Бумаги испытание

Бумага

БУМАГИ ИСПЫТАНИЕ. Требования по отношению к качествам бумаги выясняются опытом в зависимости от той цели, для которой данная бумага назначена, причем некоторые из этих качеств являются общими для большинства бумаг, некоторые же требуются только для специальных сортов. Для определения большинства качеств бумаги существует ряд более или менее объективных методов испытания. Для некоторых же качеств таких методов испытания пока установить не удалось.

Качества бумаги, которые поддаются определению установленными методами испытания: 1) вес 1 м2 в граммах, 2) толщина, 3) содержание влаги, 4) содержание золы, 5) состав по волокну, 6) сопротивление механическим усилиям (сопротивление разрыву, изгибу и продавливанию), 7) проклейка, 8) гладкость (лоск), 9) белизна и окраска, 10) прозрачность, 11) степень впитываемости жидкостей, 12) фильтрующая способность и некоторые другие качества специальных бумаг. Не поддаются пока объективному определению: 1) ровность просвета, 2) сомкнутость поверхности и некоторые другие качества бумаги.

I. Определение веса 1 м2 (плотности) бумаги в г. Если имеется стопа бумаги (метрическая стопа - 1000 листов), то взвешивание производится на робервалевских или других точных весах. По формату листа (стороны а и b в см) и весу стопы (р кг) легко вычислить средний вес 1 м2, равный р∙10000/(a∙b) г. Если имеется только лист бумаги, то он взвешивается на специальных неравноплечих рычажных весах. На коротком плече имеется приспособление для подвешивания листа, а длинное плечо представляет собой стрелку, нижний конец которой двигается по шкале. На этой шкале отсчитывается вес листа в г; весы могут быть приспособлены и для определенного формата, который вырезается из испытуемого листа; в последнем случае деления на шкале рассчитаны соответственно данному формату, и поставленные на делениях числа непосредственно дают вес 1 м2 бумаги в г. На этих весах имеются иногда две и даже три шкалы, из которых одна показывает вес листа в г, вторая - вес 1 м2, а третья, соответственно, вес стопы в 1000 или 500 листов. Изображение таких весов приведено на фиг. 1.

Весы для определения веса бумаги

II. Толщина определяется толстомерами различной конструкции с точностью до 0,001 мм. В толстомерах бумага помещается между двумя площадками АА1, (фиг. 2 и 3), из которых одна неподвижна, а другая может перемещаться. После того как между предварительно раздвинутыми площадками заложен лист бумаги, подвижная площадка перемещается к неподвижной до плотного соприкосновения с бумагой.

Толщина бумаги определяется толстомерами различной конструкции

Толщина бумажного листа определяется расстоянием между обеими площадками АА1 и отсчитывается на шкале барабана (фиг. 2) или указывается стрелкой на шкале, помещенной на круге (фиг. 3). Толщина ходовых писчих и печатных бумаг колеблется обыкновенно между 0,05—0,09 мм. Можно считать, что увеличение толщины на 0,01 мм соответствует увеличению веса 1 м2 приблизительно на 10 г. Делением веса 1 м2 бумаги в г на ее толщину в мкм (1 мкм = 0,001 мм) получают вес 1 см3 бумаги в г, или удельный вес бумаги.

III. Влажность. Определение влажности производится высушиванием точно взвешенной навески бумаги до постоянного веса в сушильном шкафе при температуре 100—105°. Количество влаги определяется разностью между весом бумаги до и после высушивания и высчитывается в % по отношению к воздушно или абсолютно сухой бумаге. Содержание влаги в бумаге при нормальной относительной влажности воздуха (60—65%) в большинстве случаев составляет 5—7%.

IV. Содержание золы. Определение содержания золы производится сжиганием определенной навески бумаги и взвешиванием полученного несгоревшего остатка ее после прокаливания; прокаливание производится в платиновом тигле, а взвешивание на химических аналитических весах.

Прибор для сжигания бумаги на обычной газовой горелке

Для ускорения и упрощения этого определения имеются специальные приборы для сжигания бумаги на обычной газовой горелке (фиг. 4) или в электрических сжигателях (фиг. 5);

Прибор для сжигания бумаги в электрическом сжигателе

взвешивание бумаги и золы производится на специальных весах (фиг. 6).

