В статье рассматривается возможность применение поливинилацетата в качестве связующего компонента при получении меловальных составов. Установлена количественная зависимость между объемом вводимого ПВА и свойствами мелованного покрытия. Проведен анализ сорбционных свойств мелованных видов упаковочной бумаги и картона при использовании поливинилацетата в качестве связующего компонента в кроющей суспензии.
Ключевые слова:бумага, картон, связующие, поливинилацетат, вязкость, впитываемость.
На сегодняшний день мелованную бумагу можно назвать наиболее популярным материалом для печати. Именно обилием рекламной, престижной, представительской, высокохудожественной продукции диктуется применение высококачественной бумаги, какой является бумага мелованная. Она представляет собой бумагу-основу с нанесенным на неё покровным слоем из белых пигментов и связующих веществ.
Основным фактором, определяющим потребительские свойства мелованных видов бумаг и картонов, является белизна и стабильность. Белизна бумаги зависит от степени белизны волокон, из которых она состоит, а также от содержания минеральных наполнителей, проклеивающих и окрашивающих веществ. Повысить белизну бумаги можно различными способами: использовать для ее изготовления целлюлозу высокой степени белизны, применить наполнитель повышенной белизны, осуществить подцветку бумаги ее подсиниванием [1,6,8]. Наконец, видимую белизну бумаги можно повысить при использовании так называемых оптических отбеливателей. Этот последний способ повышения белизны бумаги имеет преимущество по сравнению с другими способами повышения белизны, так как не оказывает отрицательного влияния на основные свойства бумаги [1,2,10,12].
Главное печатное свойство мелованной бумаги — это ее впитывание. Пористость бумаги составляет примерно 30 %, при этом размер пор не более 0,03 мкм. Под воздействием сил капиллярного давления поверхностный слой бумаги впитывает преимущественно маловязкий растворитель, который входит в состав краски для печати, а пленкообразователь и пигмент сохраняются на поверхности бумаги. Таким образом, на мелованной бумаге удается получить яркое, четкое и красочное изображение [9].
Несмотря на то, что общие принципы изготовления мелованной бумаги одинаковы, каждая марка обладает своим уникальным набором характеристик. Прежде всего бумага отличается по толщине (мм) и массе квадратного метра (г/м2) [15]. Для получения высоконцентрированных 70 % меловальных суспензий в качестве адгезива при получении гумированных и декоративных бумаг используют декстрин белый палевый. Его получают в результате обработки крахмала при температуре 125–155˚С в присутствии минеральных кислот. Главным преимуществом декстрина является его низкая вязкость [4,11].
Как добавку для снижения вязкости меловальных паст, а также повышения удержания наполнителя и прочности бумаги, используют камеди. Он имеет чрезвычайно низкую вязкость и является хорошим диспергатором. Такие характеристики необходимы для производства мелованных бумаг, которые используются в ликероводочной, табачной и кондитерской промышленности. А именно для создания прочных, красочных коробок для бутылок, под сигареты и для конфет. Получают камеди в результате выдерживания крахмала в течении 5–6 ч. при температуре 180–190˚С [11].
Нанесение мелованного покрытия снижает воздухопроницаемость бумаги [12,13]. На величину этого показателя оказывают влияние свойства, как пигмента, так и связующего компонента мелованных суспензий. Покрытия на основе ПВА имеют наиболее плотную, сомкнутую структуру с малой пористостью и низкой воздухопроницаемостью [12]. ПВА является весьма эффективным связующим материалом: наличие в цепях полимера амидных и карбоксильных групп приводит к интенсивному межмолекулярному взаимодействию с образованием водородных связей между цепочками полимера и целлюлозы [3,5,7].
В работе представлены результаты исследований влияния поливинилацетата как связующего компонента мелованных составов на сорбционные свойства мелованных видов картона. В качестве объекта исследования рассматривали мелованную суспензию WI3I-E04N Premo Opaque TX. Исследуемая мелованная суспензия имеет следующий состав: связующее (модифицированная акриловая эмульсия) — от 5 до 15 %, наполнитель (неорганический пигмент) — от 35 до 45 %, нейтрализующий агент (амины) — от 1 до 3 %, добавки (воски, скользящие добавки, пластификаторы) — от 5 до 10 %, вода — от 40 до 50 %. В ходе исследования в базовую меловальную суспензию вводили различный объем поливинилацетата (ПВА) в количественном соотношении 10 %, 30 % и 50 % (к исходному объему меловальной суспензии). Исследования проводились с использованием образцов картона Т-23Е исходная впитываемость картонов составила 25,3 г/м2. Свойства суспензии и готовой продукции характеризовали показателями: вязкости и впитываемости при одностороннем смачивании. Вязкость, полученных покрывных составов, была определенна по стандартной методике ГОСТ-33.
Данные, полученные в результате эксперимента, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Сорбционные свойства мелованных видов исследуемого картона при различных объемах связующего — поливинилацетата
|
№ образца |
Количество ПВА, мл |
Вязкость η, мм2/с |
Впитываемость при одностороннем смачивании G, г/м2 |
|
1 |
1 |
56 |
42 |
|
2 |
3 |
124,75 |
40 |
|
3 |
5 |
259,5 |
36 |
Полученные результаты показали, что вязкость покрывного состава и впитываемость готовой продукции напрямую зависят от количества, введенного ПВА. Эти зависимости продемонстрированы на рисунках 1 и 2.
Рис. 1. Зависимость вязкости покрывного состава от процентного соотношения объема ПВА к объему меловальной суспензии
Визуально мелованный картон стал более плотным и сомкнутым.
Рис. 2. Зависимость впитываемости готовой продукции от процентного соотношения объема ПВА к объему меловальной суспензии
Знания, полученные в ходе эксперимента, позволят корректировать составы меловальных суспензий для придания улучшенных гидрофобных свойств готовой продукции.
Литература:
2. Мелованная бумага [Электронный источник]: Компания «Центр Полиграфия» / 2014. — Режим доступа: http://poligraftorg.ru/bumaga/melovonnaia-bumaga.php
3. Мишурина О. А., Тагаева К. А. Исследование влияния композиционного состава по волокну на влагопрочностные свойства исходного сырья при производстве картонных втулок // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. — 2013. — Т. 1. № 71. — С. 286–289.
4. Мишурина О. А., Корниенко Н. Д., Жерякова К. В., Муллина Э. Р. Анализ влияния химического состава кроющих суспензий на качество покрытий при производстве мелованных видов бумаг и картона // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 5–1. С. 26–28.
5. Мишурина О. А., Ершова О. В., Чупрова Л. В., Муллина Э. Р. Технологические решения по производству упаковочного картона с улучшенными влагопрочностными свойствами // Фундаментальные исследования. 2015. № 2–19. С. 4166–4170.
6. Мишурина О. А., Чупрова Л. В., Муллина Э. Р. Химические превращения кислородсодержащих ионов хлора растворов при разных значениях диапазона рН // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 2–2. С. 43–46.
7. Муллина Э. Р., Мишурина О. А., Чупрова Л. В., Ершова О. В. Влияние химической природы проклеивающих компонентов на гидрофильные и гидрофобные свойства целлюлозных материалов // Современные проблемы науки и образования. — 2014. — № 6. — С. 250; URL: www.science-education.ru/120–16572 (дата обращения: 24.06.2015).
8. Муллина Э. Р., Мишурина О. А., Ишкуватова А. Р., Нигматуллина Л. И. Изучение влияния отбеливающих реагентов на физико-механические показатели вторичных волокон целлюлозы // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 6–2. С. 206–208.
9. Пен Р. З., Чендылова Л. В., Шапиро И. Л. Реологические свойства меловальных суспензий. Свойства пигментов и связующих //Химия растительного сырья. 2005. № 2. С. 5–10.
10. Производство и продажа мелованной бумаги [Электронный источник]: ООО «Леоновская Картонажная Фабрика» 2014 — Режим доступа: http://snabupak.ru/pages/?id=44.
11. Состав суспензии для мелования [Электронный источник]: Научно — популярный портал «История книги» / 2013. — Режим доступа: http://maxbooks.ru/paper/papir14.htm.
12. Хованский В. В., Дубовый В. К., Кейзер П. М., Применение химических вспомогательных веществ в производстве бумаги и картона. Учебное пособие, Санкт- Петербург 2013 г. С. 7–8.
13. Фляте, Д. М. Технология бумаги: учеб. для вузов — М.: Лесная промышленность, 1988. — 440 с.
