Влияние поверхностной проклейки на свойства бумаги

Категория:
Полуфабрикаты из бумаги


Влияние поверхностной проклейки на свойства бумаги

Поверхностная проклейка отличается от проклейки в массе тем, что клеящее вещество, например животный клей или крахмал, наносится на поверхность бумаги, склеивая волокна с основой бумаги и оставляя на ее поверхности более или менее сплошную пленку. Преимущество поверхностной проклейки заключается в образовании на поверхности бумаги гладкой твердой пленки. Такая бумага не цепляется за перо, когда на ней пишут; в этом случае исключена возможность выдергивания волокон при печатании липкими типографскими красками. Помимо этого, повышается масло-стойкость бумаги, поскольку поры на поверхности бумаги оказываются закупоренными. Поверхностная проклейка для писчих, печатных и некоторых сортов оберточной бумаги часто имеет большее значение, чем проклейка в массе.

Клеящие вещества, применяемые при поверхностной проклейке

В производственных условиях для поверхностной проклейки служат два основных вещества: крахмал и животный клей, причем крахмал имеет наиболее широкое применение. Иногда для придания бумаге особых свойств применяют некоторые другие клеящие вещества, к числу которых относятся метилцеллюлоза, карбокси-метилцеллюлоза, поливиниловый спирт и восковые эмульсии.

При поверхностной проклейке образуются поверхностные пленки. В связи с этим обычно стремятся удержать возможно больше клея на поверхности бумаги, где он оказывается наиболее полезным. Особое значение это приобретает в случае применения дорогих клеящих веществ, например поливинилового спирта, карбоксиметилцеллюлозы и даже животного клея. Если же в качестве клеящего вещества для некоторых видов бумаги применяется крахмал, в этом случае обычно желательна значительная пропитка бумаги, что обеспечивает хорошее сопротивление продавливанию, проклейку в массе и улучшает другие свойства бумажного листа.

Как показал Ли, бумаги, поверхностно проклеенныекрах-шлом, различаются по степени их пропитки: от бумаг, очень слабо пропитанных крахмалом, до бумаг, пропитанных им полностью. ‘ Не следует, однако, полагать, что бумага с поверхностной проклейкой имеет сплошную пленку, которая покрывает всю поверхность: такое состояние достигается редко. Ли отметил, что крахмал покрывает поверхностные волокна неравномерно, образуя в одних местах более тонкую, а в других более плотную пленку. Следовательно, непрерывная пленка получается только при условии применения крахмала высокой концентрации. Большей частью на поверхности бумаг фабричной выработки, поверхностно проклеенных крахмалом, пленка его бывает несколько неровной и прерывистой. Животный клей, по-видимому, образует лучшую пленку, чем крахмал. Однако, как правило, он также не дает сплошной пленки, хотя в редких случаях подобная однородная пленка и может быть получена. Некоторые из веществ, способных образовывать лучшие пленки, как например, поливиниловый спирт, цеин, метил-целлюлоза и карбоксиметилцеллюлоза, способны создавать слой проклейки, более приближающийся к непрерывной пленке. Однако пленка проклеивающего вещества часто прерывается отдельными волокнами, выступающими на поверхности листа.

Влияние поверхностной проклейки на водонепроницаемость

Поверхностная проклейка крахмалом не дает значительного увеличения водонепроницаемости бумаги; даже животный клей незначительно повышает это свойство. Низкая водонепроницаемость этих веществ является следствием их низкого угла смачивания водой. Однако водонепроницаемость при поверхностной проклейке не особенно желательна, поскольку главное назначение клея — придать бумаге непроницаемость лишь для коллоидных растворов (чернила) или для маслянистых типографских красок.

Следует отметить, что два листа бумаги с одинаковой проклейкой в массе (измеряемой водонепроницаемостью) могут значительно отличаться по степени поверхностной проклейки, определяемой писчими свойствами бумаги. Бумаги, предназначаемые для офсетной печати, обычно подвергаются поверхностной проклейке крахмалом. Этим избегают разрыхления поверхности волокон при увлажнении бумаги водой на прессе. Поданным Кобба , поверхностные пленки крахмала увеличивают чувствительность офсетной бумаги к изменениям относительной влажности атмосферы; все же Для офсетной печати поверхностная проклейка крахмалом полезна, позволяя для выработки бумаги применять массу с меньшей степенью помола. Таким образом, используется преимущество функциональных свойств крахмальной пленки, которая образует твердую, слегка водонепроницаемую поверхность на более мягкой и более садкой основе.

