Диплом бакалавра (Повышение печатных свойств бумаги - основы для обоев), страница 6

Бумага, содержащая в композиции древесную массу, наиболее подвержена пожелтению. Уменьшение пожелтения бумаги, содержащей древесную массу, можно достичь отбелкой древесной массы перекисью водорода.

В большинстве случаев пожелтение бумаги под действием света и тепла связано с реакциями окисления содержащегося в бумаге лигнина, продуктов деструкции целлюлозы (если таковые имеются в результате чрезмерной отбелки), частиц канифольного клея, а также соединений металлов, имеющихся в клее и в производственной воде.

2.3.3. Впитывающая способность

Впитывающая способность - свойство бумаги впитывать печатную краску. Зависит от количества и размеров пор на ее поверхности. Большое влияние на впитывающую способность оказывают размеры бумажных волокон, количество, размер частиц и природа наполнителя, степень каландрирования бумаги. Впитывающая способность во многом определяет выбор печатных красок, скорость и прочность их закрепления на оттиске.

От листов пробы произвольно отбирают пять листов для испытания и из каждого листа вырезают образцы размером (30±5)x(60±5) мм (наибольшая сторона должна соответствовать направлению крепа). Из образцов составляют навеску массой около 1 г. Погрешность взвешивания - не более 0,01 г. Образцы не должны соприкасаться с веществами, влияющими на смачивание бумаги водой (например, жирами, щелочами, кислотами). Испытывают пять навесок.

В ванну наливают дистиллированную воду в количестве не менее 150 см  и навеску пинцетом погружают в воду на (5,0±0,2) с. Затем быстро извлекают ее пинцетом и подвешивают на стеклянной палочке (в случае сильно набухающих образцов помещают в корзинку) над стаканом на (300±5) с для стекания избытка воды. Затем навеску переносят на предварительно взвешенное часовое стекло и взвешивают с погрешностью не более 0,01 г.

Впитывающую способность в граммах определяют массой воды, впитанной 1 г абсолютно сухой бумаги, по формуле

где m – масса навески после погружения в воду, г;

m – масса воздушно-сухой навески, г;

W –влажность бумаги, %.

За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов пяти определений, округленное до 1 г. На предприятии впитывающая способность равна 35 г.

Для уменьшения степени впитываемости связующего печатных красок производится гидрофобизирующая обработка бумаги. При этом поверхностная проклейка снижает вероятность выщипывания волокон из бумажного полотна при типографской печати. Важным этапом производства является каландрирование (рис.12) – обработка поверхности бумаги, позволяющая повысить ее прочность, гладкость и лоск.

Рисунок 12 – Каландрование полотна

Каландрирование – это прохождение полотна бумаги между валами с эластичной или твердой поверхностью, которое производится под давлением и при высокой температуре. Чем сильнее бумага спрессована валами каландра, тем она менее пухлая и более прозрачная. При производстве высококачественной мелованной бумаги следует соблюдать баланс гладкости бумаги-основы и непрозрачности; особенно это важно для тонких бумаг, в которых содержание веществ, необходимых для получения мелованного покрытия, сравнимо с содержанием волокна.

Если же нужно увеличить впитываемость, нужно использовать массу садкого помола, отказаться от уплотнения бумаги в прессовой части БДМ.

2.3.4 Гладкость бумаги

Гладкость – основное свойство бумаги, характеризующее ее поверхность. Гладкая бумага обеспечивает полный контакт с поверхностью жесткой печатной формы, к которой бумага прижимается под определенным давлением. От полноты контакта бумаги с формой зависит точность воспроизведения элементов изображения. Таким образом, чем выше гладкость поверхности бумаги, тем больше ее разрешающая способность, т. е. возможность воспроизведения на ней самых мелких деталей изображения, а следовательно, выше качество печати. На очень гладкой поверхности пропечатка всех элементов изображения может быть достигнута при минимальном давлении.

Получить бумагу с абсолютно гладкой поверхностью невозможно. Поверхность бумаги всегда имеет микронеровности, образующиеся в процессе ее изготовления в результате переплетения волокон и наличия частичек наполнителя на ее поверхности. Плохое измельчение и скопление волокон, а также случайные грубые включения образуют макронеровности. Кроме того, на стороне листа, обращенной к сетке бумагоделательной машины, остаются следы сетки, что увеличивает шероховатость сеточной стороны бумаги.

