НАЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРОКЛЕЙКИ И ЕГО КОНТРОЛЬ В
ПРОИЗВОДСТВЕ БУМАГИ
Термин проклейка бумаги характеризует процесс, при котором в бумагу
вводятся различные вещества, придающие ей специфические свойства в
зависимости от назначения бумаги: либо чернило- и водонепроницаемость,
либо сомкнутость структуры, увеличение механической прочности и
сопротивления истиранию поверхностного слоя, либо снижение деформации
при увлажнении или же прочность во влажном состоянии и др. В некоторых
случаях в бумагу вводятся вещества, препятствующие проникновению в нее
молока, масла, различных жидкостей.
Процесс проклейки бумаги может быть осуществлен двумя способами: либо
введением проклеивающих веществ в бумажную массу, из которой
изготовляется бумага, либо поверхностной обработкой соответствующими
веществами готовой бумаги.
Сам термин «проклейка бумаги» не вполне точно отражает физический смысл
происходящих при этом процессе явлений. Появление этого термина
относится к тому времени, когда для придания бумаге чернило- и
водонепроницаемости пользовались исключительно крахмальным или животным
клеем.
Эти вещества полярны, гидрофильны, имеют известное сродство с целлюлозой
и обеспечивают склеивание между собой растительных волокон, из которых
состоит бумага. Благодаря этому силы связи между волокнами возрастают и
бумажный лист становится более прочным. Все это послужило основанием
назвать проклейкой бумаги процесс, при котором в бумагу вводятся
связующие вещества (крахмальный клейстер, животный клей), способствующие
склеиванию растительных волокон и благодаря этому — повышению прочности
готовой бумаги.
Механизм придания бумаге чернило- и водонепроницаемости при
поверхностной ее обработке указанными веществами заключается в том, что
при этом на поверхности бумаги образуется тонкая пленка этих веществ,
препятствующая проникновению чернил или воды в толщину листа.
Благодаря склеиванию волокон и образованию на поверхности бумаги прочной
пленки бумажное полотно приобретает прочную поверхность, устойчивую к
трению. От такой поверхности не отделяются волоконцы (бумага «не
пылит»). Текст или рисунок, нанесенные на бумагу карандашом, чернилами
или тушью, стираются резинкой, при этом поверхность бумаги не
повреждается. Поэтому поверхностная проклейка бумаги крахмалом или
животным клеем и в настоящее время широко применяется в тех случаях,
когда требуется придать поверхности бумаги повышенную устойчивость к
трению и увеличить
механическую прочность бумаги (денежная бумага,
документная, высокосортные рисовальные и чертежные виды бумаги).
При введении крахмала или животного клея в бумажную массу также
наблюдается эффект склеивания волокон и механическая прочность бумаги
при этом повышается, хотя и в значительно меньшей степени, чем при
поверхностной обработке этими веществами. Снижение действия на
механическую прочность бумаги крахмала и животного клея при введении их
в бумажную массу объясняется промоем этих веществ, т. е. неполным
удержанием их на волокнах, а также изменением характера распределения
клеевых частиц на растительных волокнах без образования в этом случае
сплошной пленки. Хотя и в этом случае получается бумага с несколько
повышенными показателями механической прочности, более сомкнутой
структурой и с отсутствием явления пылимости, тем не менее необходимой
водо-и чернилонепроницаемости бумаги при этом не достигается. Поэтому
подобный вид проклейки (да и то только при использовании крахмального
клейстера) получил относительно ограниченное применение с основным
назначением — обеспечить получение прочной и сомкнутой поверхности
бумаги главным образом при выработке чертежно-рисовальных видов бумаги,
для предотвращения пылимости бумаги, при выработке некоторых видов
бумаги для печати (офсетной, литографской), а также для повышения
прозрачности бумаги (чертежная прозрачная, основа для фотокальки). В
некоторых случаях для этой цели вместо крахмала применяют натриевую соль
карбо-ксиметилцеллюлозы (NаКМЦ).
Для обеспечения же чернило- и водонепроницаемости бумаги необходимо
введение в бумажную массу других веществ, которые часто называют
гидрофобизирующими веществами. К этим веществам обычно относят дисперсии
парафина, так называемого канифольного клея и некоторые другие вещества.
Если парафин действительно придает бумаге водоотталкивающее свойство и с
полным правом может быть назван гидро-фобизирующим веществом, то
канифольный клей придает бумаге лишь свойство ограниченного впитывания
чернил, туши и воды. Действительно, если бы канифольный клей придавал
бумаге полное водоотталкивание, то писать чернилами на такой бумаге было
бы невозможно, как невозможно писать чернилами на промасленной бумаге
или бумаге, пропитанной парафином. Парафин и применяется для придания
бумаге -Водонепроницаемости. Для этой же цели служит поверхностная
обработка бумаги битумом или кремнийорганическими веществами. Для
обеспечения надлежащей возможности использования чернил на писчей бумаге
наилучшие результаты достигаются при применении уже упомянутого выше
канифольного клея, хотя название «клей» мало подходит к нему, так как
прочного склеивания волокон он не обеспечивает и механиче-скую прочность
бумаги при большом его количестве (более 1,5 % к массе волокон) даже
несколько снижает и особенно сопротивление излому.
Еще больше снижаются показатели механической прочности бумаги в случае
использования для ее проклейки парафина, также не обеспечивающего
склеивания волокон. Вместе с тем, находясь на их поверхности, он играет
роль своеобразной смазки и облегчает относительное скольжение волокон
при испытании бумаги на разрыв. Поэтому усилие, требуемое для разрыва
бумаги, содержащей парафин, заметно снижается, что в ряде случаев
ограничивает возможности применения парафиновой дисперсии для проклейки
бумаги.
Помимо дисперсий парафина и различных модификаций канифольного клея, в
том числе и канифольно-парафинового, при проклейке в массе используют
также крахмал различного происхождения и его модификации, разные
кремнийорганические соединения, латексы, смолы и многие синтетические
вещества. При поверхностной обработке бумаги помимо крахмала, NaKMЦ и
животного клея применяют также латексы, сополимеры различных веществ
синтетического, искусственного и естественного происхождения, а также
другие вещества разного состава.
Из сказанного выше видно, что процесс проклейки в зависимости от
назначения бумаги преследует разную цель. Поэтому различны используемые
проклеивающие вещества и методы контроля степени проклейки бумаги,
которых существует, судя по литературным данным, около 50. Подробно о
многих методах контроля процесса проклейки бумаги можно прочесть в
литературных источниках [7, с. 60—76; 24, с. 127—130, 201—214].
Рассмотрим лишь три основных метода определения степени проклейки
бумаги, принятых в СССР.
Чернильно-штриховой метод характеризует сопротивление бумаги растеканию
чернил на ее поверхности и проникновению их в толщу бумаги. Этот метод
особо важен для характеристики основного свойства писчей бумаги.
Сущность метода заключается в нанесении четырьмя рейсфедерами на
поверхность исследуемой бумаги штрихов стандартными чернилами.
Рейсфедеры укрепляют на валу каретки прибора под углом в 45° к
поверхности бумаги. Степень ее проклейки характеризуется наибольшей
шириной штриха, чернила которого не прошли на обратную сторону бумаги.
Поверхностная проницаемость бумаги к действию воды определяется методом
Кобба, характеризующим именно поверхностную водостойкость, а не
водостойкость бумаги в целом. Метод является важным применительно к
определению степени проклейки обойной бумаги, основы для гуммирования,
различным видам бумаги с покрытиями. Он основан на поглощении воды
поверхностью бумаги при определенных условиях.
Результат измерения выражается массой воды (в
граммах), поглощенной поверхностью 1 м2 за определенное время.
Для определения сопротивления бумаги прохождению жидкости через ее толщу
пользуются методом сухого индикатора. Этот метод заключается в
определении времени прохождения жидкости через толщину бумаги. После
соприкосновения одной стороны бумаги с жидкостью включается секундомер и
отмечается время изменения цвета сухого порошка индикатора, нанесенного
на противоположную сторону бумаги. Обычно при опытах пользуются
дистиллированной водой с температурой 20±1°С, но при определении степени
проклейки фотоподложки может быть использован раствор фотопроявителя или
эквивалентный ему 10 %-ный раствор соды.
Указанные методы определения степени проклейки бумаги основаны на
различных физических принципах измерений и поэтому результаты,
полученные разными методами испытаний, непосредственно несопоставимы. В
каждом отдельном случае нужно выбирать метод определения степени
проклейки наиболее соответствующий потребительским условиям
использования бумаги.