Формирование оптических параметров бумаги происходит в результате взаимодействия со светом и зависит от того, как бумага отражает, поглощает и пропускает свет. Свет, падающий на поверхность, в той или иной степени отражается от нее. Если поверхность интенсивно и в одинаковой степени отражает свет всех зон видимого спектра, спектра она будет казаться белой. При избирательном отражении, поверхность будет выглядеть окрашенной в тот или иной цвет, в зависимости от того, какая часть светового потока будет отражаться сильнее. Особенности оптических свойств бумаги обусловлены большим разнообразием ингредиентов бумаги по происхождению и оптическим характеристикам, в частности белизне. Стандартная белизна (Brightness) бумаги – это коэффициент диффузного отражения поверхности при освещении бумаги определенным источником света, измеренный при длине волны 457 нм. Так как оптическая однородность бумаги является необходимым условием обеспечения потребительской пригодности печатной продукции, то исследование оптических характеристик бумаг и картона, зависимости этих показателей от структуры материала является актуальным.
Исследование спектров диффузного отражения и ИК спектров проводили на различных по составу и отделке печатных материалах, среди которых, например, бумаги из целлюлозных волокон, применяемые для бумажных переплетов (120 г/м2), печати этикеток (75 г/м2) и мелованный картон (230 г/м2). Образцы были исследованы на спектрофотометре UV-2501 PC фирмы SHIMADZU с приставкой диффузного отражения и ИК микроскопе Nicolet Continuμm в варианте однократно нарушенного полного внутреннего отражения с Ge кристаллом. Оптическая схема спектрофотометра UV-2501 PC двулучевая (в качестве образца сравнения использовался прессованный порошок BaSO4), 2 источника излучения, дейтериевая лампа в УФ области спектра и вольфрамовая – в видимой области, позволяют одновременно снимать весь спектр в диапазоне 190 – 900 нм.
Спектр отражения BaSO4 соответствует линии 100% отражения, относительно которого были записаны спектры исследуемых образцов. Анализ полученных зависимостей показал, что в области 400 – 900 нм образцы хорошо отражают свет, отражательная способность понижается главным образом в сине-фиолетовой части спектра и очень незначительно изменяется в зелено-желтой и красной его областях. По количеству отраженного света исследуемые материалы можно расположить в следующей последовательности (в порядке возрастания): бумага для печати этикеток, переплетов, мелованный картон. В области ниже 400 нм проявляется электронная структура образцов и нанесенных меловых слоев.
Исследование свойств поверхности бумаг и картона проводили с помощью электронно-лучевого профилографа MICRO MEASURE 3D station, позволяющего регистрировать полученные измерения и проводить их статистическую обработку с получением различных данных о поверхности исследуемого образца. Отсканированные области поверхности бумаг и картона в двухмерном измерении X и Y, иллюстрируют неоднородность поверхности и позволяют количественно оценить величину измерения неровностей по цветовой шкале. Получены значения среднего арифметического отклонения профиля Ra, показателя средней глубины шероховатости Rz, определяющих микрогеометрию поверхности исследуемых материалов, а также показатели параметров характеризующих степень неравномерности поверхности. Полученные данные свидетельствуют о том, что между структурными показателями запечатываемого материала и оптическими существует тесная взаимосвязь. Показано, что более низкая степень неравномерности поверхности мелованного картона (от – 5,37 до + 1,35), по сравнению со степенью неравномерности поверхности бумаги для переплетов (от – 16,2 до 12,1), свидетельствует о более ровном распределении элементов структуры поверхности бумаги и как следствие высоком коэффициенте диффузного отражения (более 90 %). Напротив, для этикеточной бумаги коэффициент диффузного отражения не превышает 85 %.
Исследования ИК спектров образцов бумаги проводили на ИК микроскопе Nicolet Continuμm в варианте однократно нарушенного полного внутреннего отражения с Ge кристаллом. Оптическая схема прибора однолучевая, монохроматор – интерферометр Майкельсона (в качестве образца сравнения использовался спектр воздуха). Данный вариант анализа позволяет снять ИК спектр в разных точках поверхности, причем полученный спектр относится к поверхностным слоям глубиной до 10 мкм. Поверхностный слой образца мелованного картона содержит полосы поглощения, характерные для структур с пептидными связями и полимеров типа полиамида, найлона (3300 см-1, 1650 см-1, 1455 см-1), в области 1000 – 1100 см-1 проявляются полосы поглощения, характерные для неорганических соединений. В этом же диапазоне имеют полосы поглощения 2 других вида бумаги, однако в этих образцах проявляется сильная полоса поглощения при 1400 см-1. Проведенные исследования позволят прогнозировать оценку качества оттиска при печати.
Библиографическая ссылка
Варепо Л.Г. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ БУМАГ МЕТОДОМ ИК СПЕКТРОСКОПИИ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 12-3. – С. 463-464;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=4369 (дата обращения: 16.04.2024).