Взвешивание бумаги и золы производится на специальных весах

V. Состав бумаги по волокну определяется под микроскопом. Волокна различного рода узнаются по особенностям их анатомического строения. Из куска данного образца бумаги приготовляется соответствующим образом препарат, подвергающийся сначала общему осмотру при увеличении в 50—80 раз. Для полного изучения строения волокна бумаги следует применять увеличение в 200—250 раз.

Из различных способов приготовления препаратов из бумаги для рассматривания их под микроскопом укажем на самый простой, дающий очень точные результаты: небольшой кусочек бумаги смачивают слабым (1 %) раствором едкого натра приблизительно в течение одной минуты (для разрушения, имеющегося в большинстве случаев в бумаге, клея). Затем едкий натр отмывают погружением в дистиллированную воду и иглой отделяют из внутренней части куска бумаги небольшой клочок, который кладут на предметное стекло, где его смачивают дистиллированной водой, расщепляют иглой на отдельные волоконца и затем покрывают покровным стеклышком.

Наружный вид волокон, употребляемых для изготовления бумаги, их размер в естественном состоянии, форма волокна, а также наблюдаемые под микроскопом их характерные признаки показаны в таблице.

 Наружный вид волокон, употребляемых для изготовления бумаги, их размер в естественном состоянии, форма волокна, а также наблюдаемые под микроскопом их характерные признаки

В заграничных бумагах, кроме указанных в таблице волокон, встречаются и другие: а) лубяные волокна прядильной крапивы рами, б) лубяные волокна японских и китайских деревьев, в) полуодревесневшие волокна манильской пеньки и адансонии и т. д.

При производстве бумажной массы, как размеры, так и форма волокон сильно изменяются, но характерные их признаки сохраняются, и они дают возможность при наблюдении под микроскопом не только определить, из каких волокон состоит бумага, но и в какой пропорции они взяты для изготовления данной бумаги. Способность волокон различного происхождения и различной обработки окрашиваться различными реактивами в различные цвета значительно облегчает эту задачу. Распознавать под микроскопом по анатомическому строению род волокон, когда они сильно измельчены, очень трудно. В этих случаях прибегают к колористическому методу определения волокон под микроскопом, обрабатывая для этой цели препарат испытуемых волокон разными реактивами или красками, при чем различные волокна окрашиваются в различные указанные в таблице цвета. Особенно важен этот метод для количественного (%-ного) определения содержания различных волокон в бумаге. Наиболее употребительными для этой цели реактивами являются хлорцинкиод, сернокислый анилин и подкисленный соляной кислотой флороглюцин.

Для приготовления хлорцинкиода готовят сначала 2 раствора: 1) 20 ч. сухого хлористого цинка растворяют в 10 ч. воды, 2) в 5 ч. воды растворяют 2,1 части йодистого калия и 0,1 часть йода. Оба раствора смешивают, причем появляется небольшой осадок; осадку дают отстояться, сливают прозрачную жидкость, прибавляют к ней немного (листочек) йода, и реактив готов. Работа с хлорцинкиодом ведется следующим образом: хорошо разделенный на отдельные волокна (в воде) на предметном стеклышке препарат сначала тщательно обсушивают, удаляя воду фильтровальной бумагой, и затем уже на сухое волокно пускают каплю хлорцинкиода и еще раз хорошо раздергивают препарат иглой, покрывают покровным стеклышком и без замедления рассматривают под микроскопом, т. к. окраска сильно меняется уже через 10—15 мин. после смачивания реактивом.

Приблизительное количественное определение под микроскопом разных волокон при различной их окраске м. б. произведено при некотором навыке прямо на глаз, в особенности при жирном и коротком размоле, так как вследствие имеющихся при этом в большом количестве деформированных и коротких обрывков волокон б. или м. точный подсчет почти невозможен. К подсчету волокон приходится обыкновенно прибегать лишь тогда, когда требуется определить количество различных волокон, одинаково окрашенных и распознаваемых только по их различному анатомическому строению, например, льняных и хлопчатобумажных волокон. Присутствие древесной массы в бумаге можно определить некоторыми реактивами и под микроскопом. Наиболее удобными реактивами являются для этого сернокислый анилин и подкисленный соляной кислотой флороглюцин. Первый окрашивает бумагу, в которой находится древесная масса, в желтый, второй - в синевато-красный цвет. Интенсивность окраски зависит от количества древесной массы, содержащейся в бумаге. При содержании древесной массы до 20—25% можно приблизительно определить это содержание количественно (в %-ном отношении ко всем волокнам) по интенсивности окраски, сравнивая ее с соответствующими окрасками специально приготовленных образцов с определенным содержанием древесной массы.

Для распознавания различных волокон, входящих в состав бумаги, возможно также применение поляризованного света. При рассматривании волокон под микроскопом с поляризационным аппаратом они представляются окрашенными в различные цвета в зависимости от их толщины и степени их двойного преломления. Последняя при приблизительно одинаковой толщине волокон находится в непосредственной связи с их строением. Волокна льна и пеньки, например, представляются в поляризованном свете окрашенными в красноватый или фиолетовый цвет, переходящий в желтый или белый; хлопок представляется менее ярко окрашенным, б. ч. в серовато-желтоватый цвет, и т. д. Этот метод еще недостаточно разработан, но по существу представляет большой интерес в виду того, что при помощи его можно распознавать волокна в бумаге даже тогда, когда они сильно измельчены и растерты (жирный размол) и когда они при этом окрашиваются хлорцинкиодом в одинаковый цвет.

Кроме распознавания рода волокон по их происхождению, разработаны еще, в особенности за последнее время, методы распознавания под микроскопом той обработки и отчасти даже степени обработки, которой подвергались волокна. Все эти методы преимущественно колористические. Так, например: 1) можно отличить под микроскопом беленую от небеленой и слабобеленой целлюлозы, окрашивая препарат сначала малахитовой зеленью, а затем основным фуксином; при этом беленая целлюлоза совсем не закрашивается, а небеленая закрашивается в красный цвет; полубеленая же целлюлоза закрашивается в разные оттенки розоватого цвета в зависимости от степени отбелки; 2) для распознавания под микроскопом сульфитной и натронной, или сульфатной, целлюлозы закрашивают препарат краской судан III; в сульфитной целлюлозе, внутри трахеид и на их поверхности, а также в сердцевинных лучах, можно заметить окрашенные суданом (в красновато-бурый цвет) частицы не удаленной варкой смолы; в натронной же, или сульфатной, целлюлозе окрашенные частички смолы встречаются очень редко.

VI. Определение сопротивления механическим усилиям, в частности растяжимости бумаги. Продолжительность сохранения бумаги зависит в значительной степени не только от способа употребления ее, но и от волокон, из которых она состоит, от обработки этих волокон и процесса выработки бумаги. Влияние этих различных факторов в результате отражается на сопротивлении бумаги разным механическим усилиям и на ее растяжимости. Т. о. определение этих качеств является необходимым для характеристики бумаги в смысле ее годности для различных целей. Определяют сопротивление бумаги следующим механическим усилиям: а) разрыву, б) изгибу и в) продавливанию. Одновременно с определением сопротивления разрыву определяется растяжимость бумаги в момент разрыва.

а) Сопротивление какого-либо материала разрыву выражается весом разрывающего груза, приходящегося на единицу его поперечного сечения, обычно количеством кг/см2 сечения. Для этого берут полоску бумаги определенной ширины и длины и определяют вес груза, необходимого для разрыва этой полоски. Обозначим ширину полоски через а, толщину через х, длину через l, вес разрывающего груза через G, удельный вес бумаги через у (вес 1 см3 в г) и, наконец, длину полоски, при которой она разорвется от собственного веса, через R (эта длина называется разрывной длиной); при этом пусть все размеры полоски будут выражены в см, вес разрывающего груза - в кг и разрывная длина - в м. Тогда сопротивление разрыву выразится формулой G/(a∙x), но G/(a∙x) выразить через R на основании следующего уравнения, вытекающего из разрывной длины: R∙a∙x∙y∙100/1000 = G, откуда G/(a∙x) = R∙y/10. В виду того, что удельный вес бумаги всегда приблизительно одинаков, то условно, принимая во внимание, что для нас важны только сравнительные величины, мы величину у и постоянный коэффициент 1/10 опускаем и получаем уравнение G/(a∙x) = R. Таким образом, разрывная длина характеризует сопротивление бумаги разрыву. С другой стороны, разрывная длина бумаги определяется сравнительно легко, если нам известен разрывающий груз G в кг, длина полоски l в мм и вес полоски g в г, так как очевидно, что разрывная длина R = G∙l/g.

