ปริมาณความชื้นของกระดาษ

ปริมาณความชื้นของกระดาษ

ปริมาณความชื้นของกระดาษมีผลกระทบอย่างมากต่อการพิมพ์ หากระดับความชื้นต่ำเกินไป กระดาษจะเปราะและเสี่ยงต่อการเกิดไฟฟ้าสถิตระหว่างการพิมพ์ หากมีความชื้นสูงเกินไป จะทำให้หมึกแห้งได้ยาก การเปลี่ยนแปลงปริมาณความชื้นยังส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติต่างๆ ของกระดาษ เมื่อความชื้นผันผวน น้ำหนักพื้นฐาน ความต้านทานแรงดึง ความยืดหยุ่น และความทนทานในการพับจะเปลี่ยนไปทั้งหมด กระดาษอาจขยายหรือหดตัว และอาจเกิดการโค้งงอ ขอบยกขึ้น ย่น หรือมีคลื่น

กระดาษแต่ละประเภทมีปริมาณความชื้นที่เหมาะสมซึ่งมีประสิทธิภาพการทำงานสูงสุด สำหรับกระดาษเคลือบแบบหล่อ-และกระดาษแข็งสีขาวเคลือบแบบหล่อ- ปริมาณความชื้นที่เหมาะสมคือ 7% ± 2%; สำหรับกระดาษการ์ดขาวคือ 4%–7%; และสำหรับกระดาษแข็งสีขาวเคลือบด้านเดียว-คือ 8% ± 2% ค่าเหล่านี้อ้างอิงถึงปริมาณความชื้น ณ เวลาที่จัดส่งจากโรงงาน

ในระหว่างการเก็บรักษาในโรงพิมพ์ กระดาษซึ่งเป็นวัสดุดูดความชื้นสามารถดูดซับความชื้นจากอากาศได้ อัตราการดูดซึมขึ้นอยู่กับความชื้นสัมพัทธ์และอุณหภูมิของอากาศ กระดาษยังสามารถปล่อยความชื้นออกสู่อากาศได้ และอัตราการสูญเสียความชื้นขึ้นอยู่กับปริมาณความชื้นของกระดาษ ตลอดจนอุณหภูมิและความชื้นของสิ่งแวดล้อม เมื่ออัตราการดูดซับความชื้นเท่ากับอัตราการสูญเสียความชื้น กระดาษและอากาศจะเข้าสู่สภาวะสมดุล และปริมาณความชื้นของกระดาษจะคงที่ ภาวะนี้เรียกว่าปริมาณความชื้นที่สมดุลของกระดาษ

ความชื้นสัมพัทธ์หมายถึงอัตราส่วนของปริมาณความชื้นในอากาศที่อุณหภูมิที่กำหนดต่อปริมาณความชื้นสูงสุดที่อากาศสามารถกักเก็บได้ที่อุณหภูมินั้นเมื่ออิ่มตัว ปริมาณความชื้นที่สมดุลของกระดาษประเภทเดียวกันจะแตกต่างกันไปภายใต้สภาวะความชื้นสัมพัทธ์ที่ต่างกัน

ปริมาณความชื้นที่สมดุล

นอกจากนี้ การแปรผันของปริมาณความชื้นในสภาวะสมดุลยังมีลักษณะดังต่อไปนี้:

1. อิทธิพลของคุณสมบัติของกระดาษ
ที่ความชื้นสัมพัทธ์เดียวกัน กระดาษที่มีค่าความชอบน้ำสูงกว่าจะมีปริมาณความชื้นสมดุลสูงกว่า และในทางกลับกัน กระดาษที่ไม่มีสารเติมแต่งมีแนวโน้มที่จะมีความชื้นสมดุลสูงกว่า ในขณะที่กระดาษที่มีสารตัวเติม ขนาด หรือสารเคลือบมีแนวโน้มที่จะมีความชื้นสมดุลต่ำกว่า สำหรับกระดาษประเภทเดียวกัน ผลิตภัณฑ์ที่หนากว่ามักจะมีปริมาณความชื้นสมดุลสูงกว่ากระดาษที่บางกว่า เนื่องจากมีสัดส่วนของกระดาษฐานที่ดูดซับได้สูงกว่า

2. อิทธิพลของอุณหภูมิ
ที่ความชื้นสัมพัทธ์เดียวกัน อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงประมาณ 15 องศา จะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความชื้นที่สมดุลสูงสุดประมาณ 0.5% อย่างไรก็ตาม ในการพิมพ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการลงทะเบียนสี จะต้องควบคุมการเปลี่ยนแปลงของความชื้นภายใน ±0.1% มิฉะนั้นจะส่งผลต่อความแม่นยำในการลงทะเบียน ดังนั้น ในเวิร์คช็อปการพิมพ์สี ขณะเดียวกันก็ควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ ควรรักษาการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิให้อยู่ภายใน ±3 องศา

