Диплом бакалавра (Повышение печатных свойств бумаги - основы для обоев), страница 2

Недостатком древесной массы является низкая, по сравнению с целлюлозой, прочность бумажного листа [1].

Целью работы является изучение печатных свойств бумаги для обоев и разработка мероприятий для их повышения.

Проводимые исследования направлены на достижение высоких структурно-механических, оптических и печатных свойств бумаги, получаемой с минимальными потерями древесины.

Вся история изобретения и развития различных видов печати непосредственно связана с решением одной из важнейших задач - проведения высококачественной печати цветных изображений, максимально приближенных по передаче цвета к оригиналу; провести анализ печатных свойств бумаги, выбрать методы их улучшения, основываясь на свойствах бумаги, материалах, из которых она изготовлена, на применяемых способах печати и определенных химических составах, входящих в красящие материалы; применяемых методах переработки макулатуры, этапах обработки бумажного полотна.

Актуальность данной работы обусловлена тем, что в полиграфическом предприятии основным производственным процессом является печать тиража (пресс). Печатание или печать – это перенос красящего вещества (краски, тонера) с предварительно изготовленной печатной формы на запечатываемый материал, например, бумагу. В зависимости от расположения печатающих и пробельных элементов на печатной форме можно выделить три основных способа печати: высокая, глубокая, плоская. Каждый из перечисленных видов имеет свои исторически сложившиеся разновидности и современные специальные виды. Особенности основных способов печати учитываются и при разработке новейших полиграфических технологий.

1. Литературный обзор

1. Виды печати

1.1. Классические и современные способы печати

Высокая печать - способ печати, в котором печатающие элементы на печатной форме располагаются выше пробельных. Этот способ появился в мире первым (VIII в., Корея), древнейшая его разновидность – ксилография, так как первые печатные формы для производства книг изготавливали на деревянной поверхности. При подготовке печатной формы гравер углублял пробельные места, оставляя высокими печатающие, отсюда название способа - высокая печать.

Глубокая печать – способ, в котором печатающие элементы на печатной форме по отношению к пробельным углублены. В начале глубокую печать создавали с помощью металлической пластины с выгравированным изображением [2].

Рисунок 1 – Схема глубокой печати

Трафаретная печать

Принцип трафаретной печати (в литературе иногда встречается термин шелкография) построен на продавливании краски через не защищенные специальным защитным слоем участки изображения, расположенного на сетчатом материале [3].

Рисунок 2 – Схема трафаретной печати

1.2. Виды печатных машин

Печатные машины в полиграфии выполняют процесс тиражирования продукции: наносят на форму краску, подают запечатываемый материал в зону печати, выводят лист с оттиском в приемное устройство. Полиграфические машины можно классифицировать по разным признакам.

По конструкции - на тигельные, плоскопечатные и ротационные (см. рис. 3). В самых первых печатных машинах плоская поверхность, прижимающая бумагу, называлась тигелем, а плоское устройство для закрепления печатной формы - талером. К тигелю крепился декель (мягкий упругоэластичный материал), обеспечивавший плотное соприкосновение печатной формы с воспринимающей поверхностью. Это были тигельные машины, со скоростью печати от 1000 до 3500 циклов в час.

В плоскопечатных машинах печатная форма размещается на плоском талере, а роль тигеля выполняет цилиндр. Максимальная скорость печати - 12000 циклов в час. В ротационных машинах печатная форма закреплена на формном цилиндре, а прижимающий бумагу цилиндр носит название печатного. Максимальная скорость печати – 15000…30000 циклов в час.

а) тигельная б) плоскопечатная в) ротационная

Рис. 3 – Схемы печатных машин: 1 - печатная форма, 2 - талер или формный цилиндр, 3 – тигель или печатный цилиндр, 4 - бумага, 5 - декель

По бумаге для печати – рулонные (печатающие на рулонной бумаге) и листовые (печатающие на отдельных листах бумаги).

По числу красок (красочному аппарату) - на одно-, двух- и многокрасочные. Однокрасочные печатные машины, как правило, предназначены для оперативной печати; они дешевы, высокопроизводительны и малогабаритны. Двухкрасочные машины - основное оборудование для малых типографий, они часто снабжены переворачивающим устройством (перфектором) и запечатывают лист бумаги с листа и оборота за один листопрогон. Многокрасочные машины незаменимы для печати качественных многокрасочных изданий в сжатые сроки, они требуют больших капиталовложений и производственных площадей, но быстро окупают себя.

По виду продукции - универсальные и специализированные (газетные, книжно-журнальные, иллюстрационные, для печати по текстилю).

1.4 Полуфабрикаты для производства бумаги

Основным полуфабрикатом для производства бумаги является целлюлоза - продукт варки растительного сырья с кислотой (сульфитный метод), щелочью (сульфатный) или методом, являющийся модификацией указанных методов (бисульфитный, полисульфидный и др.).

Волокна сульфатной целлюлозы придают бумаге более высокие показатели механической прочности, термостойкости, долговечности и меньшую прозрачность. Данная целлюлоза успешно применяется для изготовления упаковочных видов бумаги. Бумага, изготовленная из волокон сульфатной целлюлозы, обладает более высокими показателями диэлектрических свойств и применяется в качестве электроизоляционной.

Волокна сульфитной целлюлозы менее прочны и уступают по показателям сопротивления излому и раздиранию, но при этом обладают хорошей впитывающей способностью. Сульфитную целлюлозу используют при изготовлении бумаги для печати, письчепечатной.

