Контрольная работа по "Полиграфии"

     1. Сущность процессов изготовления целлюлозы из различной древесины. Синтетические волокна, их применение в бумажном производстве. Влияние на свойства бумаги.

    Целлюлоза (С₆Н₁₀О₅) – натуральный природный полимер линейного строения. В химическом составе три группы ОН, что говорит о высокой гидрофильности, устойчива к действию разбавленных кислот и щелочей, не разрушается при нагревании (до 200 °C), но является горючим веществом. Целлюлоза представляет собой длинные нити, которые соединены между собой множеством водородных связей, что придает бумаге из целлюлозы большую механическую прочность, при сохранении эластичности. Целлюлозу получают химическим путем из древесины (лиственных и хвойных пород) и соломы (из злаковых растений, камыша, тростника ит. д.)

    Существует множество способов получения целлюлозы, но классических способов два – кислотный (сульфитный) и щелочной (сульфатный).

Схема производства целлюлозы:

1. Заготовка древесины
2. Обработка древесины
3. Заготовка балансов
4. Заготовка щепы
5. Сортировка щепы с дополнительным измельчением
6. Многостадийная водная промывка
7. Дополнительное измельчение (сортировка)
8. Загрузка варочных котлов (2/3 щепы, 1/3 раствора)
9. Заливка варочного раствора
10. Варка

Сульфитный способ (варочный раствор содержит сернистую кислоту и её соль).

Этот способ применяется  при варке лиственной древесины  и древесины с минимальным  содержанием смолы. Варка происходит при следующих режимах: р ≈ 0,7-0,8 МПа, t°С= 130 – 140, t₁= 6 – 10 часов. Варочный раствор не подвергается регенерации, гемицеллюлозы практически не растворяются. Целлюлоза легко отбеливается. Выработанная бумага обладает высокой прочностью, жесткая, менее прозрачная, чем бумага, выработанная сульфатным способом.

 

Сульфатный способ (варочный раствор содержит гидроксид и сульфид натрия).

Этот способ применяется  при варке хвойной или смешанной  древесины, а также отходов деревообрабатывающей и лесопильной промышленности. Варка происходит следующих режимах:  р ≈ 0,8 - 1 МПа, t°С= 160 – 180, t₁= 2 – 3 часа. Варочный раствор подвергается регенерации, и получают гидроксид натрия (NaOH) и сульфид натрия (Na₂S). Гемицеллюлозы растворяются и, поэтому, выход целлюлозы получается меньше на 5-7 %, чем при сульфитной варке. У сульфатной целлюлозы более высокие бумагообразующие свойства: её волокна более гибки, она обладает лучшими механическими показателями. Бумага из неё более плотная, термостойкая, менее подвержена деформации, мягкая и более прозрачная. Но при таком способе варки, нужен очень сложный технологический процесс отбеливания.

 

11. Удаление варочного раствора – сцеживание.
12. Водная промывка
13. Сортировка
14. Дополнительное измельчение
15. Отбеливание осуществляется в перекисных соединениях (при необходимости)
16. Придание товарного вида (прессование листов)
17. Отправка.

 

     В настоящее время применяется бумага с добавлением синтетических волокон, а именно: полиакриловые, полиамидные, полиэфирные и из поливинилового спирта. Полная или частичная замена целлюлозного волокна синтетическими придает бумаге ряд новых ценных свойств: повышенную механическую прочность в сухом и влажном состоянии, минимальную линейную деформацию при увлажнении, негорючесть; долговечность, устойчивость к действию света и колебаниям климатических условий.

     Так, например, введение в бумагу 50% полиамидных волокон, позволило увеличить прочность на разрыв почти в десять раз, а прочность на излом — в 50 раз. У полученной мелованной бумаги на основе, состоящей из 15% винола, 50% лавсана и 35% сульфитной целлюлозы, значительно снижается толщина и масса 1 м², при этом сохраняется высокая прочность и белая гладкая поверхность.

     Производство синтетических волокон достаточно сложный технологический процесс. Так как синтетические волокна не набухают, не фибриллируются при размоле, в отличии от целлюлозы, то для изготовления бумаги волокна вначале обрабатывают гидрофилизующими веществами, затем укорачивают и дисперегируют. Для скрепления волокон между собой, в бумажную массу вводят полимерные связующие. Внешне волокнистое связующее напоминает размолотое целлюлозное волокно.

     При использовании синтетических волокон, например винола, капрона, нитрона, лавсана, связь между волокнами осуществляют либо введением соответствующих связующих (синтетических смол, латексов и пр.), либо введением в композицию некоторого количества более легкоплавких волокон (например, волокон поливинилового спирта), которые плавятся в процессе сушки бумаги или при горячем каландрировании, связывая при этом между собой тугоплавкие волокна. Формирование бумажного листа происходит так же, как и при изготовлении обычной бумаги.