3. อิทธิพลของเส้นทางสู่สมดุล (การดูดซึม กับ การสลาย)
เมื่อกระดาษถึงสภาวะสมดุลโดยการดูดซับความชื้นจากระดับความชื้นที่ต่ำกว่า ปริมาณความชื้นในสภาวะสมดุลของกระดาษจะต่ำกว่าเมื่อถึงสภาวะสมดุลโดยการดูดซับความชื้นจากระดับความชื้นที่สูงกว่าภายใต้ความชื้นสัมพัทธ์เดียวกัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าผลกระทบฮิสเทรีซีสของการดูดซับความชื้นของกระดาษ

หากต้องการคืนสภาพกระดาษให้มีความชื้นตามเดิม จะต้องดำเนินการแก้ไข ตัวอย่างเช่น หากกระดาษที่มีความชื้นสัมพัทธ์ถึงจุดสมดุลแล้วดูดซับความชื้นในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงขึ้น เพื่อให้ปริมาณความชื้นกลับสู่สมดุลเดิม จะต้องวางกระดาษไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่าเมื่อก่อน และในทางกลับกัน

นอกจากนี้ อัตราการดูดซึมและการคายการดูดซึมจะแตกต่างกัน โดยการสลายตัวจะช้าลง ในทั้งสองกรณี กระบวนการจะเร็วขึ้นในช่วงเริ่มต้นและช้าลงเมื่อเข้าสู่สภาวะสมดุล กระบวนการนี้ยังได้รับอิทธิพลจากคุณภาพกระดาษและการไหลเวียนของอากาศด้วย ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความชื้นมาตรฐาน กระดาษบุหรี่หนึ่งแผ่นสามารถเข้าถึงความชื้นที่สมดุล 5.8% ได้ในเวลาประมาณ 35 นาที โดยทั่วไปกระดาษพิมพ์ต้องใช้เวลา 2–4 ชั่วโมงจึงจะถึง 5%–8% กระดาษแข็งบรรจุภัณฑ์ใช้เวลานานกว่านี้อีก ความล่าช้าระหว่างการเปลี่ยนแปลงของความชื้นสัมพัทธ์และปริมาณความชื้นของกระดาษอาจทำให้เกิดการเสียรูปล่าช้าได้

4. อิทธิพลของทิศทางของกระดาษ
ทิศทางหมายถึงความแตกต่างในพฤติกรรมความชื้นที่สมดุลระหว่างทิศทางของเครื่อง (MD) และทิศทางตัดขวาง (CD) ของกระดาษ การขยายตัวและการหดตัวในทิศทางตัดขวางจะมากกว่าทิศทางของเครื่องจักรอย่างมาก ซึ่งหมายความว่าการเสียรูปตามขวางมีความสำคัญมากกว่า การทดสอบแสดงให้เห็นว่าการขยายตัวตามขวางของเส้นใยเดี่ยวสามารถขยายตัวตามยาวได้ประมาณ 20 เท่า

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเส้นใยภายในกระดาษถูกจัดเรียงในทิศทางต่างๆ (แม้ว่าจะมีแนวโน้มที่จะจัดเรียงตามทิศทางของเครื่องจักรมากกว่า) ในทางปฏิบัติ ความแตกต่างในการขยายจึงน้อยมาก ตัวอย่างเช่น เมื่อความชื้นสัมพัทธ์เปลี่ยนจาก 50% เป็น 60% อัตราส่วนของการขยายตัวตามยาวต่อตามขวางจะอยู่ที่ประมาณ 3:7 (ประมาณ 2.3 เท่า) อัตราส่วนนี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการวางแนวของไฟเบอร์-ยิ่งการวางแนวมากเท่าใด อัตราส่วนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น การลดการจัดแนวเส้นใยที่ผิดปกติในระหว่างการผลิตกระดาษเป็นกุญแจสำคัญในการลดการขยายตัวตามขวางและป้องกันการลงทะเบียนที่ผิดพลาดในการพิมพ์

5. อิทธิพลของกระดาษสอง-ความข้างเดียว
แม้แต่กระดาษที่แบนมากก็สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมได้โดยการดูดซับหรือปล่อยความชื้น ในระหว่างการดูดซับความชื้น ด้านหลังมีแนวโน้มที่จะขยายตัวมากกว่าด้านหน้า ส่งผลให้กระดาษม้วนไปทางด้านหน้า ในระหว่างการสูญเสียความชื้น ด้านหลังจะหดตัวมากขึ้น ส่งผลให้กระดาษม้วนไปทางด้านหลัง

ไม่ว่าทิศทางของการม้วนงอจะเป็นอย่างไร โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นตามแกนทิศทางของเครื่องจักร นี่เป็นเพราะความแตกต่างในการวางแนวของเส้นใยระหว่างกระดาษทั้งสองด้าน เอฟเฟกต์นี้เด่นชัดเป็นพิเศษในกระดาษแข็ง