авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Но и приводит к значительным экономическим потерям от их неоднократного ксерокопирования, сканирования, фотокопирования и реставрации. факторы, от которых зависит долговечность бумаги условно можно ра

На правах рукописи

Евтюхов Сергей Анатольевич КОМПОЗИЦИЯ ДОЛГОВЕЧНОЙ БУМАГИ ДЛЯ ОФСЕТНОЙ ПЕЧАТИ 05.21.03 – Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева;

химия древесины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2006 2

Работа выполнена на кафедре целлюлозно-бумажного производства Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С.М. Кирова.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Пазухина Г.А.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Смолин А.С.

- кандидат технических наук, Галушкин А.А.

Ведущая организация - Пермский Государственный Технический Университет

Защита состоится “” _ декабря 2006 г.

в “” часов на заседании диссертационного совета Д. 212.220.01.

при Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С.М. Кирова по адресу: 194021, г. Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, 2-е учебное здание, библиотека кафедры целлюлозно-бумажного производства.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан “” ноября 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Калинин Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На международном конгрессе публичных библиотек отмечалось плохое качество бумаги, вследствие которого недавние издания стали более редкими, чем инкунабулы. Исследования, проведённые в США, показали, что 90 % современной бумаги, предназначенной для печатания книг, имеют срок службы менее 50 лет. Относительно низкая долговечность современной бумаги не только лишает возможности сохранить для потомков подлинники важных документов, рукописи, книги и журналы, но и приводит к значительным экономическим потерям от их неоднократного ксерокопирования, сканирования, фотокопирования и реставрации. Факторы, от которых зависит долговечность бумаги условно можно разделить на две большие группы: внутренние и внешние. К внутренним факторам относятся способы производства бумаги с применением различных полуфабрикатов и химических вспомогательных веществ в её композиции. Внешние факторы – это свет, влажность, температура, нанесение чернил и пигментов, различные биологические и механические повреждения, возникающие вследствие неправильного хранения и обращения.

В современных условиях, когда не только экономика, но и экология оказывает значительное воздействие на производство, существенно изменяется технология как получения полуфабрикатов, так и изготовления бумаги.

Основные направления развития производства бумаги для печати связаны с совершенствованием её потребительских свойств, ростом показателей качества и необходимостью сохранения конкурентоспособности ассортимента.

Требования к потребительским свойствам бумаги для печати постоянно растут и обусловлены повышающимися требованиями к качеству печатной продукции, совершенствованием способов нанесения печати, появлением новой офисной техники и копировальных устройств.

В связи с всё увеличивающейся химизацией бумажного производства существует много работ, посвящённых изучению влияния технологических параметров, видов волокнистых полуфабрикатов, наполняющих, проклеивающих и других химических веществ, а также поверхностной обработки на свойства бумаги для печати. Однако, производители бумаги, как правило, не учитывают срок эксплуатации печатной продукции, и её сохранность в библиотеках и архивах.

Бумага для офсетной печати является одной из наиболее распространённых при многотиражном печатании книг, журналов, школьных учебников, репродукций и др., а также может использоваться для печати на офисной технике. Офсетный способ печати составляет около 50 % всех массовых изданий, и такая тенденция прогнозируется до 2014 года.

В связи с этим, обеспечение устойчивости бумаги для офсетной печати к старению является весьма актуальным.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является изучение влияния композиции на формирование свойств бумаги для офсетной печати и выдача рекомендаций по обеспечению её долговечности. В соответствии с целью решались следующие задачи:

- изучить закономерности и механизм старения писче-печатных видов бумаги;

- исследовать влияние современных материалов и способов печати на свойства писче-печатных видов бумаги и устойчивость этих видов бумаги к старению;

- определить показатели бумаги для офсетной печати российских производителей до, в процессе и после искусственного тепло-влажного старения;

- изучить поведение различных видов целлюлозы и их композиций в условиях искусственного тепло-влажного старения;

- исследовать влияние проклеивающих, наполняющих и фиксирующих веществ на устойчивость бумаги для офсетной печати к старению;

- выдать рекомендации по композиции долговечной бумаги для офсетной печати и проверить их в полупромышленных условиях её производства.

