EN
Как VAE емулсията подобрява гладкостта на повърхността на хартията
Механизъм на образуване на филм и изравняване на повърхността
ВАЕ емулсията прави чудеса за изглаждане на хартиените повърхности поради начина, по който образува филми. Когато материала изсъхне, тези миниатюрни полимерни частици всъщност се събират и образуват нещо като непрекъснат, гъвкав филм върху повърхността на хартията. Това се случва основно поради капиларни сили, когато влагата започне да напуска материала, а по-късно полимерните вериги започват да се смесват една с друга. Това, което отличава ВАЕ от други по-твърди свързващи агенти, е неговото термопластично свойство, което му позволява действително да се оформя около влакната в хартията. Тестове показват, че това може да намали повърхностната дърпавост с около 35% според стандартните измервания по ISO 8791-4. Резултатът е по-равна повърхност, която помага да се предотврати прекомерното разлягане на мастилото по време на печат, без да се повреди основната структура или пропускането на въздух през самата хартия.
Роля на размера на частиците и температурата на стъклопреход (Tg) при изглаждането
Гладкостта на покритите повърхности зависи основно от две свойства на полимерите, използвани в процеса: размера на частиците и температурата, при която те преминават от твърдо в меко състояние (т.нар. Tg). Когато достигнем до наночастици с размери между 80 и 150 нанометра, тези миниатюрни частици всъщност проникват дълбоко в структурата на влакната, запълвайки микроскопичните празнини, които правят повърхностите да усещат грапавост на микрониво. Температурата на стъклене също изисква прецизна настройка. Полимерите с по-нисък Tg остават гъвкави по-дълго време при изсъхване, което осигурява по-добро качество на повърхността. Но когато увеличим стойността на Tg, материала става по-устойчив срещу залепване по време на съхранение при влажни условия или при преминаване през каландрови машини. Правилното балансиране на тези два фактора води до стойности на гладкост по Бек над 300 секунди в повечето случаи. Това е значително по-добре от резултатите, които могат да бъдат постигнати с обикновени свързващи вещества на съвременните високоскоростни покривни машини.
Сравнение между емулсия VAE и традиционни свързващи вещества: производителност по гладкост
Сравнение със съдържание на нишесте и стирол-бутадиен латекс, използвайки ISO и Bekk метрики за гладкост
Тестовете показват, че когато разглеждаме нещата чрез метода за изтичане на въздух по ISO 8791-4 и стандарта за гладкост по Bekk, емулсиите VAE всъщност се представят по-добре от варианти с ензим и стирол-бутадиен (SB) латекс. Въпреки това, свързващите вещества на база ензим имат ограничения. Поради твърдите си молекули и склонността да създават много малки дупки, обикновено дават показатели по Bekk под 100 секунди и често резултатът е филм, който не е равномерен по повърхността. Въпреки че SB латексът подобрява водонепропускливостта, той има тенденция да се напуква при бързо изсъхване, което нарушава общата гладкост. Точно тук VAE се отличава. Уникалният баланс между вискозитета и еластичността, както и по-ниската преходна стъклена температура позволяват формирането на равномерни филми без дефекти. Тези филми всъщност запълват доста добре малките неравности на основата. Независими фирми потвърждават това с практически тестове. Покритията с VAE обикновено достигат стойности за гладкост по Bekk между 200 и 320 секунди, което е с около 30 до 50 процента по-добре от възможностите на ензима. Освен това, тези покрития запазват постоянен блясък, без петниста повърхност. За печатари, работещи по висококачествени поръчки, това означава по-малко размазване на мастилото и значително по-добри резултати от производството като цяло.
Оптимизиране на съставите за покрития с VAE емулсия за максимална гладкост
Синергетични ефекти с калциев карбонат и модификатори на реологията
Емулсиите на ВАЕ работят много добре с калциев карбонат (CaCO3) и това помага за създаване на по-гладки повърхности, защото пълнителят и полимерът всъщност взаимодействат по полезен начин заедно. Ниското повърхностно напрежение означава, че тези микроскопични частици калциев карбонат (с размер под 2 микрона) се разпределят равномерно в цялата смес. Това равномерно разпределение намалява досадните малки празнини и предотвратява образуването на повърхностни дефекти. Когато смесим ВАЕ с определени видове гъстители, наречени асоциативни гъстители, се случва нещо интересно. Цялата формула запазва добри характеристики на течност независимо от вида на механичното напрежение, което изпитва. Така по време на нанасяне вероятността от стичане или обвисване е по-малка, но след нанасянето материала все още се изравнява правилно. Какво прави това възможно? Ами, частиците на ВАЕ по природа имат размери от 0,5 до 2 микрона, които точно се вписват в пространствата между частиците на пигмента и самата хартиена повърхност отдолу.
Балансиране на съдържанието на твърди вещества, масата на покритието и гланца – компромиси за гладкостта
Емулсиите на ВАЕ работят изключително добре с формули, съдържащи високо количество твърди вещества – обикновено около 55 до 65%. Това позволява на производителите да нанасят по-тънки покрития между 8 и 12 грама на квадратен метър, като все пак запазват гладка повърхност. Допълнително предимство е, че този подход намалява нужната енергия за сушене с приблизително 18% в сравнение с по-старите технологии за свързващи вещества. Има обаче един недостатък, който заслужава внимание. Когато съдържанието на твърди вещества стане твърде високо, повърхностите стават по-глянцирани от желаното, което може да повлияе на усещането при докосване, особено важно за продукти от високо качество. Оптималният диапазон изглежда е точно в рамките на същите 8–12 g/m². В този интервал тестовете за гладкост по Бек показват стойности над 300 секунди, а нивата на блясък остават в границите, считани за приемливи за повечето печатни приложения, като блясъкът остава под около 65 GU при 75 градуса. За приложения, изискващи още по-добри свойства на образуване на филм, ВАЕ продукти с по-ниска температура на стъклообразуване (Tg) в диапазона от минус 5 °C до 10 °C, се представят изключително добре. Въпреки това, те може да изискват специални добавки, наречени модификатори на реологията, за да се предотврати тяхното прекомерно проникване в много порести материали по време на нанасяне.
Практически насоки за прилагане за печатари и покритчици
Получаването на гладка повърхност при работа с везикуларни свързващи агенти от тип VAE изисква внимание към няколко ключови фактора, базирани на това, което работи в реални производствени условия. Първо и най-важно, покритието трябва да има вискозитет около 800 до 1200 mPa.s. Използването на асоциативни гъстители помага значително, тъй като те предотвратяват появата на досадни ивици, особено при скорост на линията между 600 и 1000 метра в минута. Когато става въпрос за сушене, има добра причина повечето предприятия да използват стъпкови процеси на сушене. Започнете с температури между 90 и 110 градуса Целзий в първоначалните зони за сушене, за да се предотврати образуването на дразнещи мехурчета. След това малко увеличете температурата в крайните етапи до 110–130 градуса, за да се осигури правилното формиране на филма. Важно е и концентрацията на твърди вещества от VAE емулсията. Целта е около 12 до 18 процента от общото тегло на пигмента, за да се осигури равномерно разпределение по повърхността. И не забравяйте контрола на влажността по време на навиването. Поддържането на околните условия под 60% относителна влажност прави голяма разлика за предотвратяване на проблеми със залепване в бъдеще.
За проверка на качеството препоръчваме измерване на гладкостта по Бек в три различни точки по ширината на лентата. Ако резултатът е 300 секунди или повече, това означава, че имаме работа с материал от високо качество. Но ако стойностите паднат под 200 секунди, трябва да се направи корекция. Може да се настрои пресинговото налягане между 100 и 200 kN/m или да се увеличи съдържанието на VAE с около 2 до 3 процента. Тези малки промени могат значително да повлияят на крайното качество на продукта. Не забравяйте да провеждате седмичните тестове за блясък при 75 градуса – те помагат да се засекат навреме проблеми с миграцията на свързващото вещество. И винаги помнете да калибрирате вискозиметрите точно преди започване на всяка нова партида. Особено внимание трябва да се обръща на субстратите от рециклирана целулоза, тъй като те обикновено са по-порести. При тези материали прилагането на средства за задържане в диапазона 0,5 до 1,5 процента преди покритие дава отлични резултати за постигане на равномерно формиране на VAE филма и гладка, равна повърхност, която всички търсят.
ЧЗВ
Какво е VAE емулсия?
Емулсията VAE е вид полимер, използван в покритията за подобряване на гладкостта и еластичността на повърхността. Тя е особено ефективна при производството на хартия за постигане на по-гладки повърхности.
Как влияе размерът на частиците върху гладкостта на повърхността?
По-малките размери на частиците могат да запълнят микроскопични празнини в хартията, което води до по-гладка повърхност. Частици с размери между 80 и 150 нанометра са особено ефективни.
Какво е значението на температурата на стъклен преход (Tg)?
Температурата на стъклен преход (Tg) е температурата, при която един полимер преминава от твърдо състояние в гъвкаво. По-ниските стойности на Tg осигуряват по-добра еластичност и по-гладки повърхности по време на сушене.
Как се сравнява емулсията VAE с други свързващи вещества?
Емулсията VAE надминава традиционните свързващи вещества като нишесте и стирол-бутадиен латекс по отношение на постигането на по-високи показатели за гладкост по Бек, което води до по-малко дефекти на повърхността.
Каква роля играят варовикът и модификаторите на реологията?
Калциев карбонат и модификатори на реологията подобряват гладкостта на покритията, като подобряват текучестта и изравняването на VAE емулсията.