содержание   ..   130  131  132  133  134  135  136  137  138  139  .. 

§ 78.

ПЫЛИМОСТЬ И ВЫЩИПЫВАНИЕ С ПОВЕРХНОСТИ БУМАГИ

Пылимость — отрицательное свойство бумаги, характеризующееся отделением с ее поверхности или с кромок под влиянием механических воздействий (трения, перегиба, удара или встряхивания) мелких обрывков волокон, а также частиц наполнителя, проклеивающих веществ или красителей. Таким образом, бумажная пыль может содержать в различных соотношениях вещества минерального и органического происхождения.

В отдельных случаях наблюдается пыление бумаги и иного происхождения: с поверхности бумаги, на которую нанесена печать, отделяется печатная краска, вернее, пигмент из высохшей пленки краски. Причиной этого вида пылимости чаще всего является низкая вязкость связующего. В поверхностном слое бумаги оказывается относительно мало связующего, что облегчает отделение пигмента краски от поверхности бумаги.

Особенно вредно пыление бумаги и картона, предназначенных для печати, а использование их для печати составляет по отдельным странам от 40 до 90 % от общего потребления бумаги и картона.

Качество печати, особенно иллюстрационной, при использовании пылящей бумаги резко ухудшается. Печать становится недостаточно четкой или, как говорят полиграфисты, «рябой». Бумажная пыль прилипает к печатной форме, забивает набор и клише. Возникает необходимость часто останавливать печатные машины для чистки печатных форм и валов. Минеральная пыль вследствие своего абразивного действия разрушающим образом влияет на печатную форму, особенно при глубоком способе печати.

Пыление писчей бумаги также нежелательно, так как бумажная пыль, попадая на острие пера, затрудняет письмо.

Часто из-за пыления бумаги наблюдаются осложнения в работе машин, осуществляющих перфорацию бумаги или высекание из нее каких-либо изделий.

Недопустимо повышенное пыление упаковочной бумаги, особенно бумаги, используемой на автоматах для расфасовки и упаковки пищевых продуктов.

Иногда трудно разграничить пыление бумаги от выщипывания с ее поверхности отдельных волокон, недостаточно связанных с прочими волокнами, образующими бумажный лист. Принято считать, что выщипывание волокон с поверхности бумаги происходит под влиянием адгезионно-когезионных свойств печатной краски, которая при определенных условиях может в процессе нанесения печати отдирать отдельные участки поверхностного слоя бумаги. Силы, вызывающие выщипывание, действуют кратковременно и обычно направлены вертикально к поверхности бумаги. При этом на бумаге образуется вздутие в виде пузыря и может произойти отрыв участка поверхно-стного слоя с расщеплением бумаги в плоскости, параллельной к ее поверхности.

Если выщипывание имеет место при использовании мелованной бумаги, то в этом случае наблюдаются местные отделения покровного слоя. Иногда вместе с покровным слоем из бумаги-основы могут отделяться также отдельные волокна и частицы минерального наполнителя, что свидетельствует о недостаточной связанности структуры бумаги-основы. Это отрицательное свойство бумаги может быть ликвидировано поверхностной проклейкой бумаги-основы. При этом будет одновременно предотвращена миграция связующего из покровного слоя в бумагу-основу, чем исключается возможность разрыхления покровного слоя. Если выщипывание не затрагивает бумаги-основы и отделяется лишь покровный слой от ее поверхности, это явление в большинстве случаев может быть устранено путем увеличения содержания связующего в покровном слое.

Выщипывание с поверхности мелованной бумаги наиболее вероятно при офсетном методе печати, при котором резиновое полотно плотно прилегает к поверхности увлажненной бумаги и при его отделении от поверхности бумаги возникают значительные усилия отрыва. Поэтому понятно, что к мелованной бумаге, предназначенной для офсетной печати, предъявляются наиболее жесткие требования по сопротивлению выщипыванию. Использование в качестве связующего покровного слоя вместо крахмала казеина обеспечивает получение мелованной бумаги с повышенной устойчивостью к выщипыванию. При использовании крахмала желательно придать ему водостойкость известными средствами (обработкой формалином, карбамидофор-мальдегидной смолой, глиоксалем и др.).

