Поверхностная проклейка другими материалами

Категория:
Полуфабрикаты из бумаги


Поверхностная проклейка другими материалами

За последние годы появился ряд диспергируемых в воде пленкообразующих веществ. К числу наиболее известных относятся карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, поливиниловый спирт и альгинат. Эти вещества обеспечивают прекрасную поверхностную проклейку, хотя их стоимость по сравнению с другими клеящими веществами относительно высока. Они могут наноситься на бумагоделательной машине посредством клеильного пресса или клеевой ванны и широко применяются для каландровой проклейки картона, предназначенного для печати глянцевыми красками. Из-за относительно высокой стоимости эти вещества должны применяться для проклейки плотных бумаг и наноситься в виде возможно более вязкого раствора для того, чтобы свести к минимуму проникновение его в бумагу. Вязкость этих материалов обычно выше, чем вязкость животного клея или крахмала. Следовательно, их можно применять при более низких концентрациях, что сокращает их расход.

Применение карбоксиметилцеллюлозы

Карбоксиметилцеллюлоза является одним из наиболее перспективных новых клеящих веществ для поверхностной проклейки. Это вещество, которое можно приготовить путем взаимодействия монохлоруксусной кислоты с алкалицеллюлозой. Его получают в двух основных видах — натриевой и аммонийной растворимых солей. Натриевая соль, обычно применяемая для поверхностной проклейки, имеет степень замещения порядка 0,75. Она дает прозрачные растворы при рН около 8 и образует гибкие прочные пленки. Она может быть диспергирована путем медленного добавления сухого порошка к воде при температуре 60—70° и интенсивном размешивании. Раствор может применяться самостоятельно или в сочетании с крахмалом, растительными камедями или казеином. Для повышения влагостойкости могут добавляться мо-чевино-формальдегидные смолы.

Эти данные были получены в результате продолжительных испытаний в производственном масштабе на многослойном картоне с наружным слоем из беленой массы, предназначенном для печати глянцевыми красками. В обоих случаях растворы наносили на покровный слой картона при помощи одного ящика, установленного на четвертом валу шестивального каландра (считая сверху). Прочность, достигнутая при проклейке карбоксиметилцеллюлозой, была, однако, несколько ниже, чем при проклейке крахмалом. Хореи описала результаты проклейки, полученные путем поверхностного нанесения низковязкой карбоксиметилцеллюлозы на бумагу и картон клеильным прессом и на каландрах. Ею было установлено, что нанесение 4%-ного раствора на каландрах (135 г карбоксиметилцеллюлозы на стопу) давало более высокую маслостойкость, чем это было необходимо для достижения оптимальных результатов при печатании глянцевыми красками. Проклеенные картоны имели сравнительно небольшую непроницаемость в отношении легких растворителей (скипидара), но обладали значительной непроницаемостью для тяжелых масел и типографских красок.

При нанесении карбоксимети л целлюлозы на офсетную бумагу в клеильном прессе (325 г на стопу) показатель испытания по методу Деннисона (поглощение парафина) увеличился с парафина № 9 до № 18.

Содержание карбоксиметилцеллюлозы в бумаге может быть определено экстрагированием ее из бумаги раствором едкого натра, обработкой экстракта серной кислотой для получения гликолевой кислоты и калориметрическим определением количества гликолевой кислоты .

Применение метилцеллюлозы

Метилцеллюлоза является полезным диспергируемым в воде клеящим веществом, которое частично находит применение для поверхностной проклейки. Вязкость промышленных водорастворимых сортов метилцеллюлозы, содержащих от 1,7 до 1,9 метоксильных групп на глюкозный остаток, находится в пределах от 10 до 4000 сантипуаз.

Для приготовления раствора метилцеллюлозы следует размешать сухой препарат в горячей воде. Затем хорошо увлажненную массу следует охладить и размешивать до получения прозрачного раствора. При нагревании растворов метилцеллюлозы вязкость их сначала убывает, затем возрастает до наступления критической температуры, при которой раствор превращается в гель или происходит осаждение метилцеллюлозы, если раствор ее был сильно разбавлен. Температура гелеобразования зависит от концентрации и вязкости раствора метилцеллюлозы, причем растворы высокой концентрации имеют тенденцию превращаться в гель при более низких температурах.

