КомпьюАрт

5 - 2014

Возможны ли инновации при производстве мелованных бумаг

Николай Дубина
info@prodtp.ru

Все мы знаем, что мелованная бумага используется для производства глянцевых журналов, презентационных каталогов, буклетов и других материалов, для которых важны яркость красок и приятный внешний вид.

Мелованная бумага получается при нанесении на обычную бумагу (основу) одного или нескольких слоев мелования, что существенно меняет ее поверхностные свойства и массу.

Итак, поверхностные свойства и качество изображения на такой бумаге — вот та взаимосвязь, которую следует отметить в отношении мелованных бумаг.

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 маловязкий растворитель, входящий в состав печатной краски, а пигмент и пленкообразователь остаются на поверхности бумаги. Это обеспечивает получение на мелованной бумаге яркого, четкого, красочного изображения.

В целом, производство мелованной бумаги мало чем отличается от производства обычной бумаги. Целлюлозная масса наносится на быстро движущуюся сетку бумагоделательной машины. В этот момент в смеси содержится примерно 5­7% целлюлозы и 93­95% воды. По мере прохождения сетки через машину вода удаляется и формируется бумажное полотно.

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 всё шире применяются синтетические химически нейтральные добавки. Бумага с использованием таких добавок называется бумагой с нейтральной проклейкой.

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 менее пухлая и более прозрачная. При производстве высококачественной мелованной бумаги очень важен баланс между гладкостью основы и непрозрачностью. Данный параметр особенно важен для тонких бумаг, где количество наносимого на очередной производственной стадии мелованного покрытия сравнимо с содержанием целлюлозы.

Мелованная бумага приобретает особые поверхностные свойства после финального каландрирования. Этот процесс аналогичен каландрированию бумаги­основы. Различие состоит в том, что в зависимости от производимого вида бумаги — глянцевой или матовой — 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 оптимальный компромисс между гладкостью и пухлостью бумаги.

А как же мелование? Оно­то когда происходит? Вначале следует отметить, что покрытие бумаги может быть однократным или многократным. Как правило, двукратное покрытие складывается из покрытия, нанесенного на бумагоделательной машине, и покрытия на отдельно стоящей меловальной установке. Однако существуют бумагоделательные машины, в которых двукратное мелование происходит путем последовательного двукратного нанесения покрытия. При этом второе покрытие наносится или на уже высушенное первое — метод нанесения «влажным по сухому», или без сушки первого, то есть «влажным по влажному». Трех­ 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 гораздо равномернее, что увеличивает механическую прочность покрытия.

Первый слой, наносимый внутри бумагоделательной машины (машинное мелование), весьма незначителен по своей массе — его плотность порядка 4 г/м2. Второй слой гораздо весомее первого. Его плотность —
от 20­25 до 40 г/м2, он наносится уже в меловальной машине. При шаберном меловании избыток смеси удаляется гибким ножом (шабером) или воздушной струей (так называемый воздушный шабер), а при литом меловании слой напыляется с помощью ряда форсунок, что обеспечивает более равномерное нанесение. Литое мелование — процесс дорогой, он обычно применяется в производстве дизайнерских или особых бумаг.

Итак, мелованная бумага состоит из обработанной целлюлозной массы, образующей бумагу­основу, а также из 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, например каолин. Есть информация, что в будущем в качестве наполнителя будет увеличено использование карбоната кальция, то есть мела, — как при производстве мелованной бумаги, так и для наполнения. Однако в настоящее время пока преобладает каолин.

Мелованные бумаги делятся на различные типы:

  • 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 характеризуются большей непрозрачностью и гладкостью, но меньшей белизной и глянцем;
  • 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. В ее название входят слова silk или satin. В основе технологии производства такой бумаги — особый режим работы каландров на заключительной стадии производства. Это именно полуматовая, но не полуглянцевая бумага;
  • по количеству сторон мелования — бумаги одностороннего и двустороннего мелования. Бумаги одностороннего мелования в основном используются для производства этикеток;
  • по количеству слоев мелования — одно­, двух­ и трехслойного мелования. Увеличение слоев мелования улучшает показатели белизны и гладкости;
  • по массе мелованного листа — бумага легкая (до 60 г/м2), бумага средней плотности (70­150 г/м2) и бумага с высокой плотностью (более 150 г/м2). Покрытие на легкомелованные бумаги наносят непосредственно в бумагоделательных машинах;
  • 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 в использовании.

Казалось бы, вот и всё, что можно сказать о мелованных бумагах. Отрасль очень инерционная, и придумать что­то новое довольно сложно. Тем не менее некоторые улучшения время от времени привносятся и в этот технологический процесс.

Если не оглядываться слишком далеко в прошлое, можно отметить, что улучшения могут касаться состава как бумажной массы, так
и проклейки или состава самой смеси мелования. Все эти придумки, конечно же, направлены на улучшение эксплуатационных характеристик бумаги.

Стойкость к выщипыванию

Так, еще в 1982 году коллективом советских изобретателей из Центрального НИИ бумажной промышленности был получен патент на состав предварительного покрытия, которое повышает стойкость мелованной бумаги к выщипыванию.

Разработчиками было заявлено, что поставленная цель достигается тем, что в мелованной бумаге, состоящей из бумаги­основы и последовательно нанесенных на нее предварительного покрытия, содержащего химически осажденный мел и связующее на основе полимера винилового ряда, и основного покрытия, содержащего пигмент, связующее, диспергатор, пластификатор, пеногаситель и оптический отбеливатель, согласно изобретению, предварительное покрытие дополнительно содержит мочевину, а в качестве связующего — гомополимер винилацетата при следующем соотношении компонентов (масс.ч.):

Химически осажденный мел

100

Гомополимер винилацетата

50-200

Мочевина

1-2

При этом плотность предварительного покрытия составляет 1­4 г/м2.

Основное покрытие содержит указанные компоненты в следующем соотношении (масс.ч.):

Пигмент

100

Связующее

16-22

Диспергатор

0,3-0,4

Пластификатор

0,5-1,0

Пеногаситель

0,1-1,0

Оптический отбеливатель

0,4-0,6

При этом плотность основного покрытия составляет 16­19 г/м2.

В качестве минерального пигмента основное покрытие может содержать двуокись титана, каолин, бланфикс, химически осажденный мел, сатинвейс или их смеси.

Как связующее могут быть использованы растворы природных полимеров растительного или животного происхождения, например крахмал и его модификации, соевый протеин, а также дисперсии синтетических латексов, например бутадиенстирольные, акриловые, мелкодисперсные поливинилацетатные дисперсии либо водорастворимые синтетические полимеры, например поливиниловый спирт и эфиры целлюлозы.

Диспергатором в основном покрытии могут служить, например, пирофосфат натрия, гексометафосфат, а также полисоли органических кислот, например акриловой.

В качестве пластификатора в основном покрытии могут применяться, например, стеарат кальция или аммония, глицерин.

Как пеногаситель в основном покрытии может быть использован, например, терпинеол или сосновое масло.

В качестве оптического отбеливателя в состав для основного покрытия могут быть включены различные оптические отбеливающие вещества, используемые в целлюлозно­бумажной промышленности.

Основой может служить как основа мелованной бумаги по ОСТ 81­l01­76
или ТУ 81­01487­79, так и картон по ГОСТ 7933­75 или картон­основа с составом по волокну по ТУ 81­04­401­75.

Повышенная прочность поверхности

В том же году другим коллективом авторов был получен патент на состав дисперсного связующего, которое улучшает эксплуатационные качества мелованной бумаги.

Разработчиками указывается, что в качестве связующего в покровном слое мелованной бумаги известно использование гомополимера винил­ацетата или сополимера винилацетата с этиленом.

Однако применение указанных дисперсных связующих из­за недостаточно высоких адгезивных свойств продуктов не позволяет получить мелованную бумагу с высокой прочностью поверхности.

