Новости и статьи

Применение КМЦ в бумажной промышленности

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) имеет множество сфер применения. Одной из них является целлюлозно-бумажная промышленность. На сегодняшний день, целлюлозно-бумажная промышленность - это комплексная отрасль экономики, что обусловлено своеобразием её производственных процессов. Существует свыше 5000 сортов или типов бумаги, которые обычно делят на три основных класса: 1) собственно бумага, например оберточная, гигиеническая, писчая и печатная; 2) картон, например, используемый для производства бумажной тары; 3) строительный (изоляционный, облицовочный) картон, применяемый главным образом в строительстве.

Данная статья описывает, как натрий карбоксиметилцеллюлоза (NаКМЦ) участвует в процессе производства мелованной и электростатической бумаги.

Применение NаКМЦ в производстве мелованной бумаги.

В чём главная особенность мелованной бумаги? Важнейшим печатным свойством мелованной бумаги является избирательное впитывание. Пористость ее составляет порядка 30%, а размер пор не превышает 0,03 мкм. Под действием сил капиллярного давления микропоры поверхностного слоя бумаги впитывают преимущественно лишь маловязкий растворитель, входящий в состав печатной краски, а пигмент и пленкообразователь остаются на поверхности бумаги. Это обеспечивает получение яркого четкого красочного изображения на мелованной бумаге.

Основные компоненты мелованной бумаги. Мелованная бумага состоит из обработанной целлюлозной массы, образующей бумагу-основу, а также наполнителей и связующих веществ, образующих мелованное покрытие. Один из лучших по качеству, но и самый дорогостоящий наполнитель - диоксид титана. Производители используют и другие, более экономичные наполнители, к примеру каолин. По некоторым прогнозам, ожидается увеличение использования в качестве наполнителя карбоната кальция, т.е. мела, - как при производстве мелованной бумаги, так и для наполнения. В настоящее время преобладает каолин.

Применение КМЦ в меловальных растворах объясняется хорошей водоудерживающей способностью и реологическими свойствами карбоксиметилцеллюлозы. КМЦ также используют в качестве связующего вещества.

При применении КМЦ достигается хорошее диспергирование пигментов. Таким образом, при использовании NаКМЦ в качестве связующего и в качестве регулятора реологических свойств часть NаКМЦ может быть использована при диспергировании для того, чтобы получить меловальные растворы с более высоким содержанием твердого вещества.

КМЦ придает меловальному раствору хорошую текучесть. При использовании NаКМЦ мелованная бумага может обеспечить более высокую проницаемость печатных красок, а также хорошую удерживаемость оптических белителей.

Начало производства бумаги. Целлюлозная масса наносится на быстро движущуюся сетку бумагоделательной машины. В этот момент в смеси содержится примерно 5-7% целлюлозы и 93-95% воды. По мере прохождения сетки через машину вода удаляется и формируется бумажное полотно. Отсюда возникли понятия "лицевой" и "сеточной" стороны бумаги. На наиболее современных бумагоделательных машинах (действующих, к примеру, на производствах компаний Sappi, UPM-Kymmene, M-Real, StoraEnso) применяется "двухсеточная" система формирования полотна - целлюлозная масса подается между двух сеток и применяется вакуумная система сушки. Поэтому у мелованной бумаги сеточная сторона практически не отличается от лицевой.

Проклейка. Для уменьшения степени впитываемости связующего печатных красок, бумага проходит проклейку - либо в массе, либо на стадии отделки. Процедура внесения проклеивающих веществ в волокнистую массу называется машинной проклейкой. В случае, когда проклейка проводится на заключительной стадии производства бумаги, она называется поверхностной. Такая проклейка производится клеильными прессами. Эта процедура обеспечивает снижение вероятности выщипывания волокон при печати. Для проклейки используют канифоль, ее производные и другие связывающие вещества. В настоящее время все шире применяются синтетические химически нейтральные добавки. Бумага с использованием таких добавок называется бумагой с нейтральной проклейкой.

Для чего каландрируют бумагу. Каландры (попарно вращающиеся металлические нагретые валы, через которые проходит целлюлозная масса) прессуют полученное полотно, сушат его и придают ему гладкость. Именно в этот момент полотно и становится бумагой. От степени каландрирования зависят пухлость и непрозрачность бумаги. Чем больше она спрессована, тем она менее пухлая и более прозрачная. При производстве высококачественной мелованной бумаги очень важен баланс между гладкостью основы и непрозрачностью. Особенно данный параметр важен для тонких бумаг, где количество наносимого на очередной производственной стадии мелованного покрытия сравнимо с содержанием целлюлозы.

Для чего нужно финальное каландрирование? Мелованная бумага приобретает свои особые поверхностные свойства после финального каландрирования. Этот процесс аналогичен каландрированию бумаги-основы. Отличие состоит в том, что, в зависимости от производимого вида - глянцевой или матовой бумаги, - применяют тот или иной набор валов. Современные фабрики оснащены каландрами с регулируемым усилием прижима каждого вала. Кроме того, валы покрыты пластиком, что делает каландрирование более "мягким". С помощью таких каландров достигается лучший компромисс между гладкостью и пухлостью бумаги.

Как и где наносятся слои мелования? Покрытие бумаги может быть однократным или многократным. Как правило, двукратное покрытие складывается из покрытия, нанесённого на бумагоделательной машине и на отдельно стоящей меловальной установке. Однако существуют бумагоделательные машины, в которых двукратное мелование происходит путём последовательного двукратного нанесения покрытия. При этом второе покрытие наносится или на уже высушенное первое - метод нанесения "влажным по сухому", или без сушки первого - "влажным по влажному". Трёх- и более кратное покрытие получается при комбинированном меловании бумаги на встроенных в бумагоделательную машину и на отдельно стоящих устройствах. Первый слой наносится на влажную основу, что увеличивает адгезию слоев. Он является своего рода "грунтовкой", на которую последующие слои ложатся значительно равномернее, что увеличивает механическую прочность покрытия.

Первый слой, наносимый внутри бумагоделательной машины (машинное мелование) весьма незначителен по своей массе - порядка 4 г/кв.м. Второй слой намного весомее первого. Его масса 20-25 г/кв.м (и до 40 г/кв.м), он наносится в меловальной машине. При шаберном меловании избыток смеси удаляется гибким ножом (шабером) или воздушной струей (воздушный шабер), а при литом меловании слой напыляется с помощью ряда форсунок, что обеспечивает более равномерное нанесение. Литое мелование - процесс дорогой, он обычно используется в производстве некоторых дизайнерских, а также некоторых этикеточных бумаг.

Классификация мелованных бумаг. Мелованные бумаги делятся на различные типы:

а) по характеру волокнистой массы - целлюлозные, в которых содержание древесной массы не превышает 10% (реже - 5%) и с содержанием древесной массы (до 25%). Бумаги с содержанием древесной массы обладают большей непрозрачностью и гладкостью, но меньшей белизной и глянцем.

б) по отделке поверхности - матовая и глянцевая. Глянцевая мелованная бумага производится с нанесением дополнительного глянца на каландре вне бумагоделательной машины. Глянцевая бумага отличается лучшими печатными результатами, меньшим расходом краски, большей гладкостью и минимальным отмарыванием и пылением. Глянцевую бумагу чаще используют для ярких иллюстрированных изданий, а матовую - для изданий смешанного типа с преобладанием текстовой информации. Матовой бумаге свойственны большая жесткость и лучшее восприятие на ощупь, большие (по сравнению с глянцевой) пухлость и непрозрачность и способность наилучшим образом воспроизводить текстовую информацию. Промежуточная степень отделки поверхности - полуматовая бумага. Она называется silk или satin. В основе технологии производства такой бумаги - особый режим работы каландров на заключительной стадии производства. Это именно полуматовая, но не полуглянцевая бумага.

в) по количеству сторон мелования - бумаги одностороннего и двустороннего мелования. Бумаги одностороннего мелования в основном используются для производства этикеток.

г) по количеству слоев мелования - одно-, двух- и трехслойного мелования. Увеличение слоев мелования улучшает показатели белизны и гладкости.

д) по массе мелованного листа - бумагу лёгкую (до 60 г/кв.м), бумагу средней плотности (70-150 г/кв.м) и бумагу с высокой плотностью (более 150 г/кв.м). Покрытие на легкомелованные бумаги наносят непосредственно в бумагоделательных машинах.

е) по формату - рулонная и листовая. Большая часть мелованной бумаги поставляется в листах, упакованных в пачки. Такая упаковка максимально защищает бумагу от внешних воздействий при хранении и транспортировке. Как правило, бумажные фабрики оснащены наиболее современным и точным резальным оборудованием. Тем не менее, часть мелованной бумаги продается в рулонах. Как правило, эта бумага предназначена для глубокой печати или ротационной офсетной печати с горячей сушкой.

Применение подобной бумаги для листовой офсетной печати может вызвать проблемы.

Свойства мелованной бумаги.

При выборе и использовании мелованной бумаги полезно учитывать некоторые её особенности. Они рассмотрены ниже.

Плотность. Так зачастую называют массу квадратного метра. Как правило, производители под одной и той же торговой маркой предлагают до 15 разновидностей мелованных бумаг с различной плотностью. Основные плотности мелованных бумаг - 70, 80, 90, 115, 130, 150 ,170, 200, 250, 300, 350 г/кв.м. 
Бумаги с плотностью менее 115 г/кв.м могут создать некоторые проблемы при полноцветной печати с двух сторон: они набирают много краски и могут коробиться. При их использовании изображения, напечатанные красками темных тонов, необходимо располагать так, чтобы они оказывались совмещенными оборотными сторонами - это сделает менее заметным "пробивание" краски. Бумаги с плотностью более 150 г/кв.м трудно фальцевать, перед фальцовкой их нужно биговать. Фальцы лучше располагать на ненасыщенном участке изображения. Участки, попадающие при обрезке под нож, также должны быть ненасыщенными - нож может вырвать частички краски, которые могут загрязнить изображение.

Светопроницаемость. Это свойство часто называют непрозрачностью. Светопроницаемость является недостатком бумаги, так как становится видимым изображение на оборотной стороне оттиска. Для ее снижения в бумагу вводят наполнители, повышающие рассеяние света (например, диоксид титана). Мелованные бумаги с плотностью 90-115 г/кв.м имеют непрозрачность 88-93%. С увеличением плотности бумаги непрозрачность растет. Бумаги с массой больше 200 г/кв.м практически непрозрачны (98,5-99,9%). На практике эта величину легко оценить визуально - достаточно сравнить два издания, отпечатанные на материалах разной плотности.

Белизна. Белизна - это свойство бумаги отражать падающий на нее свет. Известны не менее семи методов определения данного параметра. По российскому ГОСТу показатель белизны характеризуется коэффициентом отражения при длине волны 457 нм. Этот показатель соответствует зарубежному понятию brightness. Российский метод измерения справедлив только для бумаг без оптического отбеливателя. Второй показатель - whitness - даёт возможность использовать полный спектр видимого излучения. Одна и та же бумага может иметь при измерении по различным методикам в одном случае 92% белизны по российскому ГОСТу (brightness) и 121% при измерении по всему спектру видимого излучения (whitness). Метод CIE дает более высокие значения, чем метод ISO.

Шероховатость. Показатель шероховатости показывает среднюю высоту микронеровностей бумаги в микронах. Для мелованных бумаг шероховатость поверхности находится в пределах 0,8-3мкм, что гораздо меньше, чем минимально воспроизводимая офсетной печатью растровая точка. Обобщенная характеристика шероховатости - гладкость. Используя стандартный метод Бекка, измеряют время (в секундах), необходимое для прохождения определенного количества воздуха между бумагой и стеклянной поверхностью. А, используя метод Бендстена, бумагу прижимают тонкостенным стаканом и измеряют объем воздуха в миллиметрах, прошедший за минуту. Этот способ дает наиболее точные показатели. Более гладкие бумаги уменьшают расход печатной краски и повышают качество изображения.

Влажность. Нарушение температурного режима при хранении бумаги и ее запечатывании - одна из распространённых проблем российских типографий. Бумага, не прошедшая длительную (до 24 часов при значительных перепадах температуры) акклиматизацию непосредственно в печатном цехе, может вызвать массу проблем при печати. Обычно равновесная влажность бумаги при относительной влажности 50-60% находится в пределах 5-6%, но возможны и отклонения в ту или другую сторону. Например, бумага с высоким содержанием древесной массы в указанных условиях может иметь влажность до 7%. Некоторые виды мелованной бумаги, наоборот, имеют более низкую влажность вследствие изолирующего влияния покрытий. В большинстве случаев увлажнение мелованной бумаги свыше 6% может привести к слипанию листов. Оптимальные условия для хранения бумаги и ее запечатывания - относительная влажность воздуха 40-50%, температура 22-23°С.

Стойкость к выщипыванию. При высокой печати на мелованной бумаге иногда возникают проблемы с закреплением краски из-за того, что мелованная бумага активно впитывает связующее вещество, в результате в краску приходится вводить его дополнительное количество. Считается, что мелованная бумага для высокой печати должна иметь значение стойкости поверхности к выщипыванию по Деннисону 4 и не превышать 7. При этих значениях обеспечивается оптимальное впитывание краски.

О печати на матовой и глянцевой мелованной бумаге. Для матовой и глянцевой мелованной бумаги даже одинаковой плотности необходимы различные краски. Для высыхания на глянцевой мелованной бумаге требуется меньше времени, потому что у нее более впитывающие поры, нежели у матовой. Для высыхания той же краски на матовой мелованной бумаге потребуется больше времени. В случае, когда краской, использованной для печати на глянцевой бумаге, продолжить печатать на матовой, то впитывание и высыхание станут значительно дольше и это может стать причиной отмарывания или слипания отпечатанных листов.

Можно ли обойтись без отмарывающего порошка? Традиционно от отмарывания и перетискивания оттиск предохраняется с помощью противоотмарывающего порошка. Слой порошка разделяет листы в стопе, что позволяет воздуху проходить между листами и способствует более быстрому высыханию краски. При печати на мелованной бумаге и нанесении в линию дисперсионного лака можно вообще обойтись без порошка, если машина оборудована удлиненной секцией сушки.

Где чаще всего применяют мелованную бумагу? Области конечного использования мелованной бумаги достаточно разнообразны:

-художественные альбомы, в которых необходимо максимально достоверно воспроизвести все нюансы оригиналов;

-дорогие детские издания - иллюстрированные энциклопедии, художественные книги. Конкуренция на этом рынке настолько велика, что малейшая разница в уровне -исполнения может стать причиной резкого падения спроса;

-цветные вклейки с иллюстрациями и рекламой;

-различные крупноформатные календари;

-плакаты;

-годовые отчеты компаний;

-журнальная продукция массового спроса;

-рекламная продукция повышенного качества;

-вкладыши для различных потребительских товаров, например, компакт-дисков;

-а также другие виды печатной продукции, заказчики которой ценят высокое качество желаемого результата.

Применение NаКМЦ в производстве электростатической бумаги.

Электростатическая бумага представляет собой многослойный композиционный материал, бумажная основа которого должна обладать электропроводностью порядка 10-4Ом-1.м-1 и определенной барьерностью по отношению к органическим растворителям (толуолу, уайт-спириту). Высокое качество бумаги-основы, как правило, достигается двухразовой обработкой бумажного полотна составами на основе электропроводящих соединений и связующих. Каунасским ПТИ им. Антанаса Снечкуса разработаны и внедрены в производство составы на основе электропроводящего полимерного электролита - полидиметилдиаллилоаммоний хлорид и NаКМЦ, позволяющие проводить формирование качественной электропроводящей подложки на клеильном прессе бумагоделательной машины путем одноразового нанесения композиций. В результате проведенных испытаний установлено, что в процессе нанесения электропроводящего слоя из композиций, содержащих NаКМЦ, происходит специфическое его структурообразование. В результате это приводит к 2-3 - кратному росту показателя барьерности по отношению к органическим растворителям при сохранении требуемой электропроводности бумажной основы.

При написании статьи использован материал:

- сайта: http://www.cbp.ru

- статьи: Мелованная бумага. Штрихи к портрету. Автор: С.Моргульцев, А.Журавлёв, Р.Фаттяхетдинов Краткое описаний свойств мелованной бумаги.

О компании

ООО "Давос-Трейдинг" выпускает 13 марок карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), 6 наименований обойного клея, монохлорацетат натрия (NaМХУК) трех сортов, полианионную целлюлозу (ПАЦ) трех сортов.

Контакты

  Ростовская обл, г.Аксай, Новочеркасское шоссе, 2

  +7 (863) 2919-220

  +7 (86350) 5-02-20

  luxdon@yandex.ru

©2007-2018 ООО "Давос-трейдинг". Все права защищены.
Создание сайта VirtProNet

Поиск

Яндекс.Метрика