Научная новизна. Впервые определены закономерности формирования свойств бумаги для офсетной печати по мере усложнения её композиции и определено их влияние на устойчивость бумаги к старению. Впервые исследованы композиты на основе сульфатной и сульфитной белёной хвойной целлюлозы и сульфатной белёной лиственной целлюлозы и установлено и научно обосновано их аномальное поведение в процессе старения: бумага, изготовленная из смеси белёной сульфатной хвойной и лиственной целлюлозы имеет бльшие потери прочности на излом, чем бумага, полученная из отдельных видов целлюлозы. Установлены качественные и количественные изменения механических, структурных и оптических свойств бумаги для офсетной печати на различных стадиях её изготовления.



Практическая ценность. Разработаны научно и экспериментально обоснованные рекомендации по композиции бумаги для офсетной печати, обеспечивающие устойчивость свойств этой бумаги в процессе старения и гарантирующие её долговечность. Результаты опытно-промышленной выработки долговечной бумаги для офсетной печати подтвердили правильность разработанных рекомендаций.

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на Международной научно-методической конференции “Исследования в консервации культурного наследия” (Москва, 2004 г.), Международной научно практической конференции “Новое в химии бумажно-картонного производства” (Санкт-Петербург, 2006 г.), 4-ой Всероссийской научной конференции “Химия и технология растительных веществ” (Сыктывкар, 2006 г.), 5-ой Международной научно-практической конференции “Обеспечение сохранности памятников культуры: традиционные подходы – нетрадиционные решения” (Санкт-Петербург, 2006 г.).

Публикация работы. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической и экспериментальной частей, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 18 таблиц и библиографию из 128 наименований.

Автор выносит на защиту:

- закономерности старения писче-печатных видов бумаги для массовых изданий и офисной техники;

- механизм воздействия красящих композиций на свойства и структуру некоторых писче-печатных видов бумаги до, в процессе и после искусственного тепло-влажного старения;

- закономерности изменения показателей механической прочности и структуры бумаги из отдельных видов белёной целлюлозы и композитов на их основе в процессе искусственного тепло-влажного старения;

- количественную оценку и закономерности воздействия на механическую прочность и структуру бумаги образующих её волокон целлюлозы и вводимых химических веществ до и после старения;





- композицию долговечной бумаги для офсетной печати.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В обзоре литературы рассмотрены свойства бумаги для офсетной печати, химические и вспомогательные вещества, применяемые при её производстве, в том числе проклеивающие и наполняющие вещества, системы фиксации компонентов бумажной массы, оптические отбеливатели, а также внутренние и внешние факторы, влияющие на старение бумаги, материалы для печати, применяемые в полиграфической промышленности и при работе на офисной технике.

В методической части приведены методика изготовления лабораторных образцов бумаги на реставрационно-отливной машине, метод искусственного тепло-влажного старения и его обоснование, нестандартные методы анализа исследуемых образцов, а также метод оценки долговечности документов без использования искусственного старения и метод статистической обработки экспериментальных данных.

В первом разделе экспериментальной части изучены закономерности старения писче-печатных видов бумаги, в том числе газетной (производство ОАО Кондопога), писчей (производство Архангельского ЦБК), для офсетной печати (производство Котласского ЦБК) и бумаги для офисной техники («Data Copy», производство Норвегии). Исследованные виды бумаги обладали разной устойчивостью к искусственному тепло-влажному старению, в той или иной степени понижая механическую прочность, активную кислотность и белизну, что свидетельствует о развитии химических реакций: гидролитической деструкции, окисления и ороговения целлюлозы. Структурные показатели бумаги (капиллярная, поверхностная впитываемость и воздухопроницаемость) определяют доступность целлюлозных волокон для химических реакций в процессе старения и зависят от композиции бумаги по волокну, степени разрушения оболочек индивидуальных волокон, содержания в бумаге химических и вспомогательных веществ. Наибольшие изменения в процессе искусственного тепло-влажного старения претерпевала бумага для офсетной печати.

Во втором разделе экспериментальной части исследовано влияние офсетной краски, чернил для принтера и тонера для ксерокса на свойства исследованных писче-печатных видов бумаги. Показано, что в случае офсетной печати и печати на принтере красящие композиции распределяются на поверхности бумаги равномерно и частично проникают внутрь бумажного листа. Частицы тонера распределяются по поверхности бумаги неравномерно в виде агломератов различной формы и толщины. Толщина красочного слоя у образцов с офсетной краской составила 1 мкм, с чернилами - 3 мкм, с тонером – 11 мкм. В процессе нанесения красящих веществ отмечается увеличение объёма и количества полостей между волокнами целлюлозы в структуре бумажного полотна вследствие механического воздействия печатающих устройств. Особенно это заметно при офсетной печати на листовой печатающей машине (рис.1).

