EN
Hur VAE-emulsion förbättrar pappersytans jämnhet
Filmbildnings- och ytplaneringsmekanism
VAE-emulsionen fungerar utmärkt för att göra papytans ytor jämnare tack vare sin filmbildande egenskap. När materialet torkar sammanfogas de små polymerpartiklarna och bildar en kontinuerlig, böjlig film över papytans yta. Detta sker främst på grund av kapillärkrafter när fukten börjar avdunsta, varefter polymerkedjorna gradvis blandas samman. Vad som skiljer VAE från andra stela bindemedel är dess termoplastiska egenskap som gör att det kan anpassa sig bra till papyrens fibrer. Tester visar att detta kan minska ytjämnheten med cirka 35 %, enligt standarden ISO 8791-4. Resultatet blir en jämnare yta som hjälper till att förhindra att bläcket sprider sig för mycket vid tryckning, utan att skada papyrens grundläggande struktur eller andningsförmåga.
Partikelstorlek och glastvändpunkts temperatur (Tg) roll i utvecklingen av jämnhet
Ytans jämnhet för belagda ytor beror främst på två egenskaper hos polymerer som används i processen: hur stora partiklarna är och vid vilken temperatur de övergår från fast till mjuk (s.k. glasövergångstemperatur, Tg). När vi kommer ner till nanoskala, med partiklar omkring 80 till 150 nanometer, tränger dessa små partiklar faktiskt djupt in i fiberstrukturen och fyller de mikroskopiska luckorna som gör ytor grova på mikronivå. Glasövergångstemperaturen behöver också finjusteras. Polymerer med lägre Tg förblir flexibla längre under torkning, vilket ger en bättre ytfinish. Men när vi ökar Tg-värdet blir materialet mer motståndskraftigt mot sammanhäftning vid lagring i fuktiga förhållanden eller när det passerar genom kalanderutrustning. När båda dessa faktorer är rätt inställda resulterar det oftast i Bekrohetsmätningar över 300 sekunder. Det är långt bättre än vad standardbindemedel kan uppnå på moderna höghastighetsbeläggningsmaskiner.
VAE-emulsion jämfört med traditionella bindemedel: Jämförelse av ytjämnhetsegenskaper
Jämförelse mot stärkelse och styren-butadienlatex med hjälp av ISO- och Bekk-ytjämnhetsmått
Tester visar att när vi tittar på saker genom ISO 8791-4:s metod för luftläckage och Bekk-slätethetsstandarder, presterar VAE-emulsioner faktiskt bättre än både stärkelse och styrén-butadien (SB) latex. Stärkelsebindemedel har dock sina begränsningar. På grund av sina styva molekyler och benägenhet att skapa många små hål ger de vanligtvis Bekk-värden under 100 sekunder och resulterar ofta i filmer som inte är särskilt jämnt fördelade över ytor. Även om SB-latex hjälper till med vattenbeständighet tenderar den att spricka vid snabb torkning, vilket försämrar den totala slätheten. Här sticker VAE ut. Dess unika balans mellan viskositet och elasticitet, tillsammans med en lägre glastemperatur, möjliggör jämnbildande filmer utan defekter. Dessa filmer fyller faktiskt i små ojämnheter på underlag ganska bra. Verkliga tester utförda av oberoende företag bekräftar detta. VAE-beklädnader uppnår typiskt Bekk-slätethetsvärden mellan 200 och 320 sekunder, vilket är ungefär 30 till 50 procent bättre än vad stärkelse klarar av. Dessutom behåller dessa beläggningar sin glans konsekvent utan fläckiga områden. För tryckare som arbetar med högkvalitativa uppdrag innebär detta mindre bläckutslag och mycket bättre produktionsergonomier i allmänhet.
Optimering av beläggningsformuleringar med VAE-emulsion för maximal mjukhet
Synergetiska effekter med kalciumkarbonat och reologimodifierare
VAE-emulsioner fungerar mycket bra med kalciumkarbonat (CaCO3), och detta bidrar till jämnare ytor eftersom fyllnadsmedlet och polymeren faktiskt samverkar på ett gynnsamt sätt. Den låga ytspänningen innebär att dessa små kalciumkarbonatpartiklar (mindre än 2 mikrometer i storlek) sprider ut sig jämnt genom blandningen. Denna jämna fördelning minskar de irriterande små luckorna och förhindrar bildandet av ytfel. När vi blandar VAE med vissa typer av tjocknare, så kallade associerande tjocknere, sker något intressant. Hela formuleringen behåller goda flödesegenskaper oavsett vilken typ av belastning den utsätts för. Så under appliceringen är risken mindre att materialet rinner eller sladdrar, men efter applicering jämnar det fortfarande ut sig korrekt. Vad gör detta möjligt? Jo, VAE har naturligt förekommande partiklar i storlekar mellan 0,5 och 2 mikrometer, vilka passar perfekt i utrymmena mellan pigmentpartiklarna och den faktiska papytan nedanför.
Balansering av fasta ämnen, beläggningsvikt och glans—avvägningar för jämnhet
VAE-emulsioner fungerar mycket bra med formuleringsmedel med högt fastämnesinnehåll, vanligtvis cirka 55 till 65 % fasta ämnen. Detta gör att tillverkare kan applicera tunnare beläggningar mellan 8 och 12 gram per kvadratmeter samtidigt som de fortfarande upprätthåller släta ytor. Som ett extra plus minskar denna metod energibehovet för torkning med ungefär 18 % jämfört med äldre bindemedelstekniker. Men det finns en nackdel som är värd att nämna här. När fastämneshalten blir för hög tenderar den att göra ytor glansigare än önskat, vilket faktiskt kan påverka hur släta de känns vid beröring, särskilt viktigt för produkter av premiumkvalitet. Den optimala punkten verkar ligga kring samma 8–12 g/m². Inom detta intervall visar Bekk-slipethetstester värden över 300 sekunder, och glansnivåerna hålls inom vad de flesta tryckapplikationer anser acceptabelt, med glans under cirka 65 GU vid 75 grader. För applikationer som kräver ännu bättre filmbildningsegenskaper fungerar VAE-sorter med lägre Tg, från minus 5 grader Celsius upp till 10 grader Celsius, exceptionellt bra. Dessa kan dock behöva speciella tillsatsmedel kallade reologimodifierare för att förhindra att de tränger för djupt ner i mycket porösa material under applicering.
Praktiska riktlinjer för implementering för tryckare och besträngare
För att uppnå en slät ytfärg med VAE-emulsionsbindemedel krävs uppmärksamhet på flera nyckelfaktorer baserat på vad som fungerar i verkliga produktionsmiljöer. För det första måste beläggningen ha en viskositet någonstans mellan 800 och 1200 mPa.s. Användning av associativa tjocknare hjälper mycket eftersom de förhindrar irriterande streck, särskilt vid linjehastigheter mellan 600 och 1000 meter per minut. När det gäller torkning finns det goda skäl till varför de flesta anläggningar använder stegvis torkning. Börja med temperaturer mellan 90 och 110 grader Celsius i de inledande torkzonerna för att förhindra irriterande blister. Sedan kan man höja temperaturen något i de slutgiltiga stegen till 110–130 grader så att filmen verkligen bildas korrekt. Koncentrationen av fasta ämnen i VAE-emulsionen spelar också roll. Syfta mot cirka 12 till 18 procent av den totala pigmentvikten för att få en jämn fördelning över ytan. Och glöm inte bort fuktreglering under omspolningsoperationer. Att hålla omgivningsförhållandena under 60 procent relativ luftfuktighet gör stor skillnad för att förhindra blockningsproblem längre fram.
För att kontrollera kvaliteten rekommenderar vi att mäta Bekrohetsmåttet på tre olika ställen längs banan. Ett värde på 300 sekunder eller mer innebär att vi har med ett material av premiumklass att göra. Men om värdena sjunker under 200 sekunder krävs justeringar. Antingen justerar du kalandertrycket någonstans mellan 100 och 200 kN/m eller ökar VAE-halten med cirka 2 till 3 procent. Dessa små förändringar kan göra stor skillnad för den slutgiltiga produktkvaliteten. Glöm inte heller bort de veckovisa glansmätningarna vid 75 grader – de hjälper till att upptäcka bindningsmedelsmigration tidigt. Och kom ihåg alltid att kalibrera visköserna direkt innan du startar en ny sats. Särskild uppmärksamhet bör ägnas återvunna fibrabaser eftersom de tenderar att vara mer porösa. För dessa material fungerar det utmärkt att tillsätta retentionshjälpmedel i intervallet 0,5 till 1,5 procent före beläggning, vilket ger en jämn VAE-filmbildning och uppnåendet av den släta, platta ytan som alla eftersträvar.
Vanliga frågor
Vad är VAE-emulsion?
VAE-emulsion är en typ av polymer som används i beläggningar för att förbättra ytans jämnhet och flexibilitet. Den är särskilt effektiv inom pappersproduktion för att uppnå slätare ytor.
Hur påverkar partikelstorlek ytjämnheten?
Små partikelstorlekar kan fylla mikroskopiska luckor i papper, vilket leder till en jämnare yta. Partiklar med storlek mellan 80 och 150 nanometer är särskilt effektiva.
Vad är betydelsen av glasövergångstemperatur (Tg)?
Glasövergångstemperaturen (Tg) är den temperatur vid vilken en polymer övergår från ett hårt tillstånd till ett formbart. Lägre Tg-värden möjliggör bättre flexibilitet och jämnare ytor under torkning.
Hur står sig VAE-emulsion i jämförelse med andra bindemedel?
VAE-emulsion presterar bättre än traditionella bindemedel som stärkelse och styrén-butadienlatex när det gäller att uppnå högre Bekk-jämnhetsvärden, vilket resulterar i färre ytfel.
Vilken roll spelar kalciumkarbonat och reologiändrande ämnen?
Kalciumkarbonat och reologimodifierare förbättrar ytlackets jämnhet genom att förbättra flödes- och jämningsegenskaperna hos VAE-emulsionen.