Свойства бумаги и клеевое бесшвейное скрепление

Обработка результатов проводилась по методу наименьших квадратов. В результате обработки было получено следующее уравнение:

у =0,4091 + 0,40751-39,25

В результате проведенного исследования разработаны оптимальные режимы процесса и получены опытные образцы на алюминиевых пластинах вполне удовлетворительного качества.

Данная технология отличается низкой себестоимостью, оперативностью и хорошим качеством изображения.

Е. Л. КОЛБИНА I Ю. А. АНДРИНСКАЯ

I

Омский государственный технический университет

УДК 621.792.053

Бумага - анизотропный материал с неориентированным расположением волокон, состоящий преимущественно из целлюлозных волокон различного типа и наполнителей. В бумажном листе мехеду волокнами и наполнителем имеются заполненные воздухом мельчайшие поры различного размера и формы - система капилляров, которая вместе с гидрофильными целлюлозными волокнами обеспечивают впитывающую способность бумаги. Неограниченно впитывающая бумага непригодна для печати, поэтому для снижения впитывающей способности и придания ей гидрофобных свойств проводят проклейку бумаги. Различают проклейку в массе и поверхностную проклейку. При проклейке в массе проклеивающие материалы подаются в бумажную массу перед формированием листа и благодаря этому равномерно распределяются по всему листу. При поверхностной проклейке проклеивающие вещества наносятся с помощью клейного пресса или другими методами на уже сформированное и до определенной степени высушенное бумажное полотно. При поверхностной проклейке клеящие вещества наносятся преимущественно в виде сплошного слоя, образуя пленку и закрывая поверхностные поры бумаги.

В качестве проклеивающего материала широко применяются канифольные дисперсии, однако они не являются универсальным средством и не могут придавать | бумаге требуемые свойства. Существенное улучшение | печатных свойств бумаги, снижение деформации, пыления дает применение восковой проклейки на основе нефтяных I и синтетических углеводородных восков. Для поверхностной проклейки используют модифицированный I крахмал, карбоксилметилцеллюлозу и ее натриевую соль №КМЦ, парафиновые и восковые дисперсии. Другими типами синтетических проклеивающих веществ являются дисперсии и коллоидные растворы органических ! полимеров на основе сложных эфиров акриловой кислоты, малеинового ангидрида, сополимеров стирола и малеиновой кислоты Следует отметить, что именно восковые дисперсии при поверхностной проклейке способны придавать бумаге повышенную гладкость, ! хорошие печатные свойства и уменьшать способность к деформации. Таким образом, в процессе изготовления • бумаги основное внимание уделяется ее печатно-|_ техническим свойствам, а вопросы склеивания бумаги стоят на втором плане и решать их приходится

ЛИТЕРАТУРА

1. Е. Демьянова Печать по тканям: пособие для начинающих// PUBLISH. - 2001 г. - №9. - с. 45-53.

2. О. Крикунова Сублимационная трансферная печать на тканях//Полиграфия. -1999. - №2. - с. 68-70.

3. Рекламные проспекты по технологии "Гравертон".

АНДРЕЕВ Рудольф Петрович, канд. химических наук,

доцент кафедры "Дизайн, реклама и технология

полиграфического производства".

БАКШЕЕВА Галина Сергеевна, студентка кафедры

"Дизайн, реклама и технология полиграфического

производства".

непосредственно на производстве. Для получения прочного скрепления необходимо учитывать свойства бумаги и применяемых клеев.

При использовании водно-дисперсионных клеев большое значение имеет способность бумаги к впитыванию воды. Пленкообразование из водных дисперсий полимеров происходит в результате слипания частиц при удалении воды за счет ее впитывания в бумагу и испарения в атмосферу. Процесс впитывания в бумагу идет быстрее за счет проникания водной среды в поры и микрокапилляры, размеры пор не позволяют проникать частицам крупнодисперсной ПВАД, однако отдельные надмолекулярные образования или сегменты макромолекул способны армировать переходную область. Применение мелкодисперсной ПВАД позволяет частицам проникать в поры на достаточную глубину, что способствует повышению прочности на расслаивание в корешковой зоне бумажного листа.