Рис. 1. Фотографии поверхности (слева от пунктира) и среза (справа от пунктира) бумаги для офсетной печати: до нанесения типографской краски (фотография слева);

после нанесения типографской краски (фотография справа) Нанесение красящих композиций понижает значение рН и сопротивление излому для всех исследованных образцов бумаги, и для отдельных видов бумаги может усиливать или ослаблять воздухопроницаемость, капиллярную и поверхностную впитываемость. Существенное снижение механической прочности в процессе печати и нанесения краски наблюдалось у бумаги для офсетной печати (Котласский ЦБК), особенно показателя сопротивления излому (на 55 %), что не соответствует требованиям по консервации документов (ГОСТ 7.50-90 “Консервация документов. Общие требования”).

В третьем разделе экспериментальной части исследовали изменение свойств писче-печатных видов бумаги с нанесёнными красящими композициями под воздействием тепло-влажного старения. Было обнаружено, что в процессе тепло-влажного старения в большей степени деструкции подвержены чернила для принтера и тонер для ксерокса, в результате чего была нарушена структура красочного слоя, нанесённого на офисную бумагу «Data Copy». Наибольшую устойчивость в процессе старения проявила офсетная краска. Показатели механической прочности для всех видов бумаги, на поверхность которых была нанесена красящая композиция, в процессе старения слабо понижались или практически не изменялись. Показатель рН, у образцов бумаги на стороне с красящей композицией понижался в процессе искусственного старения в большей мере, чем со стороны без красящей композиции.

В четвёртом разделе экспериментальной части исследованы образцы бумаги для офсетной печати российских производителей (Неманского, Котласского ЦБК, Сыктывкарского ЛПК и СПб бумажной фабрики Гознака) до, в процессе и после искусственного старения. Бумага различных производителей отличалась составом по волокну, проклеивающими, наполняющими и вспомогательными веществами, а также применяемыми оптическими отбеливателями и красителями. Эти различия влияли на показатели и свойства бумаги до старения и на устойчивость её показателей и свойств в процессе старения. В связи с этим в дальнейшем были проведены системные исследования по влиянию композиции бумаги по волокну и вводимых в бумажную массу вспомогательных веществ на показатели и свойства бумаги для офсетной печати и её долговечность.

В пятом разделе экспериментальной части для изучения процесса формирования и устойчивости в процессе старения свойств и показателей бумаги была использована: сульфатная белёная хвойная целлюлоза марки ХБ- и сульфатная белёная лиственная целлюлоза марки ЛС-0 производства Архангельского ЦБК, а также сульфитная белёная хвойная целлюлоза производства Неманского ЦБК. Было установлено, что по величине показателей механической прочности до и после искусственного тепло-влажного старения исследованные образцы целлюлозы располагаются по мере их понижения в следующем порядке: белёная сульфатная хвойная, белёная сульфатная лиственная, белёная сульфитная хвойная (табл. 1). Однако, динамика изменения этих показателей в процессе старения имеет различный характер (рис. 2). Хвойная и лиственная сульфатная целлюлоза быстро понижают сопротивление излому в течение первых 3-х суток старения практически с одинаковой скоростью. Затем этот процесс существенно замедляется и продолжается для обоих видов целлюлозы с близкой скоростью до окончания искусственного старения. Сульфитная хвойная целлюлоза понижает сопротивление излому с постоянной скоростью на протяжении всего процесса старения, но при этом по его завершении имеет меньшую потерю прочности на излом, чем сульфатные целлюлозы. Определение разрушающего усилия при растяжении показало, что для белёной сульфатной лиственной целлюлозы сопротивление излому практически прямо зависит от изменения прочности индивидуальных волокон в процессе старения, тогда как для Потеря прочности, % белёной сульфатной и сульфитной хвойной целлюлозы на этот показатель влияет как прочность индивидуальных волокон, так и межволоконные силы связи. Обладая бльшей 5 длиной, волокна хвойной целлюлозы при определении сопротивления излому в 0 3 6 9 меньшей мере подвергаются время, сут.

СФА л.

вытаскиванию, чем лиственные.

СФИхв.

СФАхв.

Непрерывной потере сопротивле Рис. 2. Снижение величины сопротивления ния излому у сульфитной излому для белёной сульфатной и целлюлозы способствует более сульфитной хвойной, а также для белёной низкое значение рН водной сульфатной лиственной целлюлозы в вытяжки бумаги в процессе и процессе искусственного старения после старения.

Таблица Структурно-механические показатели различных видов белёной целлюлозы в зависимости от продолжительности старения Продолжительность старения, сутки Вид целлюлозы 0 3 6 9 Сопротивление излому, ч.д.п. (при нагрузке 4,9 Н) Сульфатная хвойная 2330 1980 1920 1900 Сульфатная лиственная 1500 1290 1240 1250 Сульфитная хвойная 900 870 820 800 Прочность на разрыв при растяжении, Н (расстояние между зажимами 0 мм) Сульфатная хвойная 174,6 170,5 168,3 166,0 164, Сульфатная лиственная 147,7 138,6 138,2 138,3 137, Сульфитная хвойная 135,7 127,5 126,5 125,5 124, Прочность на разрыв при растяжении, Н (расстояние между зажимами 100 мм) Сульфатная хвойная 92,0 91,0 90,0 90,0 87, Сульфатная лиственная 73,8 71, 8 71,4 71,4 71, Сульфатная хвойная 61,5 61,5 53,8 52,8 52, Капиллярная впитываемость, мм Сульфатная хвойная 25 23 23 22 Сульфатная лиственная 36 32 29 29 Сульфитная хвойная 24 15 13 13 Воздухопроницаемость, с Сульфатная хвойная 51 50 42 39 Сульфатная лиственная 22 19 19 19 Сульфитная хвойная 23 21 20 20 Таким образом, установлено, что динамика изменения прочности на излом в процессе искусственного тепло-влажного старения для исследованных видов белёной целлюлозы практически зависит от способа варки и не зависит от вида древесины.

В шестом разделе экспериментальной части исследовано влияние композиции бумаги по волокну на её старение. Показано, что белёная сульфитная хвойная целлюлоза, обладая самыми низкими показателями механической прочности и наиболее низким значением рН водной вытяжки, образует с белёной сульфатной лиственной целлюлозой самые слабые по прочности композиты с низкой устойчивостью к старению (рис. 3 а).

(а) (б) Потеря прочности, % Потеря прочности, % 20 0 3 6 9 0 3 6 9 время, сут. время, сут.

СФАл. СФАхв.

СФИхв. СФА л.

60%СФАл.+40%СФИхв. 60%СФАл.+40%СФАхв.

40%СФАл.+60%СФИхв. 40%СФАл.+60%СФАхв.

Рис. 3. Снижение показателя сопротивления излому для сульфитной хвойной и сульфатной лиственной целлюлозы (а) и для сульфатной хвойной и сульфатной лиственной целлюлозы (б) и композитов на их основе в процессе искусственного старения Бльшая устойчивость к старению выявлена у композитов, содержащих белёную сульфатную хвойную и белёную сульфатную лиственную целлюлозу (рис. 3 б). Однако, высокое содержание лиственной целлюлозы (60 %) в композите приводит к значительному повышению потерь прочности на излом при старении по сравнению с отдельными видами целлюлозы, входящими в его состав. Объясняется это повышением пористости и воздухопроницаемости бумаги при старении, что увеличивает доступность компонентов оболочек волокон целлюлозы для взаимодействия с влагой и кислородом воздуха. Как можно предположить, в этих условиях наибольшей деструкции подвергаются микрофибриллы, которые ответственны за межволоконные силы связи, что и приводит к расширению и увеличению объёма полостей между волокнами в структуре бумаги в процессе старения. Композит с низким содержанием сульфатной лиственной целлюлозы (40 %) не достигает потерь прочности на излом для отдельных видов целлюлозы, и следовательно, проявляет бльшую устойчивость к старению, чем отдельные виды целлюлозы.

Расчёт долговечности композитов (табл. 2) на основе термофлуктуационной теории прочности Журкова подтвердил результаты, полученные с помощью традиционных методов исследования долговечности бумаги.

Таблица Энергия активации процесса деструкции образцов, рассчитанная по методу Журкова Энергия активации процесса Композиция по волокну деструкции образца под нагрузкой, кДж/моль 98, 60% СФА листв. и 40% СФА хв.

100, 40% СФА листв. и 60% СФА хв.

