EN
Miten VAE-emulsio parantaa paperin pinnan sileyttä
Kalvon muodostus ja pintatason tasoitusmekanismi
VAE-emulsio tekee ihmeitä paperin pinnan tasoittamisessa sen kalvoitumisominaisuuksien ansiosta. Kun materiaali kuivuu, pienet polymeeripartikkelit yhdistyvät muodostaen jatkuvan, joustavan kalvon paperin pinnalle. Tämä tapahtuu pääasiassa kapillaarivoimien vaikutuksesta, kun kosteus alkaa haihtua, ja myöhemmin polymeeriketjut sekoittuvat keskenään. VAE:n ero muihin jäykempiin sitovien aineiden tyyppeihin on siinä, että sillä on termoplastisia ominaisuuksia, jotka mahdollistavat sen muovaantumisen todella hyvin paperikuitujen ympärille. Testit osoittavat, että tämä voi vähentää pintakarheutta noin 35 %:lla ISO 8791-4 -standardin mukaisten mittausten mukaan. Tuloksena on tasaisempi pinta, joka estää musteen liiallista leviämistä painatettaessa, eikä samalla vahingoita paperin perusrakennetta tai hengittävyyttä.
Hiukkaskoon ja lasiintumislämpötilan (Tg) rooli pinnan tasoittumisessa
Päällystettyjen pintojen sileys riippuu pääasiassa kahdesta prosessissa käytettävän polymeerin ominaisuudesta: hiukkasten koosta ja siitä lämpötilasta, jossa ne siirtyvät kiinteästä pehmeään tilaan (ns. Tg). Kun päästään nanokokoisiin hiukkasiin noin 80–150 nanometrin alueella, nämä pienet hiukkaset pääsevät itse asiassa tunkeutumaan syvälle kuiturakenteen sisään täyttäen ne mikroskooppisen tason aukot, jotka tekevät pinnoista karheita. Lasisiirtymälämpötilan (Tg) on myös oltava sopivan säädettynä. Alhaisemman Tg:n polymeerit pysyvät joustavina pidempään kuivuessaan, mikä antaa paremman pintalaadun. Mutta kun Tg-arvo nousee, materiaali kestää paremmin tahrimista varastoinnissa kosteissa olosuhteissa tai kalvoterävarusteiden läpi ajellessa. Näiden kahden tekijän optimaalinen asettaminen johtaa yleensä Bekk-sileydelle arvoon yli 300 sekuntia. Tämä on huomattavasti parempi kuin mitä tavalliset sidokset voivat saavuttaa nykyaikaisilla korkean nopeuden päällystyskoneilla.
VAE-emulsio vs. perinteiset sitoutumisaineet: Sileyden suorituskyvyn vertailu
Vertailu tärkkelystä ja styreeni-butaadieeni-latteksesta käyttäen ISO- ja Bekk-sileyden mittareita
Testaukset osoittavat, että kun tarkastelemme asioita ISO 8791-4 -ilmanvuotomenetelmän ja Bekk-sulavuusstandardien kautta, VAE-emulsioita toimivat paremmin sekä tärkkelyksen että styreeni-butaadieni (SB) -lateksivaihtoehtojen kanssa verrattuna. Tärkkelyssitojilla on kuitenkin rajoituksensa. Niiden jäykkyys ja taipumus muodostaa lukuisia pieniä reikiä johtaa yleensä Bekk-lukemiin, jotka jäävät alle 100 sekunnin, ja ne päätyvät usein epätasaisiin kalvoihin. Vaikka SB-lateksi parantaa vesikestävyyttä, se halkeilee nopeassa kuivatuksessa, mikä heikentää kokonaisvaltaista sulavuutta. Tässä suhteessa VAE erottuu. Sen ainutlaatuinen viskositeetin ja elastisuuden tasapaino sekä matalampi lasiintumislämpötila mahdollistavat virheettömien kalvojen muodostumisen. Nämä kalvot täyttävät tehokkaasti alustan pienet karheudet. Riippumattomien yritysten käytännön testit vahvistavat tämän: VAE-pinnoitteet saavuttavat tyypillisesti Bekk-sulavuusarvot 200–320 sekunnin välillä, mikä on noin 30–50 prosenttia parempi kuin tärkkelyksellä saavutettavissa. Lisäksi nämä pinnoitteet säilyttävät kiillon tasaisena ilman laikkuisia alueita. Korkealaatuisia painotuotteita valmistaville tuloksena on vähemmän musteen levämistä ja huomattavasti paremmat tuotantotulokset yleisesti.