Получаемая при этом величина разрывной длины имеет общее значение для данной бумаги, т. к. с изменением поперечного сечения испытуемой полосы бумаги соответственно меняется и ее вес, вследствие чего величина разрывной длины не изменяется.

Для определения разрывной длины на основании этой формулы получил широкое распространение в Европе разрывной аппарат Шоппера (фиг. 7).

Разрывной аппарат Шоппера

Из бумаги вырезается полоска Е длиной несколько больше чем 18 см и шириной в 15 мм. Эта полоска зажимается между верхним и нижним зажимами А и В, причем расстояние между ними устанавливается ровно в 18 см. Вращением маховичка С, передающего посредством зубчатых конических колес движение нижнему зажиму, полоска бумаги натягивается, и посредством верхнего зажима, соединенного с неравноплечим рычагом, движение передается грузу G, прикрепленному к концу длинного плеча рычага. К данному плечу также прикреплен указатель, передвигающийся по шкале D. Верхний зажим соединен с концом короткого дугообразного плеча указанного рычага посредством цепочки, причем полоска бумаги во все время ее натяжения остается в вертикальном положении. По мере натяжения полоски конец длинного плеча рычага вместе с грузом и указателем поднимается все выше и выше, пока не наступит момент разрыва полоски. В момент разрыва бумажной полоски рычаг останавливается внутренними зубьями шкалы D. Вес груза в момент разрыва отсчитывается на шкале D, (на которой нанесены деления в 0,1 кг) на том месте, где остановилась стрелка указателя. Посредством другого неравноплечего рычага, вращающегося свободно около оси первого рычага и получающего движение от зубчатки, соединенной с нижним зажимом В, отмечается указателем, находящимся на конце плеча этого рычага, на шкале, скрепленной с длинным плечом первого рычага, изменение расстояния между верхними и нижними зажимами при растяжении полоски до момента разрыва. Это изменение расстояния соответствует удлинению или растяжимости полоски до момента разрыва. На шкале нанесены два ряда делений: одни деления показывают удлинение в мм, другие - растяжимость в % от первоначальной длины полоски. В момент разрыва полоски этот рычаг особым приспособлением автоматически останавливается, и растяжимость отсчитывается на шкале F в том месте, где остановился указатель. В новых разрывных аппаратах Шоппера имеется приспособление для автоматического вычерчивания кривой, показывающей ход процесса разрыва - постепенное изменение нагрузки и растяжимости. Графическое изображение хода данного процесса представляет большой интерес при научных исследованиях. Сопротивление бумаги разрыву и ее растяжимость до момента разрыва хотя до некоторой степени указывают на сопротивление бумаги и другим механическим усилиям - изгибу, продавливанию и т. д., но полного совпадения качеств бумаги по отношению к этим различным сопротивлениям все-таки не имеется. Между тем степень сопротивления этим механическим усилиям, в особенности сопротивления изгибу и продавливанию, играют большую роль при выяснении пригодности бумаги для различных целей. Вследствие этого сопротивления изгибу и продавливанию должны определяться отдельно.

б) Сопротивление изгибу определяется на изгибающем аппарате (Falzer) Шоппера (фиг. 8).