Наибольшую прочность клеевого бесшвейного скрепления с использованием ПВАД обеспечивают бумаги мягкие, пористые, с небольшой поверхностной проклейкой. К таким бумагам относятся газетная, ранее широко применявшиеся типографские №1,2,3, прочность скрепления достигала 0,7-0,8 кН/м. Офсетные бумаги по своим печатно-техническим свойствам должны быть гидрофобными, для них характерна более высокая степень проклейки, размеры пор и их количество меньше, поэтому вода не проникает в них столь легко и на значительную глубину. Процесс формирования клеевого соединения идет только по поверхности бумаги и кромке листа. Все вышесказанное объясняет некоторое снижение прочности скрепления для этой бумаги по сравнению с газетной и типографской.

Самые же низкие прочностные показатели - 0,25-0,3 кН/ м наблюдаются у мелованной бумаги. Меловой слой, состоящий из производных крахмала, восковых дисперсий полностью закрывает поры бумаги достаточно толстым слоем и клеевое скрепление происходит именно на поверхности мелового слоя, что в процессе эксплуатации книги приводит к его отслаиванию и, как следствие, к выпадению листов из блока.

Увлажнение бумаги при использовании водно-дисперсионных клеев ведет к набуханию бумаги, причем деформация бумаги в продольном и поперечном направлениях ввиду анизотропности свойств различна.

СВОЙСТВА БУМАГИ И КЛЕЕВОЕ БЕСШВЕЙНОЕ СКРЕПЛЕНИЕ

Р, кН/Mi 0,8 i 0,6

j

0.41

0,2;

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 II, мм

Рис.1. Зависимость прочности клеевого бесшвейного скрепления от толщины слоя ПВАД

Наибольшая деформация - в поперечном направлении, поэтому корешок блока должен иметь долевой раскрой. Следует отметить, что жесткие плотные сорта бумаги деформируются в большей степени, чем рыхлые, т.к. в последних, благодаря значительным межмолекулярным расстояниям, деформация не столь велика. Для такой бумаги как газетная, типографская № 2, 3 поперечный раскрой корешка допускается. Набухание бумаги и ее последующая усадка в процессе сушки приводят к возникновению на границе клей-бумага внутренних напряжений. отрицательно сказывающихся на долговечности клеевого соединения.

Толщина слоя ПВАД оказывает влияние на прочность клеевого бесшвейного скрепления. Клей должен закрывать все микронеровности и торшеонированного корешка блока и образовывать прочную и эластичную пленку, способную деформироваться без разрушения при раскрывании книги. Зависимость прочности клеевого бесшвейного скрепления от толщины слоя ПВАД носит экстремальный характер, наибольшая прочность наблюдается при толщине 0,7 мм (рис. 1).

Толщина клеевой пленки влияет не только на прочность, но и на долговечность клеевых соединений. Это связано с возникающими при формировании клеевого слоя внутренними напряжениями, величина которых изменяется в процессе эксплуатации издания и в ряде случаев может быть соизмерима с адгезионной прочностью Наибольшие внутренние напряжения-возникают на границе раздела адгезив-субстрат, что связано с набуханием и усадкой бумаги при проникании в нее водной среды дисперсии и усадкой клеевого слоя. С увеличением толщины пленки внутренние напряжения на границе клей-бумага возрастают Кроме того, при изгибе корешка блока в результате раскрывания книги в клеевой пленке создаются напряжения, способствующие отделению листа, возрастающие с увеличением толщины клеевой пленки.