VAE-emulsioon perustuvien pinnoitekoostumusten optimointi maksimaalista sileyttä varten
Synergeettiset vaikutukset kalsiumkarbonaatin ja reologia-avusteiden kanssa
VAE-emulsiot toimivat erittäin hyvin kalsiumkarbonaatin (CaCO3) kanssa, ja tämä auttaa luomaan sileämpiä pintoja, koska täyteaine ja polymeeri vuorovaikuttavat hyödyllisellä tavalla keskenään. Alhainen pintajännitys tarkoittaa, että nämä pienet kalsiumkarbonaattipartikkelit (kooltaan alle 2 mikrometriä) leviävät tasaisesti seoksen läpi. Tämä tasainen jakauma vähentää näitä ärsyttäviä pieniä aukkoja ja estää pinnan virheiden syntymisen. Kun sekoitamme VAE:ta tiettyihin paksuuntajiin, joita kutsutaan assosiaatiovaikutteisiksi paksuuntajiksi, tapahtuu jotain mielenkiintoista. Koko muodostelma säilyttää hyvät virtausominaisuudet riippumatta siitä, minkälaiseen rasitukseen se altistuu. Näin ollen sovelluksen aikana on vähemmän vaaraa, että materiaali valuu tai painuu, mutta sovelluksen jälkeen se tasautuu silti asianmukaisesti. Mikä mahdollistaa tämän? No, VAE:ssa esiintyy luonnostaan partikkeleita, joiden koko vaihtelee 0,5–2 mikrometrin välillä, ja ne sopivat täydellisesti pigmenttipartikkelien väliin sekä itse paperin pinnan alle jääviin tiloihin.
Kiinteiden aineosuuksien, pinnoituspainon ja kiillon tasapainottaminen – sileyden kompromissit
VAE-emulsiot toimivat erittäin hyvin korkean kiintoaineen pitoisuuden kaavoilla, tyypillisesti noin 55–65 %:n kiintoainepitoisuuksilla. Tämä mahdollistaa valmistajille ohuiden pinnoitteiden käytön, noin 8–12 grammaa neliömetriä kohden, samalla kun säilytetään sileä pinta. Lisäetuna tämä lähestymistapa vähentää kuivamiseen tarvittavaa energiaa noin 18 % verrattuna vanhempiin sitomisteknologioihin. Mutta tässä on yksi huomionarvoinen seikka. Kun kiintoaineen pitoisuus nousee liian korkeaksi, se saattaa tehdä pinnoista haluttua kiiltävämpiä, mikä puolestaan voi vaikuttaa kosketustunteeseen, erityisesti tärkeää premium-luokan tuotteissa. Optimaalinen kohta näyttää olevan juuri tuon 8–12 g/m² alueella. Tällä alueella Bekk-sileyysmittaukset osoittavat arvoja yli 300 sekuntia, ja kiilto pysyy useimpien painosovellusten kannalta hyväksyttävällä tasolla, heijastavuus alle noin 65 GU:ssa 75 asteessa. Sovelluksissa, joissa tarvitaan vielä parempia kalvonmuodostusominaisuuksia, alhaisemman Tg:n VAE-laatut, jotka vaihtelevat miinus 5 asteesta Celsius-asteikkoa aina 10 asteeseen Celsius-asteikkoa asti, toimivat erinomaisesti. Kuitenkin näihin saattaa tarvita erityisiä lisäaineita, joita kutsutaan reologiakorjaimiksi estämään niiden liiallinen tunkeutuminen hyvin huokoisiin materiaaleihin sovellettaessa.