В седьмом разделе экспериментальной части изучено влияние на процесс старения бумаги для офсетной печати с различным составом по волокну, проклеивающих и наполняющих веществ, а также систем удержания.

Выполненные исследования показали, что независимо от композиционного состава бумаги по волокну, введение в бумажную массу наполнителя (химически осаждённого мела) в сочетании с удерживающими системами (катионный крахмал различных производителей и силиказоль) и проклеивающих веществ (димеров алкилкетена – АКD и алкенилянтарного ангидрида – ASA) резко снижает сопротивление излому и разрывную длину бумаги. При этом на показатель сопротивления излому при изготовлении бумаги наибольшее влияние оказывает вводимое в бумажную массу совместно с наполнителем проклеивающее вещество: АКD понижает этот показатель в 4 – 5 раз, а ASA в 7 – 10 раз с одновременным уменьшением разрывной длины в 2 раза.

Несколько меньшее влияние на этот показатель оказывает композиционный состав бумаги по волокну: увеличение содержания лиственной целлюлозы с 40 % до 60 % снижает показатель сопротивления излому в 3 раза (табл. 3).

Применение как импортного (Milbond 149), так и отечественного (Б - 150) катионного крахмала в системе удержания мелкого волокна и наполнителя незначительно влияет на этот показатель. Меньшее снижение показателей механической прочности при использовании клея на основе АКD по сравнению с ASA объясняется пониженным удержанием в бумаге наполнителя в процессе отлива, и как следствие большим содержанием волокна, а также большей гидрофобностью полученных образцов бумаги с использованием данного вида клея. Это может в определённой мере способствовать упрочнению бумаги.

Таблица Свойства образцов бумаги, изготовленных из белёной сульфатной хвойной и лиственной целлюлозы с использованием проклеивающих, наполняющих и удерживающих веществ Сопротивление Массовая Разрывная Белизна, Показатели излому, ч. д. п. доля золы, рН длина, м % (при нагрузке 12,7 Н) % 40 % белёной сульфатной хвойной и 60 % белёной сульфатной лиственной целлюлозы 40 % хв. и 60 % листв. 53 5550 - 6,4 85, АКD+крахмал (Б-150) 10 3000 7,0 8,4 85, АКD+крахмал 14 3050 8,4 8,4 85, (Milbond 149) АSA+крахмал (Б-150) 8 2650 10,1 9,5 85, АSA+крахмал 9 2700 11,6 9,5 87, (Milbond 149) 60 % белёной сульфатной хвойной и 40 % белёной сульфатной лиственной целлюлозы 60 % хв. и 40 % листв. 163 6200 - 6,7 80, АКD+крахмал (Б-150) 31 3650 6,5 8,6 80, АКD+крахмал 34 3700 7,8 8,5 81, (Milbond 149) АSA+крахмал (Б-150) 16 3450 8,6 9,4 79, АSA+крахмал 17 3500 9,8 9,4 81, (Milbond 149) Искусственное тепло-влажное старение приводит к дальнейшему снижению механической прочности для всех исследованных образцов бумаги, при чём в большей мере при повышенном содержании в композиции бумаги белёной сульфатной хвойной целлюлозы (60 %) и применении для внутримассной проклейки бумаги клея на основе ASA. Крахмал «Б-150» в системе удержания обеспечивает бльшую устойчивость бумаги к старению, чем «Milbond 149».

Что касается белизны целлюлозы, то её величина по завершении старения оказалась выше при содержании в бумаге лиственной целлюлозы 60 %, и сохранила более высокие значения при использовании клея ASA, а также импортного крахмала (Milbond 149). В целом, наиболее устойчивой к старению оказалась бумага с композиционным составом по волокну 60 % белёной сульфатной лиственной целлюлозы и 40 % белёной сульфатной хвойной целлюлозы проклеенной АКD. На основании результатов проведённых исследований рекомендован следующий состав долговечной бумаги для офсетной печати:

Композиционный состав по волокну:

– белёная сульфатная лиственная целлюлоза –60 %;

– белёная сульфатная хвойная целлюлоза – 40 %.

С раздельным размолом для каждого вида целлюлозы до степени помола 35 °ШР.

Для внутримассной проклейки:

– проклеивающее вещество на основе димеров алкилкетена (AKD).

Наполнитель:

– химически осаждённый мел.

Система удержания мелкого волокна и наполнителя:

– катионный крахмал и силиказоль.

В восьмом разделе экспериментальной части приведены результаты полупромышленной выработки долговечной бумаги для офсетной печати на опытной бумагоделательной машине Санкт-Петербургской бумажной фабрики Гознака в соответствии с разработанными в данной диссертации рекомендациями по её составу. Показатели механической прочности выработанной бумаги (табл. 4) существенно превышали, а печатные свойства и белизна соответствовали требованиям ГОСТа для офсетной бумаги № высшего сорта, и как видно из табл. 5, эта бумага вполне удовлетворяла требованиям ГОСТа на бумагу для документов со знаком соответствия долговечности.

Таблица Показатели бумаги для офсетной печати, полученной в результате опытной выработки Бумага для Бумага опытной выработки печати без с Наименование показателей офсетная, № 1, поверхностной поверхностной высший сорт.

проклейки проклейкой ГОСТ 9094 – Сопротивление излому в 10 48 поперечном направлении, ч.д.п.

Разрывная длина, в среднем по 2400 4600 двум направлениям бумаги, м Стойкость поверхности к не менее 2,2 2,5/2,5 2,5/2, выщипыванию, м/с Белизна каждой стороны, % 85,0 – 88,0 85,2/85,2 85,1/85, Массовая доля золы, % 10 – 14 6,1 6, Линейная деформация бумаги, не более 2,6 +1,9 +2, % Поверхностная впитываемость при одностороннем смачивании не более 22 16 (Кобб60), г/м Таблица Показатели бумаги для офсетной печати, полученной в результате опытной выработки, и требования ГОСТ Р ИСО 9706 – 2000.

Бумага для документов Показатели бумаги Бумага для Показатели бумаги документов, без с ГОСТ Р ИСО поверхностной поверхностной 9706 – 2000 проклейки проклейкой Сопротивление не менее 0,35 56 раздиранию, мН Щелочной резерв, не менее 0,4 1,27 1, моль/кг Содержание окисляемых веществ не более 5 3,9 3, (число Каппа) рН водной вытяжки 7,5 – 10,0 8,8 8, ВЫВОДЫ 1. Экспериментально и научно обоснована композиция устойчивой к старению, долговечной бумаги для офсетной печати, включающая белёную сульфатную хвойную (40 %) и белёную сульфатную лиственную (60 %) целлюлозу, клей на основе димеров алкилкетенов, химически осаждённый мел, катионный крахмал и силиказоль.

2. Динамика изменения прочности на излом в процессе искусственного старения для исследованных видов белёной целлюлозы практически зависит от способа варки и не зависит от вида древесины. Сульфатные хвойная и лиственная целлюлозы быстро (за 3-ое суток) и практически в равных процентах уменьшают сопротивление излому, после чего процесс затормаживается, но не прекращается. Сульфитная хвойная целлюлоза непрерывно, с постоянной скоростью уменьшает прочность на излом, однако после 12 суток старения имеет меньшую потерю прочности, чем сульфатные целлюлозы.

3. Установлено, что для белёной сульфатной лиственной целлюлозы сопротивление излому в процессе старения зависит от прочности индивидуальных волокон, тогда как для белёной сульфатной и сульфитной хвойной целлюлозы на этот показатель оказывает влияние также прочность межволоконных сил связи.

4. При составлении композитов более прочная и устойчивая к старению бумага получена из смеси сульфатной хвойной и сульфатной лиственной целлюлозы. Независимо от соотношения этих видов целлюлозы в бумаге (40 : 60 или 60 : 40), в процессе старения у композитов отмечается бльшая потеря прочности на излом, чем у отдельных видов целлюлозы, составляющих композит. Объясняется это повышением пористости бумаги и увеличением доступности компонентов оболочек волокон целлюлозы для взаимодействия с влагой и кислородом воздуха при старении.

5. Введение в бумажную массу, состоящую из белёной сульфатной хвойной и лиственной целлюлозы, наполнителя (химически осаждённый мел) в сочетании с удерживающими системами (катионный крахмал и силиказоль) и проклеивающих веществ (АКD и ASA) резко снижает механическую прочность бумаги. В случае применения клея АКD сопротивление излому понижается в 4 – 5 раз, а клея ASA – в 7 – 10 раз, с одновременным уменьшением разрывной длины в 2 раза. Увеличение содержания хвойной целлюлозы в бумаге с 40 % до 60 % повышает сопротивление излому в 3 раза. Крахмал незначительно влияет на показатели механической прочности бумаги. Наиболее устойчивой к старению оказалась бумага с композиционным составом по волокну 60 % лиственной и 40 % хвойной целлюлозы с введением клея на основе АКД.

6. На промышленном образце бумаги для офсетной печати (Котласский ЦБК) показано, что офсетная краска равномерно, тонким слоем (1 мкм) покрывает поверхность и проявляет высокую устойчивость в процессе старения.

Нанесение краски понижает значение рН водной вытяжки и механическую прочность бумаги, способствует увеличению объёма и количества полостей между волокнами целлюлозы в структуре бумаги. Бумага с офсетной краской в процессе искусственного тепло-влажного старения незначительно уменьшает механическую прочность.

7. Выработанная на опытной бумагоделательной машине СПбБФ Гознака бумага для офсетной печати с учётом разработанных рекомендаций по её композиции обладала хорошими печатными и высокими механическими свойствами, и соответствовала требованиям ГОСТ 90994 – 89. “Бумага для печати офсетная № 1 высший сорт”, а также требованиям ГОСТ Р ИСО – 2000. “Бумага для документов” со знаком соответствия долговечности ().

_ Автор диссертации приносит глубокую благодарность к.т.н., доценту Смирновой Е.Г., директору ФЦКБФ, д.т.н. Добрусиной С.А., координатору ФЦКБФ Лоцмановой Е.М., а также коллективу научно-исследовательской лаборатории ФЦКБФ за консультации и предоставленную возможность выполнять исследования в имеющихся в их распоряжении лабораториях и оборудовании, а также особую благодарность директору СПбБФ Гознака Павлову Ю.В. за предоставленную возможность проведения опытно промышленной выработки на безвозмездной основе, и коллективу отдела перспективного развития за обеспечение выработки и испытания полученной бумаги.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Евтюхов С.А., Лоцманова Е.М., Смирнова Е.Г. К вопросу о долговечности современных документов на бумаге // Материалы молодёжной международной конференции «Экология - 2003». Архангельск. 2003. с. 102 – 2. Лоцманова Е.М., Евтюхов С.А., Смирнова Е.Г. К вопросу о стабильности современных документов как комплекса бумага + печатный красящий состав // Материалы 4 международной конференции 21 – 24 октября 2003 г.

«Консервация памятников культуры в единстве и многообразии». СПб. 2003.

с. 145 – 3. Лоцманова Е.М., Евтюхов С.А. Смирнова Е.Г. Влияние материалов и способов печати на свойства современной бумаги для полиграфической промышленности и офисной техники // Материалы международной научно практической конференции «Исследования в консервации культурного наследия». М. 2004. с. 165 – 4. Евтюхов С.А., Смирнова Е.Г., Лоцманова Е.М. Долговечность различных видов целлюлозы и композиций на их основе // Тезисы докладов ежегодной научно-практической конференции молодых учёных проходившей 4 – октября 2005 г. в СПбГЛТА им. С.М. Кирова «Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования». СПб. 2005. с. 69 – 5. Евтюхов С.А., Смирнова Е.Г., Лоцманова Е.М. Влияние химических и вспомогательных веществ на устойчивость к старению бумаги для офсетной печати // Материалы международной научно-практической конференции «Новое в химии бумажно-картонного производства и полиграфии». СПб.

2006. с. 29 – 6. Евтюхов С.А., Лоцманова Е.М., Пазухина Г.А. Изменение показателей механической прочности белёной сульфатной хвойной и лиственной целлюлозы и композитов на их основе в условиях искусственного тепло влажного старения // Материалы 4-ой Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ». Сыктывкар. 2006. с. 7. Евтюхов С.А., Лоцманова Е.М., Смирнова Е.Г. Изменение свойств бумаги для офсетной печати российского производства в процессе искусственного старения // Материалы 5-ой международной научно-практической конференции «Обеспечение сохранности памятников культуры:

традиционные подходы – нетрадиционные решения». СПб. 2006. с. 174 – 8. Смирнова Е.Г., Евтюхов С.А. Влияние композиционного состава по волокну и проклеивающих реагентов на свойства бумаги для офсетной печати // Целлюлоза. Бумага. Картон, – 2006. – Спец. выпуск. С. 32 - Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим присылать по адресу: 194021, г. Санкт-Петербург, Институтский пер., 5.

Лесотехническая академия, Учёный совет.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.