Полиграфические материалы Лекция 1 Профессор Климова Елена Дмитриевна

Классификация полиграфических материалов Полиграфические материалы Основные Вспомогательные Формные материалы Увлажняющие растворы Резинотканевые материалы Фотоматериалы и т. п. Материалы, входящие непосредственно в состав готовой печатной продукции

Классификация основных полиграфических материалов Полиграфические материалы Запечатываемые материалы Материалы, создающие изображение Отделочные материалы Бумага, картон Пленки, пластмассы Металлы, стекло Печатные краски Фольга Клеи Лаки Покровные материалы Нитки, проволока, прочее

Бумага Бумага – тонкий листовой материал, образованный переплетенными и скрепленными растительными волокнами

Бумага Преимущества высокие потребительские свойства ; доступность и возобновляемость исходного сырья ; невысокие издержки при производстве ; хорошие технологические свойства ; возможность эффективной повторной переработки ( рециклинг достигает 90%).

Основные направления развития ассортимента печатной бумаги увеличение доли бумаг с пониженной массой 1 м ²; увеличение доли бумаг с использованием новых видов полуфабрикатов и макулатуры ; увеличение доли бумаг с различными видами отделки и облагораживания поверхности

Требования к волокнистым полуфабрикатам Гибкость и эластичность ; Способность к фибриллированию ; Способность к скреплению ; Гидрофильность ;

Целлюлоза

Строение целлюлозного волокна Участок с кристаллической структурой Участок с аморфной структурой Схема образования водородной связи

Сырьё для производства бумаги Древесина хвойных пород Древесина лиственных пород Стебли однолетних растений Лубяные волокна однолетних растений Коробочки хлопка и отходы хлопкового производства Макулатура

Содержание целлюлозы и лигнина в некоторых видах сырья Виды сырья Содержание целлюлозы, % Содержание лигнина, % Хлопок 94,5- Лён 73,9-78,82,0-2,9 Пихта 50,2426,29 Сосна 51,4-52,68-27 Бук 41,4622,59 Тополь 47,3618,24

Основные виды волокнистых полуфабрикатов, получаемые из древесины Древесина Древесная целлюлоза Древесная масса Сульфитная целлюлоза Сульфатная целлюлоза Белая Бурая Термомеханическая Хвойная целлюлоза Лиственная целлюлоза

Использование в композиции бумаги механической ( древесной ) массы Принцип производства ТММ состоит в термо гидролитической обработке ( пропарке ) и механической обработке ( размоле ) щепы в две ступени на дисковых мельницах. ТММ характеризуется высоким содержанием длинноволокнистой фракции и низким содержанием костры, что обуславливает высокие механические свойства.

Факторы, определяющие свойства ТММ Породой, качеством и свойствами древесного сырья ; Режимом предварительной гидролитической обработки древесного сырья ; Режимом размола древесного сырья ; Режимом устранения латентности *; Технологией сортирования, очистки и переработки отходов * Латентность – явление, связанное с изменением физического состояния полимерных компонентов древесины, обусловленным деформацией волокон в дисковой мельнице, вследствие высокой концентрации и воздействия температуры в зоне размола и последующего охлаждения при разбавлении.

Влияние вида волокнистого материала на свойства бумаги Свойства бумаги Древесная целлюлоза Древесная масса Прочность ВысокаяНизкая Плотность ВысокаяНевысокая Впитывающая способность Малая Высокая Гладкость ВысокаяНевысокая Светостойкость ВысокаяНизкая

Структура ассортимента продукции, выпускаемой из макулатуры В Р оссии (1990- е годы ) В В мире (2001 г.)

Уровень переработки макулатуры в различных странах

Основные причины ограниченного использования макулатуры Трудности с переработкой макулатуры ( невысокое качество разволокнения макулатурной массы ); Недостаточная очистка от печатной краски ( обесцвечивание ) и других примесей не целлюлозного характера

Основные компоненты бумаги Растительные волокна Влага Наполнители Проклеивающие вещества Красящие вещества ( подцветка )

Наполнители Цель наполнения бумаги Повышение белизны Повышение гладкости Повышение светонепроницаемости Придание мелкопористой структуры ( Введение наполнителей снижает прочность бумаги ) Экономия природного сырья !!!

