17 Придание бумаге влагопрочности

В этом разделе речь идет о введении в состав бумаги (по­верхностно или в исходную бумажную массу) особых проклеи­вающих веществ с целью придания прочности бумаге, находя­щейся во влажном состоянии. О влагопрочности бумаги судят по степени сохранения ею во влажном состоянии первоначальной прочности, т. е той прочности, которую она имела до увлажнения, находясь в воз­душно-сухом состоянии. Таким образом, мерой влагопрочности обычно считают выраженное в процентах отношение разрыв­ного груза влажной бумаги к разрывному грузу той же бумаги, находящейся в воздушно-сухом состоянии. Однако в практиче­ских условиях часто важнее о влагопрочности судить не по от­носительному снижению показателей механической прочностибумаги после увлажнения, а по абсолютной величине этих по­казателей влажной бумаги.

Проклейка бумаги канифольным клеем придает ей лишь временную влагопрочность. После того как бумага полностью промокнет и вода проникне! через все преграды, которые со­здали частицы канифольного клея, такая бумага по своей влагопрочности не будет отличаться от неклееной

Для придания бумажной продукции влагопрочности при­меняют различные методы Так, растительный пергамент, по­лученный обработкой бумаги-основы серной кислотой, пред­ставляет собой бумагу, прочную во влажном состоянии Благо­даря пергаментации бумага становится непроницаемой для воды, которая не может разрушить связи, образовавшиеся между волокнами в результате их обрабо!ки серной кислотой.

Известны и другие методы одновременного придания бумаге влагопрочности и водонепроницаемости за счет покрытия по­верхности бумаги влагостойким лаком, пленками пластических масс или металлической фольгой Все эти методы оказались, однако, относительно дорогими и малопроизводительными. К тому же одновременно с приданием бумаге влагопрочности они не всегда в желательном направлении изменяют основные свойства исходной бумаги: ее впитывающую способность, мяг­кость, гибкость и пр. Поэтому эти методы имеют ограниченную область применения.

Наибольшее распространение в мировой практике получили методы придания бумаге влагопрочности с использованием в ее композиции карбамиде- и меламиноформальдегиднои смол. Исходными веществами для их получения являются со­ответственно карбамид — СО(МН₂Ь и меламин — (СЫМН₂)з. Продукты, получаемые в результате взаимодействия карбамида или меламина с формальдегидом, поступают на бумажную фабрику для использования в производстве влагопрочных ви­дов бумаги такими продуктами являются карбамидо-формальдегидная смола и меламиноформаль-дегидная смола . Оба продукта катионного характера и для своего осаждения на волокна не требуют применения сернокислого алюминия, который может быть, однако, одно­временно использован для других целей, осаждения на волокна канифольного клея, минеральных наполнителей, красителей и пр.

Карбамидоформальдегидная смола легко растворима в воде и поэтому ее применение проще, чем меламиноформальдегид­нои смолы, которую растворяют в 1,5 %-ном растворе соляной кислоты при температуре около 30 °С Солянокислый раствор меламиноформальдегиднои смолы по мере его вызревания (оно практически длится 12 ч) из молекулярного превращается в коллоидный с голубоватым опалесцирующим оттенком. Вяз­кость раствора при этом увеличивается и размер частиц до­стигнет 10—20 нм. Такой раствор с концентрацией смолы 10—12 % уже пригоден к употреблению. Он вводится в бумажную массу в зависимости от требуемой степени влагопрочности бу­маги в количестве от 1 до 5 % сухой смолы к массе сухих во­локон. Раствор смолы наиболее целесообразно вводить в на­порный ящик бумагоделательной машины, т. е. непосредственно перед поступлением бумажной массы на машину. Для поверх­ностной обработки бумаги эта смола не применяется.

Водный раствор карбамидоформальдегидной смолы вызре­ванию не подвергается и может быть использован для введе­ния в бумажную массу, а также и для поверхностной обра­ботки бумаги. В последнем случае для повышения влагопроч­ности рекомендуется пользоваться смесью растворов смолы и крахмала (или карбоксиметилцеллюлозы).

Технологический процесс изготовления влагопрочных видов бумаги на бумагоделательной машине отличается от процесса изготовления обычных видов бумаги лишь режимами сушки и переработки сухого бумажного брака. При сушке влагопроч-ной бумаги под влиянием температуры поверхности сушильных цилиндров происходит процесс поликонденсации находящихся в бумаге синтетических смол с образованием между раститель­ными волокнами связей, которые вода уже не может пол­ностью разрушить. Этим и объясняется придание бумаге свой­ства влагопрочности. Для того чтобы поликонденсация смолы возможно полнее произошла во время пребывания бумаги на сушильной части бумагоделательной машины, необходимо под­держивать в середине и в конце сушильной части повышенную температуру поверхности сушильных цилиндров (до 115— 120 °С при использовании меламиноформальдегидной смолы и до 125°С при применении карбамидоформальдегидной смолы).

Сухой брак влагопрочной бумаги требует специальной об­работки, потому что обычными методами влагопрочную бумагу можно разбить лишь на отдельные мелкие кусочки (лепестки), но не удается распустить на отдельные волокна. Сухой брак бумаги, полученной в результате обработки волокон меламино-формальдегидпой смолой, распускается на волокна значи­тельно труднее, чем сухой брак влагопрочной бумаги, получен­ной в результате воздействия на волокна карбамидоформаль­дегидной смолы. Существуют различные способы переработки сухого влагопрочного брака, однако наиболее распространен­ный способ переработки высоковлагопрочного брака заключа­ется в механической его переработке в кислой среде с рН 4,5—3,5 при температуре примерно 80 °С. Такая среда со­здается добавкой к отходам влагопрочной бумаги сернокислого алюминия в количестве 1—2 % при подаче острого пара, рас­ход которого составляет примерно 1 кг на 1 кг влагопрочной бумаги.

Меламино- и карбамидоформальдегидная смола помимо придания бумаге влагопрочности одновременно способствуют проклейке бумаги канифольным клеем, увеличению сопротивлений разрыву, продавливайте и удлинению до разрыва во влажном состоянии бумаги. При малой дозировке смолы уве­личивается и сопротивление бумаги излому. Однако с увеличе­нием содержания смолы в бумаге возрастает ее жесткость, что приводит к снижению ее сопротивления излому. Сопротивление бумаги раздиранию с увеличением расхода смол непрерывно уменьшается.

Помимо указанных формальдегидных смол для изготовле­ния влагопрочных видов бумаги иногда применяют диальдегидные смолы, неопреновый латекс, полиамидо-полиамино-эпихлор-гидринную смолу (ППЭ) и др. При выработке влагопрочных санитарных и косметических тонких видов бумаги, подвер­гаемых кратковременному действию влаги, используют глиоксаль путем пропитки им готовой бумаги.