Термопластичные клеи-расплавы не вызывают деформации бумаги при их нанесении и дальнейшем пленкообраэовании, поэтому сточки зрения клея направления раскроя бумаги не столь важно. Более низкая адгезионная прочность этих клеев и быстрое затвердевание клея-расплава при контакте с бумагой увеличивает роль механической теории адгезии - чем больше площадь склеиваемой поверхности, тем выше прочность скрепления. Поэтому для этого типа клеев очень важна механическая обработка поверхности корешка и пористость бумаги. В

Р, кН/м 0,6

0,5

0,4

0,3

120 140 160 180 Т"С

Рис.2. Влияние температуры клея КР-П на прочность бесшвейного скрепления:

1 - газетная бумага 60 г/м!;

2 - офсетная бумага 65 г/м2;

3 - типографская N1 2 60 г/м2

пористой бумаге клей может затекать в поры на небольшую глубину, ввиду быстрого затвердевания термоклея из-за разницы температур. Большая степень поверхностной проклейки глянцевой мелованной бумаги, отсутствие на их поверхности пор и значительных микронеровностей, возникновение на кромках листа при срезке фальцев эффекта "заваривания" кромок поверхностным проклеивающим слоем приводит к низкой прочности скрепления этих бумаг термоклеем. В табл. 1 приведена прочность клеевого бесшвейного скрепления для различных бумаг с использованием кпея КР-П.

На прочность клеевого бесшвейного скрепления большое влияние оказывают температурные режимы применения термоклея. Изменение прочности клеевого бесшвейного скрепления от температуры клея КР-П для разных типов бумаг и показано на рис. 2.

При более низких температурах (120-140° С) вязкость клея высокая, что не позволяет ему затекать в микронеровности бумаги, усиливается роль химического течения, это и приводит к низкой прочности клеевого бесшвейного скрепления. Максимальная прочность достигается при 180-185° С, дальнейшее повышение температуры приводит к деструкции сополимера винила-цетата и этилена и других компонентов клея. Необходимо строго поддерживать температурный режим не только в рабочей клеевой ванне, но и в баке предварительного разогрева, перегрев клея ведет к резкому падению прочности скрепления.

Толщина слоя термоклея также оказывает влияние на прочность бесшвейного скрепления. На рис.3 представлены зависимости прочности скрепления от толщины слоя клея КР-П для различной бумаги.

Характер зависимости такой же, как и с использованием ПВАД. Более резкое снижение прочности скрепления с увеличением толщины слоя свыше 1 мм объясняется большей жесткостью клеевой пленки и более высокими значениями внутренних напряжений, возникающих в клеевой пленке при изгибе корешка блока.

Р, кН/м 0.6

0,55

0,5

0,45

0,5 0.75 1,0 1,25 1.5 Ь. мм

Рис. 3. Влияние толщины клеевой пленки на прочность клеевого бесшвейного скрепления:

1 - газетная бумага 60 г/м2;

2 - офсетная бумага 65 г/м1;

3 - типографская № 2 60 г/м2

Таблица 1

1 itnu бу маг М асса 1 м:, г Толщина клея, мм Т"С Усилие вырыва листа. кН/м

Гаю паи офоггпая 60 180 0.65

Офсегная 6? 1 190 Ö.5

Тип Ä! : 60 1 180 0.61

Газетная высокой JKr'larn 65 1 180 0.54

Офсс1нан 1 IÜ 1 160 0.58

М сломанная 1 10 1 180 0.31

-"1

/ ✓ .........3

/ / / t /

Особенностью взаимодействия термоклея с бумагой является то, что клей-расплав наносится при температуре 160-180° С на поверхность бумаги, имеющей температуру, близкую к 20° С. Такая разница температур приводит к быстрому повышению вязкости и к застыванию клея при соприкосновении с бумагой, а т.к. пленкообразование идет только за счет физических процессов, прочность скрепления будет во многом определяться механической теорией адгезии. Наибольшую прочность скрепления обеспечивают мягкие пористые бумаги в сочетании с хорошей механической обработкой корешка. Прочность скрепления в этом случае сопоставима с прочностью ПВАД. Высококлеенные жесткие, мелованные бумаги при любой обработке корешка не обеспечивают допустимый предел прочности скрепления 0,4 кН/м.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что наиболее проблемными для клеевого бесшвейного скрепления с использованием ПВАД и термопластичного термоклея являются мелованные и высокопроклеенные жесткие бумаги. Именно для таких бумаг и были разработаны термореактивные клеи- расплавы на основе полиуретанов. Полиуретановые клеи относятся к термореактивным клеям-расплавам, отверждающимся в результате физических и химических процессов. Эти клеи отличает высокая прочность скрепления любых бумаг, в том числе мелованных, жестких, с большой объемной массой что особенно важно для современой полиграфии.