Многие другие специальные сорта бумаги в производственных Условиях подвергаются поверхностной проклейке для придания им особых свойств. Так, например, поверхностная обработка бумаги крахмалом или животным клеем необходима при производстве ще-лочеустойчивой бумаги, предназначенной для употребления в качестве обертки для мыла. В этом случае проклейка не позволяет щелочи, содержащейся в мыле, обесцвечивать бумагу или разлагать содержащуюся в ней канифоль . Степень требуемых защитных свойств зависит от количества свободной щелочи и влажности мыла. Низкое содержание железа в бумаге предупреждает ее обесцвечивание.

Влияние поверхностной проклейки на маслопроницаемость

Маслопроницаемость имеет значение для бумаги, предназначенной для печатания высокоглянцевыми красками, а также для бумаги, пропитываемой парафином или применяемой для завертывания жирных пищевых продуктов. Наиболее маслостойкими являются бумаги с очень низкой пористостью (пергамин и жиронепроницаемые бумаги) или поверхностно проклеенные бумаги, имеющие пленку из маслостойкого вещества. Для выработки бумаг, непроницаемых для маслянистых материалов, в производственных условиях применяется поверхностная проклейка крахмалом, животным клеем, карбоксиметилцеллюлозой, поливиниловым спиртом или другими подобными веществами. Эти клеящие вещества эффективны, потому что они увеличивают краевой угол смачивания маслом и образуют относительно непористую пленку, непроницаемую для масла.

Маслостойкость бумаги обычно характеризуется временем, в течение которого пробная маслянистая жидкость просачивается сквозь бумагу. При определении маслостойкости лучше применять тот материал, с которым бумага будет соприкасаться при употреблении. Однако во многих случаях для ускорения испытания применяют скипидар. Стандартное испытание скипидаром сводится к определению времени, в течение которого скипидар, не содержащий воды, проходит через испытываемый образец и окрашивает лежащий под ним лист печатной бумаги. При проведении этого испытания 1,1 миллилитра скипидара (окрашенного в красный цвет растворимым в масле красителем) добавляется к 5 г песка, насыпанного кучкой на верхней стороне испытываемого образца, и определяется время полного проникновения скипидара сквозь бумагу.

Результаты таких испытаний, как испытание скипидаром, не очень хорошо созпадают с показателем непроницаемости бумаги для масел высокой вязкости, например применяемых для изготов ления типографских красок.

Наибольшая степень маслонепроницаемости бумаги, вырабатываемой промышленностью, зависит от назначения бумаги. Жиронепроницаемые оберточные бумаги требуют высокой степени масло-непооницаемости и, следовательно, должны проклеиваться поверхностным способом для того, чтобы иметь на своей поверхности достаточно плотную непрерывную пленку клеящего вещества.

При употреблении эти бумаги часто сгибаются и мнутся, и поэтому желательно проведение испытаний на смятых образцах длч определения гибкости пленки. Для испытания могут быть использованы жиры. При этом или определяют время полного проникновения расплавленного жира сквозь тонкую бумагу, или вес расплавленного жира, впитавшегося в толстую бумагу.

При поверхностной проклейке, применяемой для улучшения печатных свойств, как например, при проклейке картона, предназначенного для печатания глянцевой типографской краской, существуют определенные ограничения в количестве наносимого клеящего вещества. Это объясняется тем, что поверхностная впи-тываемость бумаги должна быть ограничена определенными пределами, обусловленными типом применяемой краски и желательным качеством получаемых печатных оттисков. При слишком слабий поверхностной проклейке бумага во время печатания поглощает слишком много краски, в результате чего получаются плоские некачественные оттиски. При слишком сильной поверхностной проклейке типографская краска высыхает медленно, что в свою очередь приводи! к появлению блестящих пятен и отпечатков на соседнем листе.

Влияние поверхностной проклейки на писчие свойства

Писчие свойства бумаги при письме чернилами имеют очень большое значение для таких ее видов, как документная, конторская, блокнотная, конвертная, почтовая, диаграммная, бумага для различных деловых бланков, а также для картотечного картона. Это объясняется тем, что на подобных бумагах обычно пишут чернилами при помощи пера. Такие требования предъявляются и к бумаге, которая линуется в процессе изготовления из нее конторских книг, тетрадей, блокнотов и т. п. Линовка производится дисками или специальными перьями (в случае изготовления конторских книг, требующих многоцветных или прерывистых линий). Лучшие виды упомянутых выше бумаг подвергаются поверхностной проклейке — обычно крахмалом или животным клеем. Поверхностная проклейка улучшает писчие качества, так как она способствует увеличению краевого угла смачивания, увеличению гладкостей уменьшению пористости бумаги. Проклеивающее вещество действует как пленка, которая «отфильтровывает» красители из обыкновенных чернил и тем самым предупреждает расплывание их на поверхности бумаги.

Писчие свойства бумаги в значительной степени определяются составом применяемых чернил. Самые первые чернила производили из сока окрашенных ягод, а позднее — из простой взвеси сажи в воде с добавлением камеди или желатина во избежание расплывания этих чернил по бумаге. Чернила из танната железа появились в XII веке и вначале приготовлялись из закисного сернокислого железа, танина, дубильных орешков и некоторого количества животного или растительного клея. Эти чернила содержали растворимые соединения двухвалентного железа и танина, которые превращались в нерастворимые соединения трехвалентного железа под действием воздуха на проведенную чернилами линию. Позднее стали приготовлять чернила из красителей с целью получения таких чернил, которые могли бы храниться в посуде неопределенное время без образования толстого осадка. Эти чернила менее долговечны, чем другие типы чернил, поэтому к ним иногда добавляют соли железа или окрашенные окиси металлов, которые обеспечивают наличие окрашивающего вещества после выцветания органического красителя. Чернила для самопищуших приборов представляют собой специальный тип медленно высыхающих чернил в результате добавления к ним глицерина. В этих чернилах применяются прямые красители, так как они расплавляются меньше кислотных или основных красителей.

С появлением автоматических ручек оказалось необходимым удалить из чернил гуммиарабик и другие виды растительного клея, в некоторых случаях — даже добавлять поверхностно активные гигроскопические вещества для обеспечения свободного протекания чернил в авторучке. Современные быстро высыхающие чернила высыхают в течение нескольких секунд после нанесения их на бумагу. Высыхание их происходит или путем испарения растворителя, или же путем проникновения его в бумагу. Большая часть этих чернил содержит небольшое количество нелетучего, смешивающегося с водой, поверхностно активного вещества, которое способствует проникновению чернил в бумагу. Недостатком этих веществ является то, что они усиливают как горизонтальное, так и вертикальное проникновение, вызывая таким образом расплывание чернил . Чернила, применяемые в шариковых ручках, относятся к типу безводных чернил, которыми можно писать на неклееной бумаге.

Писчие свойства бумаги обычно определяются простым испытанием, называемым «испытание пером и чернилами». При этом испытании на бумагу’ наносится несколько перекрещивающихся линий при помощи обыкновенного чертежного или специального рейсфедера (рейсфедер № 3 серебряного сплава № 225). Лучше всего для этого испытания использовать те типы чернил, для которых предназначается бумага. Однако для этой цели часто применяют стандартные чернила для письма или, в некоторых случаях, 0,08%-ный раствор малахитовой зелени. При этих испытаниях плохие писчие качества бумаги сказываются в виде расплывания линии или расползания частиц чернил по волокнам за пределы точек соприкосновения с пером. Проклейка должна испытываться с обеих сторон листа бумаги, так как во многих случаях писчие качества могут быть удовлетворительными на одной стороне листа и неудовлетворительными на другой.

Жалобы на плохие писчие качества бумаги при линовании пером чаще всего связаны с дефектами поверхности бумаги. Обычным дефектом, который приводит к неровным, прерывистым линиям вследствие-забивания пера мелкими волоконцами, является слабое сцепление поверхностных волокон; это обусловлено неудовлетворительным качеством поверхностной проклейки бумаги. Неровная поверхность бумаги из-за маркировки сукнами, сетками, прессами или из-за водяных знаков также является причиной такого дефекта. Жирные пятна на поверхности бумаги, образующиеся при слишком большом количестве жира в животном клее, применяющемся для поверхностной проклейки, являются причиной неровности линий; такой же эффект дают и пятна от слизи. Избыточное содержание наполнителя в бумаге вызывает чрезмерный износ перьев для линования, особенно при употреблении абразивных наполнителей. Важным фактором при линовании является содержание влаги в бумаге; изменение относительной влажности атмосферы, в которой хранится бумага, от 20 до 85% может удвоить степень расплывания чернил, а следовательно, превратить бумагу удовлетворительного качества в очень плохую.

На качество бумаги для линования влияют размеры волокон, а также соотношение количества волокон, расположенных по ходу бумажной машины и в поперечном направлении. Наилучшее качество линования, которое обычно получается только в одном направлении, достигается тогда, когда линии направлены параллельно волокнам. Вообще качества тряпичных бумаг для письма и линования превосходят соответствующие качества бумаг, изготовленных из сульфитной целлюлозы или из древесной массы.

