Pereosnastka.ru

Для придания бумаге влагопрочности, кроме упомянутых выше веществ, предлагалось много других. Некоторые из них рассматриваются ниже.

Новым материалом, который применяется в Германии для добавки в массу при изготовлении влагопрочных бумаг, является полиэтиленимин . Этот материал в США пока еще не применялся. Образование тонкой, равномерно распределенной водоотталкивающей пленки на поверхности бумаги достигается обработкой ее кремнийорганическими смолами (например, метилсиликон-хлоридом) в парообразном состоянии . После такой обработки бумага должна быть нейтрализована парами аммиака. Свойство, сообщаемое обработанной таким образом бумаге, не является влагопрочностью в подлинном смысле этого слова, а представляет собой гидрофобность. Указанный способ применялся во время второй мировой войны при производстве фильтровальных бумаг для противогазов. Обыкновенные фильтровальные бумаги в сыром состоянии препятствуют проходу воздуха вследствие того, что поры сырой бумаги закрываются. Поры же бумаги, обработанной кремнийорганическими соединениями, остаются открытыми, так как волокна в этом случае не смачиваются. В качестве поверхностно-клеящего вещества для производства влагопрочной бумаги одно время рекомендовалась синтетическая смола малеиновой кислоты. Эта смола могла наноситься на бумагу в нейтральной среде без катализаторов; бумага сушилась при нормальной температуре. Влагопрочность бумаги, содержащей около 3% смолы, составляла 32—45% от прочности ее в сухом состоянии. Этой смолы в продаже больше нет.

Постоянство влагопрочной связи

Влагопрочная связь изменяется в зависимости от материала или способа, применяемого для создания влагопрочности, а также в зависимости от условий, при которых хранится влагопрочная

бумага. Важными факторами при хранении бумаги являются: 1) рН бумаги, 2) температура воздуха в помещении, 3) степень вулканизации смолы. Вообще влагопрочная связь гораздо сильнее разрушается при низком показателе рН, чем при высоком. Бритт установил, что влагопрочная бумага имеет наибольшую стабильность при рН около 9. В этом случае кривая гидролиза имеет резкий перегиб в сторону кислой среды и менее выраженное снижение в сторону щелочной среды. Указанные данные получены в результате обработки бумаги растворами с различным рН в течение 30 минут при температуре 93°. На влагопрочности отрицательно сказываются высокая температура и высокая относительная влажность. При старении

бумаги в условиях очень низкой влажности и очень низких температур практически не наблюдается никакой потери влагопрочности . Для влагопрочности имеет значение и степень вулканизации. Влагопрочность бумаг воздушной сушки, содержащих влагопрочную смолу, сначала увеличивается, а затем, при продолжении обработки, снижается, тогда как бумаги горячей обработки теряют влагопрочность с самого начала.

Образец горячей обработки нагревался в течение двух минут при 115°, тогда как образец воздушной сушки совсем не нагревался. Воздействие микроорганизмов уменьшает влагопрочность бумаги, но это является скорее результатом воздействия на целлюлозу, чем на влагопрочную связь .

Как известно, вещества, придающие влагопрочность, существенно различаются в отношении постоянства влагопрочности, которую они сообщают бумаге. Различные способы придания влагопрочности по постоянству располагаются в следующем порядке: 1) пергаментация, 2) вискозный способ, 3) меламино-формальдегидный, 4) мочевино-формальдегидный, 5) обработка животным клеем и формальдегидом и 6) обработка растительными смолами, например камедью бобов дикой акации и гуаром. Бумага, обработанная меламиновой смолой и формальдегидом, обладает большей сопротивляемостью гидролизу, чем бумага, обработанная мочевино-формальдегидной смолой. Этим объясняется более постоянная влагопрочность бумаги, обработанной меламиновой смолой, особенно при хранении ее в условиях высокой влажности. При благоприятных условиях бумага, обработанная мочевино-формаль-дегидными смолами, сохраняет свою полную влагопрочность в течение 6—8 лет.

Эти данные показывают, что обе смолы устойчивы к гидролизу при рН = 8, но значительно гидролизуются при рН = 2,5—2,9. При этом степень гидролиза больше, если бумага обработана мочевино-формальдегидной смолой. Разница на 5° в температуре, при которой происходило вымачивание, изменяла сопротивление разрыву бумаги во влажном состоянии примерно на 0,2 кг.