Полуцеллюлоза – промежуточный продукт между целлюлозой высокого выхода и древесной массой. Она получается в результате размола с механическим разделением на отдельные волокна и группы волокон щепы, предварительно размягченной различными химикатами. Полуцеллюлоза вырабатывается из древесины или другого волокнистого материала химико-механическим способом. Полуцеллюлоза применяется при изготовлении бумаги для гофрирования, оберточной бумаги и некоторых видов тарного картона.

Помимо целлюлозы массовым полуфабрикатом в производстве бумаги является древесная масса - продукт механического истирания древесины (белая), с предварительной пропаркой древесины (бурая), механического истирания древесины с одновременной термообработкой (термомеханическая) и термомеханическая с одновременной обработкой химикатами (химико-термомеханическая). Волокна древесной массы являются жесткими и хрупкими. При введении в композицию бумаги эти волокна обычно уменьшают механическую прочность, гладкость, сомкнутость поверхности и долговечность бумаги, пухлость бумаги при этом повышается [4].

Помимо первичного волокна, для производства бумаги и картона широкое применение находит вторичное волокно в виде макулатуры (используется на Маяке). Бывшие в употреблении волокна несколько теряют в механической прочности, но зато обладают большей мягкостью и пластичностью.

Макулатура находит широкое применение для выработки многих массовых видов бумаги и картона: гофрированного и коробочного картонов, упаковочной, туалетной и других видов бумаги и картона.

При выборе волокнистого полуфабриката следует учитывать его бумагообразующие свойства, которые в совокупности определяют достижение требуемого качества изготавливаемой бумаги. При этом имеется в виду как поведение материала в технологических процессах изготавливаемой из нее бумаги, так и его влияние па свойства получаемой бумажной массы и готовой продукции. Бумагообразующие свойства волокнистого материала характеризуются, например, по отношению к процессу размола его способностью к фибриллированию или укорачиванию волокон [5].

1.5. Технология изготовления бумаги

1.5.1. Изготовление бумаги из древесины

Технологический процесс изготовления бумаги из древесного сырья включает в себя следующие стадии (рис.4):размол, составление композиции, проклейка, отлив, сушка, накат, резка и упаковка.

Рисунок 4 – Технологическая схема производства бумаги

Размол – одна из важнейших операций бумажного производства, от которой в значительной степени зависят многие свойства бумаги. Цель размола волокнистых материалов заключается в следующем: подготовить волокнистый материал к отливу, придать ему определенную степень гидратации, сделать волокна гибкими, пластичными, обеспечить лучший контакт и связь волокон в бумажном листе (придать ему прочность); придать бумажному листу путем укорочения, расщепления и фибрилляции волокон требуемую структуру и физические свойства: объемный вес, пухлость, пористость, впитывающую способность и др. Этот энергоемкий процесс называется роспуском или механической обработкой волокна. Удельная норма расхода на размол: 1 т – 700/750 кВт энергии.

Для проведения процесса размола используют механический рафинер – ролл. Ролл состоит из овального определенной формы резервуара со скругленными сторонами и оснащенный барабаном с установленными металлическими планками.

Для оценки качества массы при размоле применяют различные методы и приборы. Степень помола массы определяют на приборах Шоппер-Риглера.

Зависимость изменения свойств бумаги от степени помола представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Изменение степени помола массы

Из рисунка видно, что разрывная длина бумаги быстро растет в первой стадии размола, достигает максимума при степени помола около 60—70° ШР, а затем начинает снижаться. Примерно также изменяется и кривая сопротивления бумаги излому, но обычно эта кривая достигает максимума несколько раньше, т.е. при несколько меньшей степени помола целлюлозы, чем кривая разрывной длины.

Концентрация массы при размоле составляет 3…4%.

По степени проклейки бумаги делятся на три группы: неклеёные; слабоклеёные; сильноклеёные. Все применяемые вещества делятся по своим свойствам:

- на проклеивающие: канифоль, парафин, модифицированный канифольный клей. Эти вещества придают гидрофобность, но прочность бумаги не изменяется, а иногда даже снижается;

- на связующие: крахмал, битум, крахмальный клей, карбоксиметилцеллюлоза. Эти вещества придают не очень высокую гидрофобность, однако прочность бумаги повышается, так как они склеивают волокна бумаги.. Процесс проклейки бумаги может быть осуществлен двумя способами: либо введением проклеивающих веществ в бумажную массу, из которой изготовляется бумага, либо поверхностной обработкой соответствующими веществами готовой бумаги. Раньше для придания бумаге чернило- и водонепроницаемости пользовались крахмальным или животным клеем. Эти вещества обеспечивают склеивание растительных волокон, из которых состоит бумага. Благодаря этому силы связи между волокнами возрастают, и бумажный лист становится более прочным. Принцип придания бумаге чернило- и водонепроницаемости при поверхностной ее обработке указанными веществами заключается в том, что на поверхности бумаги образуется тонкая пленка этих веществ, препятствующая проникновению чернил или воды в толщину листа [6].

1.6. Характеристика бумаги для обоев

В зависимости от назначения бумага для обоев должна изготовляться следующих марок и видов:

Однослойная:

- марка А – для гладких и гофрированных обоев высокого способа печати;

- марка Б – для верхнего слоя тисненых обоев на склеенной бумаге;

- марка В – для нижнего слоя тисненых обоев на склеенной бумаге.

Двухслойная:

- марка А – мелованная для печати гладких и гофрированных обоев способом глубокой и флексографской печати;

- марка Б – для тисненых обоев и гофрированных обоев высокого способа печати [7]. Показатели бумаги для обоев представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика свойств бумаги для обоев марки А по ГОСТ 6749-86

Марки и размеры

- АФ – для обоев однослойных флексографского способа печатания;

- АГ – для обоев однослойных глубокого способа печатания;

- B1 – для верхнего слоя обоев двухслойных без запечатывания, предназначенных для оклейки потолков;