Свойства наполнителей Наполнители Белизна,% Коэфф. преломления Средний размер частиц, мкм Каолин (Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O) Микротальк (3MgO·4SiO 2 ·2H 2 O) Мел (CaCO 3 ) Бланфикс (BaSO 4 ) Диоксид титана (TiO 2 ) 70 – – – ,56 1,56 – 1,57 1,56 1,64 2,6 0,5 – 1,0 1 – 10 3 – 5 0,5 – 2 0,3 – 0,35

Основные GCC Мел, Известняк, Мрамор CaCO 3 PCC Хим. осажденный карбонат кальция CaCO 3 Кальцинированный каолин Гидроксид алюминия Полимерные пигменты Специальные Диоксид титана Гипс Каолин Al - Силикат Al 3 (Si 4 O 10 )(OH) 8 Тальк Mg - Силикат Mg 3 (Si 4 O 10 )(OH) 2 Пигменты

Белизна -ISO Каолин PCC GCC Мел Белизна – ISO, %

Влияние наполнителей на свойства бумаги Увеличивают показатель Уменьшают показатель Объемная масса Воздухопроницаемость Впитывающая способность Пылимость Гладкость и лоск Белизна Непрозрачность Печатные свойства Долговечность Равномерность структуры Разносторонность Механическая прочность Степень проклейки Влагопрочность Деформация сжатия

Классификация бумаги по содержанию наполнителей О содержании наполнителя в бумаге судят по показателю зольность. Без наполнителя – менее 5% Малозольная – 6 - 8% Среднезольная – 8 – 14% Высокозольная – 16-23%

Современные представления о процессе проклейки в массе Целью проклейки бумаги в массе является придание гидрофобности, обеспечивающей определенную впитывающую способность по отношению к воде, печатной краске, чернилам другим жидкостям, контактирующим с бумагой в процессе печатания.

Проникновение краски в бумагу

Классификация проклейки Гидрофобизующая Связывающая

Типы проклейки ( по механизму воздействия ) Гидрофобизующая : Димеры кетенов жирных кислот ( стеариновой, пальмитиновой ) Модифицированная канифоль Парафин Силиконы Связывающая : модифицированный крахмал Латекс Na ­ КМЦ Казеин Поливинилацетат Проклейка меламиноформальдегидными смолами Проклейка меламино - формальдегидными смолами придает бумаге водопрочность

Типы проклейки ( по способу введения ) Проклейка в массе Повышение водостойкости Повышение прочности Придание водопрочности Поверхностная проклейка Повышение прочности к истиранию Повышение стойкости к выщипыванию Снижение пылимости Снижение ворсистости

Классификация процессов проклейки бумаги в массе Процесс проклейки Значение рН Кислотный 4,5 – 6,8 Щелочной 7,5 – 8,5 Псевдо - нейтральная 6,8 – 7,2 Нейтральная 6,8 – 7,8 В Европе 98% бумаги для печати проклеивают в щелочной среде, а в США – 85%.

Влияние поверхностной проклейки на свойства бумаги Механические свойства прочность поверхности воздухопроницаемость гладкость поверхности коэффициент трения Взаимодействие с жидкостями смачиваемость абсорбция и проникновение жидкости впитываемость чернил свободная поверхностная энергия

Полимер в виде раствора или дисперсии Технологические добавки : Оптические отбеливатели Оптические красители Антистатик Биоциды Пластификатор и т. д. Композиция для поверхностной проклейки

Влияние поверхностной обработки на дефект " пятнистости "

Классификация бумаги по степени проклейки Степень проклейки характеризуется максимальной шириной штриха, проведенного специальными водными чернилами, который не расплывается и не переходит на оборотную сторону. Непроклеенная – менее 0,25 мм С малой степенью проклейки – 0,25 – 0,5 мм Со средней степенью проклейки – 0,75 – 1,00 мм С высокой степенью проклейки – 1,25 -2,00 мм

Введение красящих веществ Назначение красящих веществ Устранение природного желтоватого оттенка ( подцветка ) Тонирование бумаги Повышение белизны

Механизм действия подцветки Устранение желтоватого оттенка, повышение белизны сине - фиолетовые красители Повышение белизны Оптические отбеливатели