Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
бесплатно
doc

Реферат «Полиграфические материалы» по Полиграфическим материалам (Климова Е. Д.)

Полиграфические материалы - это основа всех технологических процессов в полиграфии. Курс " Полиграфические материалы" как предмет науки изучает свойства полиграфических материалов в зависимости от их состава и физико-химического строения, является как бы связующим звеном между химией, физикой - научной базой курса - и технологией изготовления печатных форм , процессов печатания и брошюровочно- переплетных работ.

Создание новейшей технологии и техническое перевооружение производства , как правило , начинаются с разработки материалов .

В полиграфии - это бумага и краски для многокрасочной печати, клеи для без швейного скрепления, материалы для защитного и декоративного покрытия печатной продукции. В прямой зависимости от качества материалов находится экономичность производства. Их стоимость составляет 50-70 % от общей стоимости полиграфической продукции, что характеризует высокую материалоёмкость производства. Поэтому большое значение имеют производство и освоение материалов, изготовляемых с меньшим расходом дефицитного сырья : тонкой бумаги, бумаги из лиственной целлюлозы, переплётных материалов на бумажной основе и других. Замена природного сырья синтетическим позволяет не только разнообразить свойства материалов , но и повысить их качество.

При изучении курса серьёзное внимание уделяется вопросам качества полиграфических материалов , их эффективному применению в полиграфии , а также государственным стандартам и техническим условиям (ТУ), в которых указываются нормы всех тех показателей (свойств) данного материала, которые гарантируют его высокое качество.

Государственные стандарты (ГОСТы), отраслевые стандарты (ОСТы), также как и технические условия содержат характеристику точных лабораторных методов испытаний, позволяющих контролировать качество данного материала, его пригодность для применения в полиграфии.

Контрольно-аналитическая лаборатория полиграфического предприятия анализирует каждую новую партию поступающего материала; результаты проверки сравниваются с нормами стандартов и технических условий. Если есть несоответствие, значит материал недоброкачественный и не может быть пущен в производство.

Основные и вспомогательные материалы

Материалы , применяемые в полиграфии условно делятся на основные, непосредственно входящие в состав готовой продукции, и вспомогательные, предназначенные для обслуживания технологических процессов.

Основные материалы используются :

1) для запечатывания. Это -бумага , в меньшей степени - картон, покровные и переплетные материалы, в специальных видах печати - металл, стекло, полимерные материалы;

2) для создания изображений - краски и полиграфическая фольга

3) для переработки отпечатанных полуфабрикатов в готовую продукцию - переплетные и отделочные материалы.

Вспомогательные материалы делятся на специфические для полиграфии , например для изготовления форм, пробельных элементов , красочных валиков и на материалы общего назначения, применяемые и в иных отраслях производства .

Табл. №1

Материалы Назначение Категория материалов

Бумага для печатания, краски печатные Создание изображения Основные

Нитки, марля полиграфическая, клеи скрепление книжного блока основные

каптал, картон, бумага переплетная, ткани для оклейных переплетов, переплетные краски, краски для закраски обрезов, книжных блоков, лак, пленка для припрессовки

скрепление нити, её художественное оформление и отделка

основные

Формные материалы Декелные материалы Резинотканевые офсетные пластинки, материалы для красочных валиков обеспечение печатных процессов Вспомогательные материалы, специфические для полиграфии

Химикаты

Фотоматериалы изготовление форм Вспомогательные общего назначения

Материалы

смазочные

обтирочные

упаковочные обеспечение технологических процессов Вспомогательные общего назначения

Бумага, её значение в развитии мировой культуры

Бумага ( вероятно, от итальянского слова Bambagia - хлопок ) - материал, в основном из растительных волокон, подвергнутый различным видам обработки : химической, механической и переведенный в беспорядочном состоянии в тонкий лист, в котором волокна связаны между собой поверхностными силами сцепления.

Бумаге около 2000 лет. Первые упоминания о бумаге относятся к 12 веку до нашей эры и её родиной считается Китай. Обрезки шелка растирались между камнями. Разбивались молотками, смачивались водой; образующийся шелковистый войлок использовался для писем. В начале нашей эры появился способ изготовления бумаги из волокон растительного происхождения и из тряпья разработанный Цай-Лунем .

С тех пор и до наших дней для производства бумаги используются, в основном (предложенный им ) технологический принцип производства бумаги, заключающийся в образовании листового материала осаждением и переплетением на сетке измельченных тонких волокон, разбавленных большим количеством воды. Заслугой Цай-Луня явилось введение в производство бумаги ряда усовершенствований , что послужило началом развития кустарного производства бумаги {3}

В VII веке секреты производства бумаги уже известны в Японии и Индии . В VIII веке в Японии из различного вида растительных волокон получают многоцветные бумаги.

В Узбекистане впервые стали производить бумагу примерно в середине VIII века в районе г. Самарканда мастера - бумажники из числа китайских военнопленных. Отсюда производство бумаги стало известно сначала в центре арабского востока , затем в Египте, Испании, Греции и в конце концов получило распространение ïî âñåé Çàïàäíîé Åâðîïå. Âïëîòü äî ñåðåäèíû XIX века основным сырьём для получения было было тряпьё.

В XIX веке все большая роль отводится древесина, причем первая древесная целлюлоза была получена в виде механической древесной массы из осины, которая обладает низкой плотностью и светлой окраской.

В настоящее время разработана ряд эффективных технологий получения высококачественных целлюлоз. И все эти далекие века она имела выдающееся значения для развития мировой культуры, образования и научно-технического прогресса.

В производстве полиграфической продукции и в специальных видах печати помимо бумаги применяются и другие запечатываемые материалы. Но важнейшим материалом полиграфии является бумага. Она отвечает технологическим , потребительским и экономическим требованиям . Тонкий, легкий, достаточно прочный бумажный лист имеет сравнительно ровную и гладкую поверхность . Белизна поверхности обеспечивает качество изображения. При всех достоинствах бумага имеет и недостатки, главным из которых является чувствительность к действию влаги, а также неоднородность структуры и свойств устранения этих недостатков является важной задачей дальнейшего совершенствования производства бумаги.

Для рационального использования бумаги в технологических процессах полиграфии важно знать особенности её свойств и то, как они зависят от её структуры, формирующейся в процессе её изготовления.

Контрольные вопросы :

1. Какие задачи ставятся при изучении курса "Полиграфические материалы"

2. Какие основные и вспомогательные материалы применяются при выпуске книжного издания ?

3. Где в Узбекистане впервые была получена бумага ?

4. Назовите преимущество бумаги перед другими полиграфическими материалами ?

Лекция №2

Тема : Целлюлоза - основной материал, применяемый в производстве бумаги

План лекции :

1. Общие представления о составе и структуре бумаги.

2. Целлюлоза - основа бумаги.

3. Строение целлюлозного волокна.

4. Вещества сопутствующие целлюлозе.

Литература :

1. Б.Н.Шахкельдян, Л.А.Загаринская, Полиграфические материалы, М., " Книга", 1988 г, стр. 9-13

2.Б.И.Березин . Полиграфические материалы, Москва; Книга, 1981. Стр. 60-65

3. Фляте Д.М., Свойства бумаги, М.1986.

Общие представления о составе и структуре бумаги

Самые общие представления о структуре бумаги следуют из её определения. Бумага - это тонкий листовой материал, состоящий в основном из переплетенных и скрепленных между собой растительных волокон. {1} По своим физическим свойствам для выработки бумаги пригодны растительные волокна, имеющие нужную крепость , достаточную длину и тонкость, способные к переплетению, эластичные, однородные и непрозрачные.

Растительные волокна, используемые для производства бумаги разделяются на 4 группы : а) семенные, б) лубяные, в) волокна , образующие стебли злаков и г) волокна древесины хвойных и лиственных пород.

а - это хлопковые,

б - льняные, пеньковые (конопляные) волокна джута, кендыря и кенафа,

в - волокна соломы хлебных злаков, соломы риса, пшеницы , эспарто, пастбищной травы, багассы , стебли кукурузы , рисовые отруби. В 70-е годы нашло промышленное применение производство бумаги из багассы.

г - ели, пихты, сосны, осины и тополя. Значительную роль приобрело использование древесины быстрорастущих пород, например эвкалиптов.

Имеются данные о возможности производства бумаги из стеблей картофеля, из гуза - паи хлопчатника.

В ТИТЛП на кафедрах "Технология шелка", "Прядение хлопка и химических волокон" и "Полиграфия и дизайн печатной продукции" ведутся разработки по проблеме утилизации волокнистых отходов , натурального шелка , хлопка, лубяных волокон в различных областях народного хозяйства . Одним из таких направлений является использование вышеперечисленных отходов, в особенности не прядомых для изготовления новых видов бумаги.

Изменяя природу вводимых компонентов, их количественные соотношения, вводя наполнители, проклеивающие и красящие вещества можно получать различные виды бумаг с необходимым комплексом свойств. Строение целлюлозы как химического вещества поясняет строение целлюлозы как волокнистого материала. Благодаря линейной структуре макромолекулы целлюлозы располагаются параллельно друг другу, образуя фибриллы, являющиеся структурными элементами целлюлозного волокна.

Целлюлоза - основа бумаги

Волокна являющиеся основой структуры бумаги представляют собой тонкие (0,02-0,05 мм) частицы, длина которых в 100- 1000 раз превышает толщину . Для производства бумаги необходимо, чтобы волокна

1) были гибкими, чтобы произошло их переплетение при образовании листа.

2) могли размалываться (фибриллироваться) с расщеплением на микро волокнистые частицы (фибриллы), что способствует сцеплению волокон.

3) могли скрепляться между собой молекулярными силами для обеспечения прочности листа.

В технике и быту применяются различные виды волокнистых материалов - природных и искусственных , органических и минеральных (шерсть, лен, шелк, хлопок, капрон. Лавсан, асбест, стекловолокно).

Гибкость присущя практически всем органическим волокнам . Способностью же размаразмалываться и скрепляться обладают лишь растительные волокна,содержащие целлюлозу. Это делает их незаменимыми в производстве бумаги.

Целлюлоза содержится в клеточках, стенках растений. Она придаёт растительным тканям прочность и эластичность. Её можно выделить из различных растений, но основным источником волокнистого сырья для бумажной промышленности в нашей стране является древесина в которой содержится до 50 % целлюлозы. Выделенная из растений целлюлоза различается по свойствам , в зависимости от сырья, из которого она получается , и способа её производства. Она представляет собой белый неплавкий волокнистый материал, нерастворимый вобычных растворителях , гигроскопичный и набухающий в воде . Её плотность - около 1,5 г/см3. По химическому строению целлюлоза является высокомолекулярным веществом - углеводом. Её молекулы состоят из звеньев - остатков - d - глюкозы, соединенных 1,4 глюкозидными связами.

(С6Н10О5) n

число звеньев в макромолекулах целлюлозы различного происхождения изменяется от нескольких сотен до 104 и более.

Поэтому её средняя молекулярная масса колебляется от десятков тысяч до миллионов единиц. У древесной целлюлозы n=3000, у хлопковой - 12000, у льняной -36000.

Из химической формулы целлюлозы видно что каждое мономерное звено соединено гликозидными связами с двумя соседними, без разветвления молекулярной цепи. Это придает макромолекулам гибкую линейную структуру.

Из разнообразных химических свойств целлюлозы к полиграфическим материалам имеют отношения следующие : 1) гидролиз гликозидных связей под действием кислых реагентов с деструкцией макромолекул , что снижает прочность волокон и изготавливаемых из них изделий; 2) в глюкозных остатках происходит окисление -ОН группы.

Первичные СН2-ОН - группы могут окислятся глодетдных и кислотных, вторичные > СНОН - группы в кислотные и карбоксильные с разрывом углеродной цепи. Это снижает химическую устойчивость целлюлозы , облегчает её гидролиз и деструкцию 3) из целлюлозы получают сложные и простые эфиры, некоторые из которых применяются в полиграфии.

Большое количество в целлюлозе - ОН - групп придаёт ей гидрофильность и гигроскопичность . благодаря чему она поглощает влагу из воздуха и набухает в воде .

Водородные атома гидроксильных групп способны устанавливать водородные связи с кислородом другой - ОН - группы за счет его не поделенной пары электронов.

Строение целлюлозного волокна

Каждое растительное волокно , например хлопковое , льняное , древесное - одна клетка, оболочка которой состоит в основном из целлюлозы. Внутри волокна (клетки) имеется канал-капилляр, доступный для проникновения влаги и воздуха . Длина технического волокна целлюлозы в среднем 2,5-3 мм (ель, сосна, береза, тополь) и 20-25 мм (лен, хлопок, пенька ) при диаметре около 25 мкм. Структура оболочки целлюлозной клетки очень сложна . Клеточная стенка целлюлозного растительного волокна имеет фибриллярное строение.

Фибриллы - это нитевидные элементарные волокна - пачки молекул целлюлозы прочно соединенные между собой водородными связами длиной около 300 мкм и диаметром 30 нм . В промежутках между фибриллами находятся гемицеллюлозы и лигнин, причем содержание их увеличивается от внутренних слоев клеточной стенки к наружным . Межклеточные пр-ва целлюлозы заполнены преиущественно лигнином.

Так , абсолютно сухое хлопковое волокно -это чистая 10 % -ная целлюлоза, волокна льна и конопли содержат до 93-97 % целлюлозы. В абсолютно сухой древесине различных пород деревьев содержание целлюлозы составляет примерно 50 % , а также некоторое количество минеральных солей, образующих золу при сжигании древесины, и до 3 % (в сосне) смолистых веществ. Волокна чистой целлюлозы отличаются белизной, гибкостью. Прочностью и упругоэластичностью.

Вещества, сопутствующие целлюлозе.

Химический состав растительных клеток зависит от вида растений, места и условий их произрастания, от того , из каких частей растения они взяты . Все растительные клетки содержат целлюлозу, гемицеллюлозы, инкрустирующие вещества (лигнин), белки, смолы, минеральные вещества. (табл.№1)

Гемицеллюлозы (полисахариды) - это углеводы с меньшей, чем у целлюлозы степенного полимеризации, нечто среднее между целлюлозой и крахмалом.

Состав древесины деревьев различных пород, % Табл.№1

Порода деревьев

Состав древесины Ель Сосна Осина

ствол ветви ствол ветви ствол ветви

целлюлоза 58,8-59,3 44,8 56,5-57,6 48,2 52 43,9

Гемицеллюлозы 20,7 19,5 18,9 19,4 23,4 35,6

Лигнин 28 34,4 27,0 27,4 27 25,9

Смолы 1,0 1,3 4,5 3,3 1,5 2,5

Продукты, растворимые в горячей воде 1,7 6,6 2,5 3,4 2,5 4,9

Зола 0,2 0,35 0,2 0,4 0,3 0,3

Молекулы гемицеллюлоз построение из остатков моносахаридов : маннозы, (гексоза) и ксилозы (пентоза). Гемицеллюлозы не имеют волокнистого строения. Они служат резервным питательным веществом для растений, деревьев и предохраняют их от инфекций. Гемицеллюлозы набухают в воде, сравнительно легко гидролизуются даже очень разбавленными кислотами, растворяются в 18,5 % - ной щелочи. Гемицеллюлозы не являются вредными примесями целлюлозы, идущей для изготовления бумаги. Наоборот, древесная целлюлоза с большим содержанием геицеллюлоз легко поддается размолу, а приготовленная из нее бумага имеет повышенную прочность , так как гемицеллюлозы - хорошая проклейка.

Лигнин - вещество химическое неустойчивое; под влиянием света, влаги, кислорода воздуха и тепла лигнин, в отличии от целлюлозы, растворяются в разбавленных кислотах и щелочах. Бумаги, содержащие лигнин теряют прочность и темнеют.

Строения лигнина сложно и недостаточно изучено. Известно что лигнин - природный полимер, в отличие от целлюлозы имеет пространственное строение, что придаёт ему жесткость и нерастворимость. Лигнин обладает свойством со временем желтеть.

Условно лигнином называют часть древесины, нерастворимую в концентрированной 72 % - ной серной кислоте и концентрированной соляной кислоте.. Волокна содержащие лигнин из-за жесткости плохо переплетаются.

Бумага, изготовленная из древесины. Содержащей лигнин получается пористой. С низкой гладкостью и белизной а также малопрочной.

Контрольные вопросы

1. Каков состав бумаги ?

2. Что вы знаете о строении целлюлозы и её свойствах.

3. Приведите примеры растений, содержащих большое количество целлюлозы.

4. Каково влияние лигнина на свойства бумаги.

Лекция №3

Тема : Основные полуфабрикаты для изготовления бумаги

План лекции :

1. Производство волокнистых полуфабрикатов.

2. Изготовление древесной целлюлозы.

3. Сульфитный способ, его недостатки и преимущества.

Литература :

1. Б.Н.Шахкельдян, Л.А.Загаринская, Полиграфические материалы, М., " Книга", 1988 г, стр. 10-13

2.Б.И.Березин . Полиграфические материалы, Москва; Книга, 1981. Стр. 149-153.

Производство волокнистых полуфабрикатов

Главные волокнистые полуфабрикаты для производства бумаги -древесная целлюлоза древесная масса, а также волокна хлопка и льна. Соломенную целлюлозу готовят в небольших количествах и применяют преимущественно для изготовления матричного картона . В странах с ограниченными лесными ресурсами (Япония, Англия, Франция и др.) для изготовления бумаги применяют в промышленных масштабах полиэфирные, полиэтиленовые и другие синтетические волокна.

Изготовление древесной целлюлозы.

Целлюлозу получают действуя на древесную щепу растворами слабых кислот или щелочей при нагревании и повышенном давлении в герметических котлах большой ёмкости , например объёмом 300 м3. При этих условиях лигнин разрушается и переходит в раствор, а из древесины выделяются почти неповрежденные волокна целлюлозы.

Древесная целлюлоза - высококачественный волокнистый материал. Её получают из древесины путем удаления из неё лигнина. Существует несколько способов удаления лигнина посредством химической обработки древесины. Независимо от способа сырьё , поступающее в виде бревен разрезают на куски длиной 2,5-3 м, называемые балансами. Их очищают от коры в корообдирочных машинах и разрубают в щепу в древорубочных машинах. Щепу сортируют для дополнительного измельчения крупных частей. Приготовленную щепу загружают в котел и заливают варочным раствором , состав которого различается в зависимости от способа получения целлюлозы.

Удаление лигнина основано на его способности образовывать растворимые соединения в результате взаимодействия с некоторыми реагентами.

Существуют два способа (варки) изготовления целлюлозы : сульфитный или щелочный и сульфитный или кислотный.

Сульфитный способ, его недостатки и преимущества

Древесную еловую щепу варят с бисульфитом кальция, который при нагревании в водной среде (гидролиз) распадается на сернистую кислоту и сульфит кальция.

+H2O Ca ( HSO3 )3 ---- H2SO3 + CaSO3

Сернистая кислота, взаимодействуя с лигнином , образует лигносульфоновые кислоты, растворяющиеся в варочной жидкости.

Сульфит кальция нейтрализует эти весьма активные кислоты, предотвращая их нежелательное действие на целлюлозу.

По окончании варки целлюлозу выгружают ( вываливают) через нижний люк котла в расположенный под ним бассейн , где её отмывают от остатков варочной жидкости. Промытая целлюлоза ещё не представляет однородной волокнистой массы ; в ней имеются размягченные, но сохранившие до некоторой степени свою форму щепки, сучки, не поддающиеся варке, песчинки, попавшие вместе с водой и другие загрязнения. Поэтому целлюлозу сначала разделяют сепаратором на отдельные волокна, а затем последовательно освобождают от сучков , песка и других механических загрязнений после чего отсортировывают о грубых неразработанных пучков волокон, костры и прочих. После окончательной очистки целлюлозу частично обезвоживают на специально для этого предназначенных машинах- сгустителях.

Сульфитная небеленная целлюлоза не слишком темна (она гораздо светлее сульфатной небеленной целлюлозы) так как бисульфиткальция наделен некоторыми свойствами. Она может быть использована для производства бумаги (газетная, печатная №3 и др.) на данном комбинате или пущена в отбелку ; если она предназначена для других бумагоделательных предприятий , то с помощью пресспатов ей придаётся форма тонких влажных волокнистых слоев , высушиванием которых получают волокнистый продукт, внешне напоминающий рыхлый картон. Целлюлозу можно формовать и на машинах, подобных картоноделательным.

Варка целлюлозы по сульфитному способу сопровождается нежелательными побочными явлениями: почти полным растворением и удалением гемицеллюлоз и некоторым гидролитическим расщеплением молекул целлюлозы связанным с её деполимеризацией и то, и другой процессы отрицательно сказываются на качестве целлюлозы, а затем и бумаги, во первых, потому что приводят к потере ценного продукта- гемицеллюлоз и, во вторых , в некоторой степени понижают прочность самой целлюлозы .

Отработанная варочная жидкость так называемые сульфитные щелока , содержит древесный сахар (гексозы, пентозы) и соли лигносульфоновых кислот, которые утилизируются. Содержащиеся в ней гексозы сбраживаются особой рассой дрожей в гидролизный спирт, который отгоняют, а пентозы перерабатывают на кормовые дрожжи. Остающуюся сульфитно-спиртовую барду высушивают до содержания 50-80 % сухого вещества (кальциевые или натриевые соли лигно сульфоновых кислот ) и используют в качестве переплетного клея. Сульфитный (кислотный) способ варки применяют преимущественно для изготовления целлюлозы из ели и древесины лиственных пород. Он не может быть использован для изготовления целлюлозы из смолистой сосны, так как слабая сернистая кислота не растворяет смолы, содержащиеся в сосновой древесине. Поэтому целлюлозу из сосны изготовляют по сульфатному (щелочному) способу.

Контрольные вопросы :

1. Почему сульфитный способ называют также кислотным ?

2. Недостатки сульфитного способа .

3. Как используются побочные продукты, получаемые при производстве древесной целлюлозы ?

Лекция №4

Тема : Изготовление древесной целлюлозы сульфатным способом. Изготовление древесной массы.

План лекции :

1. Изготовление древесной целлюлозы сульфатным способом.

2. Изготовление древесной массы.

3. Виды древесной массы.

4. Другие виды целлюлозного волокнистого материала.

Литература :

1.Б.Н.Шахкельдян, Л.А.Загаринская, Полиграфические материалы, М., " Книга", 1988 г, стр. 13-16

2.Б.И.Березин . Полиграфические материалы, Москва; Книга, 1981. Стр. 140-155.

Изготовление древесной целлюлозы сульфатным способом

Древесную щепу варят в щелочном растворе сульфогидрата натрия NaHS , который взаимодействуя с лигнином, образует хорошо растворимый в варочной жидкости тиолигнин . Отходами производства являются сульфатные щелока. Для предотвращения загрязнения ими окружающей среды их утилизируют, выделяя содержащие в них ценные продукты. В первую очередь извлекают талловое масло, затем щелока упаривают и сжигают с сульфатом натрия. Поэтому способ называется сульфатным. При этом происходит восстановление углём сульфата натрия до сернистого натрия, называемого также сульфидом натрия.

Последний при взаимодействии с водой образует сульфогидрат натрия и едкий натр. :

Na2SO4 + 2C -- Na2S + 2CO2

сульфид натрия

Na2S + H2O -- NaHS + NaOH

гидросульфид натрия

Целлюлоза , полученная сульфатным способом, более равномерна на степени полимеризации и толще стенки её волокон. Она имеет исключительную механическую прочность, во-первых, потому, что волокна сосны прочнее, чем ели, и, во-вторых, из-за сравнительно мягких условий варки , при которой почти не наблюдается гидролитического расщепления молекул целлюлозы и не происходит удаления гемицеллюлоз.

Побочный продукт талловое масло имеет следующий примерный состав, % :

жирные кислоты (олеиновая, линолевая и др. ) .......................60

смоляные кислоты (абиетиновая, оксикислоты) .......................30

неомыляемые вещества ..............................................................10

Талловое масло используется для изготовления таллового алкидного полимера или перерабатывается на рафинированные жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ) и талловую канифоль - ценные продукты в производстве бумаги и красок.

Состав ЖКТМ , % :

Линолевая......................................................58,6

Линоленовая ..................................................2,0

Олеиновая......................................................35,9

Насыщенные ..................................................1,5

Смоляные .......................................................2,0

Сульфатный способ изготовления целлюлозы получает в нашей стране преимущественное распространение , так как он позволяет готовить целлюлозу не только периодически , но и непрерывным способом из любого вида древесины хвойным и лиственных пород, а также из тростника и соломы.

При периодическом способе варки древесную щепу загружают в стальной котел и варят при 165-175 0 С и давлении 7,5-9 атм в течении 3-5 ч. Непрерывный способ варки сульфатной целлюлозы заключается в том, что древесная щепа в котле высотой 33 м и ёмкостью 340 м3 медленно движется под собственным весом в течении 2-3 ч при давлении 13 атм и 165-170 0С. Насосы качают на себя щелочной раствор сульфогидрата натрия (120 г/л Na2S )

Выгрузочное устройство - вращающийся скребок - непрерывно подает проваренную целлюлозу в надувной резервуар.

Однако небеленая сульфатная целлюлоза имеет настолько темный (бурый) цвет, что в таком виде может применяться только для изготовления особо прочных.

Технических и оберточных видов бумаги, а также в качестве бумаги - основы для изготовления заменителей переплетных тканей, картона прессшпан. После отбелки сульфатная целлюлоза приобретает чисто-белый цвет и конкурирует в этом отношении с хлопковым волокном.

Отбелка целлюлозы ведется гипохлоритами кальция Ca(OCl)2, натрия NaOCl и двуокисью хлора ClO2. Выделяющийся при гидролизе атомарный кислород энергично отбеливает целлюлозу.

Белёная сульфатная целлюлоза из сосны- хороший заменитель текстильной полумассы во многих видах бумаги. Однако повышенная жесткость сульфатной хвойной целлюлозы - существенный её недостаток. Таким образом ,сульфатную хвойную целлюлозу лучше всего применять для изготовления обложечной и офсетной ( в том числе и картографической) бумаги. При изготовлении бумаги для высокой печати к сульфатной целлюлозе следует добавлять некоторое количество древесной беленой массы.

Изготовление древесной массы

Древесная масса - самый дешевый волокнистый полуфабрикат бумагоделательного производства , получаемый механическим истиранием древесины хвойных пород. В древесине волокна целлюлозы прочно соединены между собой, как бы сцементированы лигнином и гемицеллюлозами , поэтому при истирании баланса

( хорошо очищенных от коры бревен длиной 125 см ) на дефибрерах или при измельчении древесной щепы рафинерами невозможно получить однородные неповрежденные волокна, как это бывает при варке целлюлозы. Состав древесной массы не однороден. В ней, наряду с относительно длинными неповрежденными волокнами, имеются пучки и куски волокон и до 30 % бесформенной мелочи так называемой древесной муки. Однако при получении древесной массы наблюдаются не только физические , но и химические явления : разрыв молекулярных цепей целлюлозы, увеличение числа её свободных гидроксильных групп, гидролиз гемицеллюлоз, образование свободных радикалов из молекул лигнина и т.п. Не подвергнутая химической обработке древесная масса содержит все инкрустирующие вещества, имеющие в природной древесине , что придает частицам древесной массы жесткость и хрупкость. В отличие от целлюлозы, древесная масса состоит не из отделенных друг от друга в процессе варки волокон, а из коротких и толстых неправильной формы частиц и мелких пылевидных частиц. Поэтому волокна древесной массы переплетаются плохо и не образуют прочного, плотного и гладкого бумажного листа.

Дефибрер предназначен для изготовления древесной массы путем истирания баланса, состоит из цилиндрического очень твердого насаженного на ось камня, на поверхности которого имеется насечка, и расположенной над ним шахты куда загружается баланс. При вращении камня происходит истирание баланса прижимаемого к нему четырьмя мощными цепями. Во время работы дефибрера камень обильно смачивается водой, для чего служит специальное приспособление - спрыски . Вода охлаждает камень, увлажняет древесину и смывает с поверхности камня истертую древесную массу. Кроме рассмотренного дефибрера непрерывного действия, имеются дефибреры и других конструкций , а также рафинеры для измельчения древесной щепы . Древесную массу вырабатывают белой, беленной , химической, рафинерной, термомеханической и бурой.

Белая древесная масса, получаемая истиранием баланса на дефибрере, имеет почти тот же химический состав, что и древесины , из которой она изготовлена. Древесная масса содержит значительное количество лигнина. Её волокна не способны самостоятельно образовывать прочную бумагу. Поэтому при изготовлении печатной бумаги белую древесную массу всегда смешивают с некоторым количеством сульфитной или беленой сульфатной целлюлозы. Белая древесная масса имеет белый с желтоватым оттенком цвет.

Однако древесная масса улучшает печатные свойства бумаги: повышает непрозрачность, пластичность, капиллярность, улучшает способность воспринимать краски и прочно закрепляет их избирательным впитыванием.

Но белая древесная масса имеет нежелательный желтоватый оттенок и делает бумагу несветопрочной и долговечной из-за содержания в ней лигнина. Поэтому древесную массу надо применять осмотрительно и только для тех бумаг , которые не требуют продолжительного хранения, например для газетной и книжно-журнальной.

Беленая древесная масса получается отбелкой древесной массы бисульфитом цинка или перекисью водорода. Бумага из беленой древесной массы по внешнему виду напоминает чисто целлюлозную бумагу. Однако, как и всякая бумага с древесной массой, темнеет и теряет механическую прочность под действием лучей солнечного света и при длительном хранении. Беленая древесная масса применяется при изготовлении высокосортной газетной, печатной №2. И №3 и типографической бумаги.

Рафинерная древесная масса - разновидность белой древесной массы получается измельчением древесной щепы на рафинерах, т.е. механизмах, подобных дисковым мельницам, но более мощных. При этом получается древесная масса более высокого качества, потому что на рафинерах древесная щепа не истирается , как балансы на дефибрерах, а расчленяется на отдельные относительно длинные волокна. Как это показано на рис.2. щепа вводится потоком воды в зазор между вращающимися дисками, поверхность которых покрыта перетирающими элементами . По выходе из рафинера масса сортируется и крупные частицы направляются на повторное рафинирование . В зависимости от вида материала и требуемых свойств бумаги подбирают перетирающие элементы, их форму и заточку регулируют зазоры между дисками и скорость их вращения.

Рафинерная масса содержит больше длинноволокнистых частиц и имеет лучшие бумагообразуещие свойства , чем древесная масса, получаемая в дефибрерах. В рафинерах можно перерабатывать также щепу и другие виды древесных отходов.

Термомеханическая древесная масса (ТММ) получается в результате переработки в дисковых мельницах щепы, предварительно пропаренной при высокой температуре (110-130 0С) для размягчения содержащегося в ней лигнина . Это улучшает качество волокнистого материала повышается качество длинноволокнистой фракции, снижается содержание костры (неразмолотые древесные частицы). Введение ТММ в бумагу повышает её прочность и однородность структуры. Поэтому при изготовлении бумаги частично а иногда и полностью она может заменить целлюлозу. От целлюлозы ТММ отличается большим выходом из древесины и меньшей стоимостью.

Химическая древесная масса получается, если щепу перед обработкой в дисковых мельницах обработать растворами химикатов.

Бурая древесная масса получаемая истиранием на дефибрере предварительно пропаренного в котле баланса. Имеет длинноволокнистое строение и применяется для изготовления древесно массного бурого переплетного картона и прочной оберточной бумаги. Для изготовления печатной бумаги непригодно, т.к. имеет темный цвет, который приобретают волокна при пропаривании из-за частичного растворения лигнина.

Другие виды целлюлозного волокнистого материала

Хорошие полуфабрикаты могут быть получены не только из древесины, но и из другого растительного сырья. Например, высококачественную бумагу можно получить из хлопка, льна, содержащих до 80-90 % целлюлозы и почти не содержащих лигнина (табл.1)

Состав и характеристика некоторых растительных волокон. табл. 1.

Волокно Содержание,% Длина Ширина Отношение длины

цел-зы лигнина волокна, мм волокна, мм волокна к ширине

1 2 3 4 5 6

Хлопок 84-91 - 10-50 0,012-0,042 1200-1500

1 2 3 4 5 6 Хлопковый пух 80-90 - 7-10 0,011-0,07 400

Лен 77-83 1,7-3,7 30-40 0,017-0,026 1200-1900

Конопля 78 5,3 5-55 0,016-0,050 1000

Целлюлоза соломенная 47-49 73-75 0,5-7 0,01-0,07 76

Целлюлоза еловая 49-58 28-30 2.5-4,0 0,025-0,07 68

Целлюлоза сосновая 54-57 26-28 2,5-4,5 0,03-0,078 70

Целлюлоза осиновая 50 20-22 0,8-1,7 0,07-0,046 36

В настоящее время для изготовления только высококачественной бумаги используют хлопок (в некоторых странах лен ), а также хлопковый пух, короткое льноволокно и др.

Для изготовления бумаги более низкого качества могут использоваться волокна из стеблей кукурузы, табака , тростника и др.

Основным сырьем для производства бумаги долгое время служили хлопчатобумажное и льняное тряпье и другие волокнистые отходы.

Изготовление текстильной полумассы

Текстильная полумасса - это волокнистый полуфабрикат в виде почти чистой хлопковой или льняной целлюлозы, получаемой из лоскута - отходов швейных фабрик, линта - мелкого хлопкового пуха и тряпья, ношеной ткани.

Текстильные отходы сортируют по характеру волокна, цвету (тряпьё предварительно дезинфицируют), затем режут на куски и варят в герметических котлах шарообразной формы, вращающихся вокруг своей горизонтальной оси, со щелочными растворами ( сода, растворимое стекло или NaOH ) для удаления возможных жировых загрязнений и частичного разрушения окраски. Проваренный лоскут выражают от значительной части варочной жидкости и размалывают на полумассы, т.е. разделяют на отдельные нити и даже на волокна в полумассных роллах. Полумассный ролл имеет такое же устройство , как и массный и отличается от него только дополнительным приспособлением для промывки текстильной полумассы от остатков варочной жидкости.

Текстильную полумассу отбеливают водными растворами гипохлорита натрия или кальция (хлорная известь), после чего она становится очень белой. Если текстильная полумасса рассчитана на продолжительное хранение или подлежит перевозке на другое предприятие , то из неё удаляют большую часть воды (обезвоживают) прессованием на гидравлических прессах, а затем высушивают.

Макулатура и её переработка

Макулатура - старые ненужные книги, журналы газеты, исписанные тетради, конторские книги и прочие - ценное вторичное сырьё, позволяющие увеличить выпуск бумаги и картона, сохранить ценное целлюлозное сырьё.

К макулатуре относятся также обрезки бумаги , бракованные оттеки, поступающие с полиграфических предприятий.

Поступающая на бумажную фабрику макулатура измельчается (распускается) на гидроразбивателях, т.е. в ваннах с вращающемся внизу ротором. Готовая масса удаляется из ванны через отверстия сита вокруг вращающегося ротора подвергается очистке от тяжелых (металлические включения, песок ) и легких (например пластмасса, щепки) посторонних примесей, а затем размалывается на рафинерах.

Типографскую краску без заметного разрушения волокна удаляют в шаровых котлах, гидроразбивателях или бассейнах силикатом натрия в сочетании со щелочами , фосфорными солями, смачивателями ОП-7 и ОП-10 в течение 1,5-2 часа при 80-90 0С. Потом волокнистую массу отделяют от промывочной жидкости на сгустителях или вакуум-фильтрах, а затем отбеливают перекисью водорода Н2О2 или Na2O2 - перекисью натрия .

В нынешних условиях при значительной нехватке древесины - главного сырья бумагоделательного производства - весьма важно максимально утилизировать макулатуру.

Контрольные вопросы :

1. Каковы преимущества сульфатного способа изготовления древесной целлюлозы ?

2. Сущность изготовления древесной массы.

3. Какие виды древесной массы вы знаете, охарактеризуйте их.

4. Расскажите о других видах целлюлозных волокнистых материалов.

Лекция №5

Тема : Изготовление бумаги из полуфабрикатов

План лекции :

1. Схема производства немелованной бумаги.

2. Приготовление бумажной массы.

3. Массный размол целлюлозы.

Литература :

1. Б.Н.Шахкельдян, Л.А.Загаринская, Полиграфические материалы, М., " Книга", 1988 г, стр. 10-13

2.Б.И.Березин . Полиграфические материалы, Москва; Книга, 1981. Стр. 149-153.

Изготовление бумаги из полуфабрикатов

Изготовление бумаги и картона из волокнистых полуфабрикатов складывается из следующих этапов : приготовление бумажной массы, отлив бумаги и её отделка.

Сущность производства бумаги состоит в формировании листа из из волокнистого материала. Это происходит на сетке бумагоделательной машины в результате удаления воды из бумажной массы, представляющей собой сильно разбавленную водой суспензию волокнистого материала. Вода отфильтровывается через сетку, волокна смыкаются и переплетаются между собой. Чтобы лист был прочным , плотным и гладким, волокнистый материал специально подготавливают. Схема производства немелованной бумаги представлен на схеме.

Схема изготовления бумаги

Улавливание волокна Волокнистый материал

Размол

Смешение волокнистого материала

Введение наполнителя Приготовление суспензии наполнителя

Проклейка Приготовление клея

Машинный бассейн

Разбавление бумажной массы Приготовление бумажной

массы Очистка от посторонных примесей

Разбивание комков

Оборотная вода Бумагоделательная машина

Отлив бумаги

Прессование

Сушка

Машинное каландрирование

Намотка

Отлив

Увлажнение

Переработка оборотного брака Каландрир-е на суперкаландрах

Разрезание на листы сортировки Разрезание на рулоны

Упаковка листовой бумаги Упаковка рулонной бумаги

- основной технологический процесс

-- - переработка оборотного брака

Приготовление бумажной массы

Бумажная масса - это сильно разбавленная водная суспензия волокнистых и неволокнистых компонентов бумаги . Содержание абсолютно сухих волокон в составе бумажной массы всего 0,3-1 % . Бумажная масса предназначается для отлива бумаги на бумагоделательной машине.

Приготовление бумажной массы включает : размол волокнистых материалов, их проклейку , введение в бумажную массу наполнителей, красителей и других веществ согласно составу данного вида бумаги, регулировку концентрации. После каждой операции массу очищают от посторонних включений.

Размол заключается в механической обработке волокнистого материала в водной среде. В результате волокнам придается способность к формированию структуры бумаги и образованию межволокнистых связей. Они становятся гибкими и пластичными, увеличивается их поверхность из-за набухания и фиблирования, их гидроксильные группы подготавливаются к установлению водородных связей. Меняя условия массного размола, наполнения. Проклейки, а также режима отлива бумаги на бумагоделательной машине и отделки, из очень небольшого количества волокнистых полуфабрикатов, удается получать множество различных видов бумаги, сильно отличающихся друг от друга структурой и физико-механическими свойствами.

Массный размол целлюлозы

Волокна целлюлозы различного происхождения имеют значительную длину и довольно гладкую сомкнутую поверхность. Бумага же может быть изготовлена из сравнительно коротких и несколько расщепленных волокон. Назначение массного размола, во-первых, измельчить целлюлозу на кусочки 1-2 мм, во-вторых расщепить их на мельчайшие элементарные волоконца - фибриллы , которые не отделяются совершенно от обрабатываемого волокна. А представляют как бы заусеница . (рис.4)

рис.4

Для размола используют высокопроизводительное оборудование непрерывного действия - дисковые или конические мельницы.

Рабочей частью каждого размольного устройства является система неподвижных и движущихся ножей. Подвижные ножи размещены либо на поверхностиконического ротора (в конических мельницах), либо на поверхности диска (в дисковых мельницах). (рис.5)

рис.5.

При размоле волокна подвергаются режущему, раздавливающему и расщепляющему действию ножей, гидродинамическим ударам,трению. При этом происходит :

1). Разрезание, укорачивание волокон, когда размалывающие ножи плотно прижаты друг к другу (а);

2) раздавливание, расщепление на элементарные волоконца - фибриллы, т.е. фибриллирование когда ножи находятся на некотором отдалении друг от друга.

Прежде всего разрушается и удаляется наружная оболочка волокна, сдерживающая набухание и фибриллирование. При этом обнажается его фибриллярная структура, облегчается доступ к фибриллам воды, вызывающей набухание и пластифицирование волокна. Набухшее волокно фибриллируется. В результате механодеструкции снижаются молекулярная масса целлюлозы и степень криссталичности вследствие разрушения водородных связей между макро-и микрофибриллами. Волокно покрывается гибкими микроволокнистыми частицами, что приводит к увеличению его поверхности и способности к межволокнистым связям, необходимым при образовании структуры бумаги. Разрушение связей внутри волокна (внутренняя фибриллизация) повышает его гибкость и облегчает смыкание и переплетение с другими волокнами.

Удлиненная форма волокна необходима для формирования листа. Однако слишком длинные волокна агрегируются и образуют комки с сгустки, что нарушает структуру и ухудшает качество бумаги. Поэтому при размоле волокна укорачивают. Наилучшим бумагообразующим свойствам соответствует длна волокна, приблизительно равная 0,7-1,0 мм. Поэтому укорачивание особенно необходимо для длинноволокнистой тряпичной полумассы, хлопка, хвойной и в меньшей степени лиственной целлюлозы. В меньшей степени нуждается в укорачивании коротковолокнистая древесная масса.

Концентрация и скорость подачи массы , температура и продолжительность размола, материал, форма и заточка размалывающих элементов , величина зазора между ними и скорость вращения влияют на результат размола, и поэтому они подбираются в зависимости от вида волокнистого материала и от требуемых свойств бумаги. Например, укорачивание волокна достигается при малых зазорах между ножами (о,1 мм и меньше ), а расщепление и фибриллирование - при зазоре 0,4 мм.

Степень помола характеризуется двояко : длиной волокна и степенью его разработки - фибриллирования. В зависимости от конечной длины волокна, помол может быть длинным, средним и коротким, а в зависимости от степени разработки : очень жирным, жирным и тощим. (или садким).

Высокая степень фибриллирования называется жирным помолом, поскольку масса при этом кажется " жирной" на ощупь. Образование большого количества тонких и гибких фибрилл, гибкость и пластичность волокон, увеличение площади их суммарной поверхности способствует хорошему смыканию и переплетению волокон и установлению между ними большого количества водородных связей. Поэтому жирный помол применяется при изготовлении плотной, мелкопористой, гладкой и прочной бумаги. Малая степень фибриллирования, или садкий помол, используется при изготовлении пористых бумаг.

Волокна различных помолов имеют приблизительно длину : длинные - 1,6-2,2 мм, средние 1-1,5 мм и короткие - около 1 мм. При очень жирном помоле почти все волокна расщеплены на фибриллы ; при тощем или садком помоле волокна остаются почти без изменений и фибриллы отсутствуют.

Условия и результат размола зависят от вида волокнистого материала, сырья, из которого он получен, и способа его получения , например, целлюлоза еловая сосновая или лиственная, сульфитная, сульфатная, бисульфитная, древесная масса разных видов.

При изготовлении бумаги используют, как правило, смеси волокнистых полуфабрикатов, чтобы обеспечить оптимальное сочетание волокнистых частиц - основы бумаги - и мелочи. Все составные части полуфабрикатов размалывают отдельно, каждую по своему режиму, и смешивают в соответствии с составом данного вида бумаги. Размол придает растительным волокнам способность формоваться на сетке бумагоделательной машины в виде волокнистого слоя , которой после прессования, высушивания и каландирования превращается в лист прочной бумаги. Прочность бумаги зависит в основном от природы волокнистых полуфабрикатов, степени и характера их размола, предопределяющих возникновение химических водородных связей между волокнами целлюлозы при прохождении бумажной ленты через сушильную часть бумагоделательной машины. Механическое же переплетение волокон, фибрилл между собой и силы трения, действующие между ними, имеют второстепенное значение.

Контрольные вопросы :

1. Какое количество волокнистых компонентов содержится в бумажной массе.

2. Какие процессы происходят при размоле ?

3. Какие степени помола различают ?

4. Какие основные рабочие органы имеются у конической мельницы.

Лекция №6

Тема : Приготовление бумажной массы

План лекции :

1. Составление композиции бумаги.

2. Проклейка бумажной массы.

3. Наполнение бумажной массы.

4. Подцветка и окраска бумажной массы.

Литература :

1. Б.Н.Шахкельдян, Л.А.Загаринская, Полиграфические материалы, М., " Книга", 1988 г, стр. 21-26

2.Б.И.Березин . Полиграфические материалы, Москва; Книга, 1981. Стр. 154-161

Составление композиции бумаги

Размолотое целлюлозное волокно, древесная масса, если она входит в композицию бумаги, отбеленный и отмученный каолин, клей, подцветку смешивают в нужных пропорциях. Для этого чаще всего пользуются восьмиканальным регулятором композиции, дозирующим в зависимости от вида бумаги объемные количества как волокнистых материалов (целлюлоза, древесная масса, оборотный брак), так и рабочих растворов и суспензий (клей, сернокислый глинозем, наполнители и красители ).

Примерный волокнистый состав книжно-журнальной бумаги приводится в табл. 2.

Табл.2

Состав Номер бумаги

1 2 2А 3 Целлюлоза сульфитная и сульфатная, беленая, не менее

100 50 80 -

Целлюлоза сульфитная небеленая, не менее - - - 35

Древесная масса белая, не более - 50 20 65

Небольшие добавки к бумажной массе полиэтиленимина, полиакриламида (0,5 % к массе абсолютно сухого волокна ) снижают потери каолина и волокна при формовании слоя бумаги на сетке бумагоделательной машины, облегчают удаления воды из влажного волокнистого слоя.

Проклейка бумажной массы

Проклейка - физико-химическая обработка волокна для снижения гидрофильности бумаги (гидрофобизующая проклейка ) и для улучшения связей между волокнами в бумаге ( связывающая проклейка ). Для этого применяют разные гидрофобизующие и связывающие проклеивающие вещества.

Существует два способа проклейки - проклейка в массе ( проклеивающие вещества вводятся в бумажную массу до отлива бумаги ) и проклейка поверхностная (проклеивающие вещества наносятся на поверхность готовой бумаги во время ее отделки).

Проклейка бумаги в массе делается канифольным клеем, а также парафином, меламиноальдегидной смолой, крахмалом, кремнийорганическими полимерами и некоторыми другими веществами. Проклейка в массе делает бумагу более влагостойкой , затрудняет проникновение в нее воды, не препятствует впитыванию масляных полиграфических красок.

Проклейка в массе канифольным клеем бумаги для высокой и глубокой печати не имеет существенного значения.

Поверхностная проклейка бумаги чаще всего осуществляется 3%-ным водным раствором карбоксиметилцеллюлозы, что не только повышает влагостойкость бумаги, но и увеличивает прочность ее поверхности . Рассмотрим главные виды проклейки бумажной массы.

Гидрофобизующая проклейка. Наличие в целлюлозе большого количества гидроксильных групп придает бумаге гидрофильность, поэтому она хорошо смачивается, впитывает воду и даже поглощает влагу из воздуха (гидроскопичность). При этом бумага набухает, изменяется в размерах, связи между волокнами ослабляются и в результате уменьшается ее прочность. Чтобы уменьшить влаговосприимчивость бумаги, надо уменьшить гидрофильность целлюлозного волокна, для чего в состав бумаги вводят гидрофобные вещества, не смачивающееся водой.

Канифольная проклейка производится в массе. В качестве гидрофобизующей добавки используется канифоль - твердая смола , получаемая из сосновой смолы ( живицы) после отгонки из нее скипидара . Она состоит из смеси смоляных кислот (около 80 % в ней содержится абиетиновой кислоты С19Н29СООН ). Гидрофобность абиетиновой кислоты связана с наличием в ней большого неполярного радикала - СН , перекрывающего полярность карбоксильной группы.

Для проклейки из твердой канифоли, нерастворимой в воде, готовят стабильную водную дисперсию, называемую канифольным клеем. Для этого ее варят с раствором соды до получения канифольного мыла - натриевых солей смоляных кислот(резинат натрия ) :

2С19Н29СООН + Na2CO3 - 2С19Н29СООNa + CO2 +H2O

Образующийся коллоидный раствор называется бурым канифольным клеем .

Гидрофобизация повышается, если часть канифоли (40-50 %) оставить неомыленной . В этом случае частично омыленная канифоль диспергируется паровым инжектором. При этом омыленная часть канифоли служит стабилизатором образующейся высокодисперсной суспензии смолы или белого канифольного клея.

Для изготовления высокосмолянного клея, содержащего до 90 % свободной канифоли , в него вводят дополнительные стабилизаторы (казеинат натрия). Канифольный клей вводят в бумажную массу . Он сильно разбавляется водой, концентрация стабилизатора падает и происходит гидролиз резината :

2С19Н29СООNa +H2O -- С19Н29СООН + NaOH

Дисперсия клея теряет стабильность, и высокодисперсные частицы смоляных кислот начинают коагулировать. Размеры частиц увеличиваются (гомокоагуляция) и одновременно оседают и закрепляются на волокне проклеиваемой бумажной массы (гетерокоагуляция). Но закрепление смолы на волокне затрудняется из-за того, что и целлюлоза, и коллоидные частицы клея имеют вследствие адсорбции ионов отрицательные заряды. Поэтому в проклеиваемую массу добавляют раствор сернокислого алюминия. В результате гидролиза он образует гидроксид алюминия, который , благодаря положительному заряду поверхности, закрепляется на волокнах сам и удерживает частицы смолы.

В структуру бумаги смола включается в виде отдельных гидрофобных зерен. Это уменьшает ее смачивание водой и впитывание ею воды. Наиболее сильно проклеенные виды бумаги содержат 2-4 % канифоли.

Парафиновая и канифольно-парафиновая проклейка. Для проклейки бумаги применяется также парафин, представляющий собой смесь твердых предельных углеводородов. Их неполярная структура придает им высокую гидрофобность. Парафин - дешевый и доступный материал. Проклейка парафином облегчается, если его применить в смеси с канифолью. Канифольно-парафиновый клей готовят путем диспергирования смеси парафина с канифолью и одновременным омылением части канифоли. Канифольно-парафиновая проклейка имеет ряд преимуществ перед канифольной : повышается качество проклейки, экономится дефецитная канифоль , уменьшается пенообразование при отливе бумаги, снижается стоимость проклейки.

Связывающая проклейка. Проклейка связывающими веществами производится в массе, а в случае необходимости - и с поверхности посредством нанесения раствора клея на готовую бумагу. Связывающими веществами являются клеи : крахмал, животный клей, карбоксиметилцеллюлоза. Они упрочняют сцепление волокон в структуре бумаги, увеличивая ее прочность и жесткость и уменьшая ворсистость. В результате увеличиваются гладкость бумаги, ее сопротивление выщипыванию волокон краской и снижается ее пылимость. Повышается сопротивление поверхностного слоя разрушению при стирании резинкой.

Проклейка карбамидными смолами. Меламиноформальдегидная и мочевиноформальдегидная проклейка. Этот вид проклейки оказывает на бумагу и гидрофобизующее, и связывающеедействие. При взаимодействии мочевины и меламина с формальдегидом образуются производные, содержащие метилольные группы. При нагревании они выделяют воду с образованием двойных связей

...C-NH-CH OH _ ... C-N=CH+HO,

вызывающих полимеризацию с образованием смол. Частицы карбамидных смол заряжены положительно и при введении в бумажную массу хорошо удерживаются волокном. При нагревании в сушильной части машины полимеризация продолжается. Смола становится нерастворимой в воде и гидрофобной. Благодаря прониканию продуктов полимеризации в структуру волокна происходит прочное скрепление смежных волокон водостойкими связами. Поэтому проклейка карбамидными смолами придает бумаге влагопрочность при увлажнении.

Наполнение бумажной массы

Для повышения белизны, гладкости и снижения светопроницаемости бумаги в бумажную массу вводят наполнители - белые порошкообразные, нерастворимые в воде минеральные вещества : каолин сернокислый барий, тальк, диоксид титана и др.

Частицы наполнителя механически и адсорбционно удерживаются волокнами бумаги. Это придает ей равномерную структуру и повышает гладкость поверхности. Высокая белизна наполнителей повышает белизну бумаги.

Из-за малой толщины бумага обладает сравнительно высокой светопроницаемостью что является дефектом для печатной бумаги. При наличии наполнителя свет испытывает многократное преломление в местах контактов волокон с его частицами и поэтому рассеивается. Рассеивание происходит точнее, чем больше различие в значениях показателей преломления волокна и наполнителя. Наибольшим показателем преломления обладает диоксид титана. Поэтому он наиболее эффективно снижает светопроницаемость и его используют при изготовлении тонкой бумаги.

Наполнители снижают прочность бумаги и делают ее более мягкой, легко деформируемой, потому что их частицы затрудняют контакты между волокнами и уменьшают количество связей в структуре бумаги. Кроме того наполнители увеличивают массу бумаги, в результате уменьшается расход волокнистого материала.

В качестве наполнителя печатной бумаги применяют главным образом каолин- белую фарфоровую глину Al2O3 2SiO2 2H2O , а в недалеком будущем - тальк Mg(Si4O10) (OH)2 - соединение из класса силикатов .Гипс СаSO4 2H2O вводят в писчие бумаги. Сульфат бария BaSO4, сатинит Ae2Ca3O6 + 3CaSO4 2H2O, химический мел CaCO3, двуокись титана TiO2 используют в производстве мелованной бумаги. Окись цинка ZnO и т.п. минеральные вещества используются как наполнители специальных видов бумаги, например , электрофотографических.

Наполнители существенно влияют на свойства бумаги. Благодаря им после каландирования бумага становится ровной, гладкой , не прозрачной, пластичной , капиллярной. Если бумага изготовлена из древесной массы и небеленой целлюлозы, наполнитель повышает степень её белизны, так как белизна наполнителя выше белизны древесной массы и небеленой целлюлозы. Вместе с тем наполнитель несколько понижает механическую прочность бумаги , так как препятствует возникновению водородных связей между волокнами целлюлозы. На сеточной стороне бумаги наполнителя меньше чем на лицевой стороне. А это может служить причиной разнооттеночности её сторон и различия физико-химических свойств.

Подцветка и окраска бумажной массы

Бумага и многие хлопчатобумажные материалы заметно поглащают коротковолновые синие лучи и поэтому в отраженном свете кажутся слегка желтоватыми.

Для придания бумаге большей белизны в бумажную массу вводят, кроме наполнителей , наибольшее количество синих и фиолетовых красящих веществ. Подобно светофильтрам, они поглощают лучи желтой части спектра и устраняют желтый оттенок волокна. Такой прием улучшения белизны называется подцветкой.

Особый эффект достигается при введении в бумажную массу флюоресцирующих неокрашенных веществ, которые поглащают невидимые глазу ультрафиолетовые лучи, излучают энергию с большей длиной волны в видимой части спектра. Эти так называемые "оптические отбеливатели" как бы увеличивают отражение света. Кроме того , они излучают свет преимущественно в сине-фиолетовой части спектра, поэтому играют роль подцветки, компенсирующей желтоватый оттенок волокна.

Оптические отбеливатели можно наносить и на поверхность готовой бумаги. Это более эффективное использование флюоресцирующих веществ, так как исключается поглощение ультрафиолетовых лучей в толще бумаги.

Для окраски при изготовлении цветной бумаги в бумажную массу вводят красящие вещества либо окрашивают ими поверхность готовой бумаги. Контрольные вопроы :

1. Из каких этапов состоит процесс подготовки бумажной массы ?

2. Наполнители, их строение и влияние на свойства бумаги.

3. Охарактеризуйте вещества ,применяемые в качестве проклеивающих веществ ?

4. Для чего в бумажную массу вводятся оптические отбеливатели?

Лекция №7

Тема : Отлив бумаги

План лекции :

1. Процесс отлива бумаги.

2. Принципиальная схема бумагоделательной машины.

3. Отделка бумаги.

4. Упаковка и маркировка бумаги.

Литература :

1. Б.Н.Шахкельдян, Л.А.Загаринская, Полиграфические материалы, М., " Книга", 1988 г, стр. 45-62

2.Б.И.Березин . Полиграфические материалы, Москва; Книга, 1981. Стр. 150-170

3. Б.И.Березин . Полиграфические материалы: Словарь спарвочник , Москва; Книга,1978, 336 стр.

Упаковка и маркировка бумаги

Упаковка предохраняет бумагу от механических повреждений при её транспортировке и неблагоприятных атмосферных условиях.

Упаковка листовой бумаги. Бумагу перед упаковкой в кипы и ящики складывают в пачки, которые завертывают в один слой оберточной бумаги. Концы оберточной бумаги загибают на торец пачки и заклеивают клеем или клеевой лентой. Количество листов в пачке должно быть кратным 50. Масса пачки должна быть не более 20кг.

Упаковка в кипы может быть мягкой и в щиты. Мягкая упаковка кип применяется при внутригородских перевозках всеми видами транспорта, а также при междугородних перевозках автотранспортом, повагонными и контейнерными отправками без перевалах в пути. Кипы завертывают не менее, чем в 4 слоя оберточной бумаги ( массой 1 м2 не менее 100 г ) или не менее чем в 3 слоя бумаги из сульфатной целлюлозы . Бумагу печатную первых номеров, а также мелованную, картографическую, обложечную, форзацную завертывают с прокладкой из слоя водонепроницаемой бумаги, полиэтиленовой пленки или другого водонепроницаемого материала. Концы оберточной бумаги или материала должны быть загнуты на торец кипы и заклеены клеем или клеевой лентой.

Масса брутто кипы не более 60 кг. При упаковке в щиты масса брутто кипи должна быть не более 140 кг.

Возможны варианты упаковки бумаги в деревянные ящики или ящики из гофрированного картона.

Упаковка бумаги в рулонах. Рулонную бумагу наматывают на бумажные гильзы с внутренним диаметром 70-75 мм и толщиной стенок не менее 10 мм. Рулон упаковывают в оберточную бумагу. В се слои бумаги загибают на торцы рулона. Под оберточную бумагу на каждый торец кладут по три-четыре круга, а на загнутые концы наклеивают по одному - два круга оберточной бумаги. При упаковке печатной бумаги №1, картографической, мелованной и т.п. после двух слоев оберточной бумаги дополнительно прокладывают 1 слой парафинированной бумаги и водонепроницаемого материала.

Маркировка должна содержать следующие данные : 1) наименование и адрес получателя; 2) наименование министерства (ведомства), в систему которого входит предприятие изготовитель ; 3) наименование и адрес предприятия изготовителя и его товарный знак ; 4) наименование и обозначение стандарта, марку, массу 1 м2 или толщину, сорт бумаги ; 5) количество квадратных метров бумаги (кроме бумаги, учет которой ведется по массе ; 6) ширину рулона или формат листов бумаги ; порядковый номер кипы, рулона или ящика; 7) массу брутто и нетто; 8) даты выработки.

Контрольные вопросы :

1. Назовите основные части бумагоделатульной машины.

2. За счет каких факторов происходит обезвоживание бумажной массы ?

3. Какие операции надо понимать под отделкой бумаги.

4. Какие данные указываются при маркировке бумаги.

Лекция №8

Тема : Структура и свойства бумаги.

План лекции :

1. Свойства бумаги.

2. Структура бумаги.

3. Неоднородность структуры и свойств бумаги.

4. Оптические свойства бумаги.

Литература :

1. Б.Н.Шахкельдян, Л.А.Загаринская, Полиграфические материалы, М., " Книга", 1988 г, стр. 45-62

2.Б.И.Березин . Полиграфические материалы, Москва; Книга, 1981. Стр. 150-170

Оптические свойства бумаги

К оптическим свойствам бумаги относятся 1) белизна, или цвет

2) лоск

3) прозрачность

4) светопроницаемость

От оптических свойств бумаги зависят контрастность изображения, точность цветопередачи при многокрасочной печати, качество и внешний вид печатной продукции в целом.

В общем случае, свет, падающий на поверхность тела (Jпад), частично поглащается (Jпогл) и частично проходит сквозь него (Jпрох)

Jпад =Jотр + Jпогл + Jпрох

cхема отражения, поглащения и пропускания света

Оптические свойства материала зависят от того, как и в какой степени проявляются отражение, поглощение и пропускание света. Бумага для печатания обычно 60-85 % падающего на нее света отражает, 15-30% поглащает и до 10 % пропускает.

Белизна - это свойство бумаги отражать большую часть падающего на нее света рассеянно и равномерно по всей видимой части спектра. Это значит , во-первых, что, благодаря, шероховатой поверхности, бумага рассеивает отраженный свет в разных направлениях, в отличие от зеркального отражения, когда угол отражения равен углу падения (смотри рис.2)

Схема отражения света

а- зеркальное б) рассеянное от матовой

поверхности

в) от глянцевой поверхности

Во-вторых, это значит, что при отражении спектральный состав света не изменяется и при освещении естественным солнечным светом отраженный свет будет ахроматическим.

Количественно белизна выражается коэффициентом отражения, т.е. отнашением количества отраженного света к падающему , - это первая характеристика белизны.

или

Для определения ее с помощью фотоэлектрических приборов измеряют коэффициенты отражения (или оптическую плотность) отраженного света в синей, земной и красной зонах спектра или снимают полную кривую отражения по всему спектру. Различие коэффициентов в разных зонах указывает на отклонение от белизны при наличии того или иного цветного оттенка - это вторая характеристика белизны.

Практически цветной оттенок не воспринимается человеческим глазам, если различия между коэффициентами отражения в разных зонах не превыкают 5 %. Наиболее вероятным отклонением от белизны у печатных бумаг является желтизна, проявляющаяся при пониженном отражении в синей зоне спектра.

В этой зоне проявляются наибольшие изменения при отделке и при выцветании.

Поэтому за показатель белизны берут значение коэффициента отражения, измененного через синий светофильтр с длиной волны нм.

Пользуясь коэффициентом отражения, можно в широких пределах характеризовать материалы по их оптическим свойствам : от очень белых до темно-серых и практически черных.

Поверхности с коэффициентом отражения более 50 % воспринимаются человеческим глазам как белые с различной степенью белизны.

Белизна бумаги для печатания колеблятся от 60 до 87 % . Поверхности с коэффициентом отражения 5-7 % воспринимаются как черные. Изображение воспринимается тем лучше, чем больше контраст между элементом изображения и фоном, чем больше разница между белизной бумаги и значением отражения (чернотой) от запечатанных участков. Цветной оттенок бумаги создает различную конрастность при восприятии разных цветов, а это нарушает цветопередачу при воспроизведении цветных оригиналов. Поэтому бумага для печатания не должна иметь заметного цветного оттенка. Для характеристики цветного оттенка белой бумаги, а также цвета в случае окрашенной бумаги пользуются известными методами цвета, применяемыми для описания цветовых свойств красок.

Лоск - проявление частично зеркального отражения, когда на фоне рассеянного отражения наблюдается его максимум в направлении угла отражения, равного углу падения, т.е. возникает блик. Это создает оптический эффект, используемый при печатании обложек, рекламных и иллюстрированных изданий.

Лоск придается бумаге в суперкаландрах, особенно если на нее поверхность нанесен покровный пигментный слой (мелованная бумага) . Высокая гладкость лощеной мелованной бумаги наличие на ее поверхности микрозеркальных участков , существенно увеличивают степень зеркального отражения. Для определения лоска измеряют интенсивность света, отраженного в разных направлениях. Степень лоска выражается разностью между количеством света, отраженного зеркально и рассеянно. Способность тела пропускать свет называется светопроницаемостью , она выражается коэффициентом светопроницаемости является прозрачность - пропускание света без рассеяния. Примером прозрачного материала является стекло. Для бумаги больше характерна светопроницаемость с рассеянием света, обусловленная многократным преломлением его в дисперсно-пористой структуре бумаги.

Светопроницаемость является недостатком бумаги так как она делает видимым напечатанное на оборотной стороне оттиска. Поэтому при изготовлении бумаги светопроницаемость стремятся снизить.

Особое внимание светопроницаемости уделяют при изготовлении тонкой бумаги , поскольку это свойство увеличивается при уменьшении толщины бумаги. Для снижения светопроницаемости подбирают композицию волокнистых материалов, комбинируют степень помола, вводят наполнители, повышающие рассеяние света Q. Особенно эффективны наполнители , сильно отличающиеся от бумаги значением коэффициента преломления , например TiO2.

Проклейка , жирный помол, а также чрезмерное каландрирование повышают светопроницаемость.

Для практической характеристики светопроницаемости пользуются условными и обобщенным показателем - непрозрачности - отношением количества света, отраженного от листа бумаги на черной подложке, к свету , отраженному от светонепроницаемой стороны той же бумаги .

Контрольные вопросы :

1. Что надо понимать под структурой бумаги ?

2. Какие свойства бумаги наиболее важны при печати ?

3. Охарактеризуйте оптические свойства бумаги.

Лекция №9

Тема : Ассортимент бумаги для печатания

План лекции :

1. Технические и печатные свойства бумаги.

2. Общие требования к качеству печатной бумаги.

3. Бумага для офсетной печати.

4. Картографическая бумага.

5. Мелованная бумага.

Литература :

1. Б.Н.Шахкельдян, Л.А.Загаринская, Полиграфические материалы, М., " Книга", 1988 г, стр. 70-90

2.Б.И.Березин . Полиграфические материалы, Москва; Книга, 1981. Стр. 184-200.

Технические и печатные свойства бумаги

Качество бумаги, ее соответствие техническим требованиям определяют следующие показатели :

1. Композиция, т.е. волокнистый и неволокнистый состав бумаги, %.

2. Масса 1 м2 бумаги, г.

3. Плотность, г/см3.

4. Гладкость, выраженная в секундах при испытании бумаги на приборе Бекка, - главное печатное свойство бумаги.

5. Толщина, мкм.

6. Белизна в процентах по сравнению с эталоном, условно принятым за 100 % белого.

7. Непрозрачность - степень непросвечиваемости бумаги, помещенной на черную подложку, %.

8. Незасоренность, характеризуемая допустимым числом соринок площадью 0,1-0,5 мм2 в 1 м2 бумаги.

9. Прочность бумаги на разрыв , характеризуемая расчетным показателем разрывной длины в метрах, т.е. той длиной бумажного волокна при которой происходит его разрыв под действием силы собственной тяжести.

10. Прочность бумаги на излом, характеризуемая числом двойных перегибов выдерживаемых полоской бумаги до ее разрыва.

11. Зальность, характеризуещая содержание в бумаге минерального наполнителя, например каолина, %

12. Деформация в продольном и поперечном направлениях при увлажнении (намокании) испытуемой бумаги, %.

13. Влажность бумаги , %

К собственно печатным свойствам предопределяющим поведение бумаги в процессе печатания и обеспечивающим получение высококачественного оттенка, относятся : 1) гладкость;2) упругоэластичность;3) пластичность; 4) впитывающая способность (пористость и капилярность) и 5)прочность поверхности. Эти свойства должны соответствовать условиям данного способа печатания, свойствам полиграфических красок и характеру печатной продукции. Вместе с тем печатная бумага должна удовлетворить, как уже указывалось и ряду общих технических требований, содержащихся в соответствующих ГОСТах и ТУ. И, наконец, быть хорошо упакованной, чтобы гарантировать сохранность бумаги при транспортировке и складском помещении.

Бумага для офсетной печати

В офсетной печати перенос краски с формы на оттиск осуществляется через резинотканевую офсетную пластину , деформация которой компенсирует неровности бумаги и метрические погрешности печатного устройства. Поэтому в офсетной печати можно использовать менее гладкую и мягкую бумагу, чем в высокой , но обязательно мелкозернистую однородную офсетную бумагу.

Вторая особенность офсетной печати - увлажнение формы - предъявляет к бумаге требование влагостойкости и ограничения деформации при увлажнении. Поэтому офсетная бумага имеет повышенную степень проклейки (125-1,75 мм).

При контакте увлажняющего раствора с бумагой слабо связанные частицы наполнителя или волокна могут прилипать к резинотканевой пластине (пыление бумаги), и смешиваясь с краской вызывать дефекты оттисков. Возможно также вышипывание частиц бумаги вязкой и липкой краской, и они прилипают к поверхности офсетной резинотканевой пластины.

По этой же причине офсетная бумага не должна содержать большие количества наполнителя (не более 14-15 %). Во избежание пыления и вышипывания офсетная бумага вырабатывается с повышенной прочностью структуры (разрывной длиной 3000-3500 м). Это достигается использованием для ее изготовления высококачественной целлюлозы и ограничением содержания древесной массы, а также введением в массу связывающей проклейки, помимо гидрофобизуюшей . Эффективным средством против пылимости и вышипывания является поверхностная проклейка офсетной бумаги связывающими веществами.

Производяшаяся бумага №1 сульфитная + сульфатная

70-75 % 25-30 %

Производяшаяся бумага №2 сульфитная беленая + древ.масса, белая

50 % 50%

Ассортимент офсетной бумаги по толщине и массе гораздо шире, чем для высокого способа печати : от 60 до 240 г.

Бумага №1 массой 60-80 г идет для печатания школьных учебников, журналов, 100-160 г. - репродукций и художественных альбомов, массой 240 г. - открыток.

Для печатания офсетным способом вырабатывается офсетная бумага обычного ассортимента , а также разные виды бумаги для определенной продукции.

Бумага №1 и №2 - выпускается, №3 - в ассортименте офсетной бумаги нет.

ГОСТ на офсетную бумагу №1 из чистой целлюлозы для изданий длительного срока службы. Три марки бумаги №1 А,Б,В - используются для разных по характеру иллюстраций изданий.

Бумага №1 А - назначение -массовые одно и многокрасочные текстовые издания длительного срока службы.

№1 Б - иллюстрационно-текстовые многокрасочные издания длительного срока службы.

№1 В - иллюстрационные и иллюстрационно-текстовые многокрасочные издания длительного срока службы.

Бумага №2 - массовые одно и многокрасочные текстовые и иллюстрационно-текстовые издания среднего срока службы.

Бумага №2 - используется для изданий среднего срока службы.

Для всех видов бумаги предусмотрена отделка машинной гладкости и каландированная. Причем каландрированная бумага с повышенными требованиями к качеству.

Картографическая бумага (из Березки)

Картографическая бумага (ГОСТ 1339-72) применяется для печатания географических, топографических и гидрографических карт офсетным способом. Характерные свойства бумаги следующие :

1) высокая механическая прочность, стойкость к мноократному перегибанию (выдерживает 120-300 двойных перегибов), а бумага для гидрографических и топографических карт должна выдерживать многократное нанесение и стирание карандашных линий;

2) гладкость бумаги 80-140 с позволяет выполнить тонкие графические работы.

3) минимальная и равномерная деформация при увлажнении (проклейка не менее 1,75 мм), что позволяет достигнуть точной приводки и сохранить масштабность карт при их применении в различных метереологических условиях.

4) минимальная сортность, т.к. соринки могут быть ошибочно приняты за те или иные географические или топографические знаки

5) высшая светопрочность, т.к. карты могут подвергатся длительному освещению солнечными лучами или дневным рассеянным светом.

Высокая степень проклейки (более 1,75 мм) придает картографической бумаге водостойкость необходимую не только при печатании , но и при использовании карт в в полевых условиях, а также увеличивает прочность ее поверхностного слоя. Установлены жесткие нормы на деформацию бумаги при увлажнении и на усадку при высушивании.

Из таблицы технических показателей картографической бумаги

А Б В

Линейная деформация в попе-речном направлении 100,140,160 г/м2 85,120 85,200,125

после обработки водой +2;+1,9 +2;+1,9 +2;+1,9

после обработки водой и последующего высушивания -0,3 -0,3 -0.3

Влагопрочность 18% 19% 18%

Картографическая бумага вырабатывается трех марок : марки А - для гидрографических карт; марки Б - для топографических, географических карт и атласов (среднего срока службы)

Состав по волокну картографической бумаги, %

А Б В Целлюлоза древесная сульфитная беленая 70 80 100

Целлюлоза сульфатная лиственная 10 10

Целлюлоза из линта хлопкового, не менее 20 10 -

марки А 100 140 160

марки Б 85 100 120

марки В 85 100 120

Выпускается картографическая бумага в листах и рулонах.

Мелованная бумага

Мелованная бумага имеет наивысшую белизну и гладкость поверхности . Предназначается для печатания высоким, офсетным и глубокими спосабами высокохудожественных иллюстрированных изданий, репродукций художественных живописно-графических произведений, открыток, книг, альбомов, разнообразной рекламной продукции . При высоком и офсетном способах печати применяются преимущественно быстрозакрепляющиеся глянцевые краски.

Мелованная бумага представляет собой бумагу - основу с нанесенным на нее покровным слоем из белых пигментов и клеящих веществ, который комплексирует неровности материала и маркировки сетки и сукон бумагоделательной машины. Отделка в суперкаландрах придает покровному слою высокий глянец. Гладкость мелованной бумаги достигает 700-1000 с, высота профиля микронеровностей около 1 мкм, что придает ей высокую разрешающую способность, необходимую для печатания высококачественных иллюстраций, а также малое красновосприятие, т.е. способность хорошо пропечатываться при малой толщине красочного слоя.

Бумагу - основу делают из чистой хорошо размолотой целлюлозы. В нее вводят наполнители и проклеивают. В зависимости от назначения бумаги покровный слой наносят на одну или обе стороны бумаги - основы , в один или два приема. Двукратное покрытие не только повышает гладкость и белизну , но и улучшает восприятие ею краски.

Качество оттисков на бумаге с двухкратным покрытием выше, чем на бумаге с однократным покрытием при одинаковых показателях гладкости . Клеевое связующее должно обеспечить прочное сцепление с бумагой - основой, чтобы частицы пигмента не осыпались и бумага не пылила во время печатания , а также чтобы липкая краска не впитывала частицы покровного материала. Необходимо соответствие механических свойств покровного слоя и бумаги - основы, чтобы при ее растяжении и изгибе не возникало напряжений, вызывающих растрескивание и отслоивание хрупкого покровного слоя. Для предотвращения этого в клееевое связующее покровного слоя вводят латекс и другие синтетические материалы. Белые пигменты покровного слоя (очишенный каолин повышенной белизны и др.) придают мелованной бумаге высокую белизну.

Мелованная бумага выпускается следующих марок :

1) Листовая мелованная бумага массой 120-250 г/м, с двусторонним покрытием (однократным и двукратным ) для высокого и офсетного способа печати, применяется для печатания изобразительной продукции с воспроизведением одно-и многокрасочных иллюстраций с высокой миниатурой растре. Толщина 90-200 мкм.

2) Тонкая рулонная мелованная бумага с массой 70-85 г. она изготавливается из более тонкой бумаги-основы, всостав которой входит до 50 % рафинерной древесной массы. По гладкости такая бумага уступает листовой, но значительно превосходит обычную бумагу без покрытия. На ней печатают книжно-журнальную продукцию офсетным и высоким способом печати на одно и многокрасочных рулонных машинах оснащенных сушильными устройствами. Использование рулонной мелованной бумаги существенно улучшает качество массовой иллюстрированной книжно-журнальной продукции.

3) высокоглянцевая листовая мелованная бумага имеет высокие гладкость и глянец. Это достигается благодаря тому, что высушивание и отверждение покровного слоя происходит одновременно с его глянцеванием, которое производится в контакте с нагретым металлическим цилиндром с зеркально полированной поверхностью. Повышенные гладкость и глянец достигаются без дополнительного каландрирования в суперкаландрах. Поэтому у высокоглянцевой мелованной бумаги сохраняется равномерная микропористая структура покровного слоя, обеспечивающая хорошее восприятие и закрепление краски.

4) Матовая мелованная бумага получается посредством матового каландрирования бумаги с покровным слоем на каландрах, снабженных валами из жесткой резины. Вырабатывается бумага рулонная и листовая различной толщины от 60 до 200 г/м. Рассеянное матовое отражение света от матовой поверхности бумаги создает хорошие условия для восприятия текста.

Контрольные вопросы :

1. Какие показатели определяют качество бумаги ?

2. Общие требования к качеству печатной бумаги

3. Для чего применяется картографическая бумага ?

4. Виды мелованной бумаги.

Лекция №10

Тема : Бумага из синтетических волокон.Новые виды бумаг.

План лекции :

1. Бумага из синтетических волокон.

2. Перспективы использования синтетической бумаги в полиграфии.

3. Новые виды бумаги.

Литература :

1. Б.Н.Шахкельдян, Л.А.Загаринская, Полиграфические материалы, М., " Книга", 1988 г, стр. 70-90

2.Б.И.Березин . Полиграфические материалы, Москва; Книга, 1981. Стр. 184-200.

3. Х.Алимова. Безотходная технология шелка. Ташкент, "ФАН", 1994, стр 310.

4. Журналы "Полиграфия", 1985, №11, 1995-1999 годы.

Бумага из синтетических волокон

Синтетическую бумагу готовят из полиамидных (найлон), полиэфирных (терилен), акрилонитрильных (нитрон), полиэтиленовых (политэн) и некоторых синтетических волокон. Чаще же ограничиваются водой и почти не фибриллируются , а только укорачиваются : не способны образовывать водородных связей при формовании бумаги на бумагоделательной машине.

При размоле в водной среде с добавлением смачивателей (некаль, кмц, изобутиловый спирт, смачиватели ОП-7, ОП-10 и др.) синтетические волокна укорачиваются до 3-6 мм.

Отлитуюна бумагоделательной машине бумагу с синтетическими волокнами хорошо проклеивают с помошью клеильных прессов или спрысков, а иногда пропускают через ванну с синтетическими латексами или смоляным раствором. По другому способу для скрепления укороченных синтетических волокон применяют сравнительно низкоплавкие, например, поливинилспиртовые, присадки- фибриды в виде мелких волокон, вводимых в бумажную массу, которые скрепляют синтетическую бумагу в сушильной части бумагоделательной машины при 110-115 0 фибриды из фенолоальдегидных смол - во время каландирования при 200 0 C.

Бумага из 100 % синтетических волокон отличается высокой механической прочностью (на разрыв, раздирание , излом и выщипивание), хорошей упругоэластичностю, высокой капиллярностью и чрезвычайнонизкой деформацией при увлажнении. Из синтетических волокон удается готовить очень тонкую бумагу , например , толщиной 20 мкм. Нейлоновая бумага выдерживает более 80 тыс. двойных перегибов, ее разрывная длина свыше 4 тыс. м, сопротивление надрыву в 4 раза выше, чем у чисто целлюлозной бумаги.

Синтетическую бумагу применяют преимущественно для печатания топографических и географических карт, многокрасочных художественных репродукций, различного рода чертежей и документов , банкнотов, а также в производстве прочного переплетного материала, заменяющего переплетный коленкор и ледерин.

Перспективы использования синтетической бумаги в полиграфии

В промышленно развитых странах Европы, В США и Японии производятсяв основном два типа синтетических бумаг : первый на основе полимерных пленок, второй - синтетических волокон. Известны так называемые полусинтетические бумаги, которые наряду с целлюлозными содержат и синтетические волокна.

Для изготовления синтетических бумаг первого типа используют пленки полипропилена , полиэтилена (высокого и низкого давления ), полистирола, поливинилхлорида и полиэтилентерефлата. Волокна для синтетических бумаг второго типа изготавливают из полиэтиленовых, полипропиленовых, полиакриловых, полиэфирных, и других смол.

Синтетические бумаги имеют ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с натуральной бумагой. К важнейшим из них следует отнести : водостойкость, стабильность размеров, высокую прочность на истирание, стойкость к многократным изгибам, устойчивость к атмосферным воздействиям, растворителям химическим реагентам и д.

Область применения синтетических бумаг за рубежом достаточно широка. Их используют в качестве запечатываемых подложек для выпуска картографической продукции, этикеток, поздравительных открыток, справочников, путеводителей, деловой документации, обоев, плакатов. Книжных обложек и т.п. Применение синтетических бумаг позволяет экономить значительные количества целлюлозы , что является весьма актуальной проблемой.

Сдерживающим факторам применения синтетических бумаг для изготовления печатной продукции является их высокая стоимость в 3-8 раз превышающая стоимость наиболее дорогих мелованных бумаг. В связи с этим использование синтетических бумаг сегодня оправдано только для тех изданий, к которым предъявляются повышенные качества, требования по прочностным показателям, долговечности, влаго, химической и биологической прочности. Пока не решены также вопросы переработки отходов синтетических бумаг и их регенерации.

Из стран ближнего зарубежья наибольших успехов в создании синтетических бумаг добился Санкт-Петербургский институт целлюлозно-бумажной промышленности .

Синтетическая бумага для печати, арзработанная этим институтом совместно с Владимирским химическим заводом, представляет собой основу - полиэтилентерефталатную (ПЭТФ) пленку, на поверхность которой наносится бумифицируюшее покрытие, придаюшее ей бумагоподобные свойства . Использование в качестве основы ПЭТФ пленки обеспечивает необходимые прочностные свойства и стабильность размерных параметров.

Бумифицирующее покрытие содержит пленкообразуюший полимер, растворитель наполнитель, пигмент и специальные добавки : антистатик, смачиватель и т.д. Оно придает пленке бумагоподобные свойства - непрозрачность, шероховатость поверхности, белизну, матовость и т.д. Необходимый комплекс свойств может быть получен за счет использования в качестве пленкообразующего смолы ТФ (олигомера полиэтилентерефталата) или акриловых смол и изменения состава бумифицирующего покрытия.

В ходе экспериментов было установлено , что основной недостаток бумаги СПБ в качестве печатной подложки - повышенная электризуемость, что затрудняет ее применение в быстроходных печатных машинах. Определенные сложности возникают также при дальнейшей обработке оттисков, например при их подборке на листоподборочных машинах.

Уменьшение электризуемости бумаги может быть достигнуто двумя способами : обработкой поверхности ее антистатиком или введением специальных антистатиков в состав бумифицируюшего покрытия. Метод поверхностной обработки не обеспечивает устойчивости поверхности к трению , обработке водой. Вследствие этого влияние антистатика с течением времени ослабевает.

В процессе печатания опытных тиражей на синтетической бумаге был обнаружен и такой сушественный недостаток ее, как нестабильность поверхностных свойств. При этом изменение состава бумифицируюшего покрытия оказало значительное влияние на красковосприятие синтетической бумаги. Сейчас продолжаются исследования, способствующие улучшению поверхностных свойств СБП.

Учитывая высокую влаго и механическую прочность, отсутствие линейных деформаций при увлажнениии сушке, синтетическая бумага может найти широкое применение для выпуска следующих видов печатной продукции : технической документации, эксплуатируемой в полевых условиях или в воде; непыляшей технической документации для гермоцехов ; моюшихся наглядных пособий и плакатов по технике безопасности для производства с агрессивной, запыленной , переувлажненной воздужной средой ; долговечных наглядных пособий для детских учреждений и учебных заведений; печатной основы липких этикеток для маркирования электротехнических и других видов изделий, открыток, проспектов, обложек брошюр и мягких переплетов книг, суперобложек высокохудожественных и сувенирных изданий.

Использование синтетической бумаги в полиграфии открывает широкие перспективы экономии обычных печатных бумаг из целлюлозы , повышения прочности и долговечности полиграфической продукции.

Новые виды бумаги

Учитывая то, что независимый Узбекистан испытывает дефицит древесной целлюлозы для бумажного производства, экспериментально исследованы варианты замены бумажной целлюлозы волокнистыми отходами натурального шелка в смеси с волокнами хлопка.

Практическую ценность представляют разработанные на базе выполненных исследований новые и усовершенствованные существующие технологии :

-тилизации коротковолокнистой фракции отходов хлопка, шелка для производства новых видов бумаги, новизна технологических решений которых подтвержены патентами России и Узбекистана по заявке №5057372 от 27.12.93 г.

Кроме того , практическую ченность представляет разработанное, созданное и прошедшее испытания в производственных условиях устройство для дискретизации волокнистых отходов натурального шелка, на техническую новизну которого ПВ Узбекистана по заявке №90024 от 28.07.94 принято решение о выдаче патента.

Для формирования бумажной массы волокнистые материалы должны обладать рядом специфических свойств.

Всем этим требованиям удовлетворяют волокнистые отходы натурального шелка, имеющие фибриллярную структуру, с длиной цепи до 15х10 м и толщиной остова 45х10 м. Молекулярная масса фиброина достигает 150000 .

Особое внимание следует в процессах подготовки отходов натурального шелка уделять очистке волокон от посторонних примесей, т.к. засоренность ценных сортов бумаги по действующему стандарту не должна превышать 100 включений на 1 м.кв.

В серии предварительных опытов были подобраны составы волокнистых отходов, по которым была разработана технология изготовления нескольких вариантов новых видов бумаг, а именно бумаг, состоящих :

- из 100 % хлопковых отходов,

- из 75 % хлопковых и 25 % шелковых отходов,

- из 50 хлопковых и 50 шелковых отходов,

- из 25% хлопковых и 75% шелковых отходов,

- из 100 % шелковых отходов.

Введение в состав бумаги шелковых отходов приводит к некоторому уменьшению разрывной длины, но зато значительно увеличивается прочность на излом, что имеет важное значение при производстве ценных видов бумаги.

Оптимальным вариантом разработанной технологии следует считать состав компонентов 75 % хлопковых и 25 % шелковых отходов.

Данный вид бумаги в дальнейшем был испытан в производстве и сравнивался с используемыми по настоящее время различными видами бумаг, т.е. изучались печатно-технические свойства .

Сравнение экспериментальной и используемых видов бумаг производились в двух направлениях :

- изучение печатно-технических свойств при однокрасочной печати

- изучение печатно-технических свойств при многокрасочной печати

Качество печати сравнивалось при применениипечатных форм , изготовленных по двум технологиям :

- классической (пленка + пластина )

- беспленочной (бумага + пластина )

При беспленочной технологии экспериментальная бумага наряду с офсетной и типографической была испытана вместо пленки , используемой в дальнейшем при монтаже.

Кроме того после изготовления печатных форм печать осуществляли на экспериментальной , офсетной, мелованной бумагах и сравнивали их печатно-технические свойства.

По полученным оттискам можно сказать, что экспериментальная бумага ничем не уступает перед типографской , офсетной и мелованной бумаг по печатно-техническим свойствам. Экспериментальную бумагу можно использовать на производстве как для однокрасочной , так и многокрасочной печати.

Контрольные вопросы :

1. Из каких волокон изготавливают синтетическую бумагу ?

2. В каких целях применяют синтетическую бумагу ?

3. Перспективы использования синтетической бумаги в полиграфии.

4. Какие новые виды бумаг вы знаете ?

Показать полностью…
Похожие документы в приложении