Белорусский государственный технологический университет

 

Горжанов В.В., Темрук В.И., Новосельская О.А., Соловьева Т.В.

 

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ СВОЙСТВ БУМАГИ.

 

Поверхностная проклейка бумаги заключается в нанесении на нее связующих веществ с целью улучшения ее свойств, увеличения сил связи между образующими ее волокнами и, вследствие этого, повышения прочности бумажного полотна. Установлено, что поверхностная проклейка комплексно улучшает структурно-механические, печатные и оптические свойства бумаги. При этом снижается линейная деформация бумаги, повышается влагопрочность, эластичность, устойчивость к истиранию и выщипыванию. Улучшаются такие поверхностные свойства бумаги, как гладкость и сомкнутость структуры бумажного полотна, устраняются такие дефекты бумаги как “пылимость” и “выщипывание” волокон с поверхности листа [1, 2].

Связующими веществами, используемыми для поверхностной проклейки бумаги, как правило, являются высокомолекулярные соединения полярной природы, обуславливающей сродство их макромолекул к макромолекулам целлюлозы.

Среди них наиболее широко известны композиции на основе окисленного или катионного крахмала [3]. Однако крахмал используемый в этих целях в виде клейстера, не всегда покрывает бумагу равномерно и образует разные по толщине пленки. Кроме того, гидрофильные свойства крахмала определяют образование твердой, но в некоторой степени водопроницаемой поверхностной пленки.

При работе на односекционной печатной машине бумага, проклеенная композицией на основе крахмала, обеспечивает формирование качественного изображения, но при печати на многосекционных высокоскоростных печатных машинах наблюдается повышение пылимости бумаги, отмарывание краски, появление «марашек», проникновение печатной краски в толщу листа, расплывание краски по поверхности. Поэтому в составы для поверхностной проклейки бумаги помимо крахмала, принято добавлять различные вещества с повышенными пленкообразующими свойствами. К ним относятся: поливиниловый спирт (ПВС), поливинил ацетат (ПВА), натрий карбоксометилцеллюлоза (NaКМЦ) и т. п.

В настоящее время наибольшее распространение для использования в этих целях получил ПВС. Он обладает хорошими пленкообразующими свойствами, образует при поверхностной обработке бумаги прозрачные, прочные, эластичные пленки с высоким сопротивлением разрыву. Покрытия на основе ПВС бактериостойкие, масло-, жиро- и газонепроницаемые [4]. Пленки на основе ПВС хорошо воспринимают печатные краски, имеют высокую прочность поверхности к выщипыванию, обеспечивают гладкость поверхности и повышают механическую прочность бумаги.

Целью исследования явилось изучение влияния содержания ПВС в составах на основе окисленного крахмала на печатные свойства бумаги. Испытания проводили на УП «Бумажная фабрика» Гознака Беларуси.

Поверхностную проклейку бумаги проводили составами на основе окисленного крахмала LAB с концентрацией 6,8–7,2 % с добавками ПВС совместно с меламиноформальдегидной смолой торговой марки Melapret РАЕ для создания более прочной полимерной пленки. Варианты состава для поверхностной проклейки бумаги на основе окисленного крахмала:

1. Контрольный вариант: окисленный крахмал LAB.

2. Опытный вариант № 1: расход ПВС — 5 % от а. с. крахмала, расход смолы Melapret — 5% от а.с. крахмала.

3. Опытный вариант № 2: расход ПВС — 10 % от а. с. крахмала, расход смолы Melapret — 5 % от а.с. ПВС;

4. Опытный вариант № 3: расход ПВС — 20 % от а.с. крахмала, расход смолы Melapret — 5 % от а. с. ПВС;

Испытания опытной партии бумаги проводили в соответствии с ГОСТ 8049–62, ГОСТ 12605–97 (ИСО 535–91), ГОСТ 13199–94, ГОСТ 13523–78, ГОСТ 13525.1–79, ГОСТ 13525.2–80, ГОСТ 13525.7–68, ГОСТ 9582–96 (ИСО 2493–92), ГОСТ 13648.6–86, ГОСТ 24356–86.

Отбор образцов для испытания из опытной партии бумаги для печати проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 8047–2000. Достигнутые структурно-механические показатели качества бумаги для печати массой 1 м2, 75 ±3 г представлены в таблице 1.

Таблица 1 — Структурно-механические показатели качества бумаги для печати

Наименование показателей

Варианты

1

2

3

4

Разрывная длина, км

- в машинном направлении

-в поперечном направлении

 

 

5,4

 

3,1

 

 

5,9

 

2,6

 

 

6,1

 

2,7

 

 

6,8

 

3.2

Гладкость, с

43/23

49/27

51/27

55/50

Впитываемость при одностороннем сма­чивании (Кобб 30), г/м2

20

19

18

18

Сопротивление изло­му, ч. д. п.

98/75

157/63

184/97

260/159

Сопротивление раз­диранию, мН

580

580

620

680

Степень проклейки, мм

2,0

2,0

2,0

2,0

Прочность поверх­ности к выщипыва­нию, м/с

 

>2,2

 

>2,2

 

>2,2

 

>2,2

Линейная деформация, %

2,6

2,5

2,4

2,4

Белизна, %

70,9

71.4

69,7

70.4

Влажность, %

4,5

4,7

4,2

4,8

Как видно из таблицы 1, с введением в состав для поверхностной проклейки на основе окисленного крахмала ПВС в количестве 20 % увеличиваются показатели разрывной длины с 5,4 до 6,8 км, сопротивление излому с 98/75 до 260/159 ч. д. п. и сопротивление раздиранию с 580 до 680 мН., а также возрастает гладкость с 49/27 до 55/50 с и уменьшается впитываемость при одностороннем смачивании бумаги с 20 до 18 г/м2.

Для испытания печатных свойств, полученные образцы бумаги были запечатаны на участке пробной печати УП «Бумажная фабрика» Гознака Беларуси. С этой целью был специально создан макет опытной печатной формы, предусматривающей оценку таких печатных свойств, как разрешающая и выделяющая способность поверхности бумаги, воспроизведение шрифтов, максимально-достижимая оптическая плотность печатной краски на поверхности бумаги, процент растискивания растровой точки. Для создания печатной формы в условиях предприятия выведен комплект цветоделенных фотоформ с разрешением 2400´2400 dpi, изготовлены печатные формы. Пробная печать производилась на пробопечатном станке Korex. Результаты испытания печатных свойств опытных образцов бумаги представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Печатные свойства бумаги для печати

Наименование

показателей бумаги

Варианты

1

2

3

4

Оптическая плотность min, Б

0,1

0,1

0,11

0,1

Оптическая плотность max, Б

Голубой

1,26

1,27

1,27

1,27

Пурпурный

1,23

1,32

1,33

1,33

Желтый

1,27

1,28

1,32

1,32

Черный

1,45

1,45

1,48

1,48

Разрешающая способность, мкм

56

54

53

53

Выделяющая способность, мкм

Негатив

40

40

30

30

Позитив

30

30

20

10

Воспроизведение шриф­та, пт

Негатив

Arial

1,6

1,4

1,5

1,2

Times

1,7

1,8

1,7

1,6

Script

3,0

2,5

1,9

2,5

Позитив

Arial

1,1

1,1

0,9

0,9

Times

1,1

1,1

0,9

0,9

Script

1,9

1,9

1,7

1,5

Процент

растискивания растровой точки, %

 

голубой

20

30,0

25,5

25,8

24,6

40

53,2

50,7

50,5

48,1

60

73,9

71,3

70,7

68,6

80

92,2

89,8

88,9

87,9

100

100

100

100

100

 

Продолжение таблицы 2

Наименование

показателей бумаги

Варианты

1

2

3

4

Процент

растискивания растровой точки, %

 

пурпурный

20

40,0

39,0

38,8

30,0

40

60,2

59,4

59,2

53,2

60

79,2

78,8

77,7

73,9

80

94,3

93,7

92,4

92,2

100

100

100

100

100

желтый

20

50,1

50,5

51,1

49,4

40

69,2

71,1

70,3

68,7

60

86,3

86,8

86,1

84,6

80

98,4

98,0

96,9

97,4

100

100

100

100

100

черный

20

45,0

40,6

42,6

37,6

40

66,5

62,3

66,0

60,5

60

83,5

80,6

84,5

77,9

80

97,2

94,8

96,6

93,1

100

100

100

100

100

Как видно из таблицы 2, введение в состав для поверхностной проклейки бумаги ПВС приводит к лучшему восприятию бумагой печатной краски, что отражается на значениях максимально достижимой оптической плотности краски на оттиске. Кроме того, при увеличении расхода ПВС от 5 до 20 % к а. с. крахмалу, наблюдается улучшение показателей разрешающей и выделяющей способности. Это указывает на то, что увеличилась гидрофобность поверхности бумаги, снизилась впитываемость при одностороннем смачивании и линейная деформация при увлажнении, и, вследствие этого, повысилась избирательность воспроизведения отдельно стоящих символов поверхностью бумаги. Особо следует отметить, что введение в составы для поверхностной проклейки на основе окисленного крахмала ПВС позволил сократить расход состава с 29 кг/т бумаги (для контрольного варианта) до 20–25 кг (бумаги для опытных вариантов) с достижением высоких показателей качества поверхности бумаги.

Результаты проведенных исследований и испытаний позволяют рекомендовать к использованию для поверхностной проклейки бумаги для печати составы на основе окисленного крахмала с содержанием ПВС не менее 10 % к а. с. крахмалу.

Литература

 

1. Крылатов Ю. А., Ковернинский И. Н. Проклейка бумаги. — М.: Лесная промышленность, 1987. — 288 с.

2. Фляте Д. М. Свойства бумаги. — М: Лесная промышленность, 1986. — 680 с.

3. Махотина Л. Г., Рассказова Н. Я., Аким Э. Л. Современные тенденции поверхностной проклейки бумаги для офисной техники. // Целлюлоза. Бумага. Картон. — 2001 — № 7/8 — С. 22–25.

4. Папков С. П. Полимерные волокнистые материалы. — М.: Химия, 1986. — 220 с.