EN
Kako VAE emulzija poboljšava glatkoću površine papira
Mehanizam formiranja filma i planarizacije površine
VAE emulzija djeluje čuda kod učinjenja površina papira glađim zbog svojstva stvaranja folije. Kada se materijal osuši, te sićušne polimerne čestice zapravo se spajaju i tvore nešto poput neprekidne, elastične folije koja prekriva površinu papira. To se događa uglavnom zbog kapilarnih sila kada počne isparavati vlaga, a kasnije se polimerni lanci međusobno počinju miješati. Ono što VAE razlikuje od drugih krutih vezivnih sredstava jest toploplastičnost koja mu omogućuje da se pravi prilagodi vlaknima u papiru. Ispitivanja pokazuju da ovo može smanjiti hrapavost površine za oko 35%, prema standardnim ISO 8791-4 mjerenjima. Rezultat je ravna površina koja pomaže u sprečavanju proširivanja tinte tijekom tiskanja, a da pri tome ne ošteti osnovnu strukturu ili propusnost papira.
Uloga veličine čestica i temperature staklastog prijelaza (Tg) u razvoju glatkoće
Glatkoća premazanih površina ovisi uglavnom o dvije svojstva polimera korištenih u procesu: veličini čestica i temperaturi pri kojoj prelaze iz čvrstog u mekano stanje (tzv. Tg). Kada se dođe do nanočestica veličine otprilike 80 do 150 nanometara, ove sićušne čestice zapravo prodru duboko unutar strukture vlakana, popunjavajući mikroskopski sitne pukotine koje čine površinu hrapavom. Temperatura staklastog prijelaza također zahtijeva precizno podešavanje. Polimeri s nižim Tg-om dulje ostaju fleksibilni tijekom sušenja, što daje bolji konačni izgled površine. No, kada povećamo vrijednost Tg-a, materijal postaje otporniji na lijepljenje tijekom skladištenja u vlažnim uvjetima ili pri prolasku kroz kalandr. Točnim podešavanjem oba ova faktora najčešće se postižu vrijednosti glatkoće po Bekku veće od 300 sekundi. To je znatno bolje od onoga što mogu postići standardni veziva na modernim visokobrzinskim uređajima za premazivanje.
VAE emulzija u usporedbi s tradicionalnim vezivima: Usporedba performansi glatkoće
Usporedba s krumpirastim škrobom i stiren-butadijen lateksom korištenjem ISO i Bekk metrike glatkoće
Ispitivanja pokazuju da VAE emulzije zapravo imaju bolje performanse od skroba i lateksa stirena-butađijena (SB) kada se promatraju prema metodi propuštanja zraka ISO 8791-4 i standardima glatkoće po Bekku. Skrobni vezivači imaju svoja ograničenja. Zbog krutih molekula i sklonosti stvaranju velikog broja sitnih rupa, obično daju Bekk vrijednosti ispod 100 sekundi te često rezultiraju filmovima koji nisu jednoliki po površini. Iako SB lateks pomaže u otpornosti na vodu, ima tendenciju pucanja pri prebrzom sušenju, što ometa ukupnu glatkoću. Upravo tu VAE ističe svoje prednosti. Njegova jedinstvena ravnoteža između viskoznosti i elastičnosti, uz nižu temperaturu staklastog prijelaza, omogućuje formiranje jednolikih filmova bez nedostataka. Ti filmovi prilično dobro popune sitne neravnine na podlogama. Neovisna ispitivanja u praksi to potvrđuju. Otvrdnuti premazi na bazi VAE-a obično postižu vrijednosti glatkoće po Bekku između 200 i 320 sekundi, što je otprilike 30 do 50 posto bolje od onoga što može postići skrob. Osim toga, ti premazi održavaju dosljedan sjaj bez mrlja. Za tiskare koji rade visokokvalitetne poslove, to znači manje prodiranja tinte i znatno bolje rezultate proizvodnje u cjelini.
Optimizacija formulacija premaza s VAE emulzijom za maksimalnu glatkoću
Sinergijski učinci s kalcijevim karbonatom i modificiranjem reologije
VAE emulzije izvrsno rade s kalcijevim karbonatom (CaCO3) i to pomaže u stvaranju glađih površina jer punilo i polimer zapravo djeluju zajedno na koristan način. Niska površinska napetost znači da se ove sitne čestice kalcijeva karbonata (manje od 2 mikrona) ravnomjerno raspodjele po cijeloj smjesi. Ova jednolika distribucija smanjuje one dosadne malene praznine i sprječava nastanak površinskih nedostataka. Kada pomiješamo VAE s određenim tipovima zgusivača koji se nazivaju asocijativni zgusivači, dogodi se nešto zanimljivo. Cijela formulacija održava dobre karakteristike protoka bez obzira na vrstu opterećenja kojem je izložena. Tako je tijekom nanošenja manja vjerojatnost curavljenja ili progibanja, ali nakon nanošenja materijal se i dalje pravilno izravnava. Što omogućuje ovo? Pa, VAE prirodno sadrži čestice veličine od 0,5 do 2 mikrona koje savršeno upadaju u prostore između čestica pigmenta i stvarne površine papira ispod.
Balansiranje sadržaja čvrstih tvari, težine prevlake i sjaja—kompromisi u glatkoći
VAE emulzije iznimno dobro funkcioniraju s formulacijama visokog sadržaja čvrstih tvari, obično oko 55 do 65% čvrstih tvari. To proizvođačima omogućuje nanošenje tanjih prevlaka između 8 i 12 grama po kvadratnom metru, a da pritom i dalje održavaju glatke površine. Osim toga, ovaj pristup smanjuje potrebu za energijom za sušenje za otprilike 18% u usporedbi sa starijim tehnologijama veziva. No, postoji jedna važna napomena. Kada sadržaj čvrstih tvari postane previsok, površine postaju sjajnije nego što je poželjno, što može utjecati na osjećaj dodira, osobito kod proizvoda visoke kvalitete. Optimalna točka izgleda da se nalazi upravo u tom rasponu od 8-12 g/m². U ovom rasponu, Bekkovi testovi glatkoće pokazuju vrijednosti iznad 300 sekundi, a razina sjaja ostaje unutar prihvatljivih granica za većinu tiskarskih primjena, pri čemu sjaj ostaje ispod otprilike 65 GU pri 75 stupnjeva. Za primjene koje zahtijevaju još bolja svojstva formiranja filma, niske Tg VAE klase raspona od minus 5 stupnjeva Celzijus do 10 stupnjeva Celzijusa iznimno dobro funkcioniraju. Međutim, one mogu zahtijevati posebne aditive, tzv. modifikatore reologije, kako bi se spriječilo previše produbljivanje u vrlo porozne materijale tijekom nanošenja.
Praktične smjernice za primjenu za tiskare i premazače
Postizanje glatke površinske obrade pri radu s vezivima na bazi emulzije VAE zahtijeva pažnju na nekoliko ključnih čimbenika temeljenih na onome što funkcioniše u stvarnim proizvodnim uvjetima. Prvo od svega, prevlaka mora imati viskoznost između 800 i 1200 mPa.s. Korištenje asocijativnih zgušnjivača puno pomaže jer sprječava pojavu dosadnih crtica, posebno pri brzinama trake između 600 i 1000 metara po minuti. Kada je riječ o sušenju, postoji dobar razlog zašto većina pogona koristi fazirane procese sušenja. Počnite s temperaturama između 90 i 110 stupnjeva Celzijevih u početnim zonama sušenja kako biste spriječili stvaranje dosadnih mjehurića. Zatim malo povećajte temperaturu u finalnim fazama na 110–130 stupnjeva kako bi se film pravilno formirao. Koncentracija čvrstih tvari emulzije VAE također je važna. Ciljajte na otprilike 12 do 18 posto ukupne težine pigmenta kako biste postigli ravnomjerno raspodjelu po površini. I ne zaboravite kontrolu vlažnosti tijekom operacija namatanja. Održavanje okolišnih uvjeta ispod 60% relativne vlažnosti čini veliku razliku u sprječavanju problema sa ljepljenjem kasnije.
Kako biste provjerili kvalitetu, preporučujemo mjerenje Bekk-ove glatkoće na tri različite točke trake. Očitanje od 300 sekundi ili više znači da imamo posla s materijalom visoke klase. No ako brojke padnu ispod 200 sekundi, nešto treba prilagoditi. Ili podesite tlak kalandriranja negdje između 100 i 200 kN/m ili povećajte sadržaj VAE za otprilike 2 do 3 posto. Ove male promjene mogu učiniti veliku razliku u konačnom kvalitetu proizvoda. Ne zaboravite ni na tjedna mjerenja sjaja pod kutom od 75 stupnjeva – ona pomažu u ranoj detekciji problema s migracijom veziva. I uvijek zapamtite da kalibrirate viskozimetre neposredno prije početka svake nove serije. Posebnu pozornost treba posvetiti supstratima od recikliranog vlakna jer su skloniji većoj poroznosti. Za ove materijale, primjena sredstava za retenciju u rasponu od 0,5 do 1,5 posto prije nanošenja prevlake daje odlične rezultate u postizanju konzistentne formacije VAE folije te postizanju glatke, ravne površine koju svi žele.
Česta pitanja
Što je VAE emulzija?
VAE emulzija je vrsta polimera koji se koristi u premazima kako bi se poboljšala glatkoća i fleksibilnost površine. Posebno je učinkovita u proizvodnji papira za postizanje glađih površina.
Kako veličina čestica utječe na glatkoću površine?
Manje veličine čestica mogu popuniti mikroskopske pukotine u papiru, što rezultira glađom površinom. Čestice veličine između 80 i 150 nanometara posebno su učinkovite.
Koja je važnost temperature staklastog prijelaza (Tg)?
Temperatura staklastog prijelaza (Tg) je temperatura pri kojoj polimer prelazi iz tvrdog u kretljivo stanje. Niže vrijednosti Tg omogućuju bolju fleksibilnost i glađe površine tijekom sušenja.
Kako se VAE emulzija uspoređuje s drugim vezivima?
VAE emulzija daje bolje rezultate od tradicionalnih veziva poput skroba i stiren-butadijen lateksa kada je u pitanju postizanje viših ocjena Bekk glatkoće, što rezultira manje površinskih nedostataka.
Koju ulogu igraju kalcijev karbonat i modifikatori reologije?
Kalcijev karbonat i modificatori reologije poboljšavaju glatkoću premaza poboljšavanjem protoka i izravnavanja VAE emulzije.