Известна мелованная бумага, состоящая из бумаги­основы и нанесенного на нее покровного слоя, содержащего следующие компоненты (масс.ч.):

Пигмент

100

Дисперсное связующее

4- 11

Диспергатор

0,1-0,5

В качестве дисперсного связующего покровный слой такой бумаги содержит сополимер, основа которого состоит из винилацетата с эфиром малеиновой кислоты, а также из эквимолярной смеси кислых мономеров (например, акриловой кислоты) и основных мономеров (например, бутиламинометакрилата).

Однако, обладая высокой прочностью поверхности, такая бумага не обеспечивает достаточного красковосприятия, что приводит к снижению скорости закрепления краски и отмарыванию краски в процессе печати.

Это обусловлено использованием в покровном слое мелованной бумаги лишь дисперсного связующего, которое не способно при индивидуальном использовании обеспечить оптимальную пористость поверхности бумаги. Кроме того, используемый в покровном слое мелованной бумаги сополимер сложен по составу.

Наиболее близкой к предлагаемой является мелованная бумага, состоящая из бумаги­основы и нанесенного на нее покровного слоя, содержащего пигмент, дисперсное связующее на основе сополимера винилацетата, водорастворимое связующее и диспергатор, Покровный слой содержит компоненты при следующем их соотношении (масс.ч.):

Пигмент

100

Дисперсное связующее

2-15

Водорастворимое связующее

4-15

Диспергатор

0,1-0,5

В качестве дисперсного связующего покровный слой содержит сополимер винилацетата с олефином, например этиленом, а в качестве водорастворимого связующего — крахмал или казеин.

Однако данная бумага не обладает комплексом печатно­технических свойств, таких как стойкость поверхности к выщипыванию, оптическая плотность оттиска и впитываемость растворителя, а также гладкость и лоск. Это обусловлено тем, что используемый в покровном слое такой мелованной бумаги олефин в сочетании с водорастворимым связующим придает покрытию повышенную пластичность.

В качестве минерального пигмента покровный слой может содержать используемые в меловальных составах пигменты, например каолин, дву­окись титана, бланфикс, химически осажденный мел, сатинвейс.

В качестве диспергатора могут быть использованы гексаметафосфат натрия или пирофосфат натрия, полифосфат, а также полисоли органических кислот.

В качестве водорастворимого связующего может применяться либо раствор природного растительного полимера (крахмал) или белкового полимера животного происхождения (казеин), либо синтетического полимера (поливиниловый спирт, эфиры целлюлозы, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы).

Дисперсия сополимера винил­ацетата и дибутилмалеината может содержать 40­60 частей сухих веществ. Оптимальный размер частиц 0,1­0,4 мкм может быть достигнут с использованием таких эмульгаторов, как проксанол ОП­10, волгонат, лаурилсульфат натрия. Применение в покровном слое мелованной бумаги в качестве дисперсного связующего сополимера винилацетата с дибутилмалеинатом в сочетании с водорастворимым связующим обусловливает повышение адгезии и создание структуры покрытия нужной пористости.

Поставленная цель по улучшению эксплуатационных и печатных свойств мелованной бумаги достигается тем, что в мелованной бумаге, состоящей из бумаги­основы и нанесенного на нее покровного слоя, содержащего пигмент, дисперсное связующее, водорастворимое связующее и диспергатор, согласно изобретению, покровный слой содержит в качестве дисперсного связующего сополимер винилацетата и дибутилмалеината при следующем соотношении указанных мономеров (масс. ч.):

Винилацетат

50-85

Дибутилмалеинат

15-50

Пигмент

100

Дисперсное связующее

5,0-24,5

Водорастворимое связующее

0,5-10,0

Диспергатор

0,1-0,5

Основой может служить как бумага­основа для мелования по ОСТ 81­101­76­или ТУ 81­01­487­79, так и картон по ГОСТ 79­33­75 марки А или картон­основа с составом по волокну по ТУ 8104­401­ 75.

Повышенный глянец

Следующее ноу­хау было опубликовано НИИ Гознака. Это изобретение касается получения мелованной высокоглянцевой бумаги методом повторного увлажнения. В данном случае разработчики отталкивались от прототипа мелованной высокоглянцевой бумаги, состоящей из бумаги­основы с нанесенным на нее составом мелованного покрытия при следующем соотношении компонентов в покрытии (масс. %):

Каолин

80

Мел

20

Гексаметафосфат натрия

0,2

Диспекс

0,4-0,6

Бутадиенстирольный латекс

11

Казеин

10

Антивспениватель

0,2

Сатинвейс

20

Оптический отбеливатель

0,01-0,02

Недостатком данного состава является невысокий глянец данной бумаги (86%). Целью улучшения формулы является увеличение глянца бумаги.

Данная цель достигается тем, что мелованная высокоглянцевая бумага, состоящая из бумаги­основы с нанесенным на нее составом мелованного покрытия, содержащего казеин, латекс полимера, полиэтиленовую эмульсию, пирофосфорнокислый натрий, оптический отбеливатель и пигмент, согласно изобретению, содержит мелованное покрытие, обработанное 3­5­процентным раствором ализаринового масла в 0,5­процентном растворе аммиака, причем в состав мелованного покрытия дополнительно входят мочевино­формальдегидная смола, глицерин и щелочь.

Казеин

7,3-8,7

Латекс полимера

10,8-12,2

Полиэтиленовая эмульсия

3,2-4,0

Пирофосфорнокислый натрий

0,29-0,31

Оптический отбеливатель

0,13-0,17

Мочевино-формальдегидная смола

0,7-0,9

В качестве бумаги­основы была использована бумага мелованная с плотностью 240­250 г/м2.

Повышенная оптическая яркость

В 2000 году американской компанией «Геркулес» была подана заявка на композицию для мелования бумаги, которая повышает оптическую яркость бумаги.

Согласно описанию, было установлено, что низкомолекулярные варианты неионогенных водорастворимых полисахаридных производных, когда их применяют в сочетании с некоторыми другими добавками, известными как флуоресцентные агенты, в качестве компонентов композиции для мелования бумаги, неожиданно повышают яркость мелованной бумаги.

Предпочтительными в данном случае полисахаридными производными являются неионогенные водорастворимые простые эфиры целлюлозы. Примерами простых эфиров целлюлозы являются гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), гидроксипропилцеллюлоза (ГПЦ), метилцеллюлоза (МЦ), метилгидроксиэтилцеллюлоза (МГЭЦ), метилгидроксипропилцеллюлоза (МГПЦ), этилгидроксиэтилцеллюлоза (ЭГЭЦ), гидроксиэтилметилцеллюлоза (ГЭМЦ), гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ), гидроксиэтилированная хьюаровая камедь, гидроксипропилированная хьюаровая камедь, гидроксиэтилированный крахмал и гидроксипропилированный крахмал.

Полисахаридные производные могут быть также гидрофобно модифицированы С4­С28­алкильными, ­арильными или ­арилалкильными группами. Предпочтительный простой эфир целлюлозы представляет собой низкомолекулярную ГЭЦ.

Предлагаемое улучшение по сути заключается в согласованном применении в средстве для мелования пигментированной бумаги двух следующих компонентов:

  • низковязкое водорастворимое неионогенное полисахаридное производное целлюлозы;
  • флуоресцентный агент.

В случае применения этих двух компонентов в качестве добавок в стандартной композиции для мелования пигментированной бумаги, которая также включает пигмент и связующее вещество, мелованная бумага приобретает более высокую яркость, чем при использовании самостоятельно либо отбеливающего агента, либо водорастворимого полимера.

В типичной практике мелования бумаги композицию для мелования готовят диспергированием пигментов, таких как каолин и карбонат кальция, в воде, после чего добавляют связующее вещество, такое как полистирол­бутадиеновый сополимер и/или водный раствор термообработанного крахмала. В средстве для мелования в небольших количествах могут также содержаться другие компоненты для мелования бумаги, такие как модификаторы реологических свойств, биоциды, смазочные материалы, пеногасители, сшивающие агенты и добавки для регулирования рН.

Примерами пигментов, которые могут быть использованы в композициях для мелования, являются каолин, карбонат кальция (мел), фарфоровая глина, аморфный диоксид кремния, силикаты, сульфат бария, сатинит, тригидрат алюминия, тальк, диоксид титана и их смеси.

Примерами связующих веществ служат крахмал, казеин, соевый белок, поливинилацетат, стирол­бутадиеновый латекс, акрилатный латекс, винилакриловый латекс и их смеси.

Другими компонентами, которые могут входить в состав композиции для мелования бумаги, являются, например, диспергаторы, такие как полиакрилаты; смазочные материалы, такие как соли стеариновой кислоты; консерванты; пеногасители либо на масляной основе, такие как диоксид кремния, диспергированный в нефтяном масле, либо на водной основе, такие как гексаленгликоль; добавки для регулирования рН, такие как гидроксид натрия; модификаторы реологичес­ких свойств, такие как альгинаты натрия, карбоксиметилцеллюлоза, крахмал, белок, высоковязкая гидроксиэтилцеллюлоза, и щелочерастворимые латексы.

В соответствии с описанием водорастворимое полисахаридное производное в композицию для мелования вводят в дозируемом количестве, верхний предел которого составляет примерно 3,0 части основного вещества в пересчете на пигментный компонент, а нижний предел — 0,3 части.

Преимущества от применения таких водорастворимых полимеров в сравнении с использованием в данной области техники высоковязких водорастворимых полисахаридов состоит в том, что такие низковязкие добавки можно вводить в композицию для мелования бумаги в относительно больших количествах, не вызывая чрезмерного загущения композиции для мелования, которое ограничивало бы простоту их дозирования в бумажное полотно.

Для повышения легкости введения в композиции для мелования бумаги полисахаридных производных они могут быть приготовлены в виде концентрированной водной суспензии.

В дополнение к нормальному количеству полисахаридного производного, содержащегося в композиции для мелования в качестве носителя, ООт­компонент должен содержаться в количестве, верхний предел которого составляет примерно 4,0 части основного вещества в пересчете на пигмент. Предпочтительный нижний предел ООт равен примерно 0,3 части.

Описываемую композицию для мелования бумаги наносят на поверхность бумаги или картона с помощью самых различных средств до достижения заданной массы слоя, а затем сушат до получения готовой бумажной продукции. В данной области техники известно много обычных методов нанесения покрытия на поверхность бумаги. Тремя наиболее распространенными типами устройств для нанесения покрытий являются ракельное, стержневое и воздушно­шаберное. В ракельных устройствах применяют металлический или керамический ракель, работающий под некоторыми углом и давлением, необходимыми для нанесения на полотно слоя толщиной в несколько микрометров. При этом ракельный тип устройства является самым распространенным.

Флуоресцентные агенты, или ООт, которые, как было установлено, могут быть использованы в сочетании с неионогенными водорастворимыми производными целлюлозы, включают 4,4’­бис(триазинил)аминостильбен­2,2’­дисульфоновую кислоту (тетрасульфированные агенты) и 4,4’­бис­2­сульфостирилдифенил (дистирилдифенил). ООт этого первого типа (тетрасульфированные) традиционно применяют в бумажной промышленности в составе композиций для мелования бумаги. Дистирилдифенил (ДСДФ) является ООт нового класса, недавно предложенным как добавка к композициям для мелования бумаги. Предполагается, что эффективными могут быть также и другие ООт­добавки, такие как дисульфированные и гексасульфированные замещенные флуоресцентные агенты.

Бумага, мелованная с использованием ООт и низковязкого неионогенного водорастворимого полисахаридного производного, приобретает как степень белизны, так и яркость, значения которых превышают 90 ед. (эти показатели определяют с помощью спектрофотометра для белизны, прибора для испытания на яркость и колориметра для определения яркос­ти). Кроме того, такая бумага имеет улучшенный, суперкаландровый глянец, по сравнению с бумагой, изготовленной с использованием ранее известных носителей для ООт.

Преимущество предлагаемых по этой заявке средств по сравнению с применявшимся до этого поливиниловым спиртом (ПВС) заключается в том, что получение полисахаридного производного не требует значительной термической обработки, как в случае с ПВС. Кроме того, все это не столь негативно влияет на способность мелованной бумаги к глянцеванию, как это происходит в случае с ПВС.

Композиция бумажной массы для производства легкой мелованной бумаги

Наконец, в 2010 году компанией «Инвестлеспром» была подана заявка на оригинальную композицию для производства мелованной бумаги.

Здесь речь идет о составе массы для производства мелованных сортов бумаги, требующих высокого качества бумаги­основы, в частности она может использоваться при получении легкой мелованной бумаги.

Технический результат достигается за счет того, что бумажная масса помимо традиционно используемой хвойной целлюлозы содержит березовую беленую химико­термомеханическую массу (БХТММ), которая занимает большую часть — 60­95 масс. % в общем составе.

Применение березовой БХТММ позволяет значительно расширить возможности использования природных ресурсов на территории России. Доля покрытых лесом земель с преобладанием березы на территории Российской Федерации составляет 13%, на территории Уральского региона — 29%, в том числе в Курганской области — 51%, Пермской области — 24%, Челябинской области — 47%, Башкирии — 25%, Свердловской области — 30%.

Известно, что бумагообразующие свойства хвойных пород древесины более высокие по сравнению с лиственными породами. Их волокна более длинные и гибкие, обладают лучшими механическими показателями.

Волокна древесины представляют собой полые цилиндры. Длина волокон древесины хвойных пород составляет 2­4 мм, диаметр — 25 мкм, длина березовых волокон — около 1 мм, диаметр — 10 мкм. Способность к межволоконному связеобразованию у хвойных волокон выше, чем у березовых, за счет большей длины и гибкости. Березовые же волокна имеют более толстую стенку цилиндра, за счет чего обладают более высокой жесткостью. Прочность бумаги из волокон березовой древесины ниже прочности бумаги из волокон хвойной древесины. Однако степень белизны бумаги из березовых волокон достаточно высока за счет особенностей хромоформных групп лигнина березы.

Повышение прочности бумаги, изготовленной из бумажной массы с применением березовой БХТММ, обеспечивается оптимальной степенью помола всех составляющих, входящих в композицию.

Для волокнистого полуфабриката смеси березовой беленой химико­термомеханической массы степень помола составляет 60­125 мл (CSF), для беленой хвойной сульфатной целлюлозы — 350­500 мл (CSF). При такой степени помола волокна березы становятся гибкими, эластичными, за счет чего увеличивается площадь сцепления их с соседними волокнами. Кроме того, на поверхности березовых волокон образуются мелкие зацепы, так называемые нанофибриллы, усиливающие степень сцепления с соседними березовыми волокнами и волокнами сульфатной целлюлозы. Степень помола этих двух составляющих, указанная выше, также способствует оптимальному сцеплению березовых волокон.

Экспериментальным путем выявлено, что при указанных степенях измельчения всех компонентов прочность получаемой бумаги максимальна. Уменьшение степени помола ниже указанных значений приводит к худшему сцеплению волокон, увеличение степени помола — к истиранию и разрушению волокон. При указанных степенях помола всех компонентов содержание БХТТМ может варьироваться в диапазоне 60­95 масс. % — этим достигается требуемая степень белизны получаемой мелованной бумаги. Для обеспечения прочности бумаги используют целлюлозу в указанных количествах при названных степенях помола.
В композиции для производства мелованной бумаги в основном применяют беленую хвойную сульфатную целлюлозу. Однако она может быть частично или полностью заменена на сульфитную хвойную целлюлозу, а кроме того, наряду с хвойной целлюлозой может использоваться целлюлоза лиственная.

Исследования физико­механи­ческих свойств опытных образов показали, что введение дополнительной стадии размола и увеличение степени помола БХТММ от 110 до 70 мл CSF приводит к увеличению прочностных свойств — сопротивлению разрыву и сопротивлению раздиранию, прочности поверхности. Энергия межволоконных связей возросла с 256 до 330 J/м2 и превысила значение 280 J/м2 для стандартной БХТММ из хвойной древесины ели.

Это объясняется появлением микро­ и нанофибрилл на поверхности волокон, дополнительных свободных гидроксильных групп на поверхности гемицеллюлоз и лигнина, которые образуются в процессе дополнительной стадии размола, проведенной с использованием современного размалывающего оборудования, и обеспечивают формирование связей в листе на уровне микро­ и нанофибрилл.
В то же время, укорачивание волокон в процессе размола приводит к появлению мелкого волокна. Мелкое волокно, в свою очередь, заполняет пустоты между длинными волокнами, за счет чего снижается воздухопроницаемость и шероховатость.

При использовании заявляемой бумажной массы в производстве бумаги с улучшенными оптическими свойствами, такими как белизна и непрозрачность при сохранении высокой пухлости и необходимой прочности с максимальным содержанием березовой БХТММ, в композиции полуфабриката применяют стандартную технологию получения мелованной бумаги.

Предлагаемая композиция позволяет вырабатывать бумагу­основу на скоростях не менее 1700 м/мин с хорошей эффективностью проводки полотна. Прочность бумаги позволяет выдерживать данные скорости без остановок технологического процесса вследствие разрыва полотна.

Белизна березовой БХТММ составляет не менее 80% ИСО, белизна беленой сульфатной хвойной целлюлозы — не менее 87% ИСО. Их композиция, используемая для выработки основы легкой мелованной бумаги, позволяет получить продукт с высокой степенью белизны — более 80% ИСО, низкой шероховатостью и высокой механической прочностью. При этом содержание наполнителя и упрочняющих добавок не превышает того уровня, который есть в существующих легких мелованных бумагах.

Таким образом, заявляемая инновация позволяет расширить применение лиственных пород древесины за счет использования березы в приготовлении волокнистого полуфабриката смеси БХТММ при обеспечении физико­механических показателей, необходимых для изготовления мелованной бумаги.

В данном обзоре мы не касались всех новинок процесса изготовления мелованных бумаг. Собственно, это и не являлось самоцелью. Мы всего лишь прошлись по «верхам» — пяток инноваций за тридцать лет. Тем самым мы продемонстрировали, что и в такой консервативной и инерционной сфере производства, как изготовление мелованных бумаг, возможны технологические улучшения, результатом которых является получение сравнительно более высоких потребительских качеств. 

КомпьюАрт 5'2014

Выбор номера:

Printtech
computex
heidelberg

Популярные статьи

Удаление эффекта красных глаз в Adobe Photoshop

При недостаточном освещении в момент съемки очень часто приходится использовать вспышку. Если объектами съемки являются люди или животные, то в темноте их зрачки расширяются и отражают вспышку фотоаппарата. Появившееся отражение называется эффектом красных глаз

Мировая реклама: правила хорошего тона. Вокруг цвета

В первой статье цикла «Мировая реклама: правила хорошего тона» речь шла об основных принципах композиционного построения рекламного сообщения. На сей раз хотелось бы затронуть не менее важный вопрос: использование цвета в рекламном производстве

CorelDRAW: размещение текста вдоль кривой

В этой статье приведены примеры размещения фигурного текста вдоль разомкнутой и замкнутой траектории. Рассмотрены возможные настройки его положения относительно кривой, а также рассказано, как отделить текст от траектории

Нормативные требования к этикеткам

Этикетка — это преимущественно печатная продукция, содержащая текстовую или графическую информацию и выполненная в виде наклейки или бирки на любой продукт производства