Сопротивление изгибу определяется на изгибающем аппарате (Falzer) Шоппера

Полоска бумаги шириной в 15 мм, длиной около 10 мм закрепляется в зажимах А и В, соединенных с пружинами, помещенными в трубках А1 и В1. При этом полоска проходит через вертикальную щель, сделанную в стальной пластинке, соединенной с шатуном, получающим посредством кривошипа С движение от маховика D вперед и назад. Т. о. полоска бумаги перегибается при каждом движении пластинки в одну сторону на 180°, будучи в это время натянута пружинами А1 и B1; сила натяжения каждой пружины доходит до 1 кг. При движении же пластинки в обе стороны, что соответствует одному обороту колеса, полоска подвергается двойному перегибу на 180°. Количество оборотов колеса автоматически отмечается на шкале, помещенной на круге Е, соединенном с колесом червячной передачи. При разрыве полоски круг со шкалой автоматически выключается. Отсчет по шкале показывает количество оборотов колеса, которое соответствует количеству двойных перегибов до момента разрыва. Этим характеризуется сопротивление данной бумаги изгибу (или излому). Полоски бумаги, которые подвергаются испытанию на разрыв, растяжимость и на изгиб, должны иметь точную ширину и гладкие края. Для вырезания этих полосок приспособлен специальный режущий прибор, в котором имеются неподвижное острое ребро и скользящий вдоль него острый нож, действующий наподобие ножниц и отрезающий точные полоски в 15 мм шириной. Полоски вырезаются из листа бумаги по двум перпендикулярным друг к другу направлениям: одни полоски - в направлении движения сетки на бумагоделательной машине, другие - в поперечном к этому направлению. Для большинства бумаг разрывная длина и сопротивление изгибу больше в направлении хода бумагоделательной машины, чем в поперечном. Растяжимость же, наоборот, обычно бывает больше в поперечном направлении к ходу бумагоделательной машины. В виду этого испытанию подвергается одинаковое количество полосок, вырезанных в том и другом направлении, и в качестве результата испытания принимается среднее из всех определений при этих испытаниях.

в) Сопротивление продавливанию производится на аппарате Mullen (фиг. 9). Кусок испытуемой бумаги зажимается между двумя кольцами 1 и 2 винтом 7, вращаемого верхним маховичком 6.

Сопротивление продавливанию бумаги производится на аппарате Mullen

Посредством винта, вращаемого боковым маховиком 4, через поршень, находящийся в цилиндре 9, производится давление на глицерин, помещенный в трубке 8. Глицерин в свою очередь давит вверх на резиновую диафрагму, закрепленную в насадке 11. Диафрагма давит на зажатый кусок бумаги до тех пор, пока он не разорвется. Давление глицерина передается также указателю 5 посредством пружины, соединенной с поршнем, помещенным в трубке 10. Указатель двигается по круглой шкале, на которой нанесены деления, показывающие величину сопротивления продавливанию в кг/см2. Так как сопротивление продавливанию, кроме внутренних качеств бумаги, зависит также и от ее плотности (веса 1 м2), то, чтобы получить сравнимые результаты для бумаг различных плотностей, пересчитывают число кг, указанных на шкале, по отношению к бумаге одной и той же плотности, примерно весом 1 м2 - 100 г. Т. о., если вес 1 м2 испытуемой бумаги а, показания шкалы при испытании этой бумаги b кг, то относительное сопротивление этой бумаги продавливанию при весе 1 м2 в 100 г равно b∙100/a. Т. о. при определении сопротивления продавливанию, так же как при определении разрывной длины, учитывается плотность бумаги.

Определения всех сопротивлений бумаги механическим усилиям, и в частности растяжимости, для получения сравнимых результатов должны производиться при одной и той же относительной влажности воздуха и при одной и той же температуре. Принято производить эти определения при 65% относительной влажности воздуха и при температуре 15—20°.

VII. Определение степени проклейки имеет целью установить степень проницаемости бумаги для чернил при писании. Чем меньше чернила впитываются в толщу бумаги и чем меньше расплываются получаемые штрихи, тем проклейка лучше. Существует много методов определения степени проклейки, основанных на продолжительности времени, требуемого для проникновения через бумагу воды или растворов красок и разных химических веществ - хлорного железа, таннина, фенолфталеина и т. д. (применяемые растворы не должны иметь щелочной реакции, т. к. щелочи растворяют применяемую для проклейки канифоль). При этом момент начала проникновения жидкости обнаруживается какой-либо цветной реакцией, появлением электрического тока и т. д. Главный недостаток этих методов состоит в том, что испытания производятся при условиях, не соответствующих практическим условиям писания чернилами. В виду этого преимущественное применение получил способ определения степени проклейки, разработанный Германской государственной бумагоиспытательной станцией. На бумагу наносят рейсфедером чернильные штрихи, причем расстояние между ножками рейсфедера устанавливают сначала в 1/4, затем в 1/2, 3/4 мм и т. д. - до тех пор, пока при проведении штриха определенной ширины чернила не начнут расплываться или проходить через бумагу. Степень проклейки определяется шириной последнего штриха, при котором указанные явления еще не имеют места. Если, например, расплывание или прохождение чернил начинает появляться при штрихе в 1 мм, то степень проклейки соответствует 3/4 мм, и т. д.