Использование брака

Использование брака от влагопрочных бумаг является трудной проблемой, поскольку после придания бумаге влагопрочности очень затруднительно разделение ее на волокна даже после продолжительного вымачивания в воде. Однако влагопрочные бумаги могут быть снова превращены в волокнистую массу путем размола их в кислой среде, так как кислоты ускоряют гидролиз смолы. Это воздействие, в основном гидролизующее, происходит под влиянием высоких температур и низкого рН, хотя для разделения бумаги на волокна после разрушения влагопрочной связи требуется некоторое механическое воздействие. Для роспуска обычно применяют ролл для размола брака, представляющий собой видоизмененный массный ролл или специальный гидроразбиватель. Чем ниже рН и чем выше температура, тем быстрее происходит размол. Сернокислый глинозем дает лучшие результаты, чем соляная или серная кислота, так как он вызывает меньшее разрушение волокон. При роспуске влагопрочных бумаг варка со щелочью неэффективна.

Влагопрочные бумаги, обработанные меламиновой смолой и формальдегидом, разделяются на волокна труднее, чем бумаги, обработанные мочевино-формальдегидной смолой, ввиду более высокой скорости вулканизации меламиновых смол, а также вследствие большей сопротивляемости меламиновой смолы кислотному гидролизу. Бумаги, обработанные мочевино-формальдегидной смолой, могут быть легко разделены на волокна путем варки в щелочи при 35° и рН около 4,5 . Бумаги, содержащие небольшой процент меламиновой смолы, также могут быть легко приведены в волокнистое состояние. При высоком содержании смолы (3% или больше) условия, необходимые для роспуска бумаги, могут оказаться настолько жесткими, что это приведет к деструкции целлюлозы. Бумажный брак, обработанный меламиновой смолой, переходит в волокнистое состояние, если его подвергнуть варке под давлением при рН = 4—5 или варке при температуре 85° в присутствии большого количества сернокислого глинозема. При этом, однако, происходит некоторая потеря прочности . Иогансон сообщает, что варка при 80° и рН = 2 не портит волокна в течение времени, необходимого для роспуска бумаги. Самый лучший способ роспуска брака влагопрочной бумаги, обработанной меламиновой смолой, не дающей большой потери прочности вол-локна, заключается в варке при температуре, близкой к точке кипения (99—100°), и при рН = 3,8—4,2. Одним из предложенных способов варки предусматривается применение струи пара. Для ввода пара под давлением 9,5—10,5 кг/см2 применяются насадки. Струя пара вводится в массу между барабаном и планкой ролла в то время, когда барабан приподнят над планкой, т. е. когда размол волокон не происходит. Для получения рН = 3,8—4,2 добавляют сернокислый глинозем; температура поддерживается на уровне 99°, а концентрация составляет около 8—10%. Роспуск бумаг, временная влагопрочность которых обусловлена применением животного клея, моногалактанов и т. п., не вызывает никаких затруднений.

Определение влагопрочных смол в бумаге

Трудности, возникающие при повторном использовании влагопрочных бумаг даже тогда, когда количество их в макулатуре незначительно, послужили причиной появления таких методов, применяемых при изготовлении влагопрочных бумаг, благодаря которым легко обнаружить эти бумаги. К числу этих методов относятся: нанесение отчетливых водяных знаков на все влагопрочные бумаги, введение в бумагу флуоресцирующих красителей, добавление к бумаге небольшого количества специально окрашенных волокон и т. п.

При производстве мешков из влагопрочной бумаги на них иногда наносят четкую красную или синюю полосу, что помогает обнаружить такую бумагу. Однако ни один из указанных методов маркировки влагопрочных бумаг не применяется особенно широко. Следовательно, вся трудность соответствующего обнаружения падает на потребителей макулатуры.

Проблема установления, является ли бумага влагопрочной или нет, относительно проста. Если бумагу, предварительно замоченную в воде или в растворе смачивающего вещества, потереть пальцем, то влагопрочная бумага немедленно обнаружится тем, что волокна ее не будут «скатываться», тогда как волокна обыкновенной клееной бумаги при подобной обработке легко отделяются.

Простое испытание для обнаружения в бумаге влагопрочных смол основано на качественном анализе на гзот * и формальдегид**. Если присутствуют оба эти вещества, то это показы-аает, что при обработке бумаги были, вероятно, использованы мочевино-формальдегидные или меламино-формальдегидные смолы. Иногда пользуются способом Кьельдаля для установления количества присутствующей смолы, хотя на результаты этого определения, конечно, влияет наличие других белков.

Определить способ обработки, использованный для придания бумаге влагопрочности, довольно трудно; для этого требуются более сложные испытания. По легкости, с которой бумага теряет свою влагопрочность в кислой среде, можно судить о применении моче-винных или меламиновых смол, поскольку мочевинные смолы ги-дролизуются легче меламиновых. Это подтверждается результатами, полученными Вудберри и его сотрудниками , согласно которым бумаги, обработанные мочевинными смолами, теряют свою влагопрочность в течение нескольких минут при кипячении в 0,25%-ном растворе сернокислого глинозема (рН = 3—4), тогда как бумаги, обработанные меламиновыми смолами, полностью теряют свою влагопрочность только после более чем двухчасовой варки.

Для обнаружения протеинов, мочевинных и меламиновых смол можно применять методику окрашивания. Реакции с красителями основаны на том, что кислые красители являются не субстантивными в отношении целлюлозы, а соединяются с белками или про-теиноподобными веществами, как например, мочевино- и меламино-формальдегидные смолы. Соответствующие способы испытания, описанные Вудберри и его сотрудниками , основаны на применении кислого красителя «калкоцид-ализаринового синего» S. А. P. G.. Характер испытания в каждом конкретном случае зависит от рода влагопрочного материала, предполагаемого в бумаге.

Кипячением бумаги в течение 5 минут в 0,1%-ном растворе красителя, содержащем 0,1% серной кислоты, с последующей промывкой, можно вообще установить наличие или отсутствие влагопроч-ных материалов. Как белки, так и смолы приводят при этой обработке к синему окрашиванию, тогда как необработанная бумага остается бесцветной. Кипячение бумаги в 0,1%-ном растворе красителя, содержащем 1% серной кислоты, с последующей промывкой приводит к дифференциации между меламиновыми и мочевинными смолами. Бумага, содержащая меламиновые смолы, окрашивается в более интенсивный синий цвет по сравнению с цветом, который она приобретает при испытании по предыдущему методу; бумага же, содержащая мочевинные смолы, имеет менее интенсивную синюю окраску. Бумага, содержащая протеин, окрашивается по этому методу в различные оттенки синего цвета. При замачивании бумаги в 1%-ном растворе каустической соды перед обработкой 0,1%-ным раствором красителя, содержащего 1,0% серной кислоты, устанавливают наличие в бумаге меламиновых смол или протеинов. Бумага, содержащая меламиновую смолу, приобретает при этом интенсивную синюю окраску, тогда как бумага, содержащая протеин, остается бесцветной.

Определение наличия меламиновых и мочевинных смол во влагопрочной бумаге может быть также произведено путем приготовления особых кристаллических производных, но эта процедура длительная и в обычных условиях работы неприемлема. При проведении этого испытания бумага гидролизуется уксусной кислотой; при этом образуется свободная мочевина, которая затем фильтруется и вступает в реакцию с раствором ксантгидрола . Бумажный материал подвергают затем кипячению и, в случае необходимости, растворяют и осаждают из пиридина для получения характерных кристаллов. Согласно Видмеру кристаллы представляют собой узкие иглы длиной порядка 50—150, концы которых большей частью расщеплены или сужены в виде клинка с углом около 73°.

В бумаге, обработанной меламиновой смолой, присутствие ме-ламина можно установить путем гидролиза ее уксусной кислотой. Получаемый при этом меламин может быть обнаружен в виде мела-миновых кристаллов при возгонке остатка в присутствии кристаллов алюминия. Меламин можно также обнаружить в виде пикрата меламина, если указанный выше раствор обработать пикриновой кислотой.

Читать далее:

Крашение

• Очистка воды
• Свойства воды
• Вода в бумажном производстве
• Биохимическое поглощение кислорода (бпк) фабричными сточными водами
• Микроорганизмы в неволокнистых материалах