Полусинтетическая бумага — Циклопедия

– бумага синтетическая – химическая энциклопедия

БУМАГА СИНТЕТИЧЕСКАЯ, бумагоподобный материал, получаемый из
синтетич. полимеров. Обладает лучшими термо- и химстойкостью, прочностью
в сухом и мокром состояниях, оптич. и электроизоляц. св-вами, чем обычная
бумага, а главное спец. св-вами.

Бумагу синтетическую волокнистого типа получают из хим. волокон или их смесей с натуральными,
как правило, по традиционной бумажной технологии (см. Бумага). Обычно
используют “мокрый” способ, реже сухой. Бумажная масса – водная дисперсия
хим. волокон длиной 4-6 мм, толщиной 0,1-0,6 текс. Концентрация их 0,1-0,01%,
т.е. в 10-100 раз ниже, чем при получении обычной бумаги, поэтому обезвоживание
массы ведут на плоской наклонной или цилиндрич. сетке. Из-за неспособности
большинства хим. волокон к образованию прочных межволоконных связей (исключение
поливинилспиртовое волокно) в состав бумажной массы, как правило, вводят
связующие, напр. фибриды, термовлагопластичные или термопластичные волокна.
Фибриды – волокнистые или лентообразные полимерные частицы сложной формы
с длиной основного ствола 0,1-10 мм (чаще до 2 мм), диаметром 2-50 мкм,
имеющие т-ру плавления ниже, чем у основных хим. волокон. Получают их обычно
быстрым выдавливанием через фильеру р-ра волокнообразующего полимера в
осадительную ванну при ее интенсивном перемешивании. Благодаря особенностям
надмолекулярной структуры т-ра плавления фибридов значительно ниже, чем
волокна, полученного из того же полимера. Вследствие этой их особенности
можно изготавливать бумагу синтетическую, состоящую из одного и того же полимера. Содержание
фибридов в бумаге синтетической составляет обычно
1/32/3
от ее массы. Если связующим служат фибриды или термопластичные волокна,
бумагу синтетическую после сушки пропускают через каландры, т-ра к-рых лежит между т-рами
плавлениясвязующего и основного волокна. Т.к. термовлагопластичные поливинилспиртовые
волокна
раств. только в горячей воде, при их использовании сушку ведут
при т-рах выше т-ры растворения этих волокон; частично растворяясь, они
склеивают основные волокна. Если связующее применяют в виде р-ра или дисперсии
полимера (напр., поливинилацетата), то им обрабатывают мокрое бумажное
полотно перед сушкой.

Бумагу синтетическую волокнистого типа производят из след. видов волокон: ароматич.
полиамидных фенилон и номекс (для электроизоляции, выдерживающей нагрев
до 155-180 °С, изготовления сотопластов в авиастроении); полиэфирных (для
слоистых пластиков); полипропиленовых (пакеты индивидуальной заварки чая),
смеси гидратцеллюлозных и поливинилспиртовых (фильтрующая и санитарно-гигиенич.
бумага синтетическая), углеродных (электропроводящая и конструкционная бумага синтетическая) и др.

Бумагу синтетическую производят также из коротковолокнистой полиолефиновой массы, т.
наз. синтетич. волокнистой массы (СВМ), выпускаемой в ряде стран под назв.
“синтетик палп” в виде влажных листов, легко диспергируемых в воде на волокна.
Последние способны смешиваться в любых соотношениях с полуфабрикатами для
обычной бумаги. СВМ используют для модификации св-в обычной бумаги (напр.,
для придания термосвариваемости) и расширения сырьевой базы в странах с
дефицитом растит. сырья (Япония). Такую бумагу изготавливают на обычном
бумагоделательном оборудовании из суспензий, содержащих до 1% сухих в-в.

Бумага синтетическая волокнистого типа м. б. получена и по сухому способу формования,
в т. ч. из непрерывных волокон, термосвариваемых друг с другом в точках
контактов.

Бумагу синтетическую пленочного типа изготавливают из двуосноориентированных высокопрочных
полимерных пленок обычно нанесением на их поверхности покрытий типа меловальных
(как на обычной бумаге), придающих бумагоподобные св-ва: непрозрачность,
шероховатость, гидрофильность поверхности. Такой метод модификации поверхности
пленок наз. бумификацией. Покрытиями служат наполненные (ТiO2,
BaSO4 и т.д.) полимеры, обладающие адгезией к пленке-основе.
На полиэфирные пленки покрытия наносят из р-ров полимеров в орг. р-рителях.
Благодаря высокой механич. прочности, стабильности размеров и водостойкости
пленки-основы такую бумагу синтетическую применяют как носитель механич. информации (бумага синтетическая
перлен – для перфолент), для черчения (бумага синтетическая контур), изготовления типовых
элементов чертежей в виде прозрачных липких аппликаций (бумага синтетическая темп, композит),
для печати водостойкой техн. документации. На полипропиленовые и полистирольные
пленки
покрытия наносят из расплава экструзией. Бумагу синтетическую этого типа применяют
для произ-ва афиш, проспектов, инструкций и др.

Бумагу синтетическую получают также экструзией высоконаполненных полимеров, напр. полиолефинов,
полистирола. Это самая дешевая бумага синтетическая. Применяется для печати массовых изданий
на полиграфич. оборудовании, включающем устройство для обработки поверхности
бумаги синтетической коронным разрядом. Последнее необходимо для восприятия и удержания
краски поверхностью пленки.

Вспененные бумаги синтетические производят аналогично пенопластам введением в пленкообразующие
полимерыпорофоров. Такая бумага синтетическая легче обычного картена, вместо к-рого ее
используют как упаковочный материал.

Склеиванием (ламинированием) бумаг синтетических разных типов друг с другом изготовляют
трехслойные композиты, к-рые используют как пазовую изоляцию электродвигателей
(синтокартон), носитель информации (напр., перфоленты, перфокарты), чертежную
бумагу.

Благодаря уникальным св-вам бумага синтетическая – бумага спец. назначения; стоимость
ее значительно выше, чем обычной бумаги. Мировое произ-во всех типов бумаги синтетической (свыше 100 видов) превышает 500 тыс. т/год (1983), что составляет 0,3%
от произ-ва обычной бумаги.

===
Исп. литература для статьи «БУМАГА СИНТЕТИЧЕСКАЯ»: Гутман Б. Б., Я нченко Л. Н., Г у реви ч Л. И., Бумага

из синтетических волокон, М., 1971; Фляте Д. М., Свойства бумаги, 2 изд.,
М., 1976; Начинкин О. И., Д ьяконова Э. Б., Рубан И. Г, Волокнисто-пленочные
полимерные связующие и изделия на их основе. Л., 1982; Фролов М. В., Структурная
механика бумаги, М., 1982; Аким Э.Л., Синтетические полимеры в бумажной
промышленности, М., 1986; Wolpert V., Synthetic polymers and the paper
industry, S. F.. 1977. Э.Л. Аким.

Страница «БУМАГА СИНТЕТИЧЕСКАЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Способ получения
видимых непрерывных полос
и/или разграниченных полей в бумаге, а также способ получения прозрачных участков в бумаге

Вследствие быстрого развития способов репродуцирования, в особенности четырехцветного копирования, все более высокие требования предъявляются к изготовлению ценных документов, чеков и банкнот. Для предотвращения репродуцирования какого­либо изображения или текста на основном материале, в частности на бумаге, с помощью простого четырехцветного копирования на копировальном устройстве желательно, чтобы участки экспонируемой поверхности излучали и/или отражали свет, падающий на датчики или другие аналогичные элементы в копировальном устройстве, иначе, чем остальная поверхность основного материала, и тем самым могли различаться наблюдателем без каких­либо технических вспомогательных средств, то есть невооруженным глазом.

В качестве альтернативы поверхность основного материала может быть обработана так, чтобы обеспечить очень низкую отражательную способность, что может быть достигнуто за счет либо высокого поглощения падающего света, либо его пропускания.

Эти известные явления использовались ранее для усложнения подделывания способом цветного копирования, в частности предлагались всевозможные способы получения различимого отражения или интерференции. Отличительное или «необычное» отражение характеризуется тем, что свет отражается параллельно от зеркального изображения, при этом на датчик фотокопировального устройства поступает нулевой сигнал из­за того, что отраженный свет лежит за пределами диапазона его измерений, то есть измеряемой поверхности или зоны, или из­за того, что яркость оказывается слишком малой для измерения.

Наиболее известным примером использования такого отражения является способ, называемый «частично вставленная защитная нить или полоса», который был предложен фирмой Portals Ltd и Банком Англии. Согласно этим известным способам, в бумагу частично вставляется нить или полоса, которая содержит слой или покрытие, создающее отражение, в частности полоса, содержащая металлическое покрытие с зеркальной отражающей способностью.

Нить/полосу располагают таким образом, чтобы с двух сторон от нее имелось свободное пространство. При фотокопировании ценной бумаги, в которую частично вставлена такая нить из светоотражающего материала, отражающие поверхности проявляются на фотокопиях в виде темных полей.

В другом ранее предложенном способе используется интерференция отраженных световых волн различной длины. Если смотреть на поверхность, снабженную интерференционным материалом, то свет будет меняться в зависимости от угла, под которым рассматривается поверхность.

Это явление невозможно воспроизвести на скопированном изображении. Эффект интерференции можно получить, например, с помощью наложения дихроматического слоя, дифракционной решетки и/или голограммы. Однако все они являются недостаточно прочными при пользовании, поскольку могут растрескиваться и легко загрязняются, да к тому же и дорогостоящими в изготовлении.

Круглосеточная (цилиндровая) бумагоделательная машина, на которой изготавливается бумага согласно настоящей технологии и в формующем устройстве которой установлено сопло, прижатое с образованием механического уплотнения к поверхности вращающегося цилиндра из проволочной сетки и обеспечивающее подачу специальной массы к этой поверхности в процессе вращения цилиндра

Круглосеточная бумагоделательная машина, формующее устройство которой снабжено соплом для подачи специальной массы и элементов, препятствующих обезвоживанию, в виде волокнистых лент на поверхность проволочной сетки

Применялся также прозрачный материал, например прозрачная пластмасса. Пластмассовая пленка, в частности, использовалась в австралийской банкноте, выпущенной в честь двухсотлетия колонизации. Вся банкнота изготовлена из прозрачной пластмассовой пленки с печатью белой и цветными красками, при этом часть поверхности банкноты свободна от печати, то есть прозрачна.

Кроме того, существует технология получения видимых, прозрачных или полупрозрачных непрерывных полос и/или разграниченных полей в бумаге в сочетании с формованием бумажного полотна на бумагоделательной машине. Способ получения таких эффектов заключается в том, что предотвращается обез­воживание бумажной массы/бумажных волокон или удаляются бумажные волокна с одного или нескольких участков поверхности проволочной сетки формующего устройства бумагоделательной машины одновременно с формованием на ней бумажного полотна и подается масса, которая содержит волокна, отличающиеся от другого волокнистого материала, который осаждается на проволочной сетке.

Бумага, изготовленная по этому способу, отличается тем, что имеет волокнистую структуру. Причем полосы/поля, содержащиеся в бумаге в виде включений, также имеют волокнистую структуру. Таким образом, прозрачные и/или частично прозрачные участки бумаги имеют физические свойства, аналогичные свойствам остальной части бумаги, за исключением различающихся оптичес­ких свойств.

Определенная степень рассеивания всегда существует в отношении как проходящего, так и отраженного света. Рассматриваемый материал приобретает более четко выраженный характер «окна», если свет проходит через этот материал без рассеивания или отражения, что является предпочтительным.

Однако если преобладает рассеяние проходящего света, то бумага при просмотре на просвет выглядит светлой, но имеет молочный оттенок. Высокая светопропускная способность всегда означает низкую непрозрачность, независимо от того, будет свет, прошедший через материал, рассеянным или нет.

Таким образом, низкая непрозрачность полей/полос, включенных в бумагу, обеспечивает самые лучшие условия для предотвращения подделки путем копирования. Для того чтобы получить резкое и сплошное изображение при просмотре бумаги на просвет, рассеяние и поглощение света должны быть низкими.

Тем не менее следует понимать, что технология не ограничивается получением прозрачных полос и/или полей и что могут быть также использованы волокна, обладающие специальными свойствами, такими как глянец и цвет, и другими свойствами — флуоресцентными, фотохроматическими, термохроматическими, электрическими или светопроводящими.

Так, некоторые прозрачные волокна можно предварительно обработать и сформовать таким образом, чтобы они приобрели высокую степень глянца. Этого можно достичь, например, придав поперечному сечению некоторых волокон прямоугольную форму, то есть путем сплющивания волокон.

Образование одного или нескольких непокрытых участков поверхности проволочной сетки и подача к ним специальной массы осуществляются в сочетании с обезвоживанием остальной бумажной массы в формующем устройстве, например в формующем цилиндре. При обезвоживании с помощью формующего цилиндра происходит вращение формующего устройства, при этом одна поверхность проволочной сетки находится в контакте с бумажной массой.

Совместное снятие с сетки и скрепление прозрачных полос/полей, которые отличаются от остальной части бумаги, и участков, окружающих указанные полосы/поля, осуществляются во влажном состоянии бумажного полотна одновременно с его формированием на бумагоделательной машине.

Для получения видимых различий полос/полей, на которых проходит обезвоживание специальной массы, необходимо, чтобы поверхность сетки на этих участках оставалась свободной от другой массы. Этого можно достичь различными способами. Например, использовать механическое устройство, которое плотно прилегает к проволочной сетке формующего устройства с образованием уплотнения, чтобы поддерживать ее практически свободной от контакта с бумажной массой до тех пор, пока на сетке не осядет специальная масса.

Контакт поверхности проволочной сетки с другой бумажной массой также может быть практически исключен путем введения элементов, препятствующих обезвоживанию, которые в проекции на плоскость проволочной сетки имеют размеры, обеспечивающие предотвращение осаждения основной части стандартных бумажных волокон на данном участке сетки, и тем самым создают отличительный вид структуры полос/полей.

Препятствующие обезвоживанию элементы, подаваемые на проволочную сетку, могут быть в виде полос или слоев другой формы однородного и/или волокнистого материала. Они могут быть правильной или неправильной формы, иметь вид хлопьев и/или какой­либо иной вид.

Кроме того, они могут быть сформированы из слоев, создающих оптическую интерференцию. Предпочтительно получать элементы, препятствующие обезвоживанию, из материала, обладающего низкой общей отражательной способностью в диапазоне видимого света, в частности из прозрачного материала, хотя могут быть использованы и непрозрачные материалы, имеющие отличительные свойства, а также материалы, которые, например, обладают термохроматическими и/или фотохроматическими свойствами.

Элементы, препятствующие обезвоживанию, могут образовывать структуру из непереплетающихся волокон с поперечными связями и использоваться в виде предварительно сформованного волокнистого полотна и/или ленты из прозрачного или фотохроматического материала, который имеет низкий коэффициент общего отражения в диапазоне видимого света, а также из термохроматического или пигментированного материала, например из материала, полученного на основе волокнистого вещества, модифицированного соответствующим образом, в частности целлюлозы, регенерированной целлюлозы, акрилового или поливинилового спирта.

В случае прозрачных элементов, препятствующих обезвоживанию, можно сформовать частично прозрачные полосы/поля благодаря тому, что указанные элементы, по существу, предотвращают непрерывное обезвоживание стандартной бумажной массы на проволочной сетке и тем самым формируют прозрачную полосу/поле, которая скрепляется несколькими волокнами.

Для повышения прочности частично прозрачных полос/полей можно либо подавать на них прозрачную целлюлозу и/или связующий агент, либо подвергать сформованное бумажное полотно последующей обработке прозрачным материалом, которая заключается, например, в проклейке, нанесении покрытия, лакировке и т.д.

Бумажный лист, сформованный на проволочной сетке, можно также снимать с нее вместе с одним или несколькими другими листами так, как описано ниже.

Практически свободный участок проволочной сетки может быть получен также механическим, гидравличес­ким или пневматическим способом путем срезания, смывки, продувки или отсасывания волокнистого слоя, который уже сформовался на проволочной сетке. Срезание может быть выполнено с помощью скребка, а смывка или продувка — воздухом и/или водой с помощью сопла, сконструированного соответствующим образом.

Удалить сформованный волокнистый слой путем отсасывания также можно с помощью вакуумного устройства. Таким образом, посредством одного из указанных способов непрерывный волокнистый слой, проходящий по всей ширине проволочной сетки, может быть частично нарушен или полностью удален, после чего на свободный участок проволочной сетки подается масса, содержащая специальные волокна, которая обезвоживается на этом «обнаженном» участке.

Ширину (размер) включенной полосы/поля, которую можно реально получить, также регулируют, например, путем изменения длины специальных волокон, содержащихся в массе, а также свойств смеси наполнителя и связующего агента при их добавлении, то есть прочности полосы.

Потоки и плотность массы подбирают таким образом, чтобы волокна одной или нескольких полос, включенных в бумажное полотно, соединялись или даже переплетались с волокнами остальных участков бумаги, образуя гладкое полотно. Волокна разных типов на различных участках бумаги прилипают друг к другу, образуя межволоконную компактную структуру, обладающую высокой прочностью.

При этом соединения между различными участками бумажного полотна четко выражены и практически не имеют «шва». Специалисты могут легко подобрать величины потоков и плотности массы опытным путем. К примеру, плотность как специальной, так и стандартной массы должна лежать в пределах от 1 до 10 г/л.

Различные типы массы можно подавать по разным каналам сопла формующего устройства, чтобы обеспечить осаждение на его проволочной сетке совместно со стандартной массой одной или нескольких полос прозрачной массы/целлюлозы и, по желанию, одной или нескольких полос окрашенной массы/целлюлозы или массы/целлюлозы, отличающейся каким­либо иным образом.

Для получения нескольких полей/полос напорный ящик формующего устройства также может быть разделен на секции посредством перегородок. Эти секции соединены с системами подачи массы различного типа, а по меньшей мере одна секция соединена с системой подачи массы/целлюлозы, волокна которой отличаются от обычной бумажной массы.

Может быть получена двух­, трех­ и многослойная бумага с составом, имеющим различия в направлении толщины бумаги. Волокнистая полоса уменьшенной толщины может быть получена одним из указанных способов при формовании бумаги с высоким содержанием прозрачного материала на участках с уменьшенной толщиной, в частности прозрачных элементов, препятствующих обезвоживанию.

Сформованное бумажное полотно, содержащее участки с уменьшенной толщиной, снимают с сетки вместе с прозрачным листом, который изготавливают с переменным базисным весом, то есть базисный вес листа изменяется по ширине полотна таким образом, чтобы «дополнить» участки с уменьшенной толщиной в первом полотне бумаги. Таким образом формуется слоистая структура, которая по толщине полотна содержит несколько разграниченных слоев материала.

Когда специальная масса/целлюлоза подается на формующую сетку для придания прозрачности изготавливаемой бумаге, указанная специальная масса содержит прозрачные волокна, а также, в случае необходимости, прозрачный наполнитель и/или связующий агент. Волокна могут быть синтетическими, натуральными или смешанными, как волокна регенерированной целлюлозы, поливинилового спирта, акриловые волокна и т.д.

Целлюлозные и нецеллюлозные волокна могут быть смешаны. Предпочтительно, чтобы масса имела высокое содержание длинных волокон, которые могут вплетаться в окружающую влажную бумажную массу при одновременном обезвоживании этой массы на проволочной сетке.

Используемые наполнители должны быть совместимы с прозрачными волокнами. Связующие агенты и наполнители должны иметь структуру, которая обеспечивает равномерное распределение связующего агента во влажном листе с целью предотвращения появления воздушных включений.

Во избежание ненужного отражения, поглощения и рассеивания света в прозрачном поле/полосе бумаги, то есть получения «высококогерентного» светопропускания, используемые связующие агенты и наполнители предпочтительно должны быть практически проницаемыми для света тех длин волн, которые обычно используются в осветительных устройствах, то есть для видимого света.

Если в полотне требуется сформировать прозрачные полосы/поля, особенно важно, чтобы получаемая бумага была плоской и имела гладкую поверхность с целью исключения ненужного рассеивания света в листе бумаги. Неровности в готовой бумаге при просмотре на просвет создают расплывчатое нечеткое изображение, что также должно быть исключено.

«Высококогерентного» светопропускания в прозрачных полях/полосах можно также достичь, подвергая бумагу обычной последующей обработке, в частности мокрому прессованию, сушке, проклейке и каландрированию, а также за счет набухания, стеклования, плавления и химического растворения или разрушения поверхности.

Полосы/поля, включенные в бумагу, должны легко обнаруживаться и идентифицироваться без применения дорогостоящего оборудования, сконструированного для этих целей. В целом защита ценного документа обес­печивается путем включения нескольких известных защитных элементов — как первичных, так и вторичных.

В данном контексте под первичными защитными элементами понимаются такие элементы, которые могут быть видны и легко идентифицированы без помощи специального оборудования, в то время как вторичные защитные элементы обычно невидимы и часто могут быть идентифицированы только с помощью специального измерительного оборудования.

С целью дальнейшего улучшения защиты поля/полосы, сформированные в бумаге, могут быть дополнены разными первичными и/или вторичными защитными элементами, например элементами, содержащими магнитный, флуоресцентный, металлический, свето­отражающий, электропроводящий, светопропускающий или светорассеивающий материал.

Кроме того, в бумагу могут быть включены различные типы водяных знаков, а также защитная печать. Все эти меры, дополнительно повышающие степень защиты, могут быть реализованы в процессе формования бумажного полотна на цилиндре из проволочной сетки. Таким образом, ценный документ, содержащий включения из различных защитных элементов, может быть изготовлен на одной стадии производственного процесса.

Adblock
detector