Что касается качеств чернил, то, хотя, по мнению профессора Герцберга, хорошо проклеенная бумага обычно выдерживает испытание при всех чернилах, имеющихся в продаже, однако, для получения сравнимых результатов необходимо все-таки употреблять для испытания одинаковые чернила. Кроме того, следует производить испытание при одной и той же температуре чернил (при 15—20°) и приблизительно одинаковой относительной влажности воздуха (лучше всего при 65% относительной влажности воздуха). Минимальную степень проклейки, которую можно считать удовлетворительной, профессор Герцберг устанавливает в 3/4 мм. В виду возможных колебаний вследствие вышеуказанных условий целесообразно считать, однако, минимально удовлетворительной степенью проклейки 1 мм.

VIII. Прозрачностью бумаги обыкновенно называют то ее свойство, благодаря которому через нее насквозь видны находящиеся на ее обратной стороне буквы, причем луч света сначала проходит через бумагу к шрифту, а затем от шрифта обратно к глазу наблюдателя. Это свойство отличается от светопроницаемости, заключающейся в способности бумаги пропускать свет, проходящий через нее один раз. Оба эти свойства бумаги, хотя по существу различные, находятся, однако, во взаимной связи и зависят от состава бумаги, ее толщины, количества и рода наполняющих веществ и т. д. Прозрачность в большинстве случаев является нежелательным свойством бумаги, например, при писчих, печатных, конвертных и других бумагах. Для некоторых специальных бумаг (например, пергамина) прозрачность является необходимым качеством. Для определения степени прозрачности существует несколько методов. Самый простой из них, применяемый, при исследовании печатных бумаг, состоит в том, что на напечатанный шрифт определенной величины накладывают один или несколько листов испытуемой бумаги - до тех пор, пока рассматриваемый через бумагу шрифт станет незаметным. Число листов, которые нужно для этого наложить на шрифт, служит мерой прозрачности данной бумаги. На практике часто пользуются для данной цели прибором Клемма, называемым диафанометром, который в сущности показывает степень светопроницаемости бумаги, а не ее прозрачность; но т. к. эти оба свойства бумаги взаимно связаны, то легко по определению одного свойства учесть и другое. Диафанометр (фиг. 10) состоит из двух горизонтальных труб - осветительной и наблюдательной, находящихся на одной оптической оси.

Диафанометр

Наблюдательная труба, находящаяся слева, может передвигаться по направлению своей оси при помощи помещенной на ней зубчатки и входить в осветительную трубу. Внутренние концы труб снабжены окошечками, причем у наблюдательной трубы снаружи против окошечка приделана полочка, на которую ставятся вертикально листки испытуемой бумаги. В осветительной же трубе имеется вырез, под который на особой подставке ставится нормальная лампочка Гефтнер-Альтенека. Наблюдение производится через небольшое отверстие, находящееся в наружном конце наблюдательной трубы. Если между окошечками обеих труб, вдвинутых одна в другую, никакого предмета нет, то пламя лампочки почти не ослабляется; если же поместим между окошечками листочки бумаги, поставив таковые на указанной полочке, то свет от пламени ослабевает. Для полного затемнения света лампы обыкновенно требуется несколько таких листочков. Чем больше светопроницаемость бумаги, тем больше требуется листочков для затемнения света лампы. Если количество листочков, требуемое для затемнения света лампы = а, то 1/а служит мерой абсолютной светопроницаемости бумаги. Чем эта дробь меньше, тем светопроницаемость больше; и обратно: чем эта дробь больше, тем светопроницаемость меньше. Если помножим число листочков, требуемое для затемнения света лампы, на вес 1 м2 испытуемой бумаги, то получим относительную светопроницаемость данной бумаги. Это число соответствует тому весу 1 м2 испытуемой бумаги, при котором одного листочка уже достаточно для затемнения света лампы. Абсолютная светопроницаемость б. или м. удовлетворительных печатных и писчих бумаг составляет 1/6—1/12, причем для печатных бумаг требуется по возможности меньшая степень светопроницаемости. Как указано выше, между светопроницаемостью и прозрачностью существует определенная связь. Так, бумага, имеющая светопроницаемость 1/6 почти совсем непрозрачна для обычного шрифта; при светопроницаемости в 1/12 прозрачность уже довольно значительна.

