ABC- właściwości papieru*

[Krzysztof Trojanowicz]

Kartonów u nas bogactwo ogromne. Cech ważnych dla modelarza mają od groma i trochę, zatem spróbuję zacząć od początku. Jeżeli ktoś wie więcej lub lepiej, bardzo proszę niech mnie uzupełni.

Karton jest to wyrób papierniczy. Każdy wyrób papierniczy zbudowany jest z włókien celulozowych i wielu różnych dodatków i wypełniaczy. Te dodatki na razie sobie darujmy. Włókna celulozowe, uzyskane ze ścieru drzewnego mają największą długość. Włókna z masy makulaturowej są po każdym mieleniu makulatury krótsze. Rozpoznać tekie kartony jest łatwo bo "celuloza" jest obłędnie droga, a "makulatura" trochę tańsza. A poważnie - celuloza ma biały lub kremowy spód, a makulatura szary lub popielaty. Przy próbie przetargania celuloza zostawia zawiłą linię rozdarcia i bardzo kudłaty przekrój- wynika to właśnie z długości włókien. Makulatura daje w miarę prostą i ostrą linię. Celulozę stosuje się na opakowania mające kontakt z żywnością, galanterię papierniczą ( np kalendarze ) i wyroby luksusowe ( alkohol lub perfumy). Stąd modelarz może pozyskać ją najtaniej.
Jeszcze słowo o włóknach i powiem co modelarz ma z tego
Masa papiernicza ( czyli wszystko to co poprzednio + woda + włókna ze szmat) jest wylewana z kadzi na sito maszyny papierniczej prez zespół tzw. sit szczelinowych. Zadaniem tych sit jest, między inymi, ułożenie włókien wzdłuż biegu maszyny. Efektem takiego ułożenia włókien w papierze jest to, że ma on nieco inne własności mechaniczne w kierunku podłużnym a inne w poprzecznym.
Jeżeli mamy wykonać element zwijany lub wyginany najlepiej jest użyć do tego cienkiej celulozy, a część narysować tak, aby oś zwijania pokryła się z kierunkiem biegu włókna. Przykład na wyobraźnię:
roleta z maty słomianej zwija się bez trudu wzdłuż źdźbeł słomy, a niech ktoś spróbuje zwinąć ją tak żeby źdżbła zetknęły się końcami.
Elementy łamane najlepiej jest wykonać tak aby linia łamania przebiegała prostopadle do biegu włókna.
Załamanie to usztywni i wyprostuje boki elementu.
Jest tylko jeden szkopuł : w gotowej wycinance te mądrości nie przydają się na nic jeśli projektant nie pomyślał o tym wcześniej.
Chwila przerwy, bo praca zawodowa czeka .
cdn.

A skąd projektant ma wiedzieć jak będzie ustawiony arkusz w druku? Czy obowiązują jakieś zasady co do ustawienia włókien w arkuszu kartonu o konkretnym formacie?

Projektant nie ma wiedzieć jak będzie ułożony druk na kartonie. On ma ten układ narzucić drukarni!.
Kolejność jest taka : po umieszczeniu siatki elementu, przewidzianego do zaginania ( nazwijmy go pudełko), na arkuszu, projektant musi zawiadomić drukarnię jaki chce mieć bieg włókna na tym arkuszu. I drukarnia musi się dostosować. Są tylko dwa ale: projektant musi wiedzieć o co chodzi z tym włóknem, a po drugie różne elementy do zginania leżące na tym samym arkuszu muszą być ułożone według tych zamych zasad. A tu zaczynają się schody: żeby upakować jak najwięcej części na arkuszu ( koszty) stosuje się dowolne obracanie i wpasowywanie części, nawet po skosie. I całą mądrość diabli biorą. Są wycinanki, w których lufy armat czy maszty musimy zwijać w poprzek włókien bo akurat tam było miejsce na arkuszu. Horror i niewykonalne w normalnym domu.

[Krzysztof Trojanowicz]

w gotowej wycinance te mądrości nie przydają się na nic jeśli projektant nie pomyślał o tym wcześniej.

A skąd projektant ma wiedzieć jak będzie ustawiony arkusz w druku? Czy obowiązują jakieś zasady co do ustawienia włókien w arkuszu kartonu o konkretnym formacie?

zasady owszem są. Nie są one związane z formatem arkusza ale właśnie z biegiem włókna.
Arkusz drukarski jest zwykle tak duży, że mieści się na nim kilka arkuszy projektu. Rozmieszczenia projektu na arkuszu drukarskim dokonuje spec od przygotowania materiałów do druku; niekoniecznie projektant modelu, ale ściśle według jego wskazówek.
Generalnie: jeżeli elementy mają być zwijane to wszystkie powinny być przy rozmieszczaniu ich na arkuszu, ułożone w jednym kierunku, a następnie arkusz ten powinien mieć oznaczony wymagany bieg włókna. Włokno trzeba ułożyć tak aby jego bieg pokrywał się z osiami zwijania elementów.
Jeżeli chodzi o elementy łamane to sprawa trochę się komplikuje. Ogólnie mówi się, że włókno ma przebiegać prostopadle do linii załamania. Jeżeli rozpatrzymy przykład nadbudówki na okręcie to liniami łamania są narożniki konstrukcji. Na okręcie biegną one pionowo, zatem bieg włókna powinien być równoległy do podstawy ( pokładu ). Zapewni to płaskość ścian bocznych i większą sztywność konstrukcji. Problem pojawia się później, kiedy chcemy w wolnych miejscach arkusza umieścić inne podobne elementy. Nie mogą być one obrócone o 90 stopni względem tej pierwszej bo taki element, zamiast pudełka będzie przypominał beczkę. Jeżeli ściany boczne będą długie, trudno będzie je przykleić do pokładu tak aby były płaskie.

[Jeta]

Wszystko jasne Krzysztof. Pozwól jednak, że zapytam jeszcze o coś. Jeżeli daję wydruk do drukarni to już wiem jak postępować ale jak sobie poradzić z problemem kiedy drukujemy sami w domu? Jak rozpoznać kierunek włókien w arkuszu kartonu? Czy są jakieś zasady że np włókna są układane wzdłuż dłuższego boku arkusza A3 lub A4? Im lepsza jakość kartonu tym trudniej rozpoznać jakikolwiek kierunek włókien bo powierzchnia jest prawie lustrzana. Jak sobie z tym radzić ? Czy poprzez próbę łamania?

[Krzysztof Trojanowicz]

No to może dale o tym kartonie.
Jak radzić sobie z włóknistością kartonu napisałem poprzednio, teraz jak ją rozpoznać. Na opakowaniu fabrycznym będzie oznaczenie, ale kto kupuje całą ryzę kartonu?
Z papierem sprawa jest prosta- trzeba odciąć kawałek z arkusza i lekko nawilżyć go wodą. Po chwili, trzymany w ręce, skrawek zwinie się w trąbkę. A zwinie się zawsze wzdłuż włókien! Niektórzy sprawdzają bieg włókna rozdzierając próbkę w dwóch prostopadłych kierunkach. Rozdarcie poprzeczne jest "drobnozygzakowate", a z rozdarcia wystają pojedyncze kłaczki włókien. Wzdłużne rozdarcie jest "faliste" i rozwarstwione w grubości. Metoda ta wymaga dużej wprawy, trzeba podrzeć masę papieru i dokładnie oglądać efekty. Z wodą jest prościej.
Karton nie nasiąka tak łatwo, a poza tym spód inaczej wchłania wodę niż góra. Tutaj trzeba zawierzyć wyczuciu własnej ręki. Arkusz kartonu chwytamy palcami w środku długości boków i odwracamy go poziomo. Pod własnym ciężarem arkusz wygnie się do dołu. Zapamiętujemy wielkość tego wygięcia. Powtarzamy tą samą operację obracając arkusz o 90 stopni. Musimy ocenić, w którym przypadku ugięcie było większe- oś tego ugięcia wyznacza kierunek biegu włókna.
Jeśli nie mamy pod ręką całego arkusza pozostaje metoda najprostsza- trzeba wyciąć próbkę kwadratową! Bok kwadratu 6 - 10 cm. Ściskamy ten kwadrat między kciukiem i palcem wskazującym, tak aby wyginał się do góry. Powtarzamy to w obydwu kierunkach (obracając próbkę o 90 st ). W jednym kierunku siła potrzebna do wygięcia kartonu jest wyraźnie mniejsza. Tak jak poprzednio oś tego "łatwiejszego" wygięcia jest osią biegu włókna.
Jeżeli i tego jest mało, trzeba przełamać próbkę na krawędzi linijki. Przełamujemy w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach.
Linia w miarę gładka i prosta wyznacza bieg włókna. Linia prostopadła do biegu włókna jest zygzakowata, z dużą ilością wypukłości i załamań.

[Jeta]

Dzięki Krzysztof. Trzeba będzie popróbować. Myślę, że wielu skorzysta z Twoich rad.

[Krzysztof Trojanowicz]

No to włókno mamy za sobą. Teraz dalej.
Dla modelarza ważne jest aby karton dobrze się zwijał. Tutaj, oprócz biegu włókna decyduje grubość kartonu i tzw wolumen ( po polsku miąższość -okropne słowo ). O wolumenie potem.
Krótkie wyjaśnienie dla humanistów : w każdym zginanym materiale występują jednocześnie dwa przeciwstawne zjawiska - rozciąganie warstwy górnej (tej leżącej na zewnątrz promienia gięcia) i ściskanie warstwy dolnej . W związku z tym w czasie gięcia górna powierzchnia materiału wydłuża się, a dolna skraca. Bez zmian pozostaje teoretyczna środkowa warstwa o grubości pojedynczego włókna (tzw oś obojętna ). Od elastyczności budowy materiału zależy czy da się on wygiąć bez uszkodzeń powierzchni. Karton jest ze swojej natury materiałem warstwowym i mało elastycznym, w związku z tym zawsze przy gięciu powstają w nim zniekształcenia. Jeżeli warstwa zewnętrzna kartonu jest gładka, spoista ( dobrze doklejona - to żargon) ma ona większą wytrzymałość niż luźniejszy spód. W czasie zaginania przeciwstawi się ona próbie rozciągnięcia, zmuszając dolną warstwę do skrócenia długości. Skrócenie długości dolnej warstwy oznacza pomarszczenie jej i oderwanie od warstwy górnej poniżej osi obojętnej. Jeżeli karton ma w miarę jednolitą budowę wewętrzną to dolne warstwy, podparte szablonem gięcia (np ołówkiem) nie pozwolą się bardzo ścisnąć i spowodują tak znaczne wydłużenie warstwy zewnętrznej, że ona po prostu popęka. Wnioski z tego są takie:
1 giąć należy materiały jak najcieńsze -rurkę lepiej jest zwinąć z kilku zwojów papieru niż z jedego kawałka kartonu.
2 Lepiej jest używać kartonów z wysokiej jakości wierzchnią warstwą bo ewentualne błędy zostaną zepchnięte do wnętrza zwijanego elementu.
3. Zwijać należy stopniowo, kilkakrotnie formując krzywiznę. Pozwoli to lekko rozluźnić wiązania między włóknami i ciaśniej upakować je w skracanej warstwie- mniejsze będzie pofałdowanie.
4. W skrajnym przypadku można lekko nawiżyć górną warstwę - pęczniejące włókna górnej warstwy spowodują jej wydłużenie bez pękania, a woda zmiękczy wiązania wewnątrz kartonu i pojedyncze włókna łatwiej będzie ścisnąć - uwaga! druk może tego nie wytrzymać. Do malowania element trzeba dokładnie wysuszyć.
5. Bardzo gruby karon można zwinąć mocząc go w wodzie tak aby prawie się rozpadał po czym taką ciapowatą masę układamy na szablonie i czekamy aż wyschnie. Chodzi o to aby rozluźnić istniejące wiązania i uformować nowy układ włókien. Trzeba rylko wiedzieć, że zmienia się wtedy grubość kartonu- na ostrych łukach staje się cienki. a ponadto przy wysychaniu tak się kurczy, że może nie dać się ściągnąć z szablonu (rurka)
Wielu modelarzy stosuje nasączanie spodniej warstwy kartonu spoiwem elastycznym- wikolem lub lakierem nitro. Taki karton łatwiej się formuje, ale tylko wpewnych granicach , natomiast wzrasta jego wytrzymałość na rozwarstwienie. Jednak gięcie trzeba przeprowadzić kiedy wypełniacz jeszcze nie całkiem wysechł, a to oznacza że karton ma ogólnie mniejszą wytrzymałość (woda i chemikalia rozpuszczają kleje zawarte w kartonie, wiążące poszczególne włókna w całość) i musimy zachować ostrożność aby go nie rozerwać.

[Vivit]

Bardzo naukowo się zrobiło, ale krzysztof ma 100-stu % rację byłem 12 lat związany z papierem (tu akurat plakat). Aby go dobrze umieścić na tablicy bilbordowej trzeba było poznac jedo wady i zalety. Można było szybko załapać (plakat był mokry tzn namoczony w wodzie i potem rozczesywany szczotką tapeciarską), że szczotkując go na tablicy w jedną stronę (lewo-prawo) rozciągał się więcej aniżeli góra-dół. Było to spowodowane właśnie włóknistością papieru. Włókna przebiegały poziono, co powodowało, że łatwiej wyciągał się w tym kierunku. Nigdy nie było problemu ze spasowaniem poziomym ale drobna nieuwaga przy pasowaniu w pionie powodowała, że plakat był krzywo naklejony. Dowcip pojawiał się wtedy gdy przyzwyczajony plakaciarz do jednej drukarni otrzymywał plakat od innej, która miała inny podział brytów i układ włókien. Można było się z przyzwyczajenia nabrać.....

Mam nadzieję, że się nie gniewasz za tę drobną dygresję

[Syzyf]

Oby dalej w tym stylu. Twoje opisy wstawiam sobie kolejno w edytorze tekstów - wyjdzie bardzo ładna teoria papieru. Elementarz kartoniarza. Nie żałuj słów spragnionym wiedzy...

[Krzysztof Trojanowicz]

Witam
cieszę się, że moje doświadczenie komuś się przydaje. Tylko zastanawiam się czy nie wstawić nowego wątku, bo nie każdy kartoniarz zainteresowany jest akurat budową Wodnika.
Teraz chciałbym słów parę poświęcić wolumenowi czyli miąższości.
Teoria tej cechy jest bardzo skomplikowana, ale praktyka mówi, że wolumen określa "zawartość kartonu w kartonie". Często mylony jest z gramaturą lub nawet z grubością.
Praktycznie wolumen określa jaki procent objętości kartonu zajmuje substancja. Reszta objętości to ...powietrze. Im mocniej sprasowany karton, włókna przylegaja ściślej do siebie, tym wolumen papieru jest większy. Wniosek praktyczny jest taki, że dwa kartony o jednakowej grubości, ale różnych wolumenach różnią się właściwościami. Czasem tak znacznie jak plastikowa linijka i płytka styropianowa (materiał ten sam, a właściwości zupełnie inne).

Co z tego ma modelarz ?
Ano to, że karton o wysokim wolumenie ma większą wytrzymałość, więc może być cieńszy. To po pierwsze.

Po drugie: dokładnie sprasowany i doklejony karton idealnie imituje blachę. Malowany farbami bezwodnymi uzyskuje połysk jak blacha.

Po trzecie: pozwala uzyskać ostre i równe linie gięcia.Przy wykonywaniu małych detali jest niezastąpiony. Spróbujcie wykonać budkę sternika lub fotel pilota samolotu z brystolu lub kartonu z pudełka po butach, a potem wykonajcie to samo z opakowania po piwie (np sześciopak. Poznacie go po kawowo-brązowym spodzie).

Po czwarte paski przycięte wzdłuż włókien mają sprężystość drewnianej listewki - idealnie nadają się na poszycie kadłuba ( na przykład Wodnika - pokażę później)
Czyżby nie miał wad ????
Niestety ma.
Pierwsza to ta, że za nic nie da się zwinąć w ciasną rurkę mimo, że jest stosunkowo cienki.
Druga to, że odpada, promowane przez MM (a według mnie bezsensowne), nacinanie zewnętrznej warstwy na linii gięcia. Złamie się z suchym trzaskiem, jak drewno, z którego powstał, ujawniając szeroko swoje wnętrze wszystkim zainteresownym.
Trzecia to ta, że gorzej wchłania gęste kleje. Tworzy wtedy słabą, powierzchniową, spoinę. Ale za to, jak dostanie taki klej jak lubi to nie popuści. Nie rozwarstwia się w miejscu klejenia jak kartony o małym wolumenie.
To taka wada-zaleta. Jak ktoś wie, to zaleta.
I ostatnia zauważona przeze mnie cecha, która może utrudnić życie modelarza- nie daje się roztłaczać. Czyli nie da się z niego wykonać dekli cysterny kolejowej w jednym kawałku. A z papieru o bardzo małym wolumenie owszem, można to zrobić. Podobnie jak osłony anten radarów na nowoczesnych okrętach. Podobnie nie zrobi się przetłoczeń na drzwiach nadbuduwek okrętowych czy na kanistrach z benzyną.
Jak widać, dobór kartonu zależy od tego co chcemy z niego zrobić.
W przypadku gotowej wycinanki -patrz fragment o biegu włókna (czyli jesteśmy skazani na uśrednienie narzucone przez wydawcę.
Nawiasem mówiąc, tą różnorodność cech fizykochemicznych kartonu miałem na mysli mówiąc na poczatku o dobrym, nowoczesnym kartonie. Tylko trzeba wiedzieć czego się potrzebuje do konkretnej pracy.

Czyli panowie modelarze, jeżeli wybieracie się kupować karton u profesjonalnego dostawcy, to oprócz gramatury i ewentualnie faktury, pytajcie o wolumen. Wystarczy wam wiedzieć, który z pokazanych kartonów ma większy wolumen. Resztę wyczujecie pod palcami. Jeżeli sprzedawca zrobi głupią minę (bo on tu tylko sprzedaje ) to poproście o karton cienki, gładki i sprężysty. To będzie to, o co wam chodzi.

[Jeta]

Krzysztof nie miej żadnych obiekcji. W końcu wiedza o kartonie to rzecz w tym miejscu najważniejsza. Mam jeszcze pytanka. Jaki karton powinien wybierać wydawca by jakoś pogodzić te wszystkie, tak różne, wymagania przy budowie modelu? Czy jest możliwe wydanie modelu z zastosowaniem różnych gatunków kartonu uwzględniających wymagania poszczególnych detali i na ile taki sposób podejścia podniósłby koszty druku?