Оглавление
Введение
. Литературный обзор
.1 Характеристика используемых компонентов при получении ЦКМ
.1.1 Бумага-основа
.1.2 Меловальная суспензия
.1.3 Покрытие
.2 Используемый способ печати
.3 Схема материала
. Составление композиции бумаги-основы
.1 Показатели качества бумаги-основы для нанесения покрытий
.2 Составление композиции
. Меловальное покрытие
.1 Компонентный состав меловальной суспензии
.2 Приготовление меловальной суспензии
.3 Узел нанесения меловального покрытия
. Нанесение холодносвариваемого покрытия на оборотную сторону КМ
. Принципиальная технологическая схема получения ЦКМ и изготовления упаковки
Заключение
Оглавление
Библиографический список
Введение
В соответствии с полученным заданием в данной курсовой работе разрабатывается целлюлозно-композиционный материал с холодносвариваемым покрытием.
Требования к меловальному покрытию: высокая белизна и глянец.
Материал в целом должен обладать эластичностью.
Барьерное покрытие - холодносвариваемое покрытие.
Данный материал предназначен для герметичного упаковывания на автоматических линиях сухих нежирных продуктов с
влажностью не более 15%, сухих БАД и
пищевых добавок, в том числе таблетированных форм, лекарственных трав, семян,
предметов личной гигиены. [1]
1. Литературный обзор
.1 Характеристика используемых
компонентов при получении ЦКМ
.1.1 Бумага-основа
Оберточно-упаковочные виды бумаги - класс бумаги, применяемой для упаковки пищевых продуктов и разнообразных промышленных товаров. Оберточные бумаги изготовляют из прочных волокнистых материалов и отходов производства. Некоторые из них подвергаются специальной обработке: битумированию, парафинированию, ламинированию и т. п. К ним относятся: мешочная, чайная, спичечная. фруктовая, бутылочная, растительный пергамент, светонепроницае мая, основа для парафинирования, бумага для расфасовочно-упаковочных автоматов пищевой промышленности и др.
Различные потребительские свойства бумаги достигаются выбором волокнистых материалов с определенными свойствами, характером размола волокнистых материалов, введением в бумажную массу проклеивающих веществ и минеральных наполнителей, окраской, режимом отлива, прессования и сушки при выработке на бумагоделательной машине, операциями каландрирования и окончательной отделки бумаги, а также дополнительной обработкой бумаги. Таким образом, свойства бумаги обусловливаются как ее композицией, гак и технологическим режимом на каждой стадии изготовления. Следовательно, большое значение в производстве бумаги имеет правильная организация технологического процесса, обеспечивающего выработку бумаги с заданными свойствами.
Целлюлозные волокнистые материалы отличаются друг от друга выходом из исходного сырья, химическим составом, степенью полимеризации целлюлозы, прочностью, белизной, чистотой, а также структурой волокон. Благодаря большому разнообразию волокон разного растительного сырья по химическому составу, морфологическому и анатомическому строению имеются большие возможности в придании желательных свойств волокнистому полуфабрикату, а следовательно, и бумаге, которую из него вырабатывают.
Древесина хвойных пород - ели, сосны, пихты и лиственницы. Хвойная древесина обладает сравнительно длинным волокном и дает длинноволокнистую целлюлозу, наиболее пригодную для производства бумаги. Из этой древесины вырабатывают волокнистые материалы разной степени чистоты, от механической древесной массы с выходом 97-98% до облагороженной целлюлозы с выходом 35-40%.
Древесина лиственных пород - березы, осины, тополя, ольхи, бука, эвкалипта и др. Лиственная древесина обладает более коротким волокном по сравнению с хвойной и, кроме того, содержит клетки неволокнистого строения. Она дает целлюлозу с более низкими механическими свойствами - сопротивлением излому и раздиранию. По этой причине полуфабрикаты, вырабатываемые из нее, применяются в бумажном производстве обычно в композиции с более длинноволокнистым материалом из хвойной древесины. Из лиственной древесины, как и из хвойной, получают целлюлозу, полуцеллюлозу и древесную массу.
В соответствии с действующим стандартом беленую сульфитную целлюлозу выпускают девяти марок с белизной от 83 до 92% белого, с прочностью на излом от 100 до 2500 и выше двойных перегибов и разрывной длиной в пределах от 4500 до 7500 м и более.
Беленую сульфитную целлюлозу применяют для производства бумаги, начиная от полубеленых писчей и типографской, содержащих в композиции древесную массу, и кончая высокосортными чертежной, картографической, писчей, для печати и фотоподложки.
Сульфатную хвойную целлюлозу вырабатывают главным образом из сосны и применяют как в небеленом, так и в беленом виде.
Небеленую целлюлозу выпускают трех основных разновидностей: крафт, электроизоляционную и белимую. Крафт-целлюлоза представляет собой очень жесткую целлюлозу с перманганатным числом, достигающим 140°, и применяется для изготовления прочной упаковочной и мешочной бумаги. Особых требований к чистоте этой целлюлозы не предъявляется. Изоляционной целлюлозе (перманганатное число 120-130°) предъявляются более высокие требования по химической чистоте, содержанию золы и диэлектрическим свойствам. В зависимости от назначении эту целлюлозу подразделяют на три марки. Применяют ее для производства кабельной, телефонной, изоляционно-намоточной и конденсаторной бумаги. Целлюлозу с перманганатной жесткостью 80-100° отбеливают, а целлюлозу с более низкой жесткостью применяют для изготовления впитывающих видов бумаги.
Беленую сульфатную целлюлозу выпускают разных марок. Белизна ее. в зависимости от назначения, может колебаться в пределах 81-90% белого. разрывная длина - в пределах 7000-10000 м, а сопротивление излому составляет 1500-4000 двойных перегибов.
Беленая сульфатная целлюлоза значительно прочнее беленой сульфитной целлюлозы, особенно по показателям сопротивления излому и раздиранию. Поэтому она находит широкое применение не только как заменитель сульфитной беленой целлюлозы в производстве белых видов бумаги, но и как компонент, повышающий механические свойства бумаги при изготовлении ее из коротковолокнистых материалов (лиственной, тростниковой, соломенной или бамбуковой целлюлозы).
Целлюлоза из лиственной древесины. Лиственную древесину все шире начинают применять в качестве сырья для производства целлюлозы и полуцеллюлозы, так как растущая целлюлозно-бумажная промышленность требует привлечения все новых источников волокнистого сырья.
Листвснная древесина состоит из 75-90% (по весу) волокнистых клеток либриформа и 25-10% паренхимных и сосудистых клеток неволокнистого строения. Длина волокон либриформа колеблется в пределах 0,8-1,6 мм. а средняя длина волокон лиственной целлюлозы (с учетом паренхимных и сосудистых клеток) составляет лишь 0,8-1,2 мм, т. е. примерно в 3 раза меньше, чем у целлюлозы из хвойной древесины. Другой особенностью лиственной целлюлозы является высокое содержание в ней пентозанов (8-20%), вследствие чего она быстро зажирняется при размоле. Поэтому лиственная целлюлоза требует более легкого рафинирующего размола без существенного укорочения волокон и без значительного увеличения степени помола массы. Бумага, выработанная из такой целлюлозы, хотя и обладает достаточной прочностью на разрыв, но сопротивление ее излому и раздиранию сравнительно низкое. По этой причине из одной лиственной целлюлозы обычно бумагу не вырабатывают, а применяют ее в композиции с длинноволокнистой хвойной целлюлозой. Такое сочетание коротковолокнистой и длинноволокнистой целлюлозы позволяет улучшить структуру и просвет бумаги, повысить непрозрачность и снизить расход энергии на размол.
Целлюлозу из лиственной древесины вырабатывают разными способами: сульфатным, сульфитным, нейтрально-сульфитным и натронным. Наиболее распространенным способом является сульфатный. Нейтрально-сульфитный метод чаще всего применяют для получения лиственной полуцеллюлозы. Наиболее прочная целлюлоза получается из древесины березы, менее прочная - из древесины осины и бука.
Беленую лиственную целлюлозу применяют для выработки писчей и бумаги для печати и других видов в композиции с хвойной беленой целлюлозой, а небеленую в сочетании с небеленой хвойной целлюлозой - для производства упаковочных и оберточных видов бумаги.
Натронную целлюлозу обычно выпускают беленую и применяют для выработки пухлых и впитывающих видов бумаги. Ее добавляют также для улучшения печатных свойств в композицию бумаги для печати. Эта целлюлозa отличается высокой белизной и хорошей впитывающей способностью. Но прочность ее невысока.[2]
Проклеивающие компоненты
Для придания бумаге некоторых специфических свойств применяют проклеивающие вещества. К числу проклеивающих веществ относят такие, которые сообщают бумаге водостойкость, а также и такие, которые связывают волокна между собой в бумажном листе и тем самым способствуют повышению сомкнутости и механической прочности бумаги, первые - гидрофобизирующие, а вторые - связующие проклеивающие вещества.
К числу гидрофобизирующих проклеивающих материалов относятся: обычная и модифицированная канифоль (клей «Мерсайз», клей «Малроз» и др.), парафин, горный воск, стеараты, силиконы, битум, латекс, синтетические клеи на основе димеров алкилкетенов (аквапел), квилон и некоторые другие. Эти вещества придают бумаге нужную степень гидрофобности, снижают ее способность поглощать воду и делают бумагу пригодной для письма чернилами, однако они (за исключением латексов и битумов, которые обладают связующими свойствами) не увеличивают, а даже несколько снижают механическую прочность сухой бумаги.
К числу связующих проклеивающих материалов относятся: крахмал модифицированный крахмал, производные крахмала, животный клей, казеин, соевый протеин, производные целлюлозы (карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, диоксиэтилцеллюлоза), некоторые растительные камеди (манногалактаны), жидкое стекло, синтетические полимеры - поливиниловый спирт, поливинилацетат, полиакриламид, альгинаты, латексы и др. К этим же проклеивающим материалам относят также «влагопрочные», мочевино- и меламино-формальдегидные смолы, придающие бумаге прочность не только в сухом, но и во влажном состоянии.
Большинство связующих проклеивающих материалов - гидрофильные органические коллоиды, они имеют сродство к целлюлозному волокну и поэтому связывают между собой волокна, повышая прочность бумаги. Не обладая гидрофобными свойствами, они не могут заменить канифоль и другие гидрофобизирующие вещества при проклейке бумаги с целью получения необходимой водостойкости. Однако применение их вместе с канифольным клеем значительно улучшает проклейку бумаги.
Некоторые из проклеивающих веществ, например латекс и битум, можно отнести к обеим группа этих веществ, так как они обладают одновременно и гидрофобными и связующими свойствами.
По методу применения проклеивающих веществ различают проклейку бумаги в массе и поверхностную проклейку. В первом случае проклеивающее вещество вводится непосредственно в бумажную массу перед отливом бумаги на бумагоделательной машине, вследствие чего бумага становится проклеенной в толще листа. Во втором случае проклейке подвергают готовую бумагу путем пропитки ее в растворе клея или его нанесения на поверхность листа. В этом случае бумага подвергается обработке клеящими веществами лишь с поверхности, а в толще листа остается непроклеенной.
Поверхностная проклейка может быть осуществлена на отдельных машинах или непосредственно на бумагоделательной машине - в клеительном прессе, а также на каландре.[2]
Связующие вещества
Как уже было сказано, связующие вещества применяются с целью увеличения сил связи между волокнами и повышения прочности бумаги. Склеивая волокна между собой, эти вещества повышают внутреннюю прочность бумаги, устраняют пыление и выщипывание отдельных волокон и даже целых слоев бумаги с поверхности листа при печатании липкими красками, увеличивают сомкнутость бумаги, улучшают отделку поверхности бумаги на суперкаландре. Кроме того, связующие вещества способствуют улучшению проклейки бумаги канифольным клеем, делая ее более надежной и стабильной: бумага не расклеивается при хранении.
Связующие материалы могут быть введены в массу или нанесены на поверхность бумаги. Проклейка массы гораздо проще и не требует дополнительной сушки бумаги, однако расход проклеивающего вещества несколько больше, так как часть его теряется со сточными водами. Поверхностная проклейка бумаги на клеильном прессе или на отдельном станке более экономична, так как здесь фактически отсутствуют потери проклеивающего вещества и, кроме того, бумага приобретает новые положительные свойства по сравнению с бумагой, проклеенной в массе, - она становится более однородной по сторонам листа, более стабильной при изменении относительной влажности воздуха, меньше скручивается. Однако при поверхностной проклейке бумаги требуется установка дополнительного оборудования для ее сушки после проклейки. Тем не менее поверхностная проклейка бумаги все шире применяется для улучшения свойств бумаги, а клеильный пресс становится неотъемлемой частью многих современных бумагоделательных машин.
В настоящее время находят применение следующие связующие материалы: крахмал как натуральный, так и модифицированный (окисленный, конвертированный энзимами, декстрин); производные крахмала - катионный крахмал, диальдегидкрахмал и др.; манногалактаны, получаемые из растительной камеди семян некоторых бобовых растений; протеины, животный клей, казеин, соевый протеин; производные целлюлозы - карбокси-метилцеллюлоза, метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, диоксиэтилцеллюлоза и др.; синтетические полимеры - поливиниловый спирт, поливинилхлорид, полиакриламид, альгинаты и др.; влагопрочные смолы, мочевино- и меламиноформальдегидные; латексы, жидкое стекло и др. Число связующих материалов, применяемых в бумажном производстве, быстро растет, появляются новые, весьма эффективные синтетические материалы, обладающие высокой связующей способностью и придающие бумаге прочность не только в сухом, но и во влажном состоянии.[2]
Наполнители
Многие виды бумаги вырабатывают с минеральными наполнителями, которые сообщают бумаге определенные свойства. Вводят наполнители в бумажную массу до или после ее размола. В качестве наполнителей применяют каолин, гипс, мел, тальк, асбестин, бланфикс, сульфид цинка, двуокись титана и некоторые другие минеральные вещества, обладающие белым цветом. Процесс введения минеральных наполнителей в бумагу называется ее наполнением или отяжелением.
Основная цель введения наполнителей в бумагу заключается в том, чтобы сообщить ей такие свойства, как белизну, непрозрачность, мягкость, гладкость, впитывающую способность и др. Эти свойства особенно необходимы для писчей бумаги и бумаги для печати. Минеральные наполнители улучшают печатные свойства бумаги. Бумага лучше воспринимает краску из печатной формы. Полученное изображение отличается большей сочностью, не просвечивает на другую сторону листа и не затрудняет чтения. Последнее свойство важно также и для писчей бумаги.
Применение минеральных наполнителей имеет также и экономическое значение, так как позволяет заменить часть волокна более дешевым минеральным материалом. Несмотря на значительные потери (50-60%) наполнителей в производстве, применение их экономически выгодно. Однако наполнители придают бумаге и отрицательные свойства: понижают механическую прочность и степень проклейки бумаги. Понижение этих показателей качества бумаги ограничивает количество вводимых в нее наполнителей.