Охлаждение желатинизированного раствора возвращает его в исходное состояние.

Для проклейки метилцеллюлоза может употребляться как в чистом виде, так и в сочетании с крахмалом или животным клеем. Недавно появились модифицированные метилцеллюлозы («Мето-сель НО»), обладающие повышенной растворимостью в теплой воде.

Эти модификации особенно полезны в крахмальных рецептурах. Растворы метил целлюлозы относительно стабильны и обычно не требуют консервирующих средств. Они нечувствительны к изменениям рН в пределах от 2 до 12, хотя щелочи имеют тенденцию повышать вязкость. Некоторые анионы оказывают коагулирующее воздействие, а другие (ЭСИ, I) — диспергирующий эффект.

Метилцеллюлоза образует твердые, гибкие, сплошные пленки, которые непроницаемы для масел и жиров. Пленка чувствительна к воде, хотя водостойкость ее можно улучшить добавлением к раствору метилцеллюлозы 5—20% растворимой в воде мочевино-формальдегидной смолы. Для улучшения гибкости пленки иногда применяются пластификаторы (например, глицерин, инвертированный сахар или сорбитол).

Метилцеллюлоза употребляется главным образом для проклейки с целью придания жиро- и маслонепроницаемости и является, таким образом, эффективной при изготовлении маслонепрони-цаемых бумаг и картонов. Она также применяется и для поверхностной проклейки бумаг-основ для парафинирования и карбони-рования. В этих бумагах пленка метилцеллюлозы эффективно уменьшает пористость и улучшает удерживаемость на поверхности парафиновых материалов, предназначенных для обработки этой поверхности. Поверхностная проклейка картонов на каландрах, из расчета 15—98 г. метилцеллюлозы на 100 м2 поверхности картона, дает заметное улучшение глянца типографской краски . Метил-целлюлозу можно легко наносить посредством клеильного пресса или меловального станка, но при проклейке на каландрах, где температура клея часто достигает 80°, необходимо обеспечить циркуляцию и охлаждение раствора, для того чтобы предупредить коагуляцию метилцеллюлозы и вызываемое этим выщипывание клеевого состава. Для проклейки на каландрах наиболее пригодна уже упоминавшаяся специально модифицированная метилцеллюлоза («Метосель НО»), поскольку она позволяет работать при температурах на 5,5—11° выше, чем обыкновенная метилцеллюлоза .

Применение поливинилового спирта

Поливиниловый спирт — растворимый в воде представитель класса виниловых смол — приготовляется из винилового ацетата путем гидролиза. Растворимость поливинилового спирта и его пленкообразующая способность колеблются соответственно степени замещения ацетатных групп гидроксильными группами. Ряд поливиниловых спиртов вначале является полностью гидроли-зованным продуктом (менее 1% ацетатных групп), который легко диспергируется в воде, образуя пленки с очень высоким сопротивлением разрыву, а затем становится лишь частично гидролизован-ным производным, нерастворимым в воде. Некоторые из промежуточных продуктов растворяются в воде при нагревании до 16—30°. Пределы вязкости промышленных поливиниловых спиртов очень велики и превышают пределы вязкости, которые могут быть получены в случае применения растворимых в воде производных продуктов целлюлозы. Поливиниловый спирт образует пленки, которые обладают очень высоким сопротивлением разрыву и очень высокой прозрачностью, гибкостью и маслонепроницаемостью. Водостойкость его, довольно низкая, может быть улучшена путем обработки мочевино-формальдегидными смолами или соединениями хрома (ацетатом хрома, медным дихроматом или натриевым дихроматом).

Растворы поливинилового спирта можно наносить при помощи клеильного пресса или на каландре. Сорта высокой и средней вяз.

кости большей частью применяются для проклейки на каландре, обычно при концентрации 1—3%. Печатные качества картона заметно улучшаются даже при нанесении только 0,325 кг поливинилового спирта на каждые 100 м2 картона. Двукратное покрытие, при котором сначала наносится поливиниловый спирт, смесь крахмала и поливинилового спирта или чистый крахмал, а затем чистый поливиниловый спирт, является даже более эффективным.