Käytännön toteutusohjeet tulostajille ja pinnoittajille
VAE-emulsiosidosaineilla saavutetaan suljattu pinnanlaatu huomioimalla useita keskeisiä tekijöitä, jotka perustuvat todellisten tuotanto-olosuhteiden kokemuksiin. Ensinnäkin pinnoitteen viskositeetin tulisi olla noin 800–1200 mPa.s. Assosiatiiviset paksuuntajat auttavat paljon, koska ne estävät ikävät raitoja ilmaantumasta, erityisesti kun ajonopeus on 600–1000 metriä minuutissa. Kuivauksen osalta on hyvä syy, miksi suurin osa laitoksista käyttää vaiheittaista kuivausprosessia. Alussa tulisi käyttää 90–110 asteen lämpötiloja ensimmäisissä kuivausvyöhykkeissä, jotta ikävät kuplat eivät muodostu. Lopullisissa vaiheissa lämpötilaa voidaan nostaa hieman 110–130 asteeseen, jotta kalvo muodostuu kunnolla. VAE-emulsion kiintoaineiden pitoisuudella on myös merkitystä. Tavoitteena tulisi olla noin 12–18 prosenttia pigmenttien kokonaispainosta saadakseen tasainen jakautuminen pinnalle. Älä myöskään unohda kosteuden hallintaa kelauksen yhteydessä. Ympäröivän ilman suhteellisen kosteuden pitäminen alle 60 prosentissa tekee suuren eron estettäessä tarttumisongelmia tulevaisuudessa.
Laadun tarkistamiseksi suositellaan Bekk-sulavuuden mittaamista kolmesta eri kohdasta web-ainetta. Lukema 300 sekuntia tai enemmän tarkoittaa, että käsittelemme premium-luokan materiaalia. Jos lukemat puolestaan laskevat alle 200 sekunnin, jotain täytyy säätää. Joko säätää kalvostuspainetta 100–200 kN/m välillä tai lisätä VAE-pitoisuutta noin 2–3 prosenttia. Nämä pienet muutokset voivat tehdä suuren eron lopulliseen tuotelaatuun. Älä myöskään unohda suorittaa viikoittaisia 75 asteen kiiltoisuustestejä, sillä ne auttavat havaitsemaan sidemassan migraatio-ongelmat varhaisessa vaiheessa. Muista aina kalibroida viskosimetrin juuri ennen kuin aloitat uuden erän. Erityistä huomiota tulisi kiinnittää kierrätyskuitualustoihin, koska ne ovat usein huomattavasti huokoisempia. Näille materiaaleille pidätysaineiden käyttö 0,5–1,5 prosentin välillä ennen päällystystä toimii ihmeitä saavuttaessaan tasaisen VAE-kalvon muodostumisen ja kaivatun sileän, tasaisen pintakäsittelyn.
UKK
Mitä on VAE-emulsio?
VAE-emulsio on polymeerityyppi, jota käytetään pinnoitteissa pinnan sileyyden ja joustavuuden parantamiseen. Se on erityisen tehokas paperin valmistuksessa saavuttaessaan sileämpiä pintakohtia.
Miten hiukkaskoko vaikuttaa pinnan sileyteen?
Pienemmät hiukkaskoot voivat täyttää mikroskooppisia aukkoja paperissa, mikä johtaa sileämpään pintaan. Hiukkaset, joiden koko on 80–150 nanometriä, ovat erityisen tehokkaita.
Mikä on lasimuodonmuutostilapiste (Tg) merkitys?
Lasiuodonmuutostilapiste (Tg) on lämpötila, jossa polymeeri siirtyy kovasta tilasta taipuisempaan tilaan. Alhaisemmat Tg-arvot mahdollistavat paremman joustavuuden ja sileämmät pinnat kuivumisen aikana.
Miten VAE-emulsio vertautuu muihin sitoihin?
VAE-emulsio toimii paremmin perinteisiin sitoihin, kuten tärkkelykseen ja styreeni-butaadienilateksiin verrattuna, saavuttaen korkeammat Bekk-sileyysarviot ja aiheuttamalla näin vähemmän pintojen virheitä.
Mikä rooli kalsiumkarbonaatilla ja reologia-aineilla on?
Kalsiumkarbonaatti ja reologiakorja-aineet parantavat pinnoitteiden tasaisuutta parantamalla VAE-emulsioon virtaus- ja tasoitumisominaisuuksia.