Методы определения степени проклейки

Категория:
Полуфабрикаты из бумаги


Методы определения степени проклейки

Для определения степени проклейки применяется ряд методов. Ниже описываются некоторые из них, имеющие наиболее существенное значение. Это — преимущественно эмпирические методы испытаний, на результатах которых отражается площадь испытываемого образца и его толщина. При оценке степени проклейки необходимо указывать примененные методы испытания, так как результаты испытаний зависят от их методики.

Определение степени проклейки по методу Кобба

При определении степени проклейки бумаги по способу Кобба взвешивается количество воды, поглощаемой бумагой в заданный период времени. При этом определении на взвешенный образец бумаги помещают круглое металлическое кольцо (высотой 7,5 см; внутренний диаметр обычно составляет 10 см) и через него на поверхность бумаги заливают тщательно отмеренное количество воды (обычно 75 см3). По истечении определенного промежутка времени воду сливают и образец бумаги осушают бюварной бумагой или полотенцем до тех пор, пока лист не перестанет блестеть от находящейся на его поверхности воды. После этого образец бумаги вновь взвешивают. Результаты испытания выражаются в граммах воды, поглощенных 100 см2 поверхности бумаги.

Методом Кобба лучше всего пользоваться при испытании тяжелых бумаг (толщиной свыше 0,102 мм) с хорошей проклейкой. Не рекомендуется пользоваться этим способом при определении непроницаемости писчей бумаги для чернил и при испытании бумаги, для сквозного промокания которой требуется менее 15 секунд.

По Кодуайзу, количество воды, поглощаемой при испытании по методу Кобба, меняется пропорционально квадратному корню из показателя продолжительности соприкосновения воды с бумагой. Сильно проклеенные бумаги обычно подвергаются действию воды в течение 120 секунд, тогда как для слабо проклеенных бумаг этот период лучше сократить до 60 секунд. При желании можно составить график подобно тому, показывающий поглощение воды при различной продолжительности соприкосновения бумаги с водой. Для получения средних данных результаты испытаний сопоставляют с величиной квадратного корня из показателя продолжительности соприкосновения бумаги с водой и полученную кривую экстраполируют до продолжительности соприкосновения в течение 1 минуты. Следует испытывать как сторону, прилегающую к сукну, так и сеточную сторону листа бумаги. Одним- из преимуществ способа Кобба является то, что получаемые по этому способу данные не зависят от толщины листа. При классификации бумаг по степени их проклейки, определяемой по способу Кобба, сильно проклеенными бумагами считаются те, которые поглощают меньше 0,06 г воды, тогда как к слабо проклеенным бумагам относятся такие, которые поглощают 0,60 г воды или больше на 100 см2.

Определение скручиваемости по способу Керзона

При испытании бумаги на скручиваемость по способу Керзона полоску бумаги смачивают с одной стороны водой и отмечают максимальную скручиваемость бумаги, а также время, необходимое для максимального скручивания. По максимальному скручиванию судят о способности бумаги скручиваться, а по времени для максимального скручивания судят о степени проклейки бумаги.

Время, необходимое для максимального скручивания, определяется продолжительностью периода, в течение которого вода должна наполовину пропитать бумагу после соприкосновения с ней. Примерные сравнительные данные для бумаг различной толщины можно получить, разделив время скручивания на квадратный корень толщины бумаги.

Определение степени проклейки по флотационному способу с применением чернил

При флотационном способе определения степени проклейки образец бумаги, края которого загнуты кверху, плавает на поверхности стандартных писчих чернил, причем измеряется время, необходимое для того, чтобы чернила прошли сквозь бумагу и окрасили ее поверхность. Этот способ определения является не вполне научным вследствие неопределенности конечного момента, который устанавливается по усмотрению исполнителя, однако он пригоден и широко применяется при определении непроницаемости бумаги для писчих чернил. Данный метод определения представляет также интерес при испытании бумаги на непроницаемость для других коллоидных растворов, например для крови. Однако он неэффективен при определении водонепроницаемости и поэтому непригоден для испытания сильно проклеенных бумаг, например таких, которые используются для приготовления коробок для пищевых продуктов и стаканчиков для питья.

Определяющий момент при флотационном способе испытания с применением чернил до некоторой степени зависит от того, какая сторона бумаги (прилегающая к сукну или к сетке) соприкасается с чернилами. Однако полученные результаты не убедительны в отношении различия в писчих свойствах двух сторон листа. В этом смысле лучшим является штриховой способ, при котором бумагу линуют рейсфедером стандартными чернилами и отмечают признаки растекания (см. следующую главу).

По одному из вариантов стандартного способа испытания бумаги на непроницаемость для чернил ее оставляют в соприкосновении с чернилами (сеточной стороной вверх) в течение определенного промежутка времени — обычно 30 минут. По окончании этого срока с поверхности бумаги удаляется избыточное количество чернил и по сеточной стороне бумаги визуально определяется степень проницаемости бумаги для чернил. При желании можно получить числовую величину на приборе Бауша и Ломба, измеряющем светонепроницаемость бумаги. Для этого, пользуясь четырьмя листами исходной чистой бумаги, устанавливают прибор на индекс 50, а затем получают отсчеты для образцов, покрытых чернилами, обращенных к свету чистой стороной.

Определение степени проклейки способом сухого индикатора

При определении степени проклейки по способу сухого индикатора мелко размолотый порошок, состоящий из сахарной пудры, растворимого крахмала и примерно 2% метилвиолета, распыляют по поверхности испытываемого листа. После этого лист помещают на воду и отмечают время, необходимое для того, чтобы вода прошла сквозь лист и изменила цвет индикатора.

При таком способе испытания большая часть воды проходит сквозь бумагу, хотя Керзон и другие указывают, что количество воды, достаточное для изменения цвета индикатора, может пройти в виде паров. Такая восприимчивость индикатора к водяному пару является основным дефектом этого способа . Однако в отношении обычных сортов бумаги Керзон установил, что вода в жидком состоянии проходит сквозь бумагу быстрее, чем водяной пар, и поэтому конечный момент испытания, вероятно, не зависит от прохождения водяного пара сквозь бумагу. При испытании толстых видов бумаги, пропитывание которых протекает дольше, результаты испытания могут давать погрешность в несколько сот процентов вследствие чувствительности к водяному пару . Результаты зависят также от количества порошка, нанесенного на поверхность бумаги.

Методы определения по электропроводности

Имеется несколько способов определения степени проклейки бумаги по электропроводности, причем они основываются на скорости проникновения электролита сквозь образец бумаги. При таких испытаниях чаще всего применяется прибор Вэлли. В последнее время появилось описание нового электронного прибора для определения степени проклейки. В этом приборе в качестве электролита применяется насыщенный раствор сульфата кальция .

В приборе Вэлли образец испытываемой бумаги (5X5 см) зажимают в элементе между двумя электродами, являющимися частью мостика Уитстона. Элемент имеет впускные отверстия, соединенные резиновой трубкой с бутылями, в которые налит раствор электролита. Когда элемент опускают, раствор течет в него, и если бумага не вставлена между электродами, немедленно происходит замыкание цепи. Если же между электродами помещается образец бумаги, ток не будет проходить до тех пор, пока бумага остается, сухой; как только раствор электролита пропитает бумагу, возникнет ток, который регистрируется амперметром, включенным в цепь. При проведении испытания реостаты цепи устанавливают так, чтобы амперметр показывал 200 ма, когда сосуды наполнены и образец бумаги в прибор не вставлен. При испытании образца бумаги определяющим моментом считается время, необходимое для того, чтобы сила тока достигла 160 ма (поскольку сила тока никогда не достигнет 200 ма при наличии бумаги). На результатах испытания сказываются степень проклейки, пористость и толщина бумаги, а также температура электролита и другие факторы.

Метод определения степени проклейки по влагопрочности

Одним из более современных способов определения степени проклейки, успешно применяемых на некоторых фабриках, является испытание бумаги на влагопрочность. При этом испытании определяется не только степень проклейки, но также и влагопрочность бумаги.

В тех случаях, когда путем определения влагопрочности изменяется степень проклейки, к полоскам бумаги, укрепленным вертикальном положении, подвешиваются грузы. Степень проклейки определяют по времени, необходимому для разрыва полоски. При таком способе испытания имеется четко выраженный момент, определяющий конец испытания, и участие человека сведено к минимуму. В тех случаях, когда при испытании подвешиваются различные грузы и продолжительность испытания различна, можно получить достаточно полные данные относительно степени проклейки бумаги.

По Вильсону, результаты, получаемые при испытании на влагопрочность (в отличие от данных, получаемых по способу сухого индикатора), в значительной мере улучшаются, если увеличить количество канифольного клея, добавляемого к бумажной массе. Вильсон установил, что данные, получаемые при испытании на влагопрочность, весьма близко совпадают с данными поглощения воды бумагой в условиях равновесной влажности.

Метод определения степени проклейки по водонепроницаемости при помощи пенескопа

Водонепроницаемость картона определяют иногда пенескопом. Пенескоп представляет собой камеру из латуни с вертикальной стеклянной трубкой, снабженной полой завинчивающейся головкой, через отверстие которой можно наблюдать за образцом. При проведении испытания вырезают бумажный кружок, помещают его в полую головку и затем укрепляют на поверхности латунной камеры; после этого камеру наполняют жидкостью (обычно’ молочной кислотой) до тех пор, пока она не поднимется в стеклянной трубке на 30 см. В этот момент пускают секундомер и отмечают время, которое пройдет до наступления конечного момента испытания.

Раствор молочной кислоты пропитывает бумагу скорее, чем вода. Картон сначала окрашивают с наружной стороны метилоранжем и после того, как метилоранж высохнет, отмечают время, необходимое для того, чтобы молочная кислота проникла сквозь картон и образовала на его наружной поверхности пять красных пятен. Скорость проникновения зависит от концентрации раствора кислоты (обычно употребляют 10%-ный раствор), температуры раствора и гидростатического напора. Если в качестве жидкости Для испытания применяют воду, то ее поглощение определяют взвешиванием образца до и после испытания.

Определение впитываемости

Для определения водонепроницаемости картона на некоторых фабриках определяют его пропитываемость. При проведении такого испытания образец картона определенного размера взвешивают и затем погружают в воду, где он и остается в течение определенного промежутка времени (обычно 10 минут). По истечении этого периода образец вынимают, всю воду, находящуюся на его поверхности.

удаляют бюварной бумагой и затем образец снова взвешивают. По увеличению веса судят о степени проклейки. Вильсон установил, что количество поглощаемой воды меняется в зависимости от веса листа и что для наступления фактического равновесия требуется примерно 1 час.

При,измерении степени проклейки Ульм испытывал бумагу на плавучесть. Он установил, что сильно проклеенные бумаги сохраняют свою плавучесть, тогда как слабо проклеенные бумаги при погружении в воду становятся неплавучими.

Причиной сохранения сильно проклеенными бумагами плавучести является то, что они поглощают мало воды. Наоборот, слабо проклеенные виды бумаги поглощают значительное количество воды, которая вытесняет воздух из бумаги, в результате чего плавучесть последней снижается.

Иногда характеристикой степени проклейки является уменьшение сопротивления продавливанию при погружении картона в воду или при плавании его на поверхности воды. Однако, если картон обработан специальными веществами, повышающими его влаго-прочность, этим способом степень проклейки определить нельзя.

Определение степени проклейки по краевому углу смачивания

Одним из наиболее важных и основных способов определения непроницаемости поверхности бумаги для воды и водных растворов •является измерение краевого угла смачивания, образующегося при нанесении на поверхность бумаги капельки воды или другой жидкости. При таком способе определения можно получить две различные характеристики: начальную способность смачивания и скорость изменения способности смачиваться.

Начальную способность смачивания, по которой судят о пригодности бумаги для линования и письма, определяют по краевому углу смачивания спустя 5 секунд после нанесения капельки воды на бумагу. Если краевой угол смачивания водой достигает 100—90°, считается, что бумага обладает превосходными свойствами для линования и письма. Если угол смачивания больше 110°, при линовании могут получиться разрывы линий вследствие незначительной смачиваемости. Если угол смачивания меньше 90°, чернила могут растекаться, как только они войдут в соприкосновение с поверхностью бумаги.

Скорость изменения способности смачивания (по этой величине судят о писчих свойствах бумаги, так же как и о возможности растекания чернил по бумаге) определяется как частное от деления на 55 разности между величинами краевых углов смачивания, полученными по истечении 5 и 60 секунд. Если писать на бумаге со средней степенью проклейки, нередко растекание происходит не сразу, а лишь по прошествии некоторого времени. На это может указывать уменьшение краевого угла смачивания при определении •его по прошествии 5 и 60 секунд. Усильно проклеенных бумаг заметной разницы между этими двумя величинами не обнаруживается.

угол смачивания измеряется специальным прибором. Испытываемые образцы бумаги помещаются на подставку и закрепляются на месте грузами. На поверхность бумаги наносят шприцем каплю воды; иголка шприца при этом находится на расстоянии 3,2 мм от поверхности бумаги. Изображение этой капли, увеличенное в 25—30 раз, проектируется на матовый стеклянный экран, с задней стороны которого прикреплен лист прозрачной бумаги. На прозрачной бумаге проводят горизонтальную линию для того, чтобы отметить основание капли, а затем по истечении требуемого времени быстро проводят две касательные к криволинейной поверхности капли в двух точках, где она соприкасается с основной линией. Внутренний угол, образуемый этими касательными и внутренней стороной основной лшии, и является углом смачивания.

Результаты определения смачиваемости поверхности бумаги (определения краевого угла смачивания) зависят от следующих факторов: смачивающей способности раствора, способности клея к смачиванию, а также структуры и отделки поверхности бумаги. Иногда жидкость смачивает бумагу сначала неравномерно. Это получгется или в результате неоднородной пористости бумаги и неравномерного распределения клея, вследствие чего в различных точках поверхности бумаги образуются разные углы смачивания, или от неравномерной отделки поверхности бумаги.

Лафонтен измерял углы смачивания, образуемые капельками воды на пленках разных проклеивающих веществ, применяемых при выработке бумаги. Вещества для поверхностной проклеики (крахмал и животный клей) обладают явно меньшей гид-Рофобностью, чем парафин или канифоль. Если в композицию бумаги входит каолин, угол смачивания уменьшается так же, как и степень проклейки.

Испытание на поглощение

Большинство видов бумаги в какой-то степени должно обладать непроницаемостью для жидкостей, и поэтому обычно такие виды бумаги проклеиваются. Имеется, однако, несколько видов бумаги, которые должны в значительной мере поглощать жидкости. Это так называемые впитывающие бумаги. К числу таких бумаг, имеющих наибольшее значение, относятся бюварная, фильтровальная, тонкая бумага для санитарных целей, полотенечная. К этой же категории относится бумага, обрабатываемая специальными химикатами, например бумага-основа для фибры и пергамента. Общим у всех этих видов бумаги является то, что они не проклеиваются и вырабатываются мягкими и пористыми, что в максимальной мере обеспечивает их впитывающую способность.

Полотенечная и тонкая шелковая бумага должна обладать высокими поглощающими свойствами для того, чтобы быстро впитывать воду и удерживать ее в дальнейшем. Кроме того, эти виды бумаги должны быть очень мягкими. Для придания этих свойств бумажную массу, из которой вырабатывают полотенечную и тонкую бумагу, не проклеивают и обычно размалывают очень слабо или совсем не размалывают. Нередко бумагу крепируют, что способствует возрастанию ее мягкости и поглощающих свойств.

При выработке высокосортных впитывающих бумаг обычно пользуются мягким тряпьем или целлюлозой с высоким содержанием альфа-целлюлозы, так как из такой бумажной массы получается наиболее пористая бумага. При выработке средних сортов бумаги в композицию можно вводить как тряпичную полумассу, так и сульфитную целлюлозу, а в некоторых случаях — до 100% древесной целлюлозы, например небеленой сульфитной или смеси сульфитной и натронной. При выработке низших сортов полотенечной бумаги нередко используют древесную массу. При сушке впитывающих сортов бумаги необходимо следить за тем, чтобы не происходило ороговение волокон на поверхности, так как это снижает впитывающие свойства бумаги.

Во многих случаях желательно определить впитывающие свойства бумаги. Для этой цели было разработано несколько способов, к числу которых относятся:

1. Способ определения с помощью пипетки, при котором определенное количество жидкости наносится на небольшой образец бумаги и отмечается время, необходимое для полного поглощения жидкости, на что указывает исчезновение блестящей поверхности жидкости. Для такого определения можно воспользоваться чернилами (при испытании бюварных бумаг) или водой (при испытании полотенечной бумаги).

2. Способ определения с помощью полоски бумаги, при котором ее подвешивают так, что один конец полоски погружен в жидкость, применяемую при испытании. Определяющим моментом может быть или время, необходимое для подъема жидкости на определенную высоту, или высота подъема жидкости в течение определенного промежутка времени.

3. Способ определения путем погружения. Небольшой взвешенный образец бумаги погружают в жидкость, которой он пропитывается, и по истечении заданного промежутка времени определяют вес поглощенной жидкости. При испытании картонов с большим весом квадратного метра рекомендуется заклеивать края образцов, так как скорость поглощения со стороны кромок обычно бывает иная, чем с поверхности картона.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум