कागज़ लेपन में बाइंडर के रूप में वीएई इमल्शन: सतह की चिकनाहट में सुधार

कैसे VAE इमल्शन कागज़ की सतह की चिकनाहट में सुधार करता है

फिल्म निर्माण और सतह समतलीकरण तंत्र

वीएई इमल्शन के फिल्म बनाने की प्रकृति के कारण कागज की सतहों को चिकना बनाने में अद्भुत प्रभाव डालता है। जब यह सामग्री सूखती है, तो उसके छोटे-छोटे पॉलिमर कण वास्तव में कागज की सतह पर एक लगातार, लचीली फिल्म के समान बनने के लिए एक साथ आते हैं। यह मुख्य रूप से नमी निकलने पर केशिका बलों के कारण होता है, और बाद में पॉलिमर श्रृंखलाएँ एक दूसरे में मिलने लगती हैं। अन्य कठोर बाइंडिंग एजेंटों से वीएई को अलग करने वाली बात यह है कि इसमें थर्मोप्लास्टिक गुण होता है, जो इसे कागज के तंतुओं के चारों ओर वास्तव में ढलने की अनुमति देता है। परीक्षणों से पता चलता है कि यह सतह की खुरदरापन को लगभग 35% तक कम कर सकता है, जो मानक ISO 8791-4 माप के अनुसार है। परिणामस्वरूप एक समतल सतह बनती है जो मुद्रण के दौरान स्याही के अत्यधिक फैलाव को रोकने में मदद करती है, बिना कागज की मूल संरचना या सांस लेने की क्षमता को नुकसान पहुँचाए।

चिकनाहट विकास में कण आकार और ग्लास ट्रांजिशन तापमान (Tg) की भूमिका

लेपित सतहों की चिकनाहट मुख्य रूप से प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले पॉलिमर के दो गुणों पर निर्भर करती है: कणों का आकार और वह तापमान जिस पर वे ठोस से नरम अवस्था में संक्रमण करते हैं (जिसे Tg कहा जाता है)। जब हम लगभग 80 से 150 नैनोमीटर के नैनो स्तर के कणों तक पहुँचते हैं, तो ये छोटे-छोटे कण वास्तव में तंतु संरचना के भीतर गहराई तक प्रवेश कर जाते हैं, जिससे सूक्ष्म स्तर पर सतहों को खुरदुरापन देने वाली सूक्ष्म दरारें भर जाती हैं। कांच संक्रमण तापमान को भी थोड़ा समायोजित करने की आवश्यकता होती है। कम Tg वाले पॉलिमर सूखने के दौरान अधिक समय तक लचीले बने रहते हैं, जिससे बेहतर सतह परिष्करण प्राप्त होता है। लेकिन जब हम Tg मान में वृद्धि करते हैं, तो सामग्री आर्द्र परिस्थितियों में भंडारण के दौरान या कैलेंडरिंग उपकरणों से गुजरते समय चिपकने के प्रति अधिक प्रतिरोधी हो जाती है। इन दोनों कारकों को सही ढंग से समायोजित करने पर अधिकांश समय बेक चिकनाहट मापांक 300 सेकंड से अधिक प्राप्त होता है। यह आधुनिक उच्च गति वाली कोटिंग मशीनों पर मानक बाइंडर द्वारा प्राप्त किए जा सकने वाले परिणाम से काफी बेहतर है।

वीएई इमल्शन बनाम पारंपरिक बाइंडर: चिकनाहट प्रदर्शन की तुलना

ISO और बेक चिकनाहट मापदंडों का उपयोग करके स्टार्च और स्टायरीन-ब्यूटाडाईन लैटेक्स के विरुद्ध तुलना

परीक्षणों से पता चलता है कि जब हम ISO 8791-4 वायु रिसाव विधि और बेक स्मूथनेस मानकों के माध्यम से चीजों को देखते हैं, तो VAE इमल्शन स्टार्च और स्टायरीन-ब्यूटाडाइईन (SB) लैटेक्स विकल्पों दोनों की तुलना में वास्तव में बेहतर प्रदर्शन करते हैं। हालाँकि स्टार्च बाइंडर में कुछ सीमाएँ हैं। अपने कठोर अणुओं और बहुत से छोटे-छोटे छेद बनाने की प्रवृत्ति के कारण, उनके बेक पढ़ने के मान आमतौर पर 100 सेकंड से कम होते हैं और अक्सर सतहों पर फिल्में बहुत असमान हो जाती हैं। जबकि SB लैटेक्स जल प्रतिरोध में सहायता करता है, लेकिन तेजी से सूखने पर यह फटने लगता है, जिससे समग्र स्मूथनेस खराब हो जाती है। यहीं पर VAE उत्कृष्ट है। श्यानता और लचीलेपन के बीच इसका अद्वितीय संतुलन, साथ ही निम्न कांच संक्रमण तापमान, बिना दोष के समान रूप से फिल्म बनाने की अनुमति देता है। ये फिल्में वास्तव में सब्सट्रेट्स पर उन छोटे खुरदुरे स्थानों को ठीक से भर देती हैं। स्वतंत्र कंपनियों द्वारा वास्तविक दुनिया के परीक्षणों ने इसकी पुष्टि की है। VAE कोटिंग्स आमतौर पर 200 से 320 सेकंड के बीच बेक स्मूथनेस संख्या प्राप्त करते हैं, जो स्टार्च की तुलना में लगभग 30 से 50 प्रतिशत बेहतर है। इसके अलावा, ये कोटिंग्स किसी भी धब्बेदार क्षेत्र के बिना अपनी चमक को स्थिर रखते हैं। उच्च गुणवत्ता वाले कार्यों पर काम कर रहे प्रिंटरों के लिए, इसका अर्थ है कम स्याही फैलाव और कुल मिलाकर बहुत बेहतर उत्पादन परिणाम।

अधिकतम चिकनाहट के लिए वीएई इमल्शन के साथ कोटिंग सूत्रीकरण का अनुकूलन

कैल्शियम कार्बोनेट और रियोलॉजी मॉडिफायर्स के साथ सहकार्य प्रभाव

वीएई इमल्शन कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO3) के साथ बहुत अच्छा काम करते हैं और यह चिकनी सतहों के निर्माण में सहायता करता है क्योंकि भराव सामग्री और बहुलक वास्तव में एक सहायक तरीके से एक-दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। निम्न सतह तनाव के कारण ये छोटे कैल्शियम कार्बोनेट कण (आकार में 2 माइक्रॉन से कम) मिश्रण में समान रूप से फैल जाते हैं। इस समान वितरण से छोटे-छोटे अवांछित अंतराल कम हो जाते हैं और सतह पर दोष बनने से रोकथाम होती है। जब हम वीएई को सहजीवी मोटाई बढ़ाने वाले पदार्थों (associative thickeners) के कुछ प्रकारों के साथ मिलाते हैं, तो एक दिलचस्प घटना घटित होती है। पूरा सूत्रीकरण किसी भी प्रकार के तनाव के तहत अच्छे प्रवाह गुणों को बनाए रखता है। इसलिए आवेदन के दौरान धारा या झुकाव की कम संभावना होती है, लेकिन आवेदन के बाद भी सामग्री स्वयं को ठीक ढंग से समतल कर लेती है। ऐसा क्या संभव बनाता है? खैर, वीएई में 0.5 से 2 माइक्रॉन तक के प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले कण होते हैं जो रंगद्रव्य कणों और उसके नीचे वास्तविक कागज की सतह के बीच छोड़े गए स्थानों में बिल्कुल फिट बैठते हैं।

ठोस सामग्री, कोटिंग वजन और चमक को संतुलित करना—चिकनाहट के लिए समझौता

वीएई इमल्शन उच्च ठोस सामग्री वाले सूत्रों के साथ बहुत अच्छा काम करते हैं, आमतौर पर लगभग 55 से 65% ठोस पदार्थ। इससे निर्माताओं को 8 से 12 ग्राम प्रति वर्ग मीटर के बीच पतले कोटिंग लगाने की अनुमति मिलती है, जबकि फिर भी चिकनी परिष्कृत सतह बनी रहती है। एक अतिरिक्त लाभ के रूप में, यह दृष्टिकोण पुरानी बाइंडर तकनीकों की तुलना में लगभग 18% तक सूखने के लिए ऊर्जा आवश्यकताओं को कम कर देता है। लेकिन यहाँ एक बात का ध्यान रखना महत्वपूर्ण है। जब ठोस सामग्री बहुत अधिक हो जाती है, तो यह सतहों को वांछित से अधिक चमकदार बना देती है, जिससे उनकी स्पर्श करने पर चिकनाहट प्रभावित हो सकती है, विशेष रूप से प्रीमियम गुणवत्ता वाले उत्पादों के लिए यह महत्वपूर्ण है। मीठे बिंदु (स्वीट स्पॉट) को खोजना उन्हीं 8-12 ग्राम/मी² के आंकड़ों के आसपास प्रतीत होता है। इस सीमा में, बेक चिकनाहट परीक्षण 300 सेकंड से अधिक मान दिखाते हैं, और चमक का स्तर अधिकांश मुद्रण अनुप्रयोगों द्वारा स्वीकार्य माने जाने वाले भीतर रहता है, 75 डिग्री पर लगभग 65 जीयू से कम चमक बनाए रखते हुए। उन अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें और बेहतर फिल्म निर्माण गुणों की आवश्यकता होती है, -5 डिग्री सेल्सियस से लेकर 10 डिग्री सेल्सियस तक की निम्न टीजी वीएई ग्रेड असाधारण रूप से अच्छा प्रदर्शन करते हैं। हालांकि, इन्हें अनुप्रयोग के दौरान बहुत छिद्रित सामग्री में बहुत गहराई तक धंसने से रोकने के लिए रेऑलॉजी मॉडिफायर कहलाने वाले विशेष संवर्धकों की आवश्यकता हो सकती है।