Определение гладкости бумаги производится на пневматическом приборе (рис.13).

Из каждого пробного листа вырезают по два образца размером (50х50) мм. На каждом образце отмечают верхнюю и сеточную стороны.

Рисунок 13 – Пневматический прибор для определения гладкости

1 - опорный столик; 2 - стеклянная пластина; 3 - испытуемый образец; 4 - резиновая прокладка; 5 - прижимной диск; 6 - рычаг с грузом; 7 - вакуумная камера вместимостью 380см ; 8 - вакуумная камера вместимостью 38 см

Образец помещают между стеклянной пластинкой и резиновой прокладкой испытуемой стороной к стеклянной пластинке, создают давление на образце (100±2) кПа [(1,00±0,02) кгс/см ] и по истечении (60±5) с от начала приложения нагрузки измеряют время уменьшения разрежения воздуха в камере на заданное значение.

Гладкость в секундах может быть выражена в виде дроби, в числителе которой приводится среднее арифметическое значение в секундах для верхней стороны, а в знаменателе - среднее арифметическое значение для сеточной стороны. При наличии указаний с нормативно-технической документации на конкретный вид продукции дополнительно вычисляют коэффициент вариации гладкости в процентах по формуле

где – среднее квадратичное отклонение гладкости в секундах, вычисленное по формуле

где x - единичное значение гладкости, с;

 - среднее арифметическое значение гладкости, с;

n - количество испытаний.

Для повышения степени гладкости требуется увеличить степень полома массы и степень проклейки. Для качественного помола массы в рафинере, во-первых, требуется качественная комплектация устройства, например, определенная площадь дисков, которая зависит от нагрузки и интенсивности размола; во-вторых, нужно увеличить время размола массы, благодаря чему уменьшится доля нежелательных включений в бумаге, т.е. повысится ее гладкость. Также гладкость можно повысить при помощи каландрирования и использования наполнителя, частицы наполнителя заполняют собой шероховатые пустоты бумаги.

2.3.5. Степень проклейки

Параметр, характеризующий влагопрочность бумаги. Влагопрочность на “ОАО Маяк” повышают введением в бумажную массу или нанесением на поверхность  бумаги клеящих веществ (канифоли, крахмала, карбамидной смолы). Благодаря добавлению этих веществ увеличивается степень проклейки бумаги для обоев. Степень проклейки оказывает влияние на высыхание краски, бумага для производства обоев впитывает лишь половину красящего вещества, поэтому увеличение степени проклейки экономически выгодно.

Также для увеличения степени проклейки на предприятии применяют повышенный режим сушки бумажного полотна. При этом повышается плотность бумаги и на полотно уменьшается действие пара.

Для определения степени проклейки отбирают пять листов и из них вырезают образцы для испытания размером (200±0,5) х (250±0,5) мм, большая сторона соответствует поперечному направлению. На каждом образце отмечают верхнюю и сеточную стороны.

К поверхности образцов нельзя прикасаться руками. Испытуемый лист бумаги кладут на стекло под рамку прибора (рис.14). Штрихи наносят как на лицевую, так и сеточную сторону каждого листа под углом (45+2) ° к машинному направлению бумаги.

Рейсфедеры наполняют чернилами на высоту около 10 мм, плавно опускают на испытуемый образец бумаги и горизонтальным движением каретки по рамке проводят штрихи со скоростью приблизительно равной 80—100 мм/с.

Степень проклейки бумаги оценивают после окончательного высыхания чернил — не менее чем через 2 ч после нанесения штрихов. При этом концы штрихов по 10 мм с каждой стороны не учитываются.

Рисунок 14– Прибор для определения степени проклейки бумаги

1 — стекло, 2 — рамка, 3 — рейсфедеры. 4 — ползунки, 5 — валик, б — рычажок, 7 — шайба, 8 — рамка с пружинами, 9— ручка, 10— арретир, 11 — шестеренка 2,0 мм, которые сразу осушают промокательной бумагой и ширину штрихов измеряют с погрешностью ±0,1 мм.

2.3.6. Прозрачность и светопроницаемость

В бумажной промышленности при рассмотрении оптических свойств бумаги условно различают понятия светопроницаемости и прозрачности (рис.15). Под светопроницаемостью бумаги понимают способность ее пропускать падающий свет. Определяется светопроницаемость бумаги в проходящем свете. Светопроницаемость бумаги зависит от вида использованных полуфабрикатов, степени их помола, наличия в композиции бумаги наполняющих и окрашивающих веществ, а также от характера поверхности бумаги. При покрытии поверхности бумаги меловым слоем повышается ее непрозрачность, которая возрастает с увеличением толщины этого слоя.

Добавка в композицию бумаги к хвойной целлюлозе некоторого количества лиственной целлюлозы (особенно сульфатной из древесины бука) повышает непрозрачность бумаги. Наличие красителя в бумаге приводит к возрастанию светопоглощения, в связи с чем уменьшается светопроницаемость бумаги.
На рассматриваемом бумажном производстве для придания бумаге непрозрачности в бумажную массу обычно вводят минеральные наполнители. Чем больше различие в коэффициентах преломления лучей у минерального наполнителя и целлюлозных волокон, из которых изготовлена бумага, тем более высоким оказывается эффект непрозрачности.

Рисунок 15 – Схема светопроницаемости и прозрачности бумаги

1 – источник света; 2 – бумага; 3 – подложка; 4 – луч, отраженный от подложки

Наибольшую непрозрачность бумаге, состоящей из волокон целлюлозы, придает двуокись титана при использовании ее в качестве минерального наполнителя или в покровном слое бумаги. Несмотря на высокую светопроницаемость воздуха, его пузырек в бумаге нарушает оптическую однородность среды и бумага становится менее светопроницаемой. Точно так же пузырек воздуха в оконном стекле делает стекло в этом месте непрозрачным.
  Еще больше возрастает прозрачность бумаги, если ее пропитать маслом или керосином, коэффициент преломления лучей которых близок к коэффициенту преломления лучей целлюлозой. При этом вследствие вытеснения из бумаги воздуха создается оптически однородная среда. Очевидно, что прочность бумаги после подобной пропитки снижается из-за ослабления сил связи между волокнами.

Применение в композиции бумаги крахмала, имеющего также одинаковый с целлюлозой коэффициент преломления лучей, повышает прозрачность бумаги. Крахмал равномерно распределяется в бумажной массе, что способствует получению прочной бумаги с сомкнутой структурой. Усадка при сушке такой бумаги увеличивается, в ней меньше содержится воздуха, и прозрачность бумаги оказывается повышенной. Именно поэтому, а также для повышения прочности бумаги и ее поверхности крахмал вводят в композицию некоторых высокопрозрачных видов бумаги. Для этой цели может быть использована и натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы [12].

При выработке высокопрозрачных видов бумаги не рекомендуется доводить размол до слизеобразования при фибриллировании волокнистого материала. Хотя слизь склеивает волокна и повышает сомкнутость листа, но ее присутствие нежелательно, так как слизь обычно образуется в бумажной массе сгустками, вызывающими неоднородность бумаги и возникновение в бумаге местных напряжений, проявляющихся при сушке в виде коробления поверхности. Вместе с тем наряду с длинными, хорошо фибриллированными волокнами в бумажной массе в результате размола должно присутствовать небольшое количество мелких волокон. При таком полидисперсном составе волокнистой массы получается наиболее компактная структура листа, при которой мелкие волокна хорошо заполняют все промежутки между длинными волокнами.

При выработке прозрачных видов бумаги желательно бумагу в целях ее хорошего уплотнения пропускать через несколько прессов, полезно использовать полусухой пресс, а сушку бумаги осуществлять при умеренной температуре поверхности сушильных цилиндров. Маркировка поверхности бумаги от сетки и сукон увеличивает шероховатость поверхности бумаги, следовательно, увеличивается светорассеяние от этой поверхности и уменьшается прозрачность бумаги. Поэтому при выработке высокопрозрачных видов бумаги рекомендуется использовать одежду машины, не вызывающую заметной маркировки на поверхности бумаги.

2.3.7. Пылимость и сопротивление бумаги к выщипыванию