Technik_papiernictwa_311[27].Z3.03

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Papiery i tektury zaklejane powierzchniowo

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Drukowe papiery i tektury z powłokami pigmentowymi

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Kalandrowanie

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Papiery rejestracyjne z powłokami bezpigmentowymi

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Papiery bezkalkowe

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Papiery z powłokami barierowymi

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

4.7. Tektura falista

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o technologii uszlachetniania

i wykończania wyrobów papierniczych, podstawowych urządzeniach i operacjach
jednostkowych stosowanych do tego celu, a także zjawiskach zachodzących w trakcie
uszlachetniania papieru i tektur.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś posiadać, aby korzystać
z poradnika,

−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie opanujesz podczas pracy z poradnikiem,

−

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do osiągnięcia założonych celów
kształcenia i opanowania umiejętności zawartych w jednostce modułowej,

−

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,

−

ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,

−

sprawdzian postępów,

−

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań; zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,

−

literaturę.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

Podczas zajęć musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bhp i instrukcji

przeciwpożarowych,  wynikających  z  rodzaju  wykonywanych  prac.  Wiadomości  dotyczące
przepisów  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  ochrony  przeciwpożarowej  oraz  ochrony
środowiska  znajdziesz  w  jednostce  modułowej  311[27].01.01  „Przestrzeganie  przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

311[27].Z3

Technologia produkcji wyrobów papierniczych

311[27].Z3.01

Organizacja procesów produkcji

papieru i tektury

311[27].Z3.02

Wytwarzanie wyrobów

papierniczych

311[27].Z3.04

Wykonywanie obróbki wyrobów

papierniczych

311[27].Z3.03

Uszlachetnianie i wykończanie

wyrobów papierniczych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

posługiwać się komputerem i wyszukiwarką internetową,

−

organizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii,

−

stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony środowiska i ochrony
przeciwpożarowej obowiązujące w pracowni i na stanowisku pracy,

−

wykonać i odczytać rysunki techniczne z uwzględnieniem wymiarowania,

−

posługiwać się dokumentacją konstrukcyjną i technologiczną,

−

stosować i zamieniać jednostki układu SI,

−

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu fizyki i chemii, takimi jak: masa,
natężenie przepływu, prędkość liniowa, ciśnienie, siła, stężenie, gęstość, moc, energia,

−

wykonywać proste obliczenia matematyczne,

−

metrologię papierniczą: potrafić obsługiwać podstawowe urządzenia i wykonywać
oznaczenia właściwości wyrobów papierniczych,

−

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

− uzasadnić potrzebę i cel uszlachetniania papieru i wyrobów papierniczych,

− dobrać metody uszlachetniania powierzchniowego papieru i tektur,

− dobrać urządzenia gładzące,

− określić sposoby zaklejania powierzchniowego papieru,

− zaplanować proces technologiczny przygotowania mieszanek pigmentowo-klejowych do

powlekania papieru,

− zaplanować proces technologiczny powierzchniowego zaklejania papieru,

− obsłużyć maszyny i urządzenia stosowane do uszlachetniania powierzchniowego papieru

i tektur,

− dobrać środki wiążące do zaklejania powierzchniowego i powlekania papieru,

− określić zasady obsługi pras zaklejających, powlekających i kalandrów,

− dobrać technologie wytwarzania papierów specjalnych: do kopiowania metodami

chemicznymi, papierów rejestracyjnych oraz papierów o właściwościach barierowych,

− dobrać technologie wytwarzania tektury falistej,

− określić zasady obsługi maszyn do produkcji tektury falistej,

− obsłużyć maszynę do produkcji tektury falistej,

− dobrać kleje do sklejania warstw tektury falistej,

− skorzystać z literatury zawodowej i innych źródeł informacji,

− zastosować przepisy bezpieczeństwa, higieny pracy i ochrony przeciwpożarowej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Papiery i tektury zaklejane powierzchniowo

4.1.1. Materiał nauczania

Wyroby papiernicze w trakcie uszlachetniania i wykończania poddaje się następującym

operacjom technologicznym:

−

zaklejanie powierzchniowe – nanoszenie na powierzchnię wyrobu papierniczego
wodnych roztworów lub dyspersji środków wiążących,

−

powlekanie – nanoszenie na powierzchnię wyrobu papierniczego ciekłych:

−

roztworów – np. nanoszenie powłok bezpigmentowych (papiery rejestracyjne);

−

zawiesin – np. nanoszenie powłok pigmentowych (papiery drukowe, papiery
bezkalkowe);

−

mas w stanie stopionym – np. nanoszenie tworzyw sztucznych (papiery barierowe),

−

kalandrowanie  –  mechaniczne  jedno-  lub  dwustronne  uszlachetnianie  powierzchniowe
papieru,  polegające  na  wygładzaniu  powierzchni  (satynowaniu)  i  nadawaniu  jej  połysku
lub  wykończenia  matowego  lub  na  wytłaczaniu  papieru  (uzyskiwaniu  struktury
trójwymiarowej o określonym deseniu).
Zaklejanie  powierzchniowe  jest  operacją  jednostkową  prowadzoną  w  urządzeniach

nazywanych  prasami  zaklejającymi.  Polega  ona  na  traktowania  powierzchni  papieru  za
pomocą  chemikaliów  (najczęściej  w  postaci  roztworu)  przy  niewielkim  ich  działaniu  w  głąb
struktury.  Prasy  zaklejające  umieszczone  są  w  części  suszącej  maszyny  papierniczej.
Dla zapewnienia  równomiernego  profilu  wilgotności  i  zapobieżenia  zbyt  silnemu  wnikaniu
roztworu w głąb papieru, wstęgę papieru doprowadzoną do prasy zaklejającej suszy się aż do
suchości 98

99%. Podczas zaklejania papier chłonie wodę, w związku z czym jego suchość

spada i konieczne jest zainstalowanie sekcji dosuszającej za prasą zaklejającą.

Celem zaklejania powierzchniowego jest:

−

poprawa równomierności powierzchni,

−

zmniejszenie chłonności,

−

poprawa właściwości wytrzymałościowych,

−

zwiększenie sztywności.

Środki stosowane do zaklejania powierzchniowego

Do zaklejania powierzchniowego stosuje się wodne roztwory hydrofilowych środków

wiążących lub wodne dyspersje hydrofobowych środków wiążących o lepkościach
w granicach 10

100 mPa

⋅

s (tab. 1).

Tabela 1. Środki wiążące do zaklejania powierzchniowego

Nazwa środka zaklejającego

Postać

Stężenie podczas zaklejania

[%]

pochodne skrobi

roztwór

karboksymetyloceluloza

roztwór

alginian sodu

roztwór

0,8

1,2

polialkohol winylu

roztwór

tworzywa sztuczne (emulsje styrenowo-
akrylanowe)

dyspersja

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W przemyśle papierniczym, do zaklejania powierzchniowego najczęściej stosuje się

skrobię i jej pochodne.

Skrobia jest węglowodanem, w skład którego wchodzą dwa polimery: amyloza

i amylopektyna. Amyloza (rys. 1) jest polimerem prostołańcuchowym, a jej zawartość
w skrobi wynosi 20

30%. Amylopektyna (rys. 2) jest polimerem rozgałęzionym, a jej

zawartość w cząsteczce skrobi wynosi 80

70%.

Rys. 1. Wzór chemiczny amylozy

Rys. 2. Wzór chemiczny amylopektyny

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Każde ziarno skrobi składa się z szeregu współśrodkowych warstw ułożonych wokół

jądra.  Wielkość  i  kształt  tych  ziaren  jest  charakterystyczny  dla  macierzystej  rośliny.
Surowcami  roślinnymi  do  otrzymywania  skrobi  naturalnej  (natywnej)  są:  kukurydza,
ziemniaki, pszenica, w  mniejszej  ilości także tapioka, kukurydza woskowata, ryż i  jęczmień.
Zawartość  skrobi  w  rozmaitych  roślinach  jest  bardzo  różna.  Ziarna  mają  różny  kształt
i wielkość  –  największe  są  ziarna  skrobi  ziemniaczanej  16

90 µm, najmniejsze ryżowej od

3 do  7 µm.  Skrobia  ma  wygląd  białej  mączki  bez  zapachu  i  smaku.  Polimer  nie  jest
rozpuszczalny  w  wodzie  zimnej,  prawie  nie  pęcznieje  i  nie  ma  właściwości  wiążących.
Ze względu  na charakter polarny grupy wodorotlenowe różnych  łańcuchów polimerów  łączą
się  nawzajem  za  pośrednictwem  wiązań  wodorowych,  które  powodują  bardzo  mocne  ich
związanie  i są przyczyną  nierozpuszczalności skrobi natywnej w zimnej wodzie. Dopiero po
doprowadzeniu  ciepła,  a  więc  w  podwyższonej  temperaturze,  która  dla  każdego  rodzaju
skrobi jest specyficzna (dla skrobi z kukurydzy 62

67ºC, z ziemniaków 56

66ºC, z pszenicy

63ºC) ziarna skrobi zaczynają pęcznieć, pobierają wodę i tracą przy tym swoją

specyficzną  strukturę  przechodząc  w  roztwór  koloidalny  o  wysokiej  lepkości.  Jest  to  tzw.
proces kleikowania, celem  którego  jest zdysocjowanie wiązań wodorowych  między grupami
OH  (hydroksylowymi)  łańcuchów  skrobi.  Proces  kleikowania  można  prowadzić  okresowo
w zbiornikach mieszalnych lub w sposób ciągły w dyszach do gotowania strumieniowego.

Roztwory skrobi natywnej o stężeniach przewidzianych technologicznie do zaklejania

powierzchniowego (3

15%) mają tak wysoką lepkość, że ich stosowanie jest niemożliwe.

Konieczne jest obniżenie lepkości roztworów w wyniku modyfikacji łańcuchów skrobi.
Modyfikacje przeprowadzane na cząsteczce skrobi obejmują:

−

konwersję (przecinanie łańcuchów polimerowych),

−

derywatyzację chemiczną (otrzymywanie pochodnych skrobi).
Oba rodzaje modyfikacji skrobi powodują zmianę jej temperatury kleikowania. Prawie

wszystkie skrobie stosowane do zaklejania powierzchniowego poddawane są konwersji,
a wiele z nich również chemicznej derywatyzacji. W wyniku konwersji, czyli przecinania,
następuje obniżenie masy cząsteczkowej skrobi.

Urządzenia do zaklejania powierzchniowego
Tradycyjne prasy zaklejające

Tradycyjne prasy zaklejające stanowią zespoły dwuwalcowe w trzech podstawowych

układach:

−

pionowym,

−

poziomym,

−

ukośnym.
Za podstawę takiego podziału przyjmuje się położenie płaszczyzny przechodzącej przez

osie obu walców. Roztwór zaklejający doprowadza się do strefy styku walców obracających
się współbieżnie.

Najstarszym typem prasy jest prasa pionowa (rys. 3), w której roztwór środka

zaklejającego doprowadza się na górną stronę papieru bezpośrednio z rury natryskowej,
a z rury dolnej klej dostaje się najpierw na walec dolny i z niego na dolną stronę papieru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 3. Pionowa prasa zaklejająca

W prasie zaklejającej w układzie poziomym (rys. 4) wstęga papieru przechodzi z góry w dół
pionowo przez klin roztworu zaklejającego między walcami, natomiast w prasie ukośnej
(rys. 5) – pod kątem, co pozwala na łatwiejszą regulację prowadzenia wstęgi.

Rys. 4. Pozioma prasa zaklejająca

Rys. 5. Ukośna prasa zaklejająca

Średnicę walców, która wynosi 0,8 do 1,5 m, dopasowuje się do prędkości maszyny

papierniczej. Oba walce są napędzane.

