Параметры бумаги

Картон является волокнистым материалом со сложным составом. В состав компонентов, добавляемых в процессе производства, входят вещества для массной и поверхностной проклейки и другие добавки. Модифицированный крахмал наносится на клеильных прессах бумагоделательных машин в качестве компонента, применяемого для повышения прочности бумаги. 

Процесс каландрирования является широко распространенным методом повышения гладкости бумажного полотна. Все эти факторы влияют на свойства поверхности материала и частично объясняют разницу в поведении различных видов бумаг в переработке. 

В нашей отрасли промышленности существует несколько традиционных методов тестирования, таких как метод Кобба₆₀, воздухопроницаемость,  дроп-тест (капельный тест, который используется поставщиками крахмала), применяемых для прогнозирования качества приклейки картонов. Показатель Кобба₆₀, является, наверное, наиболее распространенным из них, показывает, сколько воды впитывает поверхность картона за 45 секунд контакта и выражается в г/м².

При этом склейка слоев гофрокартона происходит всего за несколько секунд или даже доли секунды на различных позициях гофроагрегата.

Важное условие адгезии: поверхностная  энергия жидкости должна быть ниже поверхностной энергии картона, для того, чтобы жидкость могла эффективно смачивать субстрат 

Метод Кобба60 описывает емкость бумаги по впитываемости воды в целом, однако он не показывает динамику впитывания, не отображает первоначальные состояния системы «жидкость – субстрат», а это ключевые факторы для понимания процессов, происходящих в переработке картона. 

В некоторых случаях мы можем работать с лайнерами с достаточно низкими значениями Кобба₆₀ основного слоя (ниже 20–25 г/м²), и при этом они будут демонстрировать отличную приклейку на гофроагрегатах. В то же время, например, два лайнера могут иметь одинаковые значения Кобба₆₀ основного слоя. Однако результаты проклейки будут существенно отличаться по качеству. Поэтому этот метод не подходит для контроля эффективности приклейки.

Способность адгезива контактировать с субстратом зависит от смачивания адгезивом поверхности определенного материала. Хорошая смачиваемость – это способность адгезива растекаться по всей поверхности субстрата, что позволяет максимально задействовать и оптимизировать все возможности механизма адгезии.

Определение угла смачивания (жидкая капля) на границе раздела фаз «твердое тело/жидкость» является одним из наиболее точных методов определения поверхностных энергий субстратов. Несмотря на то, что целлюлоза обладает высокой поверхностной энергией, она может снижаться при воздействии таких компонентов, как лигнин, экстрактивные вещества и проклеивающие агенты. 

По оценкам, исходный угол смачивания пробы беленой целлюлозы составляет 29°. Угол смачивания пробы целлюлозы высокого выхода равен 67°. Даже малое присутствие материалов с низкой энергией на поверхности может существенно изменить угол смачивания. 

В научно-исследовательских лабораториях компании «Монди» были организованы работы по анализу и подбору новых методик для контроля процессов впитываемости в условиях, максимально приближенных к процессам склейки, происходящим на гофроагрегате.

На основании полученных результатов была разработана методология оценки динамики угла смачивания с использованием алгоритма расчета прогнозируемой прочности приклейки бумаги. 

Алгоритм предусматривает расчет разницы между углами смачивания на 10 и 0,4 секундах контакта с жидкостью для определения динамики впитываемости конкретного материала. Когда коэффициент приближается к нулевому значению, скорость впитывания высокая, и качество приклейки на гофро-агрегате улучшается.

Данный метод позволяет настраивать баланс между функциональным использованием химикатов для массной и поверхностной проклейки, с одной стороны, и высокой скоростью впитывания клея, с другой стороны. Предоставляет возможность производителям бумаги улучшать поверхностную энергию продукции и, соответственно, приклейку на гофроагрегатах (рис. 1).  

Ссылки: 
1.    Документация технической поддержки бизнес-сегмента Mondi Containerboard