Вырванные печатной краской участки поверхностного слоя бумаги прилипают к печатающим элементам печатной формы. Дефекты, возникающие на бумаге при печати в этих условиях, напоминают дефекты, наблюдающиеся при использовании пылящей бумаги. Очевидно, что отрыв краской участков поверхностного слоя бумаги зависит как от свойств самой краски, так и от свойств бумаги, а также и от особенностей технологии печатания.

Опасность выщипывания особенно велика при наличии бумаги с непрочной структурой поверхности и при использовании густых, вязких и липких красок. Явление выщипывания в значительной мере зависит также от толщины наносимого слоя краски, величины поверхности соприкосновения краски с бумагой, скорости печатания и других особенностей нанесения печати. Чем больше площадь бумаги, сплошь покрытая краской, тем более заметным может оказаться выщипывание. Если краска длительно хранилась или при нанесении на бумагу имеет чрезмерно низкую температуру, вязкость и липкость ее возрастают и опасность выщипывания усиливается. Чем тоньше слой наносимой краски, тем больше сказываются ее когезион-ные свойства, а следовательно, и больше вероятность выщипывания. Часто наблюдается, что одна и та же краска при печати на одной и той же бумаге не вызывает сколько-нибудь заметных затруднений. Однако при увеличении скорости печатания резко обнаруживается явление выщипывания.

Основные причины пыления бумаги сводятся к следующему. Наличие в композиции бумаги древесной массы, недостаточно хорошо разработанной и содержащей много грубых, слабо связанных между собой волокон, приводит к тому, что такие волокна, соприкасаясь с горячей поверхностью сушильных цилиндров, прилипают к ним и вырываются при этом частично или целиком из толщи бумаги. Одновременно вырываются также кончики других рядом расположенных волокон. Поверхность бумаги, таким образом, становится ворсистой.

Получению легкоотделяющихся с поверхности бумаги мельчайших частиц древесной массы, костры и пыли способствует использование чрезмерно сухой древесины, а также острая насечка дефибрерных камней.

Высокая температура первых бумагосушильных цилиндров способствует не только прилипанию волокон, но и влечет за собой при соприкосновении цилиндров с влажным бумажным полотном усиленное парообразование, вызывающее разрыхление структуры листа. В результате высушенный лист имеет пониженную плотность, относительно высокую воздухопроницаемость и ворсистую поверхность, от которой легко отделяются мелкие волокна и частицы минерального наполнителя. Поэтому при сушке газетной бумаги рекомендуется температуру поверхности сушильных цилиндров доводить до 105 °С не раньше чем сухость бумаги достигнет 50 %,. При выработке же клееных видов бумаги рекомендуется обеспечить 50 %-ную сухость бумажного полотна перед поступлением его на сушильные цилиндры, нагретые до 80 °С.

Образованию бумажной пыли способствует также недостаточная гладкость поверхности сушильных цилиндров и особенно наличие на этой поверхности приставших к ней частиц смолы. Обрезиненные регистровые валики, на облицовке которых имеются трещины, также способствуют получению ворсистой бумаги.

Из сказанного видно, что явления пыления бумаги и выщипывания печатной краской волокон поверхностного слоя часто в своей основе имеют одну и ту же причину — недостаточную прочность поверхности бумаги.

Пыление бумаги в значительной степени зависит от степени уплотнения листа и гладкости его поверхности. Пухлая, с шероховатой поверхностью бумага более склонна к пылению по сравнению с плотной бумагой, имеющей гладкую поверхность. Повышение степени помола бумажной массы способствует получению бумаги с повышенной плотностью и с плотной, сомкнутой структурой листа. Поэтому повышение степени помола

бумажной массы одновременно приводит к снижению опасности возникновения пылимости бумаги. Кроме того, жирный помол массы, сопровождающийся фибриллированием волокон, способствует лучшему удержанию частиц минерального наполнителя на волокнах. Зависимость пыления бумаги от степени помола исходной бумажной массы приведена в табл. 19.

19. ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ПОМОЛА ИСХОДНОЙ БУМАЖНОЙ МАССЫ НА ПЫЛИМОСТЬ ОТЛИВОК БУМАГИ, СОДЕРЖАЩЕЙ В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ КАОЛИН

Из данных табл. 19 видно, что с увеличением степени помола бумажной массы склонность бумаги к пылению уменьшается, несмотря на некоторое увеличение при этом зольности бумаги, а также что пыление с сеточной стороны наблюдалось в данном случае в большей степени, чем с верхней стороны. Это может быть объяснено тем, что сеточная сторона исследованного образца бумаги, несмотря на последующее после отлива ее уплотнение и выглаживание в прессовой части бумагоделательной машины, оставалась все же менее гладкой и имела более разрыхленную структуру, чем верхняя сторона.

Однако иногда наблюдается большее пыление с верхней стороны бумаги. Это имеет место в случаях надлежащего уплотнения и выглаживания сеточной стороны, с которой благодаря вакууму под сеткой удаляются потенциально склонные к пылению мелкие волокна и частицы наполнителя. Именно этим объясняется при прочих равных условиях меньшее пыление бумаги, изготовленной на машине двухсеточного формования и имеющей обе сеточные стороны, по сравнению с бумагой, полученной на обычной плоскосеточной бумагоделательной машине.

Пылеобразование возможно и вследствие применения тупых ножей на перемотно-резательных станках и саморезках, т. е. при наличии неровного обреза кромок бумаги. Оставшиеся на кромках отдельные волоконца при встряхивании бумаги легко от нее отделяются, создавая все описанные выше технологические затруднения, сопутствующие пылению бумаги.

Устранению пыления бумаги способствует надлежащее уплотнение ее в мокрой части бумагоделательной машины и в машинном каландре, благодаря чему одновременно повышается плотность бумаги.
 

Пересушенная бумага, особенно пропущенная через каландр, обладает повышенным пылением, так как под влиянием пересушки и давления валов каландра растительные волокна становятся ломкими и отделяются с поверхности бумажного полотна. Под влиянием трения пересушенная бумага легко электризуется и часто оказывается за ряженной статическим электричеством. Этот заряд способствует удержанию на бумаге бумажной пыли, которая затем в процессе печати или при снятии электростатического заряда отделяется с поверхности бумаги.

При чрезмерно тесном расположении сушильных цилиндров и малом расстоянии между нижним и верхним рядами цилиндров увлекаемые потоком нагретого воздуха пылинки с нижних цилиндров, не имея достаточно места для рассеивания в воздухе, оседают на верхних цилиндрах, а с них переходят на бумагу.

Использование в композиции бумаги значительного количества коротковолокнистых материалов, таких, как целлюлоза из лиственных пород древесины, или склонных к укорочению в процессе размола волокон облагороженной сульфитной целлюлозы (отбраковка от вискозной целлюлозы) влечет за собой получение пухлой, склонной к пылению бумаги.

Пухлость бумаги возрастает и при добавлении в композицию бумаги значительного количества волокон привозной замороженной целлюлозы, а также при использовании большого количества макулатуры или сухого оборотного брака. При этом возрастает и склонность бумаги к пылению.

Известно так же, что причиной повышенного пыления бумаги может быть и неравномерный отлив бумажного полотна, т. е. наличие в нем утолщенных мест и посторонних включений (опилок, комочков неразработанного бумажного брака и не-размолотой целлюлозы, а также пятен и отверстий от загрязнений, слизи, смолы и др.).

Пыление и выщипывание волокон с поверхности бумаги значительно снижаются при введении в бумажную массу крахмала, некоторых синтетических смол (меламино- и карбамидо-формальдегидной), животного клея, карбоксиметилцеллюлозы, галактоманнанов, парафина и др.

Для уменьшения пыления и повышения прочности поверхности некоторых видов бумаги для печати (офсетной, литографской) в их композицию вводят крахмальный клейстер. Это же делают и при выработке чертежно-рисовальных видов бумаги для обеспечения устойчивости поверхности бумаги при стирании резинкой. Значительно лучшие результаты достигаются, если крахмал и другие вещества, оказывающие аналогичный эффект, наносятся на бумагу с поверхности (например, в клеильном прессе). Образовавшаяся при поверхностной проклейке пленка предотвращает отрыв волокон от поверхности бумаги при печатании вязкой краской, снижает загрязнение по-верхности бумаги. Внешний вид бумаги значительно улучшается, так как обычно отстающие от поверхности листа тонкие волокна прочно приклеиваются и бумага приобретает лоск.

Хотя при поверхностной обработке бумаги крахмалом и не достигается полной ее водонепроницаемости, тем не менее бумага приобретает надлежащую устойчивость к коллоидным растворам (чернила для письма) и к олифе печатной краски. Стирать с поверхности бумаги чернила становится легче, так как уменьшается глубина их проникновения. Кроме того, возрастает сопротивление бумаги истиранию, так как увеличивается сцепление волокон между собой. Практически с применением клеильного пресса пылимость и выщипывание волокон с поверхности листа полностью устраняются. Наличие в бумаге смачивающих веществ и пластификаторов снижает ее сопротивление выщипыванию.

Часто для предотвращения пыления бумаги в клеильном прессе используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (NaKMU). Хотя она дороже крахмала, однако это компенсируется тем, что гот же самый результат может быть достигнут при значительно меньшем расходе NaKMU,. Для устранения пыления бумаги достаточно обработать ее в клеильном прессе

1 %-ным или 1,5 %-ным раствором NaKMU, низкой вязкости При этом полное устранение пыления достигается при нанесении на 1 м2 поверхности бумаги 0,1—0,25 г NaKMU,.

Все хорошо известные средства, служащие для повышения удержания наполнителей в бумаге, служат одновременно и средствами уменьшения пыления бумаги, так как при этом снижается отделение с поверхности бумаги минеральной пыли. Хороший эффект достигается при повышении степени помола волокнистой массы, выборе наполнителя с оптимальной степенью зернистости частиц и ограничении количества наполнителя, вводимого в бумажную массу, т. е. при ограничении зольности бумаги. Как правило, высокозольные виды бумаги обладают повышенной склонностью к пылению. Из наполнителей бумаги повышенную способность отделяться от ее поверхности в виде пыли обнаруживает тальк.

Выщипывание поверхностного слоя у мелованной бумаги во многом зависит от концентрации использованного связующего, соотношения связующего к пигменту и' от других производственных факторов. Так, применение при меловании бумаги латекса в качестве связующего в сочетании с протеинами (например, казеином) обеспечивает заметное улучшение связи покровного слоя с бумагой-основой. Обычно жесткая и ломкая пленка, образуемая протеинами, придает мелованной бумаге извёстную хрупкость. В случае же применения определенного вида латекса этой хрупкости не наблюдается, так как подобный латекс является пластификатором протеинов.

В США для определения сопротивления покровного слоя отрыву применяют чаще всего метод Деннисона, заключаю-щийся в том, что используют набор различных восков, отличающихся по их способности к сцеплению с поверхностью бумаги. Набор включает до 30 различных восковых палочек, пронумерованных в порядке повышения прочности их сцепления с поверхностью бумаги. Однако практически для испытания большинства видов бумаги для печати достаточно пользоваться восковыми палочками первых 14 номеров. Расплавленный воск наносят на бумагу, дают ему остыть в течение 15 мин и после этого отрывают от поверхности. Результат испытаний выражают номером восковой палочки, не давшей выщипывания. Метод Деннисона пригоден как для определения поверхностной прочности мелованных видов бумаги, так и для определения сопротивления отрыву отдельных волокон верхнего слоя немелованных видов бумаги, т. е. в известной степени может характеризовать степень пыления бумаги.

В СССР пыление бумаги для печати определяют по методу, основанному на отделении пылинок от поверхности бумаги и удержании их на резиновой облицовке валика при прокатывании образца между двумя вращающимися валиками. Результат испытаний выражают числом пылинок, приставших к 1 см2 поверхности верхнего валика. Пылинки подсчитываются с помощью лупы, имеющей 3-кратное увеличение.

Значительный интерес представляют приборы, разработанные в УкрНИИБе и ГДР. Бумажная пыль улавливается путем отсасывания ее под постоянным вакуумом с поверхности бумаги. Точное количество пыли измеряется фотоэлектрическим способом. Эти приборы, как показали их испытания, дают хорошо воспроизводимые результаты и, по-видимому, найдут широкое применение для оценки степени пыления бумаги.

Некоторые дополнительные сведения по материалу настоящего раздела приведены в книге [20, с. 639—648].

содержание   ..   130  131  132  133  134  135  136  137  138  139  ..