W tradycyjnych prasach zaklejających podaje się nadmiar roztworu, który tworzy klin

cieczy pomiędzy wstęgą papieru a powierzchnią walca. Ilość roztworu przechodzącego przez
obszar styku walców jest ograniczona przez ciśnienie w strefie styku walców. Przy wysokiej
prędkości  obrotowej  walców  i  wysokiej  prędkości  biegu  wstęgi  w  powstałym  klinie  cieczy
obserwuje się burzliwość. Może to spowodować rozerwanie klina roztworu i rozpryskiwanie
poza  strefę  styku.  Kropelki  roztworu  padają  na  przesuszoną  wstęgę  papieru  przed  wejściem
w prasę  zaklejającą  i  lokalnie  zwiększają  wilgotność  papieru  w  tych  miejscach.  Jest  to
przyczyną nierównomiernego poboru roztworu zaklejającego przez wstęgę i wpływa ujemnie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

na  właściwości  gotowego  papieru.  Zbyt  wysoka  lepkość  roztworu  zaklejającego  powoduje
wzrost  tendencji  do  rozrywania  klina  cieczy  w  strefie  styku  walców.  W  miarę  wzrastania
prędkości  maszyny  papierniczej  należy  stosować  roztwory  o  coraz  niższej  lepkości,
co pociąga za sobą konieczność rozcieńczania roztworu albo stosowania skrobi o mniejszych
cząsteczkach (zdegradowanej w większym stopniu).
Nowoczesne prasy zaklejające

Trudności spowodowane przez zjawiska burzliwości w klinie roztworu zaklejającego

były bodźcem do opracowania konstrukcji pras zaklejających, w których wyeliminowano ten
klin. Nowoczesne (zmodyfikowane) prasy zaklejające dzielone są na:

−

prasy z walcami dozującymi,

−

prasy z walcami nanoszącymi oraz elementami dozującymi na walec nanoszący,

−

prasy z walcami nanoszącymi oraz walcami dozującymi o dużej średnicy (400 do 700
mm) i powierzchni rowkowanej.
Prasy z walcami dozującymi dominują w Japonii, podczas gdy przemysł papierniczy

europejski i północnoamerykański stosuje głównie prasy powlekające z walcami nanoszącymi
oraz elementami dozującymi. Prasy z walcami dozującymi o dużej średnicy i powierzchni
rowkowanej ustępują innym typom pod względem liczby instalowanych urządzeń.

Docisk walców nanoszących początkowo był podobny jak w tradycyjnych prasach

zaklejających: 35 do 50 kN/m. Obecnie obserwuje się tendencję do zmniejszania docisku.

Prędkość maszyn papierniczych ze zmodyfikowanymi prasami zaklejającymi osiąga dziś

1800 m/min. W chwili opuszczania przez papier strefy dociskowej walców nakładających
występują jednak problemy związane z rozszczepieniem warstwy powłoki (rys. 4)
i wyrywaniem włókien z papieru.

Prasa z walcami dozującymi (typu Gate Roll) składa się z napędzanych niezależnie

dwóch walców nanoszących i czterech walców dozujących (rys. 6). Roztwór skrobiowy
doprowadza się między dwa walce dozujące.

Ilość roztworu zaklejającego, nanoszona na powierzchnię papieru, jest kontrolowana

dzięki zróżnicowaniu prędkości obwodowej trzech walców (trzy walce po każdej stronie
wstęgi papieru). W przypadku odsunięcia walców dozujących urządzenie może pracować
jako tradycyjna prasa zaklejająca.

W porównaniu z prasami tradycyjnymi możliwe jest zwiększenie stężenia roztworu

skrobiowego, co wpływa na obniżenie obciążenia cylindrów dosuszających maszyny
papierniczej ze względu na mniejszą ilość wody do odparowania z warstewki klejowej.

W porównaniu z prasami tradycyjnymi prasa z walcami dozującymi wymaga większego

nakładu inwestycyjnego i znacznie wyższych kosztów konserwacji, co jest związane
z utrzymaniem w ruchu jednostek napędowych dla sześciu walców.

Rys. 6. Prasa z walcami dozującymi (typu Gate Roll)

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Prasy z walcami nanoszącymi i elementami dozującymi

Problemy z konserwacją walców i rozszczepianiem warstwy roztworu zaklejającego

doprowadziły do skonstruowania prasy z walcami nanoszącymi oraz elementami dozującymi
roztwór  zaklejający  na  walec  nanoszący.  Prasa  z  elementami  dozującymi  pozwala  na  pracę
bez  klina  roztworu  zaklejającego.  Urządzenie  do  wstępnego  dozowania  składa  się  z  dyszy
oraz elementu dozującego. Roztwór dostarczany jest przez pompę do dyszy, która nanosi go
w niewielkim nadmiarze na powierzchnię walca (rys. 7). Element dozujący (pręt profilowany
lub  gładki)  pozostawia  na  walcu  tylko określoną  ilość roztworu  zaklejającego o  grubości od
9 do  28  mikrometra.  Tego  typu  prasy  są  dostarczane  przez  wielu  producentów  maszyn.
Najbardziej  znane  w  Europie  są  Speedsizer  firmy  Voith  Sulzer  (Niemcy),  Filmpress  firmy
Jagenberg (Niemcy) i Opti-Sizer firmy Valmet (obecnie Metso Corporation, Finlandia). Prasy
te różnią się przede wszystkim sposobem zamocowywania elementów dozujących.

Rys. 7. Prasa zaklejające typu Speedsizer

Jako elementy dozujące najczęściej stosowane są pręty o średnicy 10

14 mm (rys. 8).

Początkowo  stosowano  pręty  owinięte  drutem.  Jednakże  podczas  eksploatacji  na
szybkobieżnych  maszynach  papierniczych  stwarzały  one  spore  kłopoty,  gdyż  w  chwili,  gdy
drut  w  wyniku  przetarcia  lub  pęknięcia  uległy  odwinięciu,  to  powodowały  zrywy  papieru,
uszkodzenie  urządzeń  lub  nawet  zranienie  osób  obsługujących.  Rozwiązano  ten  problem
przez

zastosowanie

prętów

obrabianych

skrawaniem

lub

laserem

rowkami

wyprofilowanymi podobnie, jak na prętach owiniętych drutem. Takie pręty mają większą
odporność na obciążenia mechaniczne.

Rys. 8. Pręty dozujące [1]

Grubość mokrej warstewki roztworu na walcu prasy jest funkcją średnicy drutu

nawojowego lub wyprofilowania (naniesienie objętościowe). Zależność ta ma charakter
liniowy i nie zależy od prędkości walca nanoszącego, tak więc w celu zmiany poboru
roztworu zaklejającego trzeba stosować pręty o różnej średnicy wyprofilowania.

W niektórych rozwiązaniach konstrukcyjnych pręty profilowane są zastępowane przez

pręty gładkie o średnicy 12

50 mm. W tym przypadku ma się do czynienia z dozowaniem

hydrodynamicznym. Na grubość mokrej warstewki można wpływać poprzez zmianę docisku
pręta w określonych granicach. Im większa jest średnica pręta, tym – przy takich samych
dociskach wywieranych na pręt – uzyskuje się wyższą gramaturę nanoszonego roztworu
zaklejającego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Proces zaklejania powierzchniowego

Prawidłowo prowadzony proces wymaga bardzo dobrego kontaktu środka zaklejającego

z  włóknami  celulozowymi  wstęgi  papierniczej.  W  związku  z  tym  stosuje  się  rozcieńczone
roztwory  wodne,  najczęściej  roztwory  skrobiowe  o  stężeniu  od  3%  do  15%.  Zapewnia  to
pobór  roztworu  w  granicach  od  30  do  50  kg  na  1  tonę  papieru  i  gramaturę  suchej  warstwy
zaklejającej  od  2  do  5 g/m

na stronę. Po naniesieniu roztworu na powierzchnię papieru

i wysuszeniu, pory na powierzchni papieru zostają wypełnione warstewką skrobi, która
zmniejsza ich średnicę, a tym samym w gotowym papierze zmniejsza szybkość przenikania
płynów (cieczy, gazów) do jego wnętrza.

Na pobór roztworu zaklejającego istotny wpływ ma wiele czynników (parametrów)

decydujących o masie powłoki i przenikaniu (penetracji) roztworu zaklejającego. Można je
uszeregować w trzy grupy:
a) parametry związane z papierem podłożowym:

−

porowatość;

−

gładkość (szorstkość);

−

stopień zaklejenia w masie;

−

wilgotność,

b) parametry związane z roztworem zaklejającym:

−

skład (rodzaj środka zaklejającego i środków pomocniczych);

−

zawartość części stałych;

−

temperatura;

−

lepkość;

−

zdolność zatrzymywania wody,

c) parametry związane z konstrukcją prasy:

−

prędkość maszyny papierniczej;

−

głębokość klina roztworu zaklejającego;

−

ciśnienie w strefie styku;

−

szerokość strefy styku.

Papier pobiera większą objętość roztworu zaklejającego, gdy:

−

lepkość roztworu jest niska (przy czym lepkość roztworu zmniejsza się ze wzrostem jego
temperatury),

−

prędkość maszyny papierniczej jest niska,

−

papier jest słabo zaklejony w masie.
Większą gramaturę warstwy klejowej uzyskuje się w przypadku, gdy:

papier podłożowy ma dużą szorstkość,
w strefie styku walców panuje niskie ciśnienie.

Spośród czynników wywierających wpływ na pobór roztworu zaklejającego

najłatwiejszymi do regulowania są stężenie i lepkość tego roztworu. Stężenie jest zwykle
utrzymywane na możliwie najwyższym do uzyskania poziomie, aby zmniejszyć ilość wody,
którą trzeba odparować za prasą zaklejającą (w sekcji dosuszającej). Należy przy tym jednak
zwracać baczną uwagę, aby lepkość roztworu była odpowiednia.

Lepkość roztworu zaklejającego zależy od:

−

rodzaju środka wiążącego,

−

stężenia,

−

temperatury.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Suszenie papieru zaklejonego powierzchniowo

Po przejściu przez prasę zaklejającą wyrób papierniczy przechodzi do sekcji

dosuszającej. Sekcja ta może składać się z typowych cylindrów suszących lub może
wykorzystywać inne metody suszenia.

W zależności od mechanizmów przenoszenia ciepła można wyróżnić trzy metody

suszenia:

−

promieniowanie – suszarnie radiacyjne wykorzystujące promienniki podczerwieni,

−

konwekcja – powietrzne suszarnie flotacyjne (konwekcyjne),

−

przewodzenie – cylindry suszące.
Podczas procesu zaklejania powierzchniowego, wysuszony uprzednio papier, wchłania

wodę  z  roztworu  zaklejającego.  W  wyniku  tego  następuje  rozszerzanie  się  papieru,  głównie
w kierunku  poprzecznym  wstęgi.  Może  to  być  przyczyną  powstawania  zmarszczek
i zagniotów  na  cylindrach  suszących  i  urządzeniach  gładzących  maszyny  papierniczej.
Środkiem zaradczym może być tu zainstalowanie wygiętego łukowo wałka rozfałdowującego
z okładziną nieprzyczepną lub transport pneumatyczny (między prasą zaklejającą i pierwszym
cylindrem dosuszającym).

Innym problemem w sekcji dosuszającej, wyposażonej tylko w typowe cylindry suszące,

jest przyklejanie się warstewki powierzchniowej do suszników i cylindrów. Może być
to przyczyną

uszkodzenia

powierzchni

produkowanego

wyrobu

lub

zrywów.

Przeciwdziałamy temu np. stosując pierwsze dwa cylindry z okładziną nieprzyczepną i bez

suszników. Zalecana jest również niższa temperatura (60

85oC) tych cylindrów w celu

uniknięcia nagłego wysychania i tworzenia się skorupy środka wiążącego na powierzchni
wstęgi.

Ze względu na wymienione wyżej problemy, najlepsza wydaje się sekcja dosuszająca,

której schemat blokowy przedstawiono na rys. 9.

Rys. 9. Schemat blokowy produkcji papieru zaklejanego powierzchniowo

gładzik, nawijak

suszarnia radiacyjna IR

suszarnia konwekcyjna

cylindry suszące

prasa zaklejająca

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wpływ metody zaklejania powierzchniowego na właściwości papieru

Jakość papieru zaklejanego powierzchniowo zależy od:

−

właściwości podłoża papierowego,

−

stosowanych chemikaliów,

−

urządzeń do nanoszenia roztworu zaklejającego,

−

sposobu manipulowania wstęgą papieru,

−

warunków suszenia papieru.
Podczas zaklejania powierzchniowego należy brać pod uwagę:

−

migrację roztworu spowodowaną ciśnieniem między walcami prasy,

−

czas trwania ciśnienia,

−

siły występujące w kierunku prostopadłym do powierzchni papieru.
Pierwsze dwa czynniki decydują o lokalizacji skrobi na powierzchni i wewnątrz papieru.

Trzeci czynnik wpływa na ciągłość powłoki skrobiowej i na jednorodność powierzchni
papieru.

Jeśli skrobia pozostaje na powierzchni papieru to obserwujemy wzrost:

−

zatrzymania farby;

−

połysku nadruku;

−

odporności powierzchni na zrywanie;

−

odporności na przedarcie,

b) spadek:

−

pylenia;

−

porowatości.

Głębokie przenikanie skrobi w podłoże papierowe poprawia wiązania wewnętrzne

między włóknami, zwiększa właściwości wytrzymałościowe papieru – wyjątkiem jest
zmniejszenie odporności na przedarcie, zmniejsza nieprzezroczystość papieru.

Czas przebywania pod ciśnieniem mokrej powłoki skrobiowej w zmodyfikowanych

prasach  zaklejających  jest  taki  sam  jak  w  tradycyjnej  prasie  zaklejającej,  ale  strefa  styku
walców nanoszących nie jest zalana roztworem zaklejającym i na walcu nanoszącym znajduje
się  bardzo  cienka  warstewka  roztworu  skrobiowego.  Po  zetknięciu  się  walca  nanoszącego
prasy z papierem warstewka roztworu jest przenoszona na papier, gdyż ma do niego większą
adhezję  niż  do  powierzchni  walca  nanoszącego.  Papier  gwałtownie  wchłania  wodę,  co
powoduje bardzo duży wzrost lepkości cieczy w warstewce roztworu.

W momencie opuszczania strefy docisku warstewka roztworu zaklejającego rozszczepia

się, gdyż powierzchnia walca nanoszącego odsuwa się od powierzchni papieru. Rozciągająca
się  aż  do  zerwania  warstewka  roztworu  powoduje  występowanie  sił  prostopadłych  do
powierzchni  papieru.  Ze  względu  na  szybsze wysychanie  warstewki  roztworu zaklejającego,
a więc  i  większą  lepkość  roztworu  zaklejającego  w  momencie  opuszczania  strefy  styku
walców,  siły  te  są  większe  w  prasach  zmodyfikowanych  niż  w  tradycyjnych  prasach
zaklejających. Efektem tego zjawiska są ślady rozszczepienia warstewki kleju w postaci tzw.
„skórki pomarańczowej”. Dla otrzymania papieru bez tej wady należy pracować z roztworami
zaklejającymi  o  odpowiednim  nie  za  wysokim  stężeniu,  gdyż  wówczas  utrzymuje  się  niską
lepkość roztworu nawet po jego odwodnieniu w prasie zaklejającej.

Zmodyfikowane prasy zaklejające pracujące bez strefy zalania nie pozwalają na głębokie

wnikanie roztworu zaklejającego, gdyż nanoszona w nich niewielka ilość roztworu szybko
osiąga punkt immobilizacji (unieruchomienia) oddając wodę do podłoża.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  W której części maszyny papierniczej instalowane są prasy zaklejające?
2.  Czym się różni tradycyjna zaklejająca prasa pionowa od poziomej?
3.  W jaki sposób jest dozowany roztwór zaklejający na tradycyjnych prasach zaklejających?
4.  Jakie środki są stosowane do zaklejania powierzchniowego?
5.  Jak jest przenoszony na papier roztwór skrobiowy w prasie typu Speedsizer?
6.  Jak zaklejanie powierzchniowe wpływa na chłonność farby drukowej?
7.  Jak zaklejanie powierzchniowe wpływa na odporność powierzchni na zrywanie?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj roztwory środków wiążących stosowanych do zaklejania powierzchniowego

wyrobów papierowych i zapoznaj się z ich właściwościami.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  wykonać odpowiednie obliczenia, tak aby otrzymać np. 200 g wodnego roztworu środka

zaklejającego o stężeniu wagowym np. 5%,

4) odważyć do oddzielnych zlewek środek wiążący i wodę,
5) wsypać środek wiążący do zlewki z wodą i zamieszać bagietką; całość zważyć i zapisać

wynik,

6) wstawić zlewkę z zawiesiną do łaźni wodnej i doprowadzić do rozpuszczenia środka

wiążącego (mieszając bagietką od czasu do czasu),

7) po otrzymaniu roztworu, całość ostudzić do temperatury pokojowej, zważyć i uzupełnić

brakującą (wyparowaną) wodę,

8) oznaczyć lepkość – wykonać po trzy oznaczenia oraz obliczyć wartość średnią

i odchylenie standardowe,

9) zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia, obliczenia i wyniki pomiarów.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

hydrofilowe

środki

wiążące

(skrobia

naturalna,

skrobia

modyfikowana,

karboksymetyloceluloza, polialkohol winylu),

−

woda,

−

zlewki,

−

bagietki,

−

waga analityczna,

−

łaźnia wodna,

−

kalkulator,

−

lepkościomierz,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.
Uwaga: uczniowie powinni posiadać środki ochronne (fartuchy).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Rozpoznaj rodzaje pras zaklejających.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  przypomnieć sobie zasadę działania pras zaklejających,
4)  zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusze ze schematami różnych pras zaklejających,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Narysuj zasadę działania pionowej i poziomej prasy zaklejającej oraz prasy typu

Speedsizer.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusze papieru,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

10) scharakteryzować zasadę pracy poziomej prasy zaklejającej?



11) scharakteryzować zasadę pracy prasy zaklejającej typu Speedsizer?



12) rozpoznać urządzenia do zaklejania powierzchniowego?



13) wymienić środek wiążący, najczęściej stosowany do zaklejania

powierzchniowego?



14) wymienić rodzaje suszarni, stosowane do suszenia papierów zaklejanych

powierzchniowo?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Drukowe papiery i tektury z powłokami pigmentowymi

4.2.1. Materiał nauczania

Drukowe papiery i tektury z powłokami pigmentowymi otrzymuje się metodą

powlekania  na  maszynie  papierniczej  lub  poza  nią.  Powlekanie  to  jeden  ze  sposobów
powierzchniowego uszlachetniania wyrobów papierniczych. Proces ten polega na nanoszeniu
na  powierzchnię  papieru  substancji  ciekłych,  nazywanych  mieszankami  powlekającymi.
Po naniesieniu  na  papier  są  one  następnie  suszone.  W  wyniku  tego  procesu  struktura
włóknista  podłoża  papierowego  zostaje  pokryta  powłoką  składającą  się  z  drobnoziarnistych
pigmentów  białych  lub  barwnych,  środków  wiążących  oraz  środków  pomocniczych.
Powlekanie  na  skalę  przemysłową  przeprowadzane  jest  na powlekarkach  dobranych
odpowiednio do rodzaju mieszanki powlekającej, podłoża papierowego oraz w zależności od
żądnych właściwości produktu powlekanego.

Najważniejszym przeznaczeniem wyrobów papierniczych z powłokami pigmentowymi

jest ich zastosowane jako podłoży drukowych. Nanoszenie na papier mieszanek
pigmentowych ma na celu:

−

poprawę wyglądu i równomierności powierzchni,

−

poprawę gładkości,

−

poprawę białości lub nadanie odpowiedniej barwy,

−

poprawę nieprzezroczystości,

−

nadanie odpowiedniego połysku,

−

nadanie odpowiednich właściwości wytrzymałościowych,

−

poprawę jakości drukowania.
Właściwości powłoki zależą od grupy morfologicznych właściwości, określanych zwykle

mianem „struktura powłoki”. Struktura ta, tworzona podczas konsolidacji powłoki jest
uzależniona od wielu różnych czynników takich jak:

−

rodzaj papieru podłożowego,

−

skład mieszanki powlekającej,

−

metoda nakładania mieszanki,

−

warunki suszenia,

−

metoda wygładzania.

Środki stosowane do powlekania

W skład pigmentowych mieszanek powlekających wchodzą: pigment, środki wiążące,

środki  pomocnicze  oraz  woda.  Woda  pełni  rolę  rozpuszczalnika  hydrofilowych  środków
wiążących,  nośnika  pigmentów,  hydrofobowych  środków  wiążących  oraz  środków
pomocniczych.  Podczas  konsolidacji  może  ona  przemieszczać  się  zarówno  do  powierzchni
powłoki, jak i do podłoża papierowego.
Pigmenty

Pigment jest głównym składnikiem powłoki. Jego udział w substancji stałej mieszanki

wynosi około 80%. Jego zadaniem jest wypełnienie nierówności podłoża papierowego w ten
sposób, aby utworzyć porowatą powłokę, co wpływa na równomierne wchłanianie farby,
połysk druku, a także na białość i nieprzezroczystość papierów powlekanych.

Dobry pigment powinien charakteryzować się:

−

nieprzezroczystością i zdolnością krycia podłoża papierowego,

−

odpowiednim rozkładem wielkości cząstek,

−

dobrą dyspergowalnością w wodzie,

−

korzystnymi właściwościami reologicznymi w zawiesinach wodnych,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

niskim zapotrzebowaniem na środek wiążący,

−

dobrą podatnością na wygładzanie,

−

dobrym przyjmowaniem farb drukowych,

−

brakiem tendencji do:
a)  wywoływania korozji;
b)  ścierania innych powierzchni,
c)  niską ceną.
Do  najczęściej  stosowanych  pigmentów  należy  kaolin  i  węglan  wapnia.  Czasami

w wysokogatunkowych papierach drukowych stosuje się również ditlenek tytanu
(biel tytanową). Najczęściej pod pojęciem „pigment” rozumie się mieszaninę pigmentów,
np. 60% kaolinu i 40% węglanu wapnia.

Kaolin jest pigmentem najczęściej stosowanym do powlekania wyrobów papierniczych.

Stanowi on praktycznie podstawę wszystkich mieszanek do powlekania papierów drukowych
i  jest  często  jedynym  pigmentem  w  tych  mieszankach.  Posiada  charakterystyczną  strukturę
płytkową.  Podczas  powlekania  płytki  układają  się  równolegle  do  powierzchni  podłoża
papierowego,  co  wpływa  korzystnie  na  podatność  powłoki  na  gładzenie  i  jest  przyczyną
wysokiej gładkości i połysku powłoki po satynowaniu.

Węglan wapnia (naturalny lub strącony) jest po kaolinie najczęściej stosowanym

pigmentem do powlekania. Jego ziarna mają kształt bryłowaty, dzięki czemu powłoka z jego
udziałem ma wysoką mikroporowatość z licznymi powierzchniami granicznymi pigment –
powietrze,

których

następuje

rozpraszanie

światła

poprawiając

białość

i nieprzeźroczystość,  lecz  zmniejszając  połysk  powłoki.  Samodzielnie  jest  stosowany
w powłokach  gruntowych,  którym  nadaje  wysoką  porowatość  ułatwiającą  wnikanie
i zakotwiczanie  nakładanych  na  nie  następnych  powłok.  W  powłokach,  od  których  wymaga
się  matowej  powierzchni  przy  jednocześnie  wysokiej  gładkości,  stosuje  się  go  najczęściej
w mieszaninie  z  kaolinem,  przy  czym  udział  węglanu  wapnia  nie  przekracza  70  %  ogólnej
ilości pigmentów w powłoce.

Biel tytanowa ma bardzo wysoki współczynnik załamania światła, dzięki czemu nadaje

powłokom  pigmentowym  wysoką  białość  i  nieprzezroczystość.  Ze  względu  na  wysoką cenę
stosowana  jest  zwykle  w  ilości  nie  wyższej  niż  20%  ogólnej  ilości  pigmentów  w  powłoce
(najczęściej  z  kaolinem),  poprawiając  białość  i  zdolność  krycia  oraz  zmniejszając
niebezpieczeństwo przeświecania nadruku z drugiej strony papieru.
Środki wiążące

Środki wiążące są odpowiedzialne:

1. W mieszance pigmentowej za:

−

lepkość;

−

zdolność zatrzymywania wody,

2. W powłoce pigmentowej za:

−

wzajemne powiązanie ze sobą cząstek pigmentu;

−

przytwierdzenie powłoki do powierzchni podłoża papierowego;

−

odporność powierzchni na zrywanie;

−

adsorpcję farb drukowych;

−

odporność powłoki na wodę.

W związku z tym środkom wiążącym stawia się następujące wymagania:

−

dobra zdolność wiązania cząstek pigmentu,

−

odpowiednia lepkość dla wymaganego stężenia mieszanki powlekającej,

−

bardzo dobre właściwości błonotwórcze,

−

powinien zapobiegać pyleniu powłoki,

−

błony powinny być bezbarwne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Środki wiążące dodawane są do mieszanek w małych ilościach. Ich udział na ogół nie

przekracza  20%  substancji  stałej  mieszanki.  Wynika  to  między  innymi  ze  względów
ekonomicznych.  Poza  tym  zbyt  duża  ilość  środków  wiążących  wpływa  niekorzystnie  na
właściwości  gotowego  wyrobu  papierniczego,  gdyż  zmniejsza  porowatość,  chłonność,
nieprzezroczystość powłoki, a także zdolność zakotwiczania farby drukowej.

Do pigmentowych mieszanek powlekających dodaje się dwa rodzaje środków wiążących:

−

hydrofobowe środki wiążące (np. lateks styrenowo-butadienowy),

−

hydrofilowe środki wiążące (np. skrobia, polialkohol winylu).
Hydrofobowe środki wiążące charakteryzują się wysoka zdolnością wiązania cząstek

pigmentu. Nadają powłokom dużą elastyczność, gładkość, odporność na wodę i  na  zrywanie
powierzchni. Zaletą tego rodzaju środków jest obniżanie  lepkości  mieszanek powlekających.
Natomiast  za  wadę  uważa  się  małą  zdolność do zatrzymywania  wody  oraz  niską  odporność
na siły ścinające.

Cechą charakterystyczną hydrofilowych środków wiążących jest absorbowanie wody,

przez  co  zostaje  ona  zatrzymana  w  powłoce.  Wchłonięta  przez  hydrofilowe  środki  wiążące
woda nie wnika w papier podłożowy. Absorbowanie wody przez hydrofilowe środki wiążące
jest  korzystne,  ponieważ  dzięki  powstrzymaniu  oddawania  wody  do  podłoża  mieszanka
powlekająca  nie  jest  za  sucha  w  momencie  zetknięcia  z  głowicą  odmierzającą  grubość
powłoki i wyrównującą masę powłokową na powierzchni papieru.

Dodawanie obu rodzajów środków wiążących ma na celu zapewnienie odpowiedniej

lepkości  mieszanek  powlekających,  utrzymanie  wody  w  mieszance  powlekającej
i zachowanie  jej płynności po naniesieniu na papier (odpowiedni  stopień zatrzymania wody)
oraz  uzyskanie  powłok  o  jak  najbardziej  korzystnych  właściwościach.  Warto  zaznaczyć,  że
procentowy  udział  hydrofobowych  środków  wiążących  jest  większy  niż  hydrofilowych.
Te drugie nazywane są często „co-binders”, czyli środkami współwiążącymi.
Środki pomocnicze

Środki pomocnicze dodaje się do mieszanek powlekających, by ułatwić ich

przygotowane, a także w celu ułatwienia nakładania powłoki oraz nadania powłoce żądanych
właściwości. Do środków pomocniczych zaliczamy:

−

środki dyspergujące,

−

środki przeciwpianowe,

−

środki zmniejszające lepkość,

−

środki smarujące,

−

środki nadające wodoodporność,

−

wybielacze optyczne.

Przygotowanie mieszanki powlekającej i jej właściwości

Przygotowanie mieszanki powlekającej polega na zdyspergowaniu pigmentów w wodzie

za pomocą  intensywnego  mieszania, a następnie  dodaniu do uzyskanej  zawiesiny roztworów
hydrofilowych wiążących  i chemicznych środków pomocniczych. Dyspersje hydrofobowych
środków wiążących (lateksy) dodaje się do gotowej już mieszanki na samym końcu, gdyż źle
znoszą  one  działanie  wysokich  naprężeń  ścinających  podczas  mieszania  i  mogą  ulec
koagulacji.

Do przygotowania dyspersji pigmentu dodaje się środki dyspergujące, które ułatwiają

otrzymywanie trwałej niskolepkiej zawiesiny pigmentów w wodzie. Ich oddziaływanie polega
na  nadaniu  cząstkom  pigmentu  jednoimiennego  ładunku  elektrycznego,  co  powoduje
zniesienie  przyciągania  się  tych  cząstek.  Dzięki  temu  cząstki  pigmentu  nie  zbijają  się
w większe  skupiska,  które  utrudniają  ruch  w  zawiesinie  i  wskutek  tego  zwiększają  jej
lepkość.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mieszanki pigmentowe do powlekania papieru lub tektury przygotowuje się w tzw.

„kuchni past”, której głównym elementem jest mieszalnik (rys.10).

Rys. 10. Mieszalnik „kuchni past” [1]

Za pomocą zaworów sterowanych ręcznie lub automatycznie dozuje się do mieszalnika

poszczególne składniki zgodnie z przewidzianą recepturą w następującej kolejności:

−

woda,

−

środek dyspergujący,

−

pigmenty,

−

roztwór hydrofilowego środka wiążącego,

−

chemiczne środki pomocnicze,

−

dyspersja hydrofobowego środka wiążącego.
Przed wprowadzeniem lateksu należy doprowadzić pH mieszanki do ok. 8 (np. stosując

wodorotlenek sodu), gdyż dyspersje te są bardziej trwałe w obszarze alkalicznym.

Zawartość suchych substancji w mieszance powlekającej zależy od jej składu oraz

od metody nakładania powłoki i wynosi od 35

40% dla powlekarek ze szczotką powietrzną

do 55

65% dla powlekarek skrobakowych. W każdym przypadku należy dążyć do

uzyskania i przerobu mieszanki pigmentowej o możliwie największym stężeniu
przewidzianym dla danego systemu powlekającego.

Lepkość powinna być dostosowana do metody powlekania i wynosić od 100

200 mPa

⋅

dla powlekarek ze szczotką powietrzną i pras powlekających do 1000

3000 mPa

⋅

s dla

powlekarek skrobakowych.

Wartość pH mieszanek pigmentowych powinna wynosić od 7,5 do 8,5 i jest regulowana

za pomocą roztworu ługu, np. NaOH. Wartość pH powłoki ma wpływ na szybkość schnięcia
farby drukarskiej i intensywność nadruku.

Zdolność zatrzymywania wody jest to zdolność mieszanki do wiązania zawartej w niej

wody za pomocą rozpuszczalnych hydrofilowych środków wiążących. Właściwość ta jest
szczególnie ważna, jeśli mieszanka ma wysoką zawartość substancji stałych i wchodzi
w kontakt z chłonnym papierem podłożowym.

Z mieszanki o niskiej zdolności zatrzymywania wody podłoże odciąga stosunkowo dużo

wody, wskutek czego lepkość mieszanki gwałtownie wzrasta, a konieczna do wyrównania
powłoki płynność ulega obniżeniu. Powstaje tzw. „markowanie” powłoki – nierównomierna
powierzchnia, bardzo niekorzystna dla jakości druku.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mała zdolność zatrzymywania wody cechuje zwłaszcza mieszanki powlekające z dużym

udziałem lateksów, gdyż ich hydrofobowe cząstki nie utrzymują wody i pozwalają jej łatwo
przepływać z mieszanki do podłoża papierowego.

Zdolność zatrzymywania wody w mieszankach powlekających reguluje się dodatkiem

hydrofilowych środków wiążących.

Na równomierne rozprowadzenie masy powłokowej na powierzchni papieru ma także

duży wpływ czas od momentu naniesienia mieszanki na podłoże do chwili wyrównania
powłoki na powlekarce. Im czas ten jest krótszy, tym mieszanka może wykazywać mniejszą
zdolność zatrzymywania wody.
Nanoszenia mieszanek powlekających

Powlekanie mieszankami pigmentowymi może odbywać się bezpośrednio na maszynie

papierniczej lub na oddzielnych powlekarkach w odrębnym procesie przetwórczym.

Dobór metody powlekania zależy od rodzaju podłoża papierowego, na które ma być

nakładana powłoka oraz od żądanej jakości produktu finalnego.

Powlekanie na maszynie papierniczej odbywa się, podobnie jak zaklejanie

powierzchniowe,  w  części  suszącej  na  tzw.  prasach  powlekających  (typu  Gate  Roll  lub
Speed-Coater).  Polega  ono  na  nanoszeniu  na  powierzchnie  papieru  wstępnie  odmierzonej
ilości  mieszanki  powlekającej.  Konstrukcja  pras  powlekających  jest  zbliżona  do  konstrukcji
pras zaklejających.

Najczęściej stosowanymi powlekarkami instalowanymi poza maszyną papierniczą

są urządzenia  skrobakowe.  Na  powlekarkach  skrobakowych  mieszanka  jest  nanoszona  na
papier  w  nadmiarze,  najczęściej  przez  walec  nanoszący  lub  dyszę.  Zgarnianie  nadmiaru
i wyrównywanie  powłoki  odbywa  się  za  pomocą  elestycznego  skrobaka.  Powłoki  uzyskane
metodą  skrobakową  mają  równomierną,  gładką  powierzchnię,  lecz  grubość  powłoki  nie  jest
stała.

W skrobakowych powlekarkach LDTA (Long Dwell Time Applicator) mieszanka jest

nanoszona na papier za pomocą walca nanoszącego, a nadmiar jest zgarniany skrobakiem.
(rys. 11). Są to tzw. „powlekarki długokontaktowe”, w których czas od naniesienia mieszanki
do dozowania przez skrobak wynosi 0,04 ÷ 1 s.

Rys. 11. Zasada działania powlekarki skrobakowej LDTA

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 12. Zasada działania powlekarki skrobakowej SDTA

W  skrobakowych  powlekarkach  SDTA  (Short  Dwell  Time  Applicator)  mieszanka  jest
nanoszona  na  papier  za  pomocą  dyszy,  a  nadmiar  jest  zgarniany  skrobakiem  (rys.  12).
Są to tzw.  „powlekarki  krótkokontaktowe”,  w  których  czas  od  naniesienia  mieszanki
do dozowania przez skrobak wynosi 0,004 ÷ 0,1 s.

Powlekarki LDTA dają powłoki o wyższej gładkości niż powlekarki SDTA. Z kolei,

zaletą powlekarek SDTA jest ich większa niezawodność ruchowa niż powlekarek LDTA.

Na urządzeniach, gdzie rolę skrobaka spełnia tzw. szczotka powietrzna uzyskuje się

powłoki o równej grubości, ale nie następuje wyrównanie nierówności podłoża.

Powlekanie wielostopniowe stosuje się w celu uzyskania wysokojakościowych papierów

i  tektur.  Nakładanie  tej  samej  gramatury  powłoki  w  kilku  stopniach  powlekania  zapewnia
większą  równomierność  powierzchni  niż  przy  powlekaniu  jednokrotnym.  Kolejne  powłoki
nakłada  się  na  już  wysuszoną  poprzednią powłokę.  Powłoki  gruntowe (pierwsze)  nanosi się
na  prasach  zaklejających  i  prasach  powlekających  na  maszynie  papierniczej.  Powłoki
pośrednie  nakłada  się  na  urządzeniach  skrobakowych  poza  maszyną  papierniczą,  powłoki
wierzchnie  –  na  urządzeniach  skrobakowych  lub  ze  szczotką  powietrzną.  Skład
poszczególnych  powłok  może  być  taki  sam,  jednak  na  ogół  w  powłokach  gruntowych
stosowana  jest  większa  ilość  węglanu wapnia, aby uzyskać  wyższą  porowatość  niż  powłoka
wierzchnia, w celu dobrego zakotwiczenia następnej powłoki na nią nakładanej.
Suszenie papierów powlekanych

Suszenie powłok odbywa się w tunelach suszących i ma na celu usunięcie wody

z naniesionej na podłoże papierowe mieszanki powlekającej. Wymaga to doprowadzenia
energii cieplnej i odprowadzania z tunelu suszącego odparowanych mediów. W zależności od
sposobu doprowadzenia energii do suszonej powłoki rozróżnia się suszenie:

−

promiennikami podczerwieni,

−

konwekcyjne,

−

kontaktowe.
Zasady dotyczące procesu suszenia są analogiczne, jak przy suszeniu papierów

zaklejanych powierzchniowo.
Najważniejsze rodzaje papierów i tektur drukowych z powłokami pigmentowymi

Papier FCO (z ang. Film Coated Offset) jest to cienki papier drukowy powlekany na

maszynie  papierniczej  na  prasie  powlekającej  np.  typu  Speedcoater,  charakteryzujący  się
równą  grubością  powłoki  pigmentowej,  gładzony  na  softkalandrze  do  wysokiej  gładkości.
Gramatura  papieru  podłożowego  wynosi  40

65 g/m

, gramatura powłoki 5

12 g/m

stronę. Papier podłożowy odmiany drzewnej. Białość ISO: 69

74%. Połysk: 45

jednostek połysku. Przeznaczony do drukowania techniką drukowania offsetowego czasopism
ilustrowanych, prospektów reklamowych, katalogów firm wysyłkowych itp.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Papier LWC (z ang. Light Weight Coated) jest to cienki papier drukowy o gramaturze

80 g/m

, powlekany dwustronnie, jednokrotnie, na lub poza maszyną papierniczą,

przy czym gramatura powłoki wynosi 9

12 g/m

na stronę. Papier LWC jest satynowany na

superkalandrach lub softkalandrach, może być z połyskiem lub matowy. Barwa papieru biała,
ale  powłoka  nie  zawiera  zwykle  wybielaczy  optycznych.  Papier  podłożowy  jest  odmiany
drzewnej o małej sztywności i słabej odporności na starzenie. Produkowany jest w odmianach
LWC-O  (do  offsetu)  i  LWC-R  (do  drukowania  wklęsłego).  Przeznaczony  do  drukowania
techniką  drukowania  wklęsłego  lub  offsetowego  czasopism  ilustrowanych,  prospektów
reklamowych, katalogów firm wysyłkowych itp.

Papiery MWC (z ang. Medium Weight Coated) są to papiery dwustronnie, dwukrotnie

powlekane o gramaturze całego papieru 80

170 g/m

i gramaturze powłok pigmentowych

ok. 20 g/m

na każdą stronę. Papier podłożowy jest odmiany bezdrzewnej lub drzewnej.

Powierzchnia  papieru  biała,  o  bardzo  równej  gładkiej  powierzchni,  satynowana  na  wysoki
połysk  lub  o  wykończeniu  matowym. Papiery MWC  produkowane  są w postaci  arkuszy  lub
zwojów  i  przeznaczone  do  drukowania  offsetowego  czasopism,  magazynów,  katalogów,
książek, materiałów reklamowych itp.

Papiery HWC (z ang. Heavy Weight Coated) są to papiery dwustronnie, trzykrotnie

powlekane o wysokiej gramaturze powłoki 15

30 g/m

na stronę. Gramatura papierów

powlekanych wynosi 70

300 g/m

. Papiery podłożowe są bezdrzewne. Powierzchnia

papierów HWC posiada bardzo wysoką białość i gładkość i satynowana na wysoki połysk lub
mat. Produkowane są w postaci arkuszy lub zwojów i przeznaczone do drukowania
wydawnictw albumowych, książek, katalogów, materiałów reklamowych itp. Zapewniają
bardzo wysoką jakość odbitek drukowych.

Tektury jednostronnie powlekane – tektury najczęściej powlekane dwu- lub

trzykrotnie. Gramatura całkowita wynosi powyżej 280 g/m

, gramatura powłoki pigmentowej

30 g/m

. Podłoże jest typu „duplex” lub „triplex”. Strona spodnia tektury jest w odmianie

bezdrzewnej (białej lub brązowej), drzewnej lub makulaturowej, może być niepowlekana lub
z powłoką pigmentową o niskiej gramaturze poniżej 7 g/m

. Tektury powlekane produkowane

są w arkuszach i przeznaczone do drukowania techniką offsetową i do wytwarzania
opakowań jednostkowych.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co wchodzi w skład mieszanki powlekającej?
2.  Jakie pigmenty stosuje się do powlekania?
3.  Jakie środki wiążące stosuje się do powlekania?
4.  Jakie środki pomocnicze stosuje się do powlekania?
5.  W której części maszyny papierniczej instalowane są prasy powlekające?
6.  Jakie znasz powlekarki skrobakowe, instalowane poza maszyną papierniczą?
7.  Czym się różni papier LWC od papieru MWC?
8.  Czym się różni tradycyjna zaklejająca prasa pionowa od poziomej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oznacz gęstość nasypową pigmentów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  znać definicję i jednostkę gęstości,
4)  zważyć zlewki, do których będzie przesypywać pigmenty,
5)  przesypać  pigment  do  zlewki  przez  lejek  w  taki  sposób,  żeby  utworzył  się  „stożek”

wychodzący ponad krawędź zlewki; sypanie powinno trwać do chwili, gdy proszek
(pigment) zacznie przesypywać się przez brzegi zlewki,

6)  szklaną płytką wyrównać poziom pigmentu w zlewce; całość zważyć i zapisać wynik,
7)  zmierzyć objętość zlewki, wlewając wodę po jej krawędź,
8)  obliczyć  gęstość  nasypową  i  porównać  ją  z  gęstością  kaolinu  (2,59 g/cm

) i węglanu

wapnia (2,71 g/cm

9) zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia, obliczenia, wyniki pomiarów i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kaolin,

−

węglan wapnia,

−

zlewki,

−

lejek,

−

woda,

−

waga analityczna,

−

kalkulator,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.
Uwaga: uczniowie powinni posiadać środki ochronne (fartuchy).

Ćwiczenie 2

Zbadaj wpływ środka dyspergującego na lepkość wodnej zawiesiny kaolinu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  wykonać  odpowiednie  obliczenia, tak aby otrzymać np.  200 g  wodnej  dyspersji  kaolinu

o stężeniu wagowym np. 60%,

4) wykonać odpowiednie obliczenia, tak aby otrzymać np. 200 g wodnej dyspersji kaolinu

o stężeniu wagowym np. 60% i dodatku środka dyspergującego 3 pph (pph – parts per
hundred; części masowe na 100 części masowych pigmentu; w przeliczeniu na substancję
stałą),

5) do oddzielnych zlewek odważyć środek dyspergujący, pigment i wodę,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6) pod mieszadłem laboratoryjnym rozpuścić środek dyspergujący w wodzie,
7) pod mieszadłem laboratoryjnym wprowadzić porcjami pigment do wody (lub wody

ze środkiem dyspergującym),

8)  całość dobrze wymieszać i odstawić na 15 minut,
9)  zmierzyć lepkość na lepkościomierzu rotacyjnym,
10)  zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia, wyniki i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kaolin,

−

środek dyspergujący,

−

woda,

−

zlewki,

−

waga analityczna,

−

propelerowe mieszadło laboratoryjne,

−

lepkościomierz,

−

kalkulator,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.
Uwaga: uczniowie powinni posiadać środki ochronne (fartuchy).

Ćwiczenie 3

Oblicz skład mieszanki powlekającej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  przypomnieć sobie obliczenia składu masowego,
4)  obliczyć masy składników potrzebnych do przygotowania 500 g mieszanki powlekającej

o  stężeniu  wagowym  (zawartości  substancji  stałych)  40%.  W skład  mieszanki  wchodzi:
kaolin,  środek  dyspergujący  (3 pph),  lateks  styrenowo-butadienowy  (10 pph)  i  woda.
Do dyspozycji  masz  kaolin  w  postaci  sypkiej,  środek  dyspergujący  w  postaci  produktu
100%, lateks w postaci dyspersji o stężeniu wagowym 50% oraz wodę,

5) zapisać w zeszycie obliczenia i wyniki.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusze papieru,

−

materiały piśmienne,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 4

Przygotuj mieszankę powlekającą i powlekanie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  skorzystać z obliczeń z Ćwiczenia 3,
4)  odważyć potrzebne składniki,
5)  przygotować dyspersję kaolinu (patrz Ćwiczenie 1),
6)  do zlewki z dyspersją kaolinu dodać dyspersję lateksu (pod mieszadłem laboratoryjnym),

ewentualnie dodać pozostałą wodę,

7) całość dobrze wymieszać i odstawić na 15 minut,
8) przygotowaną mieszanką powlec papier, stosując do tego celu dwa różne pręty

z nawiniętym drutem,

9)  wysuszyć papiery powlekane,
10)  oznaczyć gramaturę papieru podłożowego i papierów powlekanych,
11)  oznaczyć białość papieru podłożowego i papierów powlekanych,
12)  zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia, wyniki i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kaolin,

−

środek dyspergujący,

−

dyspersja lateksu styrenowo-butadienowego,

−

woda,

−

zlewki,

−

waga analityczna,

−

propelerowe mieszadło laboratoryjne,

−

powlekarka RK z prętami Mayera,

−

kalkulator,

−

gilotyna,

−

spektrofotometr,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.
Uwaga: uczniowie powinni posiadać środki ochronne (fartuchy).

Ćwiczenie 5

Rozpoznaj powlekane papiery drukowane.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  przypomnieć sobie różnice między różnymi powlekanymi papierami drukowymi,
4)  oznaczyć gramaturę papierów,
5)  oznaczyć połysk papierów,
6)  oznaczyć gładkość papierów,
7)  zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia i wnioski.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

próbki papieru LWC, papieru MWC z połyskiem i papieru MWC matowego,

−

gilotyna,

−

waga analityczna,

−

połyskomierz,

−

aparat do pomiaru gładkości,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

15) scharakteryzować zasadę pracy prasy powlekającej?



16) scharakteryzować zasadę pracy powlekarki skrobakowej?



17) rozpoznać urządzenia do powlekania papieru?



18) wymienić pigmenty, najczęściej stosowany do powlekania?



19) wymienić rodzaje środków wiążących stosowanych do powlekania?



20) odróżnić od siebie powlekane papiery drukowe?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Kalandrowanie

4.3.1. Materiał nauczania

Podczas kalandrowania papier przechodzi przez jedną lub więcej szczelin, utworzonych

przez dwa walce. W zależności od konstrukcji kalandra, walce te mają różne okładziny.

Gładzenie (kalandrowanie) papieru ma na celu poprawę:

wyrównanie grubości papieru,

wygładzenie powierzchni,
ewentualnie nadanie połysku.

Oprócz niewątpliwie pozytywnego wpływu na właściwości powierzchni, kalandrowanie

ma również negatywny wpływ na niektóre właściwości wyrobów papierowych. Powoduje
ono bowiem zmniejszenie:

−

pulchności,

−

ściśliwości,

−

sztywności,

−

nieprzezroczystości,

−

białości,

−

wytrzymałości.
Do najczęściej stosowanych kalandrów należy superkalander i softkalander. Są one

stosowane zarówno do papierów powlekanych, jak i niepowlekanych.

Papiery SC (z ang. Super Calendered) – papiery o niskiej gramaturze (40

60 g/m

), bez

powłok pigmentowych, gładzone na superkalandrze. Są przeznaczone do drukowania
offsetowego zwojowego.

Papiery offsetowe do druku arkuszowego są gładzone na softkalandrze. Są to papiery

bez powłok pigmentowych o gramaturze 80

100 g/m

. Mają niższą gładkość niż papiery

SC.
Superkalander
Superkalander (rys. 13) jest urządzeniem złożonym z zespołu 10

18 walców metalowych

i z walców z okładziną elastyczną (nazywanych w skrócie „elastycznymi”). Okładziny
elastyczne walców mogą być wykonane z papieru, bawełny lub juty. Papier jest gładzony
przez powierzchnię walca metalowego.

Układ walców kalandra zależy od jego przeznaczenia. Superkalandry do satynowania

dwustronnego  mają  parzystą  liczbę  walców.  Walce  „elastyczne”  i  metalowe  są  ułożone  na
przemian, przy czym walec górny i dolny są metalowe, a w środku kalandra znajdują się dwa
stykające  się  ze  sobą  walce  elastyczne.  Papier  wprowadza  się  na  górny  walec,  a  następnie
przeprowadza  przez  szczeliny  między  kolejnymi  parami  walców,  przy  czym  jedna  strona
papieru styka się wciąż z wysokopolerowaną powierzchnią walców metalowych aż do wejścia
w szczelinę  między dwoma walcami  elastycznymi. Począwszy od tej pary walców następuje
zmiana  gładzonej  strony  papieru,  gdyż  z  powierzchnią  walców  metalowych  zaczyna  się
stykać  druga  strona  papieru  dotychczas  niegładzona.  Dzięki  takiemu  procesowi  obie  strony
papieru uzyskują jednakową gładkość i połysk.

Kalandry do gładzenia papieru jednostronnie powlekanego składają się z nieparzystej

liczby walców metalowych i elastycznych. Powleczona strona papieru styka się
z powierzchnią wszystkich walców metalowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 13. Schemat superkalandra [8]

Walce metalowe kalandrów mogą być ogrzewane w celu zwiększenia połysku powłoki

lub chłodzone, gdy połysk ma być niski.

Na jakość satynowania wpływa:

1. konstrukcja kalandra:

−

liczba walców;

−

średnica walców;

−

rodzaj i stan powierzchni walców,

2. czynniki technologiczne:

−

rodzaj i jakość papieru powlekanego;

−

ciśnienie liniowe między walcami;

−

temperatura papieru;

−

wilgotność papieru;

−

prędkość przesuwu papieru.

Podczas przechodzenia papieru przez szczelinę międzywalcową superkalandra następuje

korekta profilu grubości papieru, przy czym miejsca, w których papier jest znacznie grubszy
niż przeciętnie, ulegają dużemu zagęszczeniu, a miejsca o mniejszej grubości od przeciętnej
nie ulegają wygładzeniu, gdyż walce superkalandra nie stykają się w tych miejscach
z powierzchnią papieru.

Superkalandry instalowane są off-line (poza maszyną papierniczą, poza powlekarkami),

a ich prędkość wynosi od 300 do 1000 m/min.
Softkalander
Softkalander  (rys.  14)  jest  urządzeniem  do  jednostronnego  gładzenia  papieru.  Może  być
instalowany  w  ciągu  powlekarki  lub  pracować  jako  samodzielne  urządzenie.  Ma  budowę
zwartą,  składającą  się  z  jednego  lub  dwóch  zestawów  zbudowanych  z  dwóch  lub  trzech
walców.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 14. Softkalander [7]

Gładzenie dwustronne z wykorzystaniem softkalandra jest możliwe tylko przy zastosowaniu
dwóch urządzeń o „odwróconych” walcach metalowym i z okładziną elastyczną (rys. 15).

Rys. 15. Instalacja umożliwiająca dwustronne kalandrowanie na softkalandrach [7]

W softkalandrze papier poddawany jest naciskowi między ogrzewanym do ok.180

walcem  metalowym  a  walcem  z  elastyczną  okładziną  z  tworzywa  sztucznego.  Dzięki
wysokiej  temperaturze  i  dużej  elastyczności  okładziny  z  tworzywa  sztucznego  uzyskuje  się
korzystniejsze  niż  w  superkalandrach  efekty  gładzenia  papierów  przy  mniejszych  naciskach
wywieranych  na  papier.  Ugięcie  okładziny  pod  wpływem  nacisku  w  szczelinie
międzywalcowej nie powoduje silnego zagęszczania papieru w miejscach o grubości większej
od  przeciętnej.  Równocześnie  w  miejscach  papieru  o  mniejszej  od  przeciętnej  grubości
następuje  również  gładzenie  powłoki,  gdyż  okładzina elastyczna  „wciska  się” w zagłębienia
powłoki  i  to  prowadzi  do  uzyskania  jej  równomierniejszej  gładkości.  Satynowanie  na
softkalandrach  zapewnia  nie  tylko  równomierną  grubość,  ale  także  stałą  gęstość  papieru
satynowanego.

Prędkość wstęgi kalandrowanego papieru wynosi do 2000 m/min i jest zależna od

miejsca zainstalowania urządzenia – w linii powlekarki lub poza nią.

Porównanie super- i softkalandrów przedstawia (tab. 2).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 2. Parametry pracy superkalandra i softkalandra

Parametry

Superkalander

Softkalander

Prędkość [m/min]

300 ÷ 1000

400 ÷ 2000

Temperatura walców [

40 ÷ 100

60 ÷ 240

Ciśnienie w strefie docisku [MPa]

30 ÷ 50

5 ÷ 40

Liczba sfer docisku

7 ÷ 13

1 ÷ 4

Okładzina walców „elastycznych”

bawełna / papier

tworzywa sztuczne

Energochłonność [%]

160

Instalacja

off-line

off-line / on-line

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Gdzie są instalowane superkalandry (off-line czy on-line)?
2.  Gdzie są instalowane softkalandry?
3.  Ile walców ma superkalander?
4.  Ile walców ma softkalander?
5.  Czym się różni superkalander od softkalandra?
6.  Czym się różni papier SC od papieru offsetowego?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Rozpoznaj zasadę działania superkalandra i softkalandra.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  przypomnieć sobie zasadę działania kalandrów,
4)  zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

plansza ze schematem superkalandra,

−

plansza ze schematem softkalandra,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Oznacz gramatury papieru SC i papieru offsetowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  przypomnieć sobie różnice między różnymi niepowlekanymi papierami drukowymi,
4)  oznaczyć gramatury papierów,
5)  zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia i wnioski.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

próbki papieru SC i papieru offsetowego,

−

gilotyna,

−

waga analityczna,

−

materiały piśmienne,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) scharakteryzować zasadę pracy superkalandra?



2) scharakteryzować zasadę pracy softkalandra?



3) rozpoznać urządzenia do gładzenia papieru?



4) odróżnić od siebie niepowlekane papiery drukowe?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Papiery rejestracyjne z powłokami bezpigmentowymi

4.4.1. Materiał nauczania

Papiery z powłokami bezpigmentowymi są papierami z powłoką białą i nieprzezroczystą,

mimo że nie zawiera ona pigmentów. Tego typu papiery znalazły zastosowanie głównie jako
papiery rejestracyjne do zapisu parametrów i danych otrzymywanych za pomocą aparatury
kontrolno-pomiarowej.

Wykorzystywanie białych powłok bezpigmentowych opiera się na ich specyficznych

właściwościach. Swoją biel i nieprzezroczystość uzyskują one dzięki mikroporowatej
strukturze, która załamuje i rozprasza światło. Po wywarciu nacisku struktura mikroporowata
ulega zagęszczeniu i powłoka staje się ciągła i przezroczysta. Białość takich powłok wynosi
zwykle ok. 75% i w zakresie niskich gramatur przewyższa białość powłok pigmentowych.

Powłoki bezpigmentowe nanosi się na podłoża zabarwione. W miejscach wywarcia

odpowiedniego nacisku przez pisak rejestratora powłoka staje się przezroczysta i odsłania
barwne podłoże uwidaczniając w ten sposób zapis.

Przykładem papierów z powłoką wrażliwą na nacisk są tarcze do tachografów

samochodowych, na których biała powłoka bezpigmentowa ma nadrukowaną skalę.
Tachograf rejestruje na takiej tarczy czas i prędkość jazdy oraz czas postojów samochodu
dając w ten sposób dokładny obraz przebiegu kursów pojazdu.

Papiery z powłokami bezpigmentowymi znalazły też zastosowanie w aparaturze do

pomiarów ciśnienia sprężania w cylindrach silników samochodowych lub do zapisu
charakterystyki tłumienia wstrząsów przez amortyzatory pojazdów.

Zasada otrzymywania białych powłok bezpigmentowych

Zasada otrzymywania białych powłok bezpigmentowych polega na wytworzeniu

mikroporowatej

powłoki

polimerów

błonotwórczych,

które

rozpuszczają

się

w rozpuszczalnikach organicznych, a nie rozpuszczają się w wodzie.

Roztwory rozpuszczalnikowe takich środków wiążących dają powłoki ciągłe i całkowicie

przezroczyste (powłoki lakierowe). Aby uzyskać z nich nieprzezroczyste, białe powłoki
należy wytworzyć nieciągłą strukturę z bardzo licznymi mikroporami, w których znajduje się
powietrze. Na granicy faz: polimer (ciało stałe) – powietrze (gaz) następuje wielokrotne
załamanie i rozpraszanie światła, co oko ludzkie odbiera jako wrażenie bieli.

Strukturę mikroporowatą powłoki bezpigmentowej uzyskuje się przez zakłócenie

rozpuszczalności  polimeru  (środka  wiążącego)  podczas  odparowywania  rozpuszczalnika
organicznego  z  mieszanki  powłokowej.  W tym celu  konieczne  jest  stosowanie w  mieszance
powlekającej co najmniej dwóch cieczy:
rozpuszczalnika organicznego, w którym środek wiążący rozpuszcza się całkowicie,
innej  cieczy,  w  której  ten  środek  wiążący  nie  rozpuszcza  się,  ale  który  miesza  się  w  każdej
proporcji ze stosowanym w mieszance rozpuszczalnikiem organicznym.

Obie ciecze muszą się różnić lotnością czyli temperaturą parowania. Rozpuszczalnik

polimeru musi mieć znacznie wyższą lotność od drugiej cieczy.

Najczęściej w skład mieszanek (roztworów) bezpigmentowych wchodzi:

etyloceluloza – środek wiążący,
etanol i aceton – rozpuszczalniki etylocelulozy; wyższa lotność niż wody,
woda – ciecz nie rozpuszczająca etylocelulozy; niższa lotność niż etanolu.

Czasami stosuje się dodatek środków pomocniczych, poprawiających białość powłoki

bezpigmentowej, jej wrażliwość na nacisk oraz odporność na ścieranie (stearyniany metali,
wybielacze optyczne, żywice akrylowe).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Po naniesieniu takiego roztworu na papier i odparowaniu części łatwiej lotnego

rozpuszczalnika,  w  mieszaninie  zwiększa  się  udział  cieczy,  która  polimeru  nie  rozpuszcza,
a która  jeszcze  nie  zaczęła  odparowywać  z  powłoki.  Polimer  zaczyna  się  wytrącać
z mieszaniny.  Następuje  wielokrotne  rozdzielanie  się  faz:  polimer  –  woda.  Po  całkowitym
odparowaniu rozpuszczalnika organicznego następuje odparowanie wody z powłoki. Powłoka
po  całkowitym  odparowaniu  obu  cieczy  nie  jest  ciągłą  błoną,  lecz  ma  strukturę  bardzo
niejednorodną,  o  dużej  liczbie  mikroporów  wypełnionych  teraz  powietrzem.  Dzięki  takiej
strukturze  jest  ona  biała  i  nieprzezroczysta.  Pod  wpływem  nacisku  powłokę  zagęszcza  się
usuwając jednocześnie powietrze z mikroporów, wskutek czego staje się ona przezroczysta
Papiery podłożowe

Podłoża stosowane na papiery z powłoką bezpigmentową do zapisu mechanicznego

muszą spełniać wymagania wynikające z procesu powlekania i warunków stosowania
w urządzeniach rejestracyjnych.

Papiery podłożowe wytwarza się z masy celulozowej o dużej smarności, najczęściej

z celulozy sosnowej z dodatkiem 20

30% celulozy z drewna liściastego. Papiery barwi się

w masie lub powierzchniowo wyłącznie pigmentami barwnymi odpornymi na działanie
rozpuszczalników organicznych i wody. Do niektórych zastosowań stosuje się barwienie
powierzchniowe za pomocą pigmentowanych mieszanek woskowych.

Gramatura papieru zależy od przeznaczenia papierów rejestracyjnych i wynosi od
40 do 160 g/m

Papiery podłożowe powinny odznaczać się:

−

niską wsiąkliwością rozpuszczalników organicznych i wody,

−

wysoką gładkością,

−

odpornością na przetarcie pisakiem rejestratora,

−

małymi oporami przesuwu pisaka,

−

płaskim leżeniem.
Niektóre papiery podłożowe przed nałożeniem powłoki bezpigmentowej są powlekane

jedno- lub obustronnie mieszankami gruntującymi, które przeciwdziałają zwijaniu się papieru
i zmniejszają jego chłonność.
Przygotowywanie mieszanki powlekającej na powłokę bezpigmentową

Etylocelulozę rozpuszcza się w mieszaninie acetonu z alkoholem etylowym

przygotowując  roztwór  o  stężeniu  ok.  6%.  Do  roztworu  dodaje  się  rozdrobniony  stearynian
wapnia  w  proporcji  1 : 2  w  stosunku  do  etylocelulozy  i  rozciera  w  młynie  kulowym  lub
piaskowym.  Zawiesinę  umieszcza  się  w  zamkniętym  zbiorniku  z  szybkoobrotowym
mieszadłem  najlepiej  typu  turbinowego  i  w  czasie  intensywnego  mieszania  dodaje  powoli
wodę w ilości przewidzianej recepturą.
Powlekanie i suszenie powłok bezpigmentowych

Otrzymaną mieszankę nanosi się na papier podłożowy za pomocą pręta Mayera lub

zespołu wałków przenoszących i poddaje procesowi suszenia w celu odparowania
rozpuszczalników i wody. Gramatura powłoki po wysuszeniu wynosi 6

12 g/m

Białość i wytrzymałość mechaniczna powłok bezpigmentowych zależy nie tylko

od składu mieszanki powlekającej, ale również w dużym stopniu od warunków suszenia
powłoki. Przy nieodpowiednich parametrach suszenia mogą wystąpić znaczne zmiany
właściwości powłoki aż do wytworzenia powłoki przezroczystej włącznie, czyli nie uzyskania
struktury mikroporowatej.

Optymalne warunki suszenia zależą od właściwości podłoża, gramatury powłoki, składu

mieszanki  powlekającej,  prędkości  powlekania  i  systemu  suszenia.  Ogólna  zasada  polega
jednak  na  tym,  żeby  w  początkowej  fazie  suszenia  doprowadzić  do  znacznego  zwiększenia
udziału  wody  w  powłoce.  Korzystne  jest  więc  suszenie  początkowo  nadmuchem  chłodnego
powietrza o dużej wilgotności, a następnie powietrzem gorącym o małej zawartości wilgoci.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co wchodzi w skład mieszanki na powłokę bezpigmentową?
2. Jakimi właściwościami muszą się różnić rozpuszczalniki stosowane do przygotowania

mieszanki bezpigmentowej?

3. Jaki środek wiążący jest stosowany w mieszankach bezpigmentowych?
4. Jaką barwę ma papier podłożowy, tzn. czy jest biały czy kolorowy?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj mieszanki bezpigmentowe i powlekanie.

Tabela do ćwiczenia 1. Skład mieszanek bezpigmentowych

Mieszanka nr

Skład mieszanki

etyloceluloza

5,0 g

aceton

62,5 cm

67,5 cm

denaturat

10,0 cm

15,0 cm

woda

10,0 cm



aceton

5,0 cm



denaturat

5,0 cm



Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  przypomnieć sobie zasadę działania papierów z powłokami bezpigmentowymi,
4)  odważyć zadane masy i odmierzyć zadane objętości składników (Tabela do Ćwiczenia 1),
5)  przygotować mieszanki nr 1:

–

w zlewce zmieszać aceton (62,5 cm

) z denaturatem (10 cm

);

–

do zlewki wsypać etylocelulozę i pozostawić szczelnie przykryte na ok. 24 godziny;

–

po upływie 24 godzin zawartość zlewki wymieszać pod mieszadłem laboratoryjnym;
mieszać do uzyskania klarownego roztworu;

–

w osobnej zlewce zmieszać wodę (10 cm

) z acetonem (5 cm

) i denaturatem

(5 cm

);

–

w czasie intensywnego mieszania dodawać bardzo powoli do roztworu
etylocelulozy,

6) przygotować mieszanki nr 2:

–

w zlewce zmieszać aceton (67,5 cm

) z denaturatem (15 cm

);

–

do zlewki wsypać etylocelulozę i pozostawić szczelnie przykryte na ok. 24 godziny;

–

po upływie 24 godzin zawartość zlewki wymieszać pod mieszadłem; mieszać do
uzyskania klarownego roztworu;

7) przygotowanymi mieszankami powlec papier, stosując do tego celu pręt Mayera

(pręt z nawiniętym drutem); gramatura powłoki powinna wynosić 4

7 g/m

8) suszyć natychmiast po powleczeniu strumieniem zimnego powietrza,
9) oznaczyć gramaturę papieru podłożowego i papierów powlekanych,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10) oznaczyć białość papierów powlekanych,
11) zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia, wyniki i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

etyloceluloza,

−

denaturat,

−

aceton,

−

woda,

−

zlewki,

−

bagietki,

−

propelerowe mieszadło laboratoryjne,

−

kalkulator,

−

powlekarka RK,

−

barwny papier podłożowy,

−

gilotyna,

−

spektrofotometr,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.
Uwaga: uczniowie powinni posiadać środki ochronne (fartuchy).

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wymienić składniki mieszanki bezpigmentowej?



2) wymienić składniki powłoki bezpigmentowej?



3) wyjaśnić zasadę powstawania zapisu na papierach z powłokami

bezpigmentowymi?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Papiery bezkalkowe

4.5.1. Materiał nauczania

Papiery bezkalkowe zwane też samokopiującymi pozwalają na otrzymywanie kopii

łącznie  z  oryginałem  bez  konieczności  wkładania  kalki  pomiędzy  arkusze  zestawu  do
kopiowania.  Najczęściej  używanymi  papierami  samokopiującymi  są  papiery  kopiujące
w oparciu  o  reakcję  chemiczną.  Papiery  te  mogą  kopiować  w  tzw.  systemie
jednowarstwowym lub dwuwarstwowym.

Papiery samokopiujące są bardzo rozpowszechnione i znane m.in. jako papiery do kas

fiskalnych, do aparatów EKG i EEG
Zasady otrzymywania kopii z zastosowaniem papierów bezkalkowych

Zasada otrzymywania kopii w papierach kopiujących metodą chemiczną polega na

wykorzystaniu  reakcji  barwnej  między  substancją  barwotwórczą  a  substancją  wywołującą,
przy  czym  obie  te  substancje  muszą  być  od  siebie  odpowiednio  oddzielone,  aby  nie
reagowały  przedwcześnie  (np.  w  wyniku  migracji  składników  obu  stykających  się  ze  sobą
powłok  funkcyjnych).  W  prawie  wszystkich  produkowanych  obecnie  odmianach  papierów
kopiujących  chemicznie  stosuje  się  mikrokapsułki  (zwykle  z  żelatyny)  jako  sposób
oddzielania  substancji  barwotwórczej  od  substancji  wywołującej.  Substancje  biorące  udział
w reakcji są bezbarwne.
System jednowarstwowy polega na tym, że składniki potrzebne do chemicznego wytworzenia
zabarwienia znajdują się w jednej powłoce lub w masie papieru i do formowania zestawu do
kopiowania  wystarczają  arkusze  jednego  rodzaju  niezależnie  od  ilości  kopii.  Papiery  tego
typu oznacza się skrótem „SC” (z ang. Self-Copy lub Self-Contained).

W papierach kopiujących chemicznie systemem jednowarstwowym, na jednej stronie papieru
znajdują  się  zarówno  mikrokapsułki  z  substancją  barwotwórczą,  jak  też  mikrokapsułki
z substancją  wywołującą  (Substancja  barwotwórcza  i  wywołująca  znajdują  się  w  jednej
powłoce  lub  w  jej  z  dwóch  warstwach  kolejno  na  siebie  nakładanych,  względnie  mogą  być
dodawane

masy

papierniczej

trakcie

wytwarzania

papieru.

W systemie

jednowarstwowym na oryginał można stosować dowolny arkusz papieru.

Pod wpływem nacisku mikrokapsułki pękają i wypływa z nich roztwór substancji

barwotwórczej, która wchodzi w barwną reakcje z substancją wywołującą.

W systemie dwuwarstwowm substancja barwotwórcza i wywołująca są rozdzielone

i znajdują się w dwóch powłokach, z których każda jest na innym papierze. Otrzymanie kopii
wymaga  złożenia  dwóch  arkuszy  powłokami  funkcyjnymi  do  siebie  i  wywarcia  nacisku,
w wyniku  czego  uzyskuje  się  oryginał  i  kopię.  Jedną  z  powłok  funkcyjnych  nazywa  się
powłoką  „dawcy”,  a  druga  powłoką  „biorcy”.  Dla  otrzymania  większej  ilości  kopii
w systemie dwuwarstwowym potrzebne są arkusze trzeciego rodzaju, które po stronie górnej
posiadają  powłokę  „biorcy”,  a  po  stronie  spodniej  powłokę  „dawcy”.  Tego  rodzaju  arkusze
znajdują  się  w  środku  zestawu  przebitkowego  w  ilości  n-1  kopii,  jaką  chce  się  otrzymać.
Papier  z  powłoką  „dawcy”  (pierwszy  w  zestawie)  oznaczany  jest  symbolem  „CB”
(z  jęz.  angielskiego  Coated  Back),  papier  z  powłoką  „biorcy”  na  stronie  górnej  i  powłoką
„dawcy” na stronie spodniej (na arkusze środkowe zestawu) oznaczany jest symbolem „CFB”
(Coated Front  and  Back), a papier  na ostatnią kopię, tylko z powłoką „biorcy” – symbolem
„CF” (Coated Front).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schematy

działania

bezkalkowych

papierów

chemicznych

dwuwarstwowych

przedstawiono na (rys. 16).

Rys. 16. Zasada powstawania zapisu na papierach samokopiujących, działających

w systemie dwuwarstwowym

W papierach samokopiujących chemicznie mikrokapsułki zawierają w swym wnętrzu

ciecz będącą roztworem substancji barwotwórczych w nielotnym rozpuszczalniku.

Pod wpływem nacisku ścianki mikrokapsułek pękają i wypływa z nich roztwór

barwotwórczy,  który  w  procesie  kopiowania zostaje  zadsorbowany przez    powlokę  „biorcy”
(CF)  zawierającą  substancję  wywołującą  reakcję  barwną.  W  ten  sposób  na  kopii  w  miejscu
nacisku  powstaje  zabarwienie.  Papiery  te  określa  się  skrótem  NCR  od  angielskiego
No Carbon  Required  („nie  wymagające  kalki”).  Skrót  NCR  jest  powszechnie  stosowanym
oznaczeniem papierów kopiujących chemicznie systemem dwuwarstwowym.

Inny sposób produkcji papierów kopiujących wg systemu dwuwarstwowego polega na

dodaniu substancji wywołującej barwę do papieru.

Papiery bezkalkowe systemu dwuwarstwowego nie kopiują na innych rodzajach

papierów czyli zapewniają tzw. selektywność kopiowania.

Wadą papierów systemu dwuwarstwowego jest konieczność użycia do kompletowania

zestawów przebitkowych trzech specjalnych papierów z różnymi powłokami funkcyjnymi,
tzn. ani na oryginał ani na kopie nie można stosować dowolnej odmiany papieru.
Powłoki „dawcy” bezkalkowych papierów chemicznych

W skład powłoki „dawcy” wchodzą:

−

mikrokapsułki z roztworem substancji barwotwórczej,

−

środki wiążące rozpuszczone lub zdyspergowane w wodzie,

−

środki pomocnicze.
Obecnie jako substancje barwotwórcze powszechne zastosowanie znalazły pochodne

fluoranowe.  Do  rozpuszczania  substancji  barwotwórczych  stosuje  się  nielotne  ciecze
organiczne  (np.  chlorowane  difenyle).  Jako  środki  wiążące  do  związania  powłoki  „dawcy”
służą  powszechnie  stosowane  do  powlekania  papieru  dyspersje  żywic  akrylowych
i butadieno-styrenowych

oraz

roztwory

wodne

polimerów

wielkocząsteczkowych

wodorozpuszczalnych, które służą jako stabilizatory zawiesin mikrokapsułek.

Przygotowanie mieszanki polega na rozpuszczeniu hydrofilowego kleju i dodaniu środka

wiążącego  w  postaci  dyspersji.  Do  uzyskanej  zawiesiny  dodaje  się  środki  pomocnicze:
dyspergujące,  regulujące  właściwości  reologiczne  mieszanki,  przeciwpianowe,  itp.  oraz
zawiesinę  mikrokapsułek  i  tartych  włókien  drzewnych  lub  celulozowych.  Po  wymieszaniu
składników mieszanka jest gotowa do powlekania. Jej stężenie wynosi ok. 40%.

Nanoszenie na papier mieszanki zawierającej mikrokapsułki pękające pod wpływem

nacisku jest procesem specyficznym i wymaga specjalnych powlekarek i urządzeń
zasilających. Nie powinny występować tu duże siły ścinające lub siły tarcia, które mogłyby
powodować pękanie mikrokapsułek.

CFB

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Jako układy nanoszące stosowane są specjalne wersje szczotki powietrznej lub walców

grawerowanych. Gramatura powłoki „dawcy” wynosi 4

6 g/m

Do suszenia najkorzystniejsze jest stosowanie komory konwekcyjnej z prowadzeniem

wstęgi na poduszce powietrznej, co umożliwia odparowanie wody z obu stron wstęgi papieru.
W  celu  wyeliminowania  skłonności  papieru  do zwijania  się  po powleczeniu  jednostronnym,
wstęga  po  opuszczeniu  komory  suszącej,  a  przed  nawinięciem  w  zwój  jest  poddawana
działaniu  zmiennych  warunków  klimatycznych,  jak  schładzanie,  podgrzewanie,  nawilżanie
parą, nawilżanie przez kondensację pary itp.

Specjalnej procedury wymaga transport zwojów papieru z powłoką „dawcy” oraz ich

przetwarzanie na przekrawaczach, drukarkach itd.
Powłoki „biorcy” bezkalkowych papierów chemicznych

W skład powłoki „biorcy” wchodzą:

−

substancje wywołujące,

−

środki wiążące,

−

środki pomocnicze.
Jako substancje wywołujące praktyczne znaczenie znalazły trzy grupy produktów:

reaktywne glinki,
żywice fenolowe,
organiczne związki cynku, głownie salicylan cynku.

Dobór środków wiążących i pomocniczych jest podobny jak w typowych mieszankach do

powlekania papierów z powłokami pigmentowymi.

Przygotowywanie mieszanki do nanoszenia powłoki „biorcy” polega na dyspergowaniu

w wodzie odpowiedniej glinki wywołującej, a następnie dodaniu i wymieszaniu środków
wiążących i innych środków pomocniczych podobnie jak typowych mieszanek do powlekania
papierów z powłokami pigmentowymi. Stężenie wynosi ok. 50%.

Nanoszenie powłoki „biorcy” o gramaturze 5

8 g/m

w postaci mieszanki pigmentowej

jest procesem dość typowym, zbliżonym do powlekania papierów z powłokami
pigmentowymi i odbywa się na ogół na powlekarkach skrobakowych i walcowych.
Stosowane jest także powlekanie na maszynie papierniczej przy użyciu głowicy skrobakowej.
Papiery podłożowe

Podłoża przeznaczone na papiery do kopiowania chemicznego powinny spełniać

wymagania wynikające z procesu powlekania, przetwarzania i użytkowania produktu
finalnego. Ich nieprzezroczystość jest na poziomie zwykłych papierów do pisania.

Papiery podłożowe na papiery kopiujące systemem chemicznym muszą się odznaczać:

−

niską gramaturą (40

50 g/m

−

wysoką gładkością i bardzo równomiernym przezroczem,

−

dużą wytrzymałością na mokro,

−

małą nasiąkliwością wody,

−

dużą wytrzymałością na zerwanie,

−

małą rozciągliwością,

−

dobrym przenoszeniem nacisku na kolejne arkusze.
Przetwarzanie w składanki komputerowe wymaga od papierów dobrych właściwości

mechanicznych, dostatecznej sztywności, nie elektryzowania się oraz dobrej podatności na
wycinanie otworów transportowych bez zaklejania i szybkiego stępiania wykrojników.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak powstaje zapis na papierach bezkalkowych?
2.  Co oznaczają symbole CB, CFB, CF i SC w odniesieniu do papierów bezkalkowych?
3.  Czym się różni system dwuwarstwowy od systemu jednowarstwowego?
4.  Jaką barwę ma papier podłożowy, tzn. czy jest biały czy kolorowy?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Narysuj schemat składanki niezbędnej do otrzymania oryginału i 4 kopii (system

dwuwarstwowy i jednowarstwowy).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  narysować schematy składanek z w systemie jedno- i dwuwarstwowym,
4)  zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Rozpoznaj papiery bezkalkowe (system dwuwarstwowy i jednowarstwowy).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  ułożyć  zestaw  przebitkowy  z  papierów  CB,  CFB  i  CF  tak,  aby  na  każdym  arkuszy

powstał zapis,

4) ułożyć zestaw przebitkowy z papieru offsetowego i bezkalkowych papierów SC tak, aby

na każdym arkuszy powstał zapis,

5) zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

bezkalkowe arkusze CB, CFB i CF,

−

bezkalkowe arkusze SC,

−

papier offsetowy,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Papiery z powłokami barierowymi

4.6.1. Materiał nauczania

Papier niepowlekany jest tworzywem o wysokiej porowatości, wskutek czego nie posiada

właściwości barierowych, czyli nie jest odporny na przenikanie wody, pary wodnej, tłuszczy,
olejów, gazów, aromatów itp. (wyjątek stanowią papiery pergaminowe). Takie papiery mają
niewielką przydatność do pakowania towarów, których właściwości mogą ulec zmianie
w trakcie przechowywania pod wpływem czynników zewnętrznych.

Wyroby papiernicze zbudowane z włókien celulozowych, między którymi znajdują się

przestrzenie (pory) wypełnione powietrzem, zachowują się w zetknięciu z cieczami  i gazami
jak  naczynia  włosowate  (kapilary),  wskutek  czego  łatwo  przenikają  one  przez  ich  strukturę.
Nadawanie  papierowi  właściwości  barierowych  polega  na zamknięciu  jego porów.  Może  się
to odbywać w dwojaki sposób:

−

powierzchniowo jedno- lub dwustronnie za pomocą powlekania lub laminowania,

−

w całej strukturze wyrobu papierniczego za pomocą impregnacji.
Właściwości barierowe można nadać wyrobom papierniczym w wyniku jednego

z następujących procesów:

−

powlekanie za pomocą mas topliwych,

−

impregnowanie za pomocą mas topliwych,

−

powlekanie za pomocą tworzyw sztucznych.

Papiery powlekane tworzywami sztucznymi

Papier pokryty warstwą tworzywa sztucznego stanowi trwały i szczelny materiał

opakowaniowy, przy czym efekt ochronny tworzywa zależy od grubości i jednorodności
powłoki oraz charakteru materiału powłokowego.

Termoplastyczne tworzywa sztuczne nie dają się nakładać na papier powszechnie

stosowanymi metodami. Zastosowanie znalazła metoda wytłaczanie szczelinowego folii za
pomocą ekstrudera i natychmiastowe łączenie jej z papierem podłożowym.

Papier nadaje takiemu materiałowi właściwości wytrzymałościowe, sztywność

i nieprzezroczystość, zaś powłoka z tworzyw sztucznych zapewnia właściwości barierowe,
odporność na chemikalia, elastyczność, podatność do zgrzewania.

Najbardziej rozpowszechnionym tworzywem jest papier powlekany polietylenem, który

stosuje się do:

−

wytwarzania wodo- i wilgocioszczelnych opakowań termozgrzewalnych,

−

pakowania żywności, leków, artykułów kosmetycznych,

−

do pakowania mrożonek,

−

do pakowania produktów przewidzianych do sterylizacji

−

do produkcji worków wielowarstwowych narażonych na działanie wysokich sił
przepuklających podczas pakowania towaru.
Mała odporność na przenikanie gazów i aromatów sprawia, że nie powinien być

stosowany do pakowania artykułów mających zachować swój zapach.
Tworzywa sztuczne do powