EN
Hogyan javítja a VAE emulzió a papírfelület simaságát
Fóliaképződés és felületi síkítás mechanizmusa
A VAE-emulzió csodákat tesz a papírfelületek simításában a filmképződési képessége miatt. Amikor az anyag kiszárad, a mikroszkopikus polimer részecskék valójában folyamatos, hajlékony filmet alkotnak a papír felületén. Ez elsősorban a kapilláris erők hatására történik, amikor a nedvesség elpárolog, majd később a polimerláncok keverednek egymással. A VAE-t más, merevebb kötőanyagoktól az különbözteti meg, hogy termoplasztikus tulajdonsággal rendelkezik, így igazán kitölti a papír szálaiban lévő üregeket. Tesztek szerint ez akár 35%-kal is csökkentheti a felület érdességét az ISO 8791-4 szabványos mérések szerint. Az eredmény egy síkabb felület, amely megakadályozza a tinta túlzott terjedését nyomtatás közben, anélkül, hogy károsítaná a papír alapvető szerkezetét vagy légáteresztő képességét.
A részecskeméret és az üvegesedési hőmérséklet (Tg) szerepe a simaság kialakulásában
A bevonatolt felületek simasága főként két, a folyamatban használt polimerek tulajdonságától függ: a részecskék méretétől és attól a hőmérséklettől, amelyen átmennek szilárd állapotból lágyabbá (ezt nevezzük átmeneti hőmérsékletnek, Tg). Amikor nano méretű, kb. 80 és 150 nanométeres részecskékig jutunk, ezek a mikroszkopikus darabkák valójában mélyen behatolnak a szálstruktúrába, kitöltve azokat a mikroszkopikus hézagokat, amelyek érdes tapintásúvá teszik a felületeket. Az üvegesedési hőmérsékletet is finomhangolni kell. Az alacsonyabb Tg-jű polimerek hosszabb ideig maradnak rugalmasak száradás közben, így jobb felületi minőséget eredményezve. Ha viszont növeljük a Tg értékét, az anyag ellenállóbbá válik az összeragadásra nedves tárolási körülmények között vagy kalendergépeken történő átfuttatás során. A két tényező helyes beállítása többnyire 300 másodpercnél magasabb Bekk-sima értékeket eredményez, ami lényegesen jobb, mint amit a szabványos kötőanyagok modern, nagy sebességű bevonógépeken elérhetnek.
VAE Emulzió vs. Hagyományos Kötőanyagok: Simasági Teljesítmény Összehasonlítása
Összehasonlítás Keményítővel és Sztirol-butadién Latexszel ISO és Bekk Simasági Mérőszámok Alapján
A tesztelés azt mutatja, hogy amikor az ISO 8791-4 szerinti levegőáteresztési módszert és a Bekk-féle simasági szabványt vesszük figyelembe, a VAE emulziók valójában jobban teljesítenek, mint a keményítő- és a sztirol-butadién (SB) látex alapú megoldások. A keményítő kötőanyagoknak ugyanakkor vannak korlátaik. Merev molekuláik és a sok apró lyuk kialakítására való hajlamuk miatt általában 100 másodpercnél alacsonyabb Bekk-értékeket eredményeznek, és gyakran nem egyenletes felületű fóliákat hoznak létre. Bár az SB látex javítja a vízállóságot, túl gyors szárítás esetén repedések keletkezhetnek, ami rontja az általános simaságot. Itt válik kiemelkedővé a VAE. Viszkozitása és rugalmassága közötti egyedi egyensúly, valamint alacsonyabb üvegesedési hőmérséklete lehetővé teszi, hogy hibamentes, egységes fóliák alakuljanak ki. Ezek a fóliák valójában jól kitöltik a hordozóréteg kis érdes részeit. Független cégek gyakorlati vizsgálatai is ezt igazolják. A VAE bevonatok általában 200 és 320 másodperc közötti Bekk-simasági értékeket érnek el, ami körülbelül 30–50 százalékkal jobb, mint amit a keményítő el tud érni. Ezenkívül ezek a bevonatok fényességükben is állandóak, foltozott területek nélkül. A minőségi nyomdai munkákon dolgozók számára ez kevesebb tintaelmosódást és lényegesen jobb termelési eredményeket jelent.
Bevonatformulák optimalizálása VAE emulzióval a maximális simaság érdekében
Szinergikus hatások kalcium-karbonáttal és reológia-módosítókkal
A VAE-emulziók kiválóan működnek a kalcium-karbonáttal (CaCO3), és ez segít simább felületek kialakításában, mivel a töltőanyag és a polimer hasznos módon kölcsönhatásba lép egymással. Az alacsony felületi feszültség miatt ezek a kisméretű kalcium-karbonát-részecskék (2 mikrométernél kisebb méretűek) egyenletesen eloszlanak az egész keverékben. Ez az egyenletes eloszlás csökkenti az apró részeket és megakadályozza a felületi hibák kialakulását. Amikor VAE-t bizonyos típusú, asszociatív sűrítőkkel keverünk, érdekes dolog történik. Az egész formuláció jó áramlási tulajdonságokat őriz meg függetlenül attól, milyen típusú mechanikai igénybevételnek van kitéve. Így a felvitel során kisebb az esélye a lefolyásnak vagy lecsüngésnek, de a felvitel után az anyag továbbra is megfelelően kisimul. Mi teszi ezt lehetővé? A VAE-ben természetes módon előforduló részecskék mérete 0,5 és 2 mikrométer között változik, amelyek pont illeszkednek a pigmentrészecskék között, valamint a papír alapanyag felülete alatt keletkező hézagokba.
A szilárd anyag tartalom, bevonat súly és fényesség kiegyensúlyozása – simaság kompromisszumokkal
A VAE-emulziók kiválóan működnek nagy szilárdanyag-tartalmú formulák esetén, általában körülbelül 55–65% szilárdanyag-tartalom mellett. Ez lehetővé teszi a gyártók számára, hogy vékonyabb bevonatokat vigyenek fel, 8 és 12 gramm négyzetméterenként közötti mennyiségben, miközben továbbra is sima felületet biztosítanak. Mintegy mellékhatásként ez az eljárás körülbelül 18%-kal csökkenti a szárítási energiaigényt az előző generációs kötőanyagokhoz képest. Ám itt van egy figyelemre méltó hátrány. Amikor a szilárdanyag-tartalom túl magasra emelkedik, az eredményezett felület túlságosan csillogóvá válhat, ami érintésre való érzetét is befolyásolhatja, különösen fontos premium minőségű termékeknél. Úgy tűnik, a legmegfelelőbb tartomány ugyanezen 8–12 g/m² értékek körül mozog. Ebben a tartományban a Bekk-sima vizsgálatok 300 másodperc feletti értékeket mutatnak, a csillogás pedig elfogadható szinten marad a legtöbb nyomdaalkalmazás számára, a fényesség körülbelül 65 GU alatt marad 75 fokos beesési szög mellett. Olyan alkalmazásoknál, ahol még jobb fóliaképződési tulajdonságokra van szükség, a legalacsonyabb Tg-jú VAE fokozatok, mínusz 5 °C-tól 10 °C-ig kiválóan teljesítenek. Ezek azonban speciális adalékokra, úgynevezett reológiai módosítókra is szorulhatnak, hogy megakadályozzák a túlságosan mély beszívódást nagyon porózus anyagokba alkalmazás közben.
Gyakorlati megvalósítási irányelvek nyomdák és bevontatók számára
Ahhoz, hogy sima felületi minőséget érjünk el VAE emulziós kötőanyagok használatakor, figyelmet kell fordítani több kulcsfontosságú tényezőre, amelyek a gyakorlati termelési körülmények alapján beváltak. Először is, a bevonat viszkozitása valahol 800 és 1200 mPa·s között kell legyen. Az asszociatív sűrítők használata nagy segítség, mivel megakadályozzák az idegesítő csíkok megjelenését, különösen akkor, ha a vonalsebesség 600 és 1000 méter percenkénti tartományban van. A szárítás tekintetében jó oka van annak, hogy a legtöbb üzem fokozatos szárítási eljárást alkalmaz. Kezdjen 90 és 110 °C közötti hőmérséklettel a kezdeti szárítási zónákban, hogy megelőzze a bosszantó hólyagok kialakulását. Ezután növelje kissé a végső szakaszokban 110–130 °C-ra, hogy a film megfelelően kialakulhasson. A VAE emulzió szilárdanyag-koncentrációja is fontos. Célozzon meg kb. 12–18 százalékot a teljes pigmenttömeghez képest, hogy egyenletes eloszlást érjen el a felületen. És ne feledkezzen meg a páratartalom-szabályozásról a visszagöngyölítés során sem. A 60%-os relatív páratartalom alatti környezeti feltételek fenntartása döntő jelentőségű a tapadási problémák későbbi megelőzésében.
A minőség ellenőrzéséhez javasoljuk a Bekk-sima felület mérését a pályán három különböző ponton. Ha az érték 300 másodperc vagy több, akkor prémium minőségű anyaggal van dolgunk. Ha azonban az értékek 200 másodperc alá csökkennek, beavatkozás szükséges. Állítsa a kalander nyomását 100 és 200 kN/m közé, vagy növelje a VAE-tartalmat kb. 2–3 százalékkal. Ezek a kis változtatások jelentősen javíthatják a végső termék minőségét. Ne feledje hetente elvégezni a 75 fokos csillogásmérést sem, hiszen ez korai stádiumban segít azonosítani a kötőanyag-migrációs problémákat. Mindig kalibrálja újra a viszkozimétereket közvetlenül az új adag indítása előtt. Különös figyelmet kell fordítani a reciklált rostbázisú hordozórétegekre, mivel azok általában porózusabbak. Ezeknél az anyagoknál a retenciósegédszerek 0,5–1,5 százalékos alkalmazása a bevonás előtt kiváló hatású a konzisztens VAE-filmképződés és a kívánt sima, lapos felületi minőség elérésében.
GYIK
Mi az a VAE emulzió?
A VAE-emulzió egy olyan polimer, amelyet bevonatokban használnak a felület simaságának és hajlékonyságának javítására. Különösen hatékony a papírgyártásban simább felületek eléréséhez.
Hogyan befolyásolja a részecskeméret a felület simaságát?
A kisebb részecskeméretek kitöltik a papír mikroszkopikus hézagait, így simább felülethez vezetve. A 80 és 150 nanométer közötti részecskeméretek különösen hatékonyak.
Mi a jelentősége az üvegesedési hőmérsékletnek (Tg)?
Az üvegesedési hőmérséklet (Tg) az a hőmérséklet, amelyen egy polimer kemény állapotból rugalmas állapotba vált át. Az alacsonyabb Tg-értékek jobb hajlékonyságot és simább felületet tesznek lehetővé szárítás közben.
Hogyan viszonyul a VAE-emulzió más kötőanyagokhoz?
A VAE-emulzió jobban teljesít, mint a hagyományos kötőanyagok, például a keményítő vagy a sztirol-butadién látex, mivel magasabb Bekk-simasági értékeket ér el, így kevesebb felületi hibát okoz.
Milyen szerepet játszanak a kalcium-karbonát és a reológia-módosítók?
A kalcium-karbonát és a reológiai módosítók javítják a VAE emulzió áramlási és kiegyenlítődési jellemzőit, ezzel növelve a bevonatok simaságát.