IX. Белизна и окраска. Методы определения этих качеств бумаги еще недостаточно разработаны. Б. или м. удовлетворительные результаты дает в этом отношении полутеневой фотометр Оствальда, общий вид которого изображен на фиг. 11.

Полутеневой фотометр Оствальда

Определение степени белизны и окраски этим аппаратом основано на том общем принципе, что каждый цвет состоит из 3 компонентов - белого, черного и хроматического, сумма которых равна единице. Поэтому достаточно определить два из этих компонентов, тогда третий получится как разность между единицей и суммой найденных компонентов. Определение ахроматических цветов (белого и черного) при отсутствии хроматического цвета производится следующим образом: в аппарат кладут нормальный образец белого цвета и рядом с ним образец испытуемой бумаги. Оба образца освещаются лучами одного и того же источника света, падающими под углом в 45° (схематическое изображение хода лучей приведено на фиг. 12).

Схематическое изображение хода лучей

Лучи, отражающиеся под этим же углом, не попадают в глаз наблюдателя, который смотрит по вертикальной линии, перпендикулярной к этим образцам. Наблюдатель при этом видит эти образцы, освещенные только рассеянным светом, в виде матовых белых или серых площадок. При одинаковом освещении обоих образцов наблюдатель видит разницу степени их белизны. Испытуемый образец обычно серее нормального белого. Для того, чтобы они казались одинакового оттенка, приходится соответственно затемнить нормальный белый образец, уменьшая его освещение (лучи, освещающие оба образца, идут параллельно, но разделены вертикальной перегородкой, так что представляется возможным отдельно регулировать освещение каждого образца). При этом отношение количества белого компонента, содержащегося в испытуемом образце, к количеству белого, находящегося в нормальном образце, обратно пропорционально степени их освещения, определяемой размером регулируемого отверстия, через которое падает свет на каждый из этих образцов. Зная количество белого компонента, содержащееся в нормальном белом образце, можно определить количество белого в испытуемом образце, которое выражается в % всего цвета, принимаемого за 100. Остальное, в виду отсутствия в данном случае хроматического цвета, относится на долю черного. Определение хроматического цвета, а также количества белого и черного несколько сложнее. Здесь нужно сначала определить тон хроматического цвета, т. е. его место среди других установленных хроматических цветов, и затем определить количество белого и черного, что по существу производится так же, как при определении ахроматических цветов. В данном случае приходится употреблять только светофильтры: светофильтр, дополнительный к данному хроматическому цвету, пропускающий только лучи белого цвета, и светофильтр, соответствующий хроматическому цвету, дающий сумму цветов белого и хроматического. Т. о. посредством этих двух светофильтров определяется количество белого и хроматического цветов. Вычитая сумму найденных цветов из единицы, получаем количество черного. В результате получаются все три компонента, необходимые для определения степени белизны и окраски.

X. Лоск. Методы определения степени лоска также мало разработаны. Однако существующие методы определения этого качества дают б. или м. сравнимые результаты. Один из этих методов - поляризационный - основан на том, что свет, отражающийся от неметаллической поверхности, почти весь поляризован. Чем степень лоска какого-либо неметаллического предмета, в данном случае бумаги, больше, тем больше степень поляризации отраженного света; т. о. степень поляризации отраженного от бумаги света может служить мерой степени ее лоска. Наилучшие условия для поляризации света получаются, когда угол падения и, следовательно, угол отражения лучей составляют 56° с линией, перпендикулярной к отражающей поверхности. На этом основано устройство поляризационного аппарата доктора Кизера, и почти одновременно этот же принцип был применен для данной цели профессором Ингерсолем в Америке для измерения степени лоска бумаги. Схематическое изображение этого аппарата дано на фиг. 13.

