Контрольная «отделка Бумаги, Клеи, Растворители» По Материаловедению (Сретенцева Т. Е.)

Процессы отделки бумаги и их влияние на ее свойства

Наиболее часто применяемыми методами отделки бумаги являются:

• мелование;

• пропитывание;

• пергаментирование;

• каширование.

Важнейшим процессом отделки бумаги в настоящее время является мелование. Под этим следует понимать нанесение на слой основной бумаги носителя (бумаги-основы) одного или большего количества слоев белого пигмента. Меловальный слой состоит из:

• пигментов;

• связующих;

• добавок (например, оптического отбеливателя).

Связующие в суспензии для мелования обеспечивают равномерное распределение пигментов и закрепление их на бумаге. В зависимости от способов печати, в которых должны применяться определенные сорта бумаги, и от требований качества печатной продукции используются связующие, имеющие различную рецептуру.

Мелование бумаги оказывает целенаправленное влияние на ее свойства — белизну или цвет, структуру или шероховатость (например, получение глянцевой, шелковистой глянцевой, полуматовой или мато вой поверхности). Этим самым достигают результатов печати, не получаемых на натуральных немелованных бумагах. Состав материала бумаги-основы и рецептура меловальной суспензии определяются различными требованиями к печати.

После мелования бумага может пройти обработку в суперкаландрах (сглаживание поверхности). Этим бумага получает окончательную поверхностную структуру (глянец и гладкость) и также соответствующие характеристики, что важно для печатного процесса.

Каландрирование выполняется в одном каландре, в котором бумажное полотно проводится механически между расположенными один над другим валами. При этом оно подвергается действию давления, трения и тепла. В каландре для сатинирования бумага или картона получают особую поверхностную структуру (тонкую или грубую структуру льна или тиснение типа удара молотком).

Для обеспечения лучших печатных свойств производится, например, глянцевая, частично матовая (глянцевая с одной стороны) бумага или матовая на обеих поверхностях.

Для различных способов печати сегодня предлагается большая палитра мелованной бумаги и «литого» мелования с существенно различными качественными характеристиками. У бумаги «литого» мелования зеркально-глянцевая поверхность получается не обработкой в суперкаландрах, а после хромированного горячего цилиндра в сушильном устройстве. Ворс испытывает при этом пластическую деформацию, и структура поверхности гладкого хромового цилиндра переносится на поверхность бумаги или картона.

1. Оптические свойства бумаги и методы их испытаний

Особое место в структуре печатных свойств бумаги занимают оптические свойства, то есть белизна, непрозрачность, лоск(глянец).

Оптическая яркость - это способность бумаги отражать свет рассеянно и равномерно во всех направлениях. Высокая оптическая яркость для печатных бумаг весьма желательна, так как четкость, удобочитаемость издания зависит от контрастности запечатанных и пробельных участков оттиска.

При многокрасочной печати, цветовая точность изображения, ее соответствие оригиналу возможны только при печатании на достаточно белой бумаге. Для повышения оптической яркости в дорогие высококачественные бумаги добавляют так называемые оптические отбеливатели - люминофоры, а также синие и фиолетовые красители, устраняющие желтоватый оттенок, присущий целлюлозным волокнам. Этот технологический прием называют подцветкой. Так, мелованные бумаги без оптического отбеливателя имеют оптическую яркость не менее 76%, а с оптическим отбеливателем - не менее 84%. Печатные бумаги с содержанием древесной массы должны иметь оптическую яркость не менее 72%, а вот газетная бумага может быть недостаточно белой. Её оптическая яркость составляет в среднем 65%.

Еще одним важным практическим свойством печатной бумаги является ее непрозрачность. Особенно важна непрозрачность при двухсторонней печати. Для повышения непрозрачности подбирают композицию волокнистых материлов, комбинируют степень их помола, вводят наполнители.

К оптическим свойствам бумаги относится также ее лоск или глянец. Лоск, или глянец, - это результат зеркального отражения поверхностью бумаги падающего на нее света. Естественно, это тесно связано с микрогеометрией поверхности, то есть с гладкостью бумаги. Обычно с повышением гладкости лоск тоже увеличивается. Однако, эта связь неоднозначна. Следует помнить, что гладкость определяется механическим способом, а лоск - это оптическая характеристика. Глянец глазированной бумаги может составлять 75-80%, а матовой - до 30%.

Большинство потребителей печатной продукции отдает предпочтение глянцевым бумагам, однако глянец нужен в изданиях далеко не всегда. Так, при воспроизведении текста или штриховых иллюстраций применяют бумагу с минимальным глянцем, например, бумагу машинной гладкости. А различные проспекты, этикетки, репродукции с картин прекрасно получаются на бумаге с высоким глянцем. 

Дайте сравнительную характеристику клеев растительного и животного происхождения

Клеи животного происхождения

Глютиновые или коллагеновые клеи, в зависимости от исходного сырья, подразделяются на три вида: мездровый, костный, рыбий.

Мездровый клен изготовляют из подкожной ткани шкур животных (мездры), сухожилий, хрящей и других отходов мясокомбинатов. Процесс производства этого клея состоит из предварительной обработки сырья, золки, промывки и нейтрализации, варки, очистки и осветления клеевых бульонов, упаривания и консервирования, желатинизации и сушки.

Технологический процесс производства костного клея состоит из следующих операций: сортировки и дробления костей, обезжиривания их бензином, очистки от грязи, волос и мяса в решетчатом барабане, сортировки и повторного дробления, варки в диффузорах под воздействием пара давлением от 1 до 3 атм, сгущения клеевого бульона до концентрации 40—50%, консервирования, желатинизации, формовки клея в плитки и упаковки.

Для производства рыбьего клея могут быть использованы плавательные пузыри, чешуя, плавники, кости и кожа рыб. Для производства клея плавательный пузырь очищают от наружного и внутреннего слоев, сушат, отбеливают и варят при температуре 40° С. Рыбью чешую обезжиривают щелочью или бензином, обрабатывают.соляной кислотой, промывают водой, нейтрализуют, варят и обрабатывают клеевой бульон обычным способом.

Глютиновый клей изготовляют в виде плиток, порошка, мелких кусков, таблеток, чешуек, хлопьев, а также в виде галерты или студня. Чаще при склеивании древесины применяется плиточный клей. Для приготовления рабочего раствора клея порцию плиточного клея укладывают в эмалированный бак, заливают чистой водой и оставляют для набухания в течение 6—12 ч (дробленый клей набухает в течение 2—4 ч). Клей, впитавший воду, укладывают в варочный котел с паровой рубашкой и без добавления воды   подогревают.   Готовый   клей    фильтруют   через   сито    для удаления сгустков и разливают в эмалированную посуду, обогреваемую водой. Во время варки в клей можно добавлять наполнитель: мел или каолин (10—15% от веса клеевого раствора).

Казеиновый клей изготовляют из сухого обезжиренного творога, содержащего до 80—90% белка и получаемого из молока животных. Сухой казеин в виде твердых зерен размером от 5— 10 мм или порошка при влажности 12% имеет удельный вес 1,259. Он нерастворим в воде, сильно гигроскопичен.

При воздействии на казеин гашеной извести образуется коллоидный раствор, обладающий клеящей способностью. По способу приготовления казеиновые клеи могут быть жидкосмешиваемые и порошковые.

В производстве изделий из древесных отходов обычно используют порошковые клеи, содержащие все компоненты клея за исключением воды. Как правило, казеиновый клей в порошке представляет собой смесь казеина, гашеной извести, минеральных солей (фтористого натрия, кальцинированной соды, медного купороса) и керосина.

Для приготовления клеевого раствора из порошка в клеемешалку сначала заливают определенное количество воды комнатной температуры (170—230% от веса порошка), а затем постепенно засыпают порошок. Смесь тщательно перемешивают в течение 30—40 мин до получения однородного сиропообразного раствора. После этого смесь выстаивается в течение 10—15 мин.

Основная составная часть альбуминовых клеев — получаемая на бойнях кровь животных, из которой вырабатывают сухой продукт в виде кристаллов или пыли. Для приготовления клеевого раствора сухой (кристаллический) альбумин вымачивают в четырехкратном количестве воды в течение 1,5—2 ч и хорошо перемешивают. Затем в смесь добавляют воду и известковое молоко и подогревают до 28—30° С. Жизнеспособность клеевого раствора 6—8 ч.

Клеи растительного происхождения

К растительным относятся крахмальные клеи, растительные смолы, а также клеи из чины, сои, люпина, вики и клещевины. Клеевой основой в крахмальных клеях является сырой или обработанный крахмал (СвНю05) картофеля, риса, пшеницы, маиса и кукурузы. Для приготовления клеевого раствора на 100 вес. ч крахмала берут 150—350 вес. ч воды. Крахмал смешивают с водой, добавляют 3—4% каустической соды и подогревают до 70—80° С. В связи с замедленным твердением этого клея выдержка склеиваемых изделий во время запрессовки должна быть не менее 7 ч.

К растительным смолам, применяемым для получения клеев на их основе, относятся гуммиарабик, шеллак, натуральный каучук и латекс, сульфитные щелоки и свекловичный жом. В связи с невысокими клеящими свойствами клеи растительного происхождения для склеивания древесины используют редко.

Требования к растворителям для печатных красок

При комнатной температуре и нормальном давлении растворители представляют собой жидкие соединения, в которых могут растворяться другие вещества без их химического изменения. Растворителидля флексографских печатных красок должны не только хорошо растворять составные части красок —  вязующие, добавки и красители, но и обладать рядом других важных свойств. Они должны быть бесцветными, без остатка испаряться, иметь хорошую химическую стойкость, обладать минимальным собственным запахом (или, по крайней мере, не пахнуть неприятно) и иметь минимальную токсичность. Под воздействием растворителя растворяемое вещество переводится в состояние, характеризующееся повышенной разделенностью частиц. В зависимости от размера частиц различают истинные растворы, коллоидные растворы и дисперсии. При растворении большинства применяемых для печатных красок  связующих возникают обычно истинные растворы; связующие для водоразбавляемых красок нередко бывают представлены в коллоидной форме; пигменты и воски работают в печатных красках в виде дисперсий. Для практической работы необходимо знание количественных показателей некоторых важных физических свойств растворителей. Речь идет об испарении, точке воспламенения, температуре вспышки и предельно допустимой концентрации на рабочем месте. Обычно под испарением понимают переход из жидкой системы в газообразное состояние (пар), происходящий на свободной поверхности жидкости. Вследствие теплового движения молекул испарение возможно при любой температуре (летучесть), но с возрастанием температуры его скорость увеличивается. Когда пар начинает образовываться в толще жидкости, жидкость кипит. По диапазонам кипения растворители могут быть разделены на низкокипящие (диапазон кипения ниже 100 °С), среднекипящие (диапазон  кипения 100–150 °С), высококипящие (диапазон кипения выше 150 °С). По этой классификации такие важные для флексографской печати растворители, как метиловый, этиловый и изопропиловый спирты, метил, этил- и изопропилацетат, а также метилэтилкетон, относятся к низкокипящим, этилгликоль и толуол — к среднекипящим, а этилгликольацетат и диацетоновый спирт — к высококипящим. Скорость испарения растворителя (или смеси растворителей) зависит также от вида растворенных в нем связующих, смол, специальных добавок и пигментов. Растворы производных целлюлозы отдают растворитель гораздо быстрее, чем полимеры на основе винила или растворы смол. Это обязательно следует знать, т. к. краски с одинаковым или похожим составом растворителей в зависимости от содержащихся в них связующих, смол и добавок могут резко отличаться по скорости высыхания, а поэтому и максимальная скорость печати может существенно различаться. Все применяемые во флексографских печатных красках растворители, за исключением воды, горючи. Поэтому для тех, кто работает с этими красками, знание точки воспламенения и температуры вспышки используемых красок и их разбавителей имеет большое значение. Точка воспламенения обозначает самую  низкую температуру, при которой возможно загорание смеси паров растворителя с воздухом; она, таким образом, является мерой воспламеняемости паров растворителя. Пары растворителей воспламеняются не только с помощью открытого огня, но и самопроизвольно, когда их смесь с воздухом достигает определенной температуры, так называемой «температуры вспышки». Температурой вспышки считается самая низкая температура стеклянной поверхности, при которой нанесенная на нее капля горючей жидкости самовозгорается. Таким образом, температура вспышки является мерой воспламеняемости горючей паровоздушной смеси без ее поджигания извне. В тех помещениях, где могут образовываться смеси паров растворителей с воздухом, ни один предмет не должен нагреваться до температуры вспышки применяемого растворителя или, тем более, превышать ее; на практике максимумом считается примерно 80 % от этой температуры. Из наблюдений и  контроля над людьми, профессионально работающими с растворителями, а также из опытов над животными были сделаны выводы о токсичности паров растворителей. Их предельно допустимая концентрация (ПДК) на рабочем месте — это такая концентрация, при которой после восьмичасового вдыхания не  наблюдается никаких отклонений в жизнедеятельности организма. Поэтому в печатном цехе, равно как и на красочном складе, мощность вентиляционных устройств должна быть такой, чтобы значения ПДК на рабочем месте по каждому отдельному растворителю не были превышены. Эти значения выражаются в кубических сантиметрах или миллиграммах паров на кубометр  воздуха, а также в миллионных долях. Чем больше значение ПДК на рабочем месте для растворителя, тем больше его физиологическая безопасность. Во флексографских печатных красках используются растворители, относящиеся к различным классам химических веществ. Это углеводороды, спирты, гликоли и их производные, эфиры, сложные эфиры и кетоны. Углеводороды хорошо растворяют жиры и масла, а также целый ряд природных и искусственных смол. Доля флексографских красок употребляются главным образом фракции бензина с температурами кипения 80–100 °С и 100–140 °С. Наряду с алифатическими углеводородами (бензины), в печатных красках используются и ароматические (толуол и, в малых объемах, ксилол) .Из группы спиртов употребительны метиловый, этиловый, изопропиловый и, в небольших количествах, бутиловый спирты. Гликоли и гликольэфиры из-за высоких чисел испарения применяются в качестве замедлителей сушки; обычно употребляют этилгликоль или метилпропилгликоль.