     Применение  синтетической бумаги экономически  оправдано в том случае, когда  ее ценные свойства перекрывают  высокую стоимость. Например, при  печатании географических и топографических  карт, денежных знаков, документов, для изготовления специальных  видов бумаги, а также форзацной,  обложечной бумаги и переплетных  крышек.

 

 

     2. Парафиновая и канифольно-парафиновая проклейка. Методика определения степени проклейки. Влияние проклейки на свойство бумаги.

     Проклейка - физико-химическая обработка волокна для снижения гидрофильности бумаги и для улучшения связей между волокнами в бумаге.

Существует два способа  проклейки - проклейка в массе  и поверхностная проклейка.

Проклейка бумаги в массе  делается канифольным клеем, парафином, а также другими веществами, что  делает бумагу более влагостойкой и  не препятствует впитыванию полиграфических  красок.

     Парафиновая и канифольно-парафиновая проклейка. Для проклейки бумаги применяется парафин, представляющий собой смесь твердых предельных углеродов. Их структура придает им высокую гидрофобность. Парафин - дешевый и доступный материал, но если применить его в смеси с канифолью, то проклейка становится значительно легче. Канифольно-парафиновый клей готовят путем диспергирования смеси парафина с канифолью и одновременным омылением части канифоли. Такая проклейка имеет ряд преимуществ: повышается качество проклейки, экономится канифоль, которая является дефицитным материалом, уменьшается пенообразование при отливе бумаги, снижается стоимость проклейки.

     Устойчивость бумаги к действию влаги оценивают степенью проклейки по чернильно-штриховому методу. Для этого используют рейсфедер и чернила состоящие из спирта, воды, уксусной кислоты, анилинового красителя и глицерина. На бумагу наносят линии, шириной от 0,25 мм, постепенно увеличивая ширину штриха на 0,25 мм до тех пор, пока не произойдет пробивание на оборотную сторону листа или чернила не расплывутся по волокнам. За отсчет принимают предыдущую линию, которая не пробивает и не расплывается. Ширину штриха определяют при помощи микроскопа.

 Различают бумагу со  степенью:

 малой проклейки 0,25 мм - бумаги высокой печати

 средне проклеенную до 0,75 мм - бумаги глубокой печати

                    до 1,0 мм - форзацные и обложечные  бумаги

 проклеенные бумаги  до 1,25 мм - иллюстрационные

 высоко проклеенную, 1,25 - 1,75 мм и выше - для офсетной печати.

     В зависимости от вида используемых проклеивающих веществ, их количества и способа использования, влияние проклейки на бумагу различное. Если связующие вещества наносятся на поверхность бумаги, то они существенно повышают ее механическую прочность, снижают пористость и воздухопроницаемость и вместе с тем повышают деформацию бумаги при ее намокании в воде.

     3. Значение свойств бумаги: толщина, масса 1 м²/г, плотность. Показатель плотности как косвенная характеристика пористости.

     Бумага, как и любое физическое тело, характеризуется комплексом физических свойств. Общее представление дают такие показатели как толщина, масса, масса 1 м²/г, плотность и пористость.

     Толщина бумаги измеряется в микронах или миллиметрах на толщинометре и микрометре. Так как бумага по толщине не равномерна, то измерение производят в пяти точках испытуемого образца и за толщину принимают среднее арифметическое значение. При прочих равных условиях, с увеличением толщины растут его прочность и деформация сжатия и снижается прозрачность. В полиграфии применяют бумагу толщиной примерно от 0,03 мм до 0,25 мм. Более толстый материал , толщиной до 3 мм, называют картоном. Основная же масса бумаги для печати имеет толщину 0,07 – 0,1 мм.

     Массу 1 м² выражают в граммах и определяют взвешиванием. Для этого берут образец размером 200х250 мм и взвешивают на лабораторных весах. В полиграфии применяют бумагу массой 1 м² примерно от 20г до 200 г и картон массой 1 м² до 2000 г.

Так например масса офсетной бумаги может быть:

№ 1 (высший и первый сорт) – 60 г, 65 г, 70 г,80 г, 100 г, 120 г, 160 г, 220 г, 240 г.

№ 2 (марки А и Б) – 60 г, 70 г, 75 г , 100 г

Иллюстрированная бумага выпускается с массой 1 м² 80 – 240 г.

Мелованная бумага выпускается  с массой 1 м² 50-90 г.

Газетная бумага с массой 1 м² выпускается 42 – 48,8 (плюс-минус 5г) г.

Этикеточная бумага выпускается с массой 1 м² 50 -100 г.

Форзацная выпускается с  массой 1 м² 80 -160 г.

Бумага высокой печати выпускается с массой 1 м² 60 -70 – 80 г, тонкая для высокой печати 40, 50 г

Для глубокой печати выпускается  с массой 1 м² 70,100 г.

Плотность бумаги во многом определяется гибкостью и пластичностью  ее волокон. Фракционный состав волокон  по их длине оказывает немаловажное влияние на величину плотности бумаги. Мелкие волокна заполняют пространства между длинными, что способствует повышению плотности бумаги. На повышение плотности бума влияет и процесс ее изготовления и отделки - прессование при повышенном давлении, машинное каландрирование и обработка в суперкаландре. Бумага полученная двухслойным и многослойным отливом обладает большей плотностью, чем бумага однослойного отлива.

 Рассчитывается плотность  по формуле:

 

d=m/v г/см³, где d – плотность, m – масса листа бумаги, v – объем листа бумаги. Объем рассчитывается на толщинометре без учета неровностей поверхности. Действительный объем будет несколько меньше, а плотность больше, так как плотность косвенно связана с пористостью.

Представление о пористости можно получить сопоставляя плотность волокна с плотностью бумаги.

Пористость – это межволоконные  пространства в бумаге. Определяется по прохождению сквозь нее воздуха  и рассчитывается по формуле:

 

 

 

Высокая пористость облегчает  впитывание красок. Знать, какова пористость бумаги, очень важно, если печатающий аппарат оснащен вакуумным податчиком. Высокая пористость приводит к пропускам подачи или подаче одновременно двух листов, появлению пятен и размытию плашек. Бумага с низкой пористостью легче изгибается, изображение на ней часто получается смазанным. Поэтому плотность может характеризовать впитывающую способность как свойство, связанное с пористостью.

 

4. Основные показатели  печатных красок. Требования к  пленкообразователям. Методика определения  вязкости. Расшифровать краску серии  8000.

Печатная краска представляет собой двухфазную коллоидную систему, твердой фазой являются высокодисперсионные  пигментные частицы, жидкой фазой является связующее. При выборе печатных красок следует учитывать их следующие характеристики:

 

1. Скорость высыхания  краски на запечатываемой поверхности  (и в то же время — способность  не загустевать на красочных  валиках печатной машины).

2. Прочность закрепления  на бумаге.

3. Кроющая способность  (см. ниже).

4. Устойчивость к истиранию  после высыхания.

5. Способность сохранять  свежесть в красочном аппарате  печатной машины в течение  не менее 12 часов (чтобы не  удалять краску на ночь).

6. Степень проникновения  в поры воспринимающей поверхности.

7. Вязкость.

8. Липкость (для обеспечения  максимально точного воспроизведения  структуры растровых точек).

9. Соответствие новой  системе стандартов по защите  окружающей среды.

 

В качестве пленкообразователей  в составе связующих печатных красок используются разнообразные  высокомолекулярные вещества-полимеры, а также вещества со «средним»  молекулярным весом. Высокомолекулярные могут быть природными и синтетическими. К ним относят канифоль (природная смола) и ее производные, фенолоформальдегидные смолы, алкидные смолы, производные целлюлозы, битумы.

К пленкообразователям предъявляют  следующие требования:

1. высокая «пигментная  емкость»;

2. прозрачность пленки;

3. отсутствие пожелтения  и сохранение блеска;

4. высокая адгезия к  различным подложкам, в том  числе во влажном состоянии;

5. низкое пенообразование;

6. отсутствие липкости;

7. высокие деформационно-прочностные  свойства свободных пленок;

8. устойчивость к омылению;

9. хорошая химическая  стойкость;

10. высокий блеск покрытий, а при использовании в непигментированных  системах — хорошая прозрачность  пленки;

11. коллоидная стабильность  и хорошая совместимость с  другими компонентами (ассоциативными  загустителями, пигментами, наполнителями,  растворителями и др.);

12. соответствие требованиям  охраны окружающей среды (слабый  запах, низкое содержание летучих  веществ, возможность составления  рецептур с минимальным количеством  растворителей или без них).

   Вязкость можно  определить как способность жидкости сопротивляться вытеканию. Это – свойство краски, оно не зависит от сухого остатка, но зависит от температуры. Вязкость краски измеряют с помощью прибора вискозиметра по времени, которое ей необходимо для вытекания из сосуда особой формы. Он представляет собой открытую сверху конусовидную воронку, обращенную острием вниз, которая открывается отверстием определенного диаметра. Определение вязкости проводят следующим образом. Краску нагревают до определенной температуры (обычно 20°С) и заливают в воронку до риски; выпускное отверстие при этом закрыто. Затем отверстие открывают и измеряют время (в секундах), которое необходимо, чтобы краска полностью вытекла. Таким образом, вязкость измеряют в секундах, при этом учитываются диаметр выпускного отверстия (обычно 4 мм) и температура (обычно 20°С).