Поляризационный аппарат доктора Кизера

Свет от электрической лампочки через отверстие S падает на бумагу, помещенную на подставке Р или просто на дне прибора, в котором сделан соответствующий вырез. Отраженный от бумаги свет попадает в поляриметр А, в котором имеются две николевы призмы N и N'. Верхний николь (окуляр) укреплен на вращающемся круге С с делениями, которые можно точно отсчитать посредством нониуса, или, наоборот, круг с делениями остается неподвижным, а вращается нониус, прикрепленный к окуляру. Вначале, когда окуляр стоит на нуле, наблюдатель видит поле зрения, разделенное на две части: одну темную и другую светлую. Вращением окуляра устанавливают одинаковое освещение обеих частей, при котором линия раздела между ними исчезает. Количество делений, на которое для этого приходится повернуть окуляр, показывает степень лоска бумаги. Для определения степени лоска можно также воспользоваться упомянутым выше полутеневым фотометром Оствальда. Вырезают из испытуемой бумаги два небольших образца и кладут один из них в одну половину аппарата в горизонтальном положении, причем ход лучей, освещающих этот образец, будет обычный, какой схематически изображен выше при описании данного аппарата, другой образец кладут во вторую половину аппарата под углом в 22,5° к горизонту (ход лучей в данном случае изображен на фиг. 14).

Фотометр Оствальда - определение лоска бумаги

Таким обр. наблюдатель, смотрящий по вертикальной линии, увидит отраженный свет от лощеной поверхности второго образца, первый же образец он увидит освещенным только рассеянным белым светом; при этом второй образец будет более светлым, чем первый, и разница в степени светлоты обоих образцов будет пропорциональна степени лоска бумаги. Затемняя второй образец уменьшением отверстия, через которое на него падает свет, можно достигнуть одинаковой светлоты обоих образцов. Размер уменьшения отверстия будет соответствовать степени необходимого затемнения второго образца, а это в свою очередь соответствует разнице в степени светлоты обоих что, как мы видели выше, пропорционально степени лоска бумаги. Получаемая таким образом степень лоска считается степенью относительного лоска.

XI. Определение степени впитываемости бумагой жидкостей. Степень впитываемости жидкостей в некоторых случаях имеет важное значение; особенно важно это качество для бюварных бумаг. Для этой цели обычно употребляется следующий способ испытания. Из испытуемой бумаги вырезают полоски шириной примерно 15 мм и подвешивают их вертикально над водой так, чтобы нижние концы полосок касались поверхности воды. Затем отмечают, до какой высоты поднимается вода в этих полосках в течение 10 мин. Чем выше поднялась вода, тем впитываемость бумаги больше. Считают, что впитываемость, соответствующая поднятию воды меньше чем на 20 мм, недостаточна для бюварной бумаги. Самая меньшая впитываемость должна соответствовать поднятию воды на 20—40 мм. Впитываемость, соответственно 90—120 мм, следует считать удовлетворительной. Прибор для определения степени впитываемости изображен на фиг. 15.

Прибор для определения степени впитываемости бумаги

XII. Определение качеств фильтровальной бумаги по отношению к скорости фильтрации и пропусканию осадка. Скорость фильтрации условно определяют количеством воды, проходящей через 1 см2 данной бумаги в течение 1 мин. под давлением столба жидкости в 50 мм при температуре 20°. Для этой цели употребляется аппарат профессора Герцберга (фиг. 16), сконструированный на основании закона Мариотта, причем давление во все время истечения жидкости остается постоянным.

Аппарат профессора Герцберга, сконструированный на основании закона Мариотта

Кружочек испытуемой бумаги диаметром около 5 см зажимается в А между нижней и верхней частью металлического цилиндрика, соединенного трубкой D со стеклянным цилиндриком Е, в котором находится вода. Просачивающаяся через бумагу вода переливается по водосливу В в колбочку С. Скорости фильтрования 30 образцов разных фильтровальных бумаг, определения которых производились на Германской государственной бумагоиспытательной станции, колебались между 23 и 760 см3 в минуту. Для химической лаборатории, кроме скорости фильтрации, играет важную роль способность фильтровальных бумаг не пропускать тонких осадков, в виду чего фильтровальную бумагу испытывают еще на пропускаемость осадка BaSО4 при осаждении его на холоде и при нагревании. Лучшие фильтровальные бумаги не пропускают BaSО4, осажденного на холоде. Для сравнимости результатов испытания осадок BaSО4 готовится всегда при одних и тех же условиях.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 - 1928 г.

Избранное