Τα οπτικά χαρακτηριστικά επηρεάζονται από τις διάφορες κατεργασίες του χαρτοπολτού και φυσικά αλλάζοντας έναν συντελεστή επηρεάζονται και οι υπόλοιποι.

Η ανάκλαση του φωτός παρατηρείται κυρίως από το πάνω μέρος της επιφάνειας του χαρτιού και δημιουργεί την στιλπνότητα. Το ποσό της ανάκλασης ή στιλπνότητας εξαρτάται από την ομαλότητα στην επίστρωση των ινών σε συνδυασμό με την επεξεργασία του χαρτιού. Στα χαρτιά χωρίς επικάλυψη, οι ίνες λειτουργούν ως χιλιάδες μικροί καθρέφτες οι οποίοι ανακλούν το φως αφήνοντας ελάχιστο να περάσει κάτω από την επιφάνεια του χαρτιού. Οπότε, η στιλπνότητα είναι η ιδιότητα του χαρτιού να ανακλά ή να διαχέει το φως στην επιφάνειά του. Οι μετρητές στιλπνότητας συνήθως αποτελούνται από μια φωτεινή πηγή, η οποία φωτίζει την επιφάνεια του χαρτιού, και απέναντι του υπάρχει ένα φωτοηλεκτρικό κύτταρο για μέτρηση φωτός. Η πιο σπουδαία ιδιότητα που συμβάλλει στην φωτεινότητα είναι η διάχυση του φωτός. Προκύπτει από ένα συνδυασμό πολλαπλών ανακλάσεων και διαθλάσεων του φωτός μέσα από τις ίνες κυτταρίνης και τα όποια πρόσθετα. Ο διασκορπισμός του φωτός και η κατοπτρική ανάκλαση του μας δίνουν την ολική φωτεινότητα. Όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του ορατού φωτός που επιστρέφει στα μάτια μας τόσο μεγαλύτερη είναι η φωτεινότητα. Η μέτρηση της φωτεινότητας γίνεται με φασματοφωτόμετρο μετρώντας την ολική ανάκλαση των μηκών κύματος του φωτός σε μία επιφάνεια.

Αν το χρώμα του φωτός σε μια επιφάνεια αλλάξει τα μάτια έχουν την ιδιότητα να προσαρμόζονται άμεσα. Το αποτέλεσμα αυτής της σταθερότητας των ματιών δίνει την ευχέρεια να διακρίνουμε τις διάφορες αποχρώσεις των χαρτιών, από τα ολόλευκα έως τα κιτρινισμένα ή τα ροζέ. Μεταφράζοντας μηχανικά τα παραπάνω χαρακτηρίζουμε ως λευκό το χαρτί που αντανακλά τέλεια τις τιμές των ανακλώμενων χρωμάτων κόκκινου, πράσινου και μπλε. Η μέτρηση γίνεται με ένα φωτόμετρο με φίλτρα CIE X, Y & Z, τα οποία αντιστοιχούν στους ερεθισμούς των ματιών. Για παράδειγμα οι τιμές 85%, 85% & 80% θα μας δείχνουν ένα κιτρινισμένο χαρτί. Ο δείκτης λευκότητας (WI) αποδίδεται μέσω του τύπου

WI=4B-3G

όπου B και G είναι οι αντανακλάσεις του μπλε και του πράσινου χρώματος αντίστοιχα ως μετρήσεις του απόλυτου λευκού. Έτσι, για ένα τέλειο λευκό, με Β=100% και G=100% θα έχουμε WI=4(100)-3(100)=100%.

Φθορίζοντα πρόσθετα που απορροφούν τις ακτίνες UV, αυξάνουν την φωτεινότητα του χαρτιού επειδή αυξάνει η ολική αντανάκλαση του φωτός. Η μέτρηση του φθορισμού γίνεται με όργανα άμεσης μέτρησης που χρησιμοποιούν φίλτρα UV.

Τέλος, μια εξίσου σημαντική ιδιότητα του χαρτιού είναι η αδιαφάνεια. Συνήθως αναφερόμαστε σ’ αυτήν την ιδιότητα όταν θα πρέπει να τυπώσουμε και στις δύο πλευρές ενός χαρτιού. Με απλά λόγια θα πρέπει να μην φαίνεται η μία εκτυπωμένη πλευρά μέσα από την άλλη. Όσο μεγαλύτερη είναι η διείσδυση του φωτός στο χαρτί τόσο μικρότερη είναι η αδιαφάνεια και το αντίστροφο. Η αδιαφάνεια εξαρτάται από την αντανάκλαση, την διάχυση και την απορρόφηση. Η προσθήκη πληρωτικών υλικών αυξάνει την αδιαφάνεια του υλικού.

Γιώργος Κολιαβάς
george@proof.gr

Πηγή