Айреола произвел сравнение окисленного маисового крахмала, крахмала из тапиоки и поливинилового спирта в отношении их влияния на выщипывание парафина, поверхностную маслоне-проницаемость и воздухонепроницаемость многослойного картона при проклейке на каландре.

Применение альгината

Альгин, или альгиновая кислота, является углеводным полимером с высоким молекулярным весом ангидроманноуроновой кислоты. Его получают из определенных разновидностей морских водорослей, растущих в большом количестве у западного побережья Соединенных Штатов. Альгиновая кислота нерастворима в воде; она содержит высокий процент карбоксильных, групп, которые могут вступать в реакцию со щелочью, образуя растворимые соли, называемые альгинатами. К числу некоторых важных промышленных производных альгиновой кислоты относятся калиевые, про-пилен-гликолевые, аммониевые и натриевые производные, из которых последние два имеют наиболее важное промышленное значение.

Альгинаты могут быть легко растворены в воде путем интенсивного размешивания в ней сухого продукта.

Получаемые растворы обычно вполне вязкие, хотя имеются сорта альгинатов с высокой, средней и низкой вязкостью. Нагревание приводит к снижению вязкости раствора примерно на 14% на каждые 5° повышения температуры. Выдерживание при высокой температуре в течение длительного времени приводит к необратимой потере вязкости вследствие деполимеризации. Растворы альгинатов сгущаются под действием кислот при рН около 4,5 и осаждаются из раствора при рН около 3. Образование геля происходит при значении рН Еыше 12 и в присутствии солей тяжелых металлов.

Для поверхностной проклейки альгинаты могут применяться в чистом виде или в сочетании с крахмалом, казеином, растительными камедями или подобными им материалами. Пленки, образованные альгинатами, прозрачны и жестки, отличаются хрупкостью, если их не смягчают, а также чувствительны к воде, если их не обрабатывают мочевино-формальдегидными смолами или осаждающими солями. Благодаря высокой вязкости и тенденции оставаться на поверхности бумаги альгинаты являются эффективными веществами для поверхностной проклейки даже при низких концентрациях, например 0,4—2%.

Применение парафиновых эмульсий

Большинство материалов, применяемых для поверхностной проклейки бумаги, принадлежит к классу коллоидов, которые диспергируются в воде. Иногда при поверхностной проклейке желательно добавление таких водонерастворимых материалов, как парафин или смолы. Лучше для этой цели использовать эмульсии. Для достижения эффективных результатов частицы смолистого или восковидного материала должны находиться в состоянии тонкой дисперсности. Степень дисперсности должна соответствовать дисперсности коллоидных материалов, диспергируемых в воде.

Имеются два основных типа парафиновых эмульсий: мыльная и кислотостойкая. Эмульсии мыльного типа чувствительны к кислотам и солям тяжелых металлов. Они не проникают легко в бумагу, потому что остаточные соли и кислоты в бумаге обычно вызывают немедленное осаждение парафина вблизи поверхности бумаги . Однако этот тип эмульсии может коагулироваться в клеевой ванне и в ящике каландра под действием кислоты или глинозема, выщелачиваемых из бумаги. Кислотостойкие эмульсии значительно более устойчивы к коагулирующим воздействиям солей и кислот и поэтому в большинстве случаев поверхностной проклейки им отдается предпочтение перед мыльным типом эмульсий. Они обладают низкой смачивающей способностью, что является их преимуществом, поскольку это уменьшает проникновение эмульсии в бумагу, снижая тем самым стоимость проклейки и предупреждая чрезмерное увлажнение бумаги. Парафиновые эмульсии могут применяться в клеевой ванне или в клеевом прессе в сочетании с крахмалом; их можно также употреблять при проклейке на каландре, в чистом виде или в сочетании

с крахмалом. Поверхностная проклейка парафиновыми эмульсия» ми улучшает ряд свойств бумаги: отделка ее повышается, пыли-мость ослабевает, гидрофобность и водостойкость возрастают. При проклейке на каландре парафин выполняет дополнительную функцию смазывающего вещества, не давая крахмалу выщипывать поверхность картона. Увеличение водостойкости бумаги в результате применения парафиновых эмульсий не является следствием образования сплошной пленки парафина, а связано с покрытием волокна микроскопическими частицами парафина, что увеличивает краевой угол смачивания волокон водой. Эти частицы парафина также уменьшают количество свободных волокон, выступающих над поверхностью бумаги, а также бумажной пыли, улучшая, таким образом, печатные свойства бумаги и уменьшая ее пылимость.