Эти клеи не вызывают деформации бумаги при их нанесении, не требуют определенного направления раскроя бумаги вдоль корешка. Клеевое соединение образуется за счет охлаждения клея и реакции полимеризации под действием влаги, находящейся в бумаге. Реакция идет на кромках листа и поверхности бумаги, отпадает необходимость в большом объеме механической обработки корешка. Прочность клеевого бесшвейного скрепления для мелованных бумаг разной массы и гладкости составляет, по данным института Яодга, от 1,3 до 0,6 кН/м. Для повышения прочности скрепления пересушенных бумаг рекомендуют легкое увлажнение корешка блока перед нанесением полиуретанового клея. По данным института Родга и фирмы Сгос1а АбЬезК/еэ прочность клеевого бесшвейного скрепления с использованием полиуретановых клеев достигает 1,3-1,0 кН/м, что в 1,5-2 раза выше дисперсионных клеев и в 2,5-3 раза -термоклеев.

Таким образом, высокую прочность клеевого бесшвейного скрепления можно получить с использованием любой бумаги.

КОЛБИНА Елена Леонидовна, канд. технических наук,

доцент кафедры "Дизайн, реклама и технология

полиграфического производства".

АНДРИНСКАЯ Юлия Александровна, ассистент кафедры

"Дизайн, реклама и технология полиграфического

производства".

Информация

ПОЛНОТЕКСТОВЫЕ НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ И ПЕРИОДИКА АГЕНТСТВА EBSCO

Программа "Электронная информация для библиотек" - EIFL Direct является результатом совместной инициативы Института «Открытое общество» и компании ЭБСКО Паблишинг и представляет собой базы данных, которые включают 3248 полнотекстовых журналов, газет и сводок новостей, 1305 полнотекстовых справочников и реферативных обзоров. Материал регулярно обновляется и пополняется. Все источники представлены на английском языке, но существует возможность дополнительного поиска с последующим переводом текста при помощи встроенного в систему переводчика на три языка: немецкий, французский, испанский.

Электронные полнотекстовые периодические издания агентства доступны в он-лайн версии и частично имеются на CD-ROM.

База данных Business Source Premier включает более 2 800 полнотекстовых научных журналов по бизнесу, освещающих такие темы, как менеджмент, экономика, финансы, бухгалтерский учет, международный бизнес и т.д.; рефераты и аннотированные указатели более 2000 деловых журналов, включая The Wall Street Journal.

База данных Newspaper Source содержит свыше полумиллиона статей из 224 англоязычных газет многих стран мира, включая полный текст The Moscow Times. The St. Petersburg Times и т.д., полный текст шести крупных агентств новостей, включая АР online и Word Stream от Ассошиэйтед Пресс, выдержки из The New York Times, USA Today, The New York Times Magazine.

База данных Master EIFL Premier насчитывает свыше 1900 полнотекстовых периодических изданий практически по всем направлениям, включая бизнес, здоровье, культуру (с 1990 года); рефераты, аннотированные указатели более 2780 журналов (с 1984 года).

База данных Academic Search Premier представляет собой свыше 3460 научных публикаций по всем областям знаний, включая общественные, гуманитарные, технические науки, вычислительную технику, языкознание, лингвистику, искусство, литературу, медицину, этнографию.

База данных USP DI Volume II, Advice for the Patient информирует о лекарственных препаратах (наименования, распространенные в США и Канаде, описание, правильное употребление препарата, меры предосторожности, побочные действия).

Продолжение в следующем выпуске