प्रिंटर्स और कोटर्स के लिए व्यावहारिक कार्यान्वयन दिशानिर्देश

VAE इमल्शन बाइंडर के साथ काम करते समय चिकनी सतह परिष्करण प्राप्त करने के लिए वास्तविक उत्पादन सेटिंग्स में जो कुछ कारगर है, उसके आधार पर कई प्रमुख कारकों पर ध्यान देना आवश्यक है। सबसे पहले, कोटिंग की श्यानता लगभग 800 से 1200 mPa.s के आसपास होनी चाहिए। सहजीवी मोटाईकारक (associative thickeners) का उपयोग करने से बहुत मदद मिलती है क्योंकि वे उन परेशान करने वाले धब्बों को खासकर 600 से 1000 मीटर प्रति मिनट की लाइन गति पर रोकते हैं। सुखाने के मामले में, अधिकांश सुविधाओं द्वारा चरणबद्ध सुखाने की प्रक्रिया अपनाने का एक अच्छा कारण है। प्रारंभिक सुखाने क्षेत्रों में 90 से 110 डिग्री सेल्सियस के बीच तापमान के साथ शुरुआत करें ताकि उन झुर्रियों जैसी समस्याओं को रोका जा सके। फिर अंतिम चरणों में इसे थोड़ा बढ़ाकर 110-130 डिग्री कर दें ताकि फिल्म ठीक से बन सके। VAE इमल्शन ठोसों की सांद्रता भी महत्वपूर्ण है। सतह पर समान वितरण प्राप्त करने के लिए कुल रंगद्रव्य भार का लगभग 12 से 18 प्रतिशत लक्ष्य रखें। और रीवाइंडिंग ऑपरेशन के दौरान आर्द्रता नियंत्रण को न भूलें। भविष्य में ब्लॉकिंग समस्याओं को रोकने में 60% सापेक्ष आर्द्रता से कम के वातावरणीय परिस्थितियाँ बहुत अंतर लाती हैं।

गुणवत्ता की जांच करने के लिए, हम वेब के साथ तीन अलग-अलग स्थानों पर बेक स्मूथनेस मापने की सिफारिश करते हैं। 300 सेकंड या उससे अधिक का पठन प्रीमियम ग्रेड सामग्री को दर्शाता है। लेकिन यदि संख्या 200 सेकंड से नीचे आ जाती है, तो कुछ समायोजन की आवश्यकता होती है। या तो कैलेंडरिंग दबाव को 100 से 200 kN/m के बीच में समायोजित करें या VAE सामग्री को लगभग 2 से 3 प्रतिशत तक बढ़ाएं। अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता में ये छोटे बदलाव बहुत बड़ा अंतर ला सकते हैं। साप्ताहिक 75 डिग्री चमक परीक्षण भी न भूलें—ये बाइंडर माइग्रेशन संबंधी समस्याओं को जल्दी पकड़ने में मदद करते हैं। और हमेशा याद रखें कि प्रत्येक नई बैच की शुरुआत से ठीक पहले विस्कोमीटर को कैलिब्रेट करें। रीसाइकिल फाइबर सब्सट्रेट्स पर विशेष ध्यान देना चाहिए क्योंकि वे अधिक सम्मोहक होते हैं। इन सामग्रियों के लिए, कोटिंग से पहले 0.5 से 1.5 प्रतिशत की सीमा में रिटेंशन एड्स लगाने से VAE फिल्म निर्माण में सुसंगतता बनाए रखने और वह चिकनी, सपाट सतह परिष्करण प्राप्त करने में बहुत फायदा होता है जो सभी चाहते हैं।

सामान्य प्रश्न

वीएई पायस क्या है?

वीएई इमल्शन कोटिंग में सतह की सुचालता और लचीलापन बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक प्रकार का पॉलिमर है। यह कागज उत्पादन में चिकने फिनिश प्राप्त करने के लिए विशेष रूप से प्रभावी है।

कण आकार सतह की सुचालता को कैसे प्रभावित करता है?

छोटे कण आकार कागज में सूक्ष्म अंतराल को भर सकते हैं, जिससे सतह अधिक चिकनी हो जाती है। 80 से 150 नैनोमीटर के आकार के कण विशेष रूप से प्रभावी होते हैं।

ग्लास ट्रांजिशन तापमान (Tg) का क्या महत्व है?

ग्लास ट्रांजिशन तापमान (Tg) वह तापमान है जिस पर एक पॉलिमर कठोर अवस्था से लचीली अवस्था में संक्रमण करता है। कम Tg मान सुखाने के दौरान बेहतर लचीलापन और चिकनी सतह प्रदान करते हैं।

वीएई इमल्शन अन्य बाइंडर की तुलना में कैसे है?

वीएई इमल्शन स्टार्च और स्टायरीन-ब्यूटाडाइइन लैटेक्स जैसे पारंपरिक बाइंडर की तुलना में उच्च बेक सुचालता रेटिंग प्राप्त करने में बेहतर प्रदर्शन करता है, जिससे सतह दोष कम होते हैं।

कैल्शियम कार्बोनेट और रियोलॉजी मॉडिफायर की क्या भूमिका होती है?

कैल्शियम कार्बोनेट और रेओलॉजी संशोधक वीएई निलंबन के प्रवाह और समतलन गुणों में सुधार करके लेपों की मसृणता को बढ़ाते हैं।