Влияние поверхностной проклейки на пригодность бумаги к письму после стирания (истираемость)

Истираемость можно определить как свойство бумаги, которое позволяет путем стирания (резинкой) удалять с бумаги написанное без излишнего повреждения ее поверхности. Бумага с хорошей истираемостью должна сохранять удовлетворительный внешний вид после повторного написания на стертом месте. Таким образом, истираемость в действительности являося сложным свойством, включающим сопротивляемость бумаги проникновению чернил, сопротивляемость бумаги истиранию, способность бумаги сохранять гладкую поверхность и проклейку после стирания.

Хорошая истираемость важна для таких видов бумаги, как конторская, документная, канцелярская, рисовальная и чертежная, потому что- такая бумага должна допускать возможность письма на стертых местах. Эта бумага требует высокой степени проклейки в массе, а для лучших сортов также и поверхностной проклейки животным клеем или крахмалом.

Легкость стирания может быть определена только после того, как на бумаге было что-нибудь написано или напечатано соответствующими чернилами, поскольку истираемость в значительной степени связана с писчими и печатными свойствами бумаги. Возможна большая разница между истираемостью данной бумаги при печатании на ней красками на масляной основе и истираемостью при письме чернилами, приготовленными на воде. Легкость стирания может быть определена такими простыми методами, как счистка написанного ножом или стирание резинками различной твердости. Более сложные методы испытания связаны с применением механических истирающих аппаратов, как например, аппарат Тейбера. Результаты испытания должны количественно характеризовать истираемость, а также возможность повторного написания по стертому месту без расплывания чернил.

Большая часть бумаг, требующих высокой степени истираемости, подвергается поверхностной проклейке крахмалом или животным клеем.

При поверхностной проклейке истираемость бумаги улучшается по следующим причинам:
1) уменьшается глубина проникновения чернил в бумагу, тем самым облегчается их удаление стиранием;
2) увеличивается сцепление волокон и повышается таким образом сопротивляемость волокон истиранию. Степень пропитки бумаги клеящим веществом при поверхностной проклейке является важным фактором, поскольку легкая поверхностная пленка клея может дать исходную высокую сопротивляемость истиранию, хотя бумага может и не выдержать повторного стирания. Идеальным является сочетание довольно плотной поверхностной пленки клеящего вещества, обеспечивающей высокую исходную истираемость, и прочной, хорошо проклеенной основы, способной выдержать повторное стирание.

Для изучения истираемости бумаги можно воспользоваться соответествующими механическими испытаниями. Как можно видеть из этих кривых, потеря веса неклееными книжными бумагами при истирании прямо пропорциональна числу циклов истирания, при этом потеря в весе происходит очень быстро. Бумаги с поверхностной проклейкой медленно теряют вес вплоть до определенной точки, после которой кривая имеет резкий перегиб, указывающий на ю, что потери веса увеличиваются при истирании гораздо быстрее. Этот перегиб кривой, вероятно, соответствует тому состоянию, когда истирающее колесо прорывается через поверхностную пленку клея внутрь бумаги. В большинстве случаев расплывание чернил после повторного написания возникает вскоре после наступления прорыва, хотя один образец имел достаточную внутреннюю сопротивляемость, выдержав значительно большее истирание до того, как появилось расплывание.

На этом же рисунке показаны и результаты испытаний еще одного сорта бумаги с исключительно высокой истираемостью. Этот специальный сорт бумаги изготовлен по запатентованному методу, при котором на бумагу наносится слой казеина, крахмала или животного клея для образования ровной поверхностной пленки толщиной около 0,0025 мм, повторяющей контуры поверхности бумаги. Эта поверхностная пленка умышленно делается достаточно хрупкой, для юго чтобы она разрывалась под ударом шрифта на пишущей машинке. Таким путем получается отпечаток, который сначала стирается легко, но в дальнейшем, медленно проникая через разбитый слой покрытия внутрь бумаги, постепенно становится все более нестираемым.

Влияние поверхностной проклейки на физические свойства

Вещества, применяемые при поверхностной проклейке, не только улучшают показатель проклейки, но и влияют также на прочность бумаги. Обычно пропитка бумаги клеящим веществом достаточна для того, чтобы увеличить сцепление волокон, а следовательно, улучшить зависящие от этого такие свойства, как сопротивление продавливанию, разрыву и излому. Дополнительным средством прикрепления волокон к основе листа является улучшение сопротивляемости поверхности бумаги отделению волокон (пылению).


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум