EN
Як емульсія ВАЕ покращує гладкість поверхні паперу
Механізм утворення плівки та вирівнювання поверхні
Емульсія ВАЕ діє дива, роблячи поверхні паперу гладшими завдяки своїй здатності утворювати плівки. Коли матеріал висихає, ці мікрочастинки полімеру поєднуються, утворюючи неперервну еластичну плівку на поверхні паперу. Це відбувається головним чином через капілярні сили, коли починає виходити волога, а потім ланцюги полімеру починають змішуватися один з одним. Те, що відрізняє ВАЕ від інших жорстких сполучних, — це його термопластична якість, яка дозволяє йому добре облягати волокна паперу. Випробування показали, що це може зменшити шорсткість поверхні приблизно на 35% згідно зі стандартними вимірюваннями ISO 8791-4. Результатом є рівніша поверхня, яка допомагає запобігти надмірному розтіканню чорнил під час друку, не пошкоджуючи при цьому основну структуру або паропроникність самого паперу.
Роль розміру частинок та температури склування (Tg) у формуванні гладкості
Гладкість покритих поверхонь залежить переважно від двох властивостей полімерів, що використовуються в процесі: розміру частинок та температури переходу з твердого стану у м’який (так звана Tg). Коли ми доходиш до нанорозмірних частинок розміром близько 80–150 нанометрів, ці дрібні частинки фактично проникають глибоко всередину структури волокна, заповнюючи ті крихітні проміжки, які на мікроскопічному рівні роблять поверхні шорсткими. Температуру склування також потрібно точно налаштувати. Полімери з нижчою Tg довше залишаються гнучкими під час висихання, забезпечуючи кращу якість поверхні. Але коли значення Tg зростає, матеріал стає стійкішим до злипання під час зберігання за високої вологості або при проходженні через каландрове обладнання. Правильне поєднання цих двох факторів найчастіше забезпечує показники гладкості за Бекком понад 300 секунд. Це набагато краще, ніж те, що можуть досягти стандартні зв’язувачі на сучасному високошвидкісному фарбувальному обладнанні.
Порівняння емульсії ВАЕ з традиційними зв'язуючими: показники гладкості
Порівняльна оцінка за показниками крохмалю та стирол-бутадієнового латексу з використанням метрик гладкості ISO та Бека
Тестування показує, що за методом визначення проникності повітря ISO 8791-4 та стандартами гладкості Бекка емульсії ВАЕ насправді працюють краще, ніж крохмаль і латекс стирол-бутадієн (SB). Проте крохмальні зв'язуючі мають свої обмеження. Через жорсткість їхніх молекул і схильність утворювати безліч дрібних пор вони зазвичай дають показники Бекка менше 100 секунд і часто призводять до утворення плівок, які погано розподіляються по поверхні. Хоча латекс SB і покращує водостійкість, він схильний до тріщин при швидкому висиханні, що погіршує загальну гладкість. Тут і проявляються переваги ВАЕ. Його унікальна рівновага між в'язкістю та пружністю, а також нижча температура склування дозволяють утворювати однорідні плівки без дефектів. Ці плівки добре заповнюють дрібні нерівності на основі. Незалежні компанії підтвердили це на практиці. Покриття на основі ВАЕ зазвичай досягають значень гладкості за Бекком у діапазоні від 200 до 320 секунд, що на 30–50 відсотків краще, ніж у крохмальних аналогів. Крім того, такі покриття зберігають рівномірний блиск без плямистих ділянок. Для друкарів, які працюють над високоякісними завданнями, це означає менше розтікання чорнила та значно кращі результати виробництва в цілому.
Оптимізація формул покриттів з емульсією ВАОЕ для максимальної гладкості
Синергетичний ефект із карбонатом кальцію та модифікаторами реології
Емульсії ВАЕ дуже добре працюють з карбонатом кальцію (CaCO3), і це сприяє утворенню більш рівних поверхонь, оскільки наповнювач і полімер взаємодіють між собою корисним чином. Низька поверхнева напруга означає, що ці дрібні частинки карбонату кальцію (менше 2 мкм у розмірі) рівномірно розподіляються по всій суміші. Такий рівномірний розподіл зменшує ті неприємні маленькі порожнини та запобігає утворенню дефектів на поверхні. Коли ми змішуємо ВАЕ з певними типами загусників, які називаються асоціативними загусниками, відбувається дещо цікаве. Уся формула зберігає гарні характеристики текучості незалежно від того, який вид напруження вона витримує. Тож під час нанесення менше ймовірність стікання або провисання матеріалу, але після нанесення він все ще належним чином вирівнюється. Що робить це можливим? Справа в тому, що ВАЕ має природні частинки розміром від 0,5 до 2 мкм, які ідеально вписуються в простори між частинками пігменту та самою поверхнею паперу під ними.
Баланс вмісту твердих речовин, маси покриття та глянцю — компроміси щодо рівності
Емульсії ВАЕ дуже добре працюють із формулами з високим вмістом сухих речовин, зазвичай близько 55–65%. Це дозволяє виробникам наносити тонші покриття у межах 8–12 грамів на квадратний метр, одночасно забезпечуючи гладку поверхню. Крім того, такий підхід скорочує витрати енергії на сушіння приблизно на 18% порівняно зі старішими технологіями зв'язувальних речовин. Проте є один важливий недолік: коли вміст сухих речовин стає надто високим, поверхня може стати надмірно блискучою, що впливає на тактильні відчуття, особливо важливо для продуктів преміум-класу. Оптимальним компромісом, схоже, є ті самі показники 8–12 г/м². У цьому діапазоні значення тесту гладкості за Бекком перевищують 300 секунд, а рівень блиску залишається в межах прийнятного для більшості друкованих матеріалів — менше приблизно 65 ОБ при куті 75 градусів. Для застосувань, де потрібні ще кращі властивості утворення плівки, добре себе показують марки ВАЕ з нижчою температурою склування (Tg) у діапазоні від мінус 5 до 10 градусів Цельсія. Однак для них можуть знадобитися спеціальні добавки, так звані модифікатори реології, щоб запобігти надмірному проникненню в матеріали з високою пористістю під час нанесення.
Практичні рекомендації щодо впровадження для друкарів і покривальників
Отримання гладкого кінцевого покриття при роботі з в’яжучими на основі емульсії ВАЕ вимагає уваги до кількох ключових факторів, що перевірені на практиці. По-перше, в’язкість покриття має становити приблизно 800–1200 мПа·с. Використання асоціативних загусників значно допомагає, оскільки вони запобігають утворенню неприємних смуг, особливо під час роботи на швидкостях лінії від 600 до 1000 метрів на хвилину. Щодо сушіння, існує чітка причина, чому більшість виробництв вдаються до ступінчастого процесу сушіння. Спочатку слід використовувати температури від 90 до 110 °C у початкових зонах сушіння, щоб запобігти утворенню дратівливих пухирів. Потім трохи підвищте температуру на фінальному етапі до 110–130 °C, щоб плівка правильно сформувалася. Має значення також концентрація твердих речовин емульсії ВАЕ. Намагайтеся підтримувати рівень приблизно 12–18 відсотків від загальної ваги пігменту для забезпечення рівномірного розподілу по поверхні. І не забувайте про контроль вологості під час операцій перемотування. Підтримання навколишніх умов із відносною вологістю нижче 60 % кардинально зменшує ризик проблем із прилипанням у майбутньому.
Для перевірки якості рекомендуємо виміряти гладкість за Бекком у трьох різних місцях по полотну. Якщо показник становить 300 секунд або більше — це ознака матеріалу преміум-класу. Але якщо значення падає нижче 200 секунд, потрібно щось змінити. Налаштуйте тиснення каландра у діапазоні від 100 до 200 кН/м або збільште вміст VAE приблизно на 2–3 відсотки. Ці невеликі корективи можуть суттєво вплинути на якість кінцевого продукту. Не забувайте також проводити щотижневі тести блиску під кутом 75 градусів — вони допомагають своєчасно виявити проблеми міграції зв'язуючого. І завжди калібруйте віскозиметри безпосередньо перед початком роботи з кожною новою партією. Особливу увагу слід приділяти підкладкам із вторинного волокна, оскільки вони зазвичай більш пористі. Для таких матеріалів застосування засобів для утримання (retention aids) у кількості 0,5–1,5 відсотка перед нанесенням покриття чудово сприяє стабільному формуванню плівки VAE та отриманню гладкої, рівної поверхні, яку всі прагнуть.
ЧаП
Що таке емульсія VAE?
Емульсія ВАЕ — це полімер, який використовується у покриттях для покращення гладкості та еластичності поверхні. Вона особливо ефективна у виробництві паперу для отримання більш рівних поверхонь.
Як розмір частинок впливає на гладкість поверхні?
Дрібніші частинки можуть заповнювати мікроскопічні зазори в папері, забезпечуючи більш гладку поверхню. Найефективнішими є частинки розміром від 80 до 150 нанометрів.
Яке значення має температура скловидного переходу (Tg)?
Температура скловидного переходу (Tg) — це температура, при якій полімер переходить із твердого стану в еластичний. Нижчі значення Tg забезпечують кращу гнучкість і гладкість поверхні під час сушіння.
Як емульсія ВАЕ порівнюється з іншими зв'язуючими речовинами?
Емульсія ВАЕ перевершує традиційні зв'язуючі, такі як крохмаль і латекс стирол-бутадієн, за показниками гладкості за Бекком, що призводить до меншої кількості дефектів поверхні.
Яку роль відіграють карбонат кальцію та модифікатори реології?
Карбонат кальцію та модифікатори реології підвищують рівномірність покриттів шляхом поліпшення властивостей розтікання і вирівнювання емульсії ВАО.