Многие виды бумаги должны отличаться
повышенной впитывающей способностью по отношению к различным жидкостям.
В первую очередь это относится к фильтровальной бумаге разнообразного
назначения, промокательной, основе для пергамента и фибры, а также ко
многим санитарно-гигиеническим видам бумаги (косметическая, алигнин, для
бинтов, салфеток, пеленок, полотенец и пр.). Способность бумаги
впитывать жидкость зависит как от свойств впитываемой жидкости, так и от
свойств бумаги, которая эту жидкость впитывает. Большое значение при
этом имеет взаимная связь свойств жидкости и бумаги. Так, гидрофильные
жидкости хорошо смачивают бумагу, обладающую ярко выраженными
гидрофильными свойствами, и скатываются, не проникая в толщу листа, с
гидрофобизированной поверхности бумаги. Подтверждением сказанного
является интенсивное проникновение воды сквозь толщу обычной
фильтровальной бумаги и скатывание ее с поверхности той же
фильтровальной бумаги, гидрофобизированной кремнийорганическими
соединениями.
Проклейка бумаги канифольным клеем затрудняет впитывание воды. Однако
типографскую краску на олифе клееная бумага воспринимает легко, так как
бумага при этом олеофильна. Парафинирование бумаги еще в большей
степени, чем применение канифольного клея, затрудняет прохождение через
нее воды. Ускорить прохождение воды в толщу обычной бумаги в ряде
случаев можно обработкой ее поверхностно-активными веществами,
облегчающими смачивание водой поверхности бумаги. На скорость впитывания
действует и вязкость жидкости, проникающей в бумагу. Повышение
температуры жидкости снижает ее вязкость и облегчает проникновение в
бумагу.
На впитывающую способность бумаги влияет расположение в ней волокон.
Впитывающая способность бумаги в направлении, параллельном ее
поверхности, всегда выше, чем в направлении, перпендикулярном
поверхности, а в машинном на-
правлении бумажного полотна она выше, чем в
поперечном, что определяется преимущественной ориентацией волокон в
машинном направлении.
Из основных свойств жидкости, влияющих на ее впитывае-мость в бумагу,
кроме уже упомянутых, следует отметить также способность ее вызывать
набухание волокон и, следовательно, изменять капиллярную структуру
листа, а также наличие (или отсутствие) в жидкости растворенных или
суспендированных веществ, влияющих на скорость движения жидкости в
капиллярах листа. Имеет значение и pH жидкости, поскольку от этого
показателя в известной степени зависит склонность волокон к набуханию и
другие специфические условия взаимодействия жидкости с бумагой. Так как
условия смачиваемости бумаги жидкостью на поверхности бумаги и в ее
толще бывают различными, в этих случаях оказывается различной и
впитывающая способность бумаги на ее поверхности и в толще.
Проникновение воды в бумагу может быть межволоконным и внутриволоконным.
Скорость межволоконного проникновения подчиняется законам капиллярной
физики и определяется указанными выше факторами. Скорость
внутриволоконной диффузии прямо пропорциональна величине сил связей
между волокнами, так как именно эти связи обеспечивают непрерывность
пути внутриволоконной диффузии. Поэтому если межволокон-ное
проникновение влаги в бумагу уменьшается с увеличением степени помола
бумажной массы, то внутриволоконное проникновение в этом случае будет
увеличиваться. Для неклееных видов бумаги время проникновения жидкости
на противоположную сторону листа настолько мало, что практически трудно
разграничить эти два вида проникновения влаги.
В клееной бумаге с проклейкой гидрофобным клеем внутри-волоконная
диффузия, как свидетельствуют эксперименты, может осуществляться
примерно в 1000 раз быстрее, чем через капилляры, проникновению воды в
которые препятствуют гидрофобные частицы проклеивающего вещества.
Добавление в воду раствора щелочи облегчает диффузию влаги в толщу
бумажного листа, так как щелочь способствует набуханию волокон и,
следовательно, внутриволоконному проникновению влаги. Кроме того, щелочь
вступает в реакцию нейтрализации со свободной смолой канифольного клея,
вследствие чего создаются условия, способствующие межволоконному
проникновению влаги. Именно поэтому добавление в воду щелочного раствора
способствует также капиллярному поднятию влаги в полосках бумаги,
вертикально подвешенных над поверхностью влаги и касающихся этой
поверхности.
Многие упаковочные виды бумаги и картона при изготовлении различных
видов тары подвергаются изгибу на той или иной угол. В месте изгиба
нарушается первоначальная структура волокнистого материала, там он
становится более рыхлым и способным легче пропускать воду. Поэтому в
ряде случаев
волокнистые материалы (бумага, картон) необходимо
испытывать на водонепроницаемость в условиях их сгибания, близких к
практическим условиям.
В плотную бумагу с сомкнутой поверхностью жидкость проникает труднее,
чем в пухлый и пористый бумажный лист. Так как пухлость — величина
обратная плотности, очевидно, что повышенная впитывающая способность
наблюдается у бумаги с малой величиной плотности.
Впитываемость воды бумагой будет больше в том случае, если она
изготовлена из целлюлозы с повышенным содержанием а-целлюлозы и
пониженным содержанием гемицеллюлоз. При этом целлюлоза будет иметь
сравнительно высокую степень полимеризации. Хорошие результаты при
выработке впитывающих видов бумаги дает применение в композиции бумаги
облагороженной целлюлозы, а также целлюлозы из опилок.
Иногда на бумажные фабрики в зимнее время поступают валики смерзшейся
влажной целлюлозы, полученные намоткой целлюлозы после прессовой части
пресспата. Какие же свойства бумаге придает подобная целлюлоза после
оттаивания? У воды, как известно, есть характерная особенность: после
замерзания объем ее увеличивается. Бутылка, наполненная водой, на морозе
может разорваться под действием напряжений, возникающих от расширения ее
содержимого. Аналогичным образом частично разрываются и разрыхляются
волокна от действия кристалликов льда в микропорах клеточных стенок.
Бумага, полученная из волокон подобной целлюлозы, отличается при
относительно невысокой механической прочности пухлостью и повышенной
впитывающей способностью.
Замороженную целлюлозу или ситцевую тряпичную полумассу целесообразно
использовать при выработке впитывающих видов бумаги. В композицию бумаги
необходимо добавлять лиственную целлюлозу, повышающую пухлость бумаги и
способствующую увеличению ее впитывающей способности. В некоторых
случаях в композицию отдельных видов промокательной бумаги вводятся
белая древесная масса, предпочтительнее из осиновой древесины, и иногда
— минеральный наполнитель.
Режим размола целлюлозы для изготовления впитывающих видов бумаги должен
обеспечить минимальное фибриллирова-ние волокон, т. е. проводится при
сравнительно высоком удельном давлении и низкой концентрации массы.
Уплотнение бумаги на бумагоделательной машине должно быть минимальным, а
сушка интенсивной при повышенной температуре поверхности первых
сушильных цилиндров. Пересушивание бумаги, однако, не рекомендуется, так
как это приводит к некоторой ее гидрофобизации, что затрудняет
последующее смачиваияе ее водой.
Для придания впитывающим видам бумаги повышенно» пористости
рекомендуется осуществлять сушку бумаги (полоте-нечной, фильтровальной и
т. п.) пропуском горячего воздуха через высушиваемое полотно.
Дополнительные Сведения о капиллярных и гигроскопических свойствах
бумаги можно прочесть в книгах [20, с. 417— 442; 21],