При поверхностной проклейке парафином желательно удержать его на поверхности бумаги. Это не является проблемой, если парафин используется вместе с такими материалами, как крахмал, поскольку последний имеет тенденцию удерживать парафин на поверхности. Употребление парафиновых эмульсий в чистом виде может привести к чрезмерному проникновению их в бумагу. Бумага, поверхностно проклеенная парафином, должна храниться при температурах ниже точки его плавления, иначе он расплавится и еще глубже проникнет в бумагу. При поверхностной проклейке не следует наносить слишком много парафина, поскольку он действует как смазочное вещество и благодаря сильному скольжению может вызвать затруднения при намотке бумаги в рулоны и транспортировке их.

Проклейка стеарато-хромово-хлоридным комплексом

Это вещество продается в виде темно-зеленой жидкости, содержащей 30% комплекса в смеси изопропил — вода, состоящей из 60% спирта и 10% воды.

Гидрофобность достигается в результате того, что атомы хрома фиксируются на отрицательно заряженных волокнах; при этом стеаратные группы обращены наружу и образуют водоотталкивающую поверхность. Наилучшие результаты получаются при нагревании бумаги до 93° или выше. При надлежащих условиях может быть достигнута прекрасная гидрофобность при нанесении около 0,3 кг исходного вещества на 100 м2 поверхности бумаги. Прочность бумаги изменяется незначительно, хотя белизна белых бумаг понижается примерно на 1—2 единицы.

Нанесение на поверхность бумаги других материалов

В клеильном прессе или в клеевой ванне на поверхность бумаги иногда наносят много разнообразных материалов. Они не являются клеящими веществами; некоторые из них будут упомянуты ниже, поскольку способ их нанесения такой же, как и для клеящих веществ.

Для поверхностного нанесения на бумагу была предложена вискоза, но в производственном масштабе она не применяется. Рихтер запатентовал способ, по которому неклееная бумага пропускается через 1—5%-ный раствор вискозы. На поверхности бумаги целлюлоза в дальнейшем регенерируется путем нагрева бумаги или обработки кислотой.

Бумага иногда обрабатывается огнезащитными материалами. Для этой цели обычно применяются такие аммониевые соли, как фосфат аммония, сульфамат аммония или сульфат аммония. Эти вещества растворяются в воде и наносятся на бумагу или в клеильном прессе, или на каландре, или в некоторых случаях добавляются в ролл. Некоторые сорта бумаги обрабатываются пластификаторами для придания ей большей мягкости. Такая обработка не является проклейкой; клееные бумаги обрабатываются пластификаторами для уничтожения жесткости, придаваемой бумаге клеящим веществом. К числу веществ, применяемых для пластификации, относятся: глицерин, сорбитол, маннитол и такие гликоли, как диэтилен-гликоль, диспропилен-гликоль и полиэтилен-гликоль. Нанесение этих материалов обычно производится в клеильном прессе на бумагоделательной машине (в виде водного раствора) или на отдельном увлажнительном станке. В некоторых случаях они могут наноситься на каландрах.

К числу тех видов бумаги, которые обычно обрабатываются пластификатором, относятся пергамин, пергамент и бумага-основа для парафинирования. Пергамин обычно обрабатывается 10%-ным раствором глицерина или смесью, содержащей 5% глицерина и 5% маисовой патоки. Раствор наносится посредством увлажняющего валика, хотя в некоторых случаях для этой цели может быть использована регулируемая клеевая ванна или клеильный пресс. Первый метод дает менее равномерное распределение раствора и вызывает необходимость кондиционирования бумаги и рулонах перед суперкаландрами для того, чтобы обеспечить равномерное Распределение пластификатора. Слегка влажная бумага лучше воспринимает пластификатор, чем неувлажненная.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум