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. Область возможного
применения таких видов бумаги весьма обширна, так как это относится к
бумажной продукции, на которую могут воздействовать атмосферные осадки,
влага от завертываемых в бумажную упаковку влажных продуктов, влага,
удаляемая обтиранием, или влага, в среде которой бумага используется или
подвергается обработке. Во всех этих случаях увлажненная бумага не
должна рваться при ее потребительском использовании или обработке.
Указанное относится ко многим видам бумаги; к картографической,
предназначенной для печати морских или полевых карт, мешочной и
кулечной, предназначенными соответственно для мешков и кульков под
влажные продукты, некоторым видам оберточной бумаги (для упаковки мяса,
рыбы и т. п.), к основе для искусственной кожи, бумаге для полотенец,
салфеток, скатертей, пеленок, бинтов, к афишной бумаге, обтирочной,
используемой в промышленности, а также для обтирания ветровых стекол, к
основе для. фотобумаги, бумаге для моющихся обоев, денежной бумаге, к
различным видам пропиточной и фильтровальной бумаги и многим другим.
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 прочности
бумаги 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
проникнет 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 обработки 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 карбамидо- и
меламиноформальдегиднои смол. Исходными веществами для их получения
являются соответственно карбамид — CO(NH2)2 и меламин— (CNNH2)3.
Продукты, получаемые в результате взаимодействия карбамида или меламина
с формальдегидом, поступают на бумажную фабрику для использования в
производстве влагопрочных, видов бумаги. В СССР такими продуктами
являются карбамидо-формальдегидная смола марки МКС-10П и
меламиноформаль-дегидная смола марки 76. 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 меламиноформальдегид-ной смолы, которую растворяют
в 1,5%-ном растворе соляной кислоты при температуре около 30°С.
Солянокислый раствор меламиноформальдегидной 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 влагопрочной 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
меламиноформальдегидной 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
заключа,-ется в механической его переработке в кислой среде с pH
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 сопротив-
лений разрыву, продавливанию 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 диальдегид-ные 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 глиок-саль
путем пропитки им готовой бумаги. О придании бумаге влагопрочности можно
дополнительно прочесть в книгах [5, с. 216—225; 20, с. 335—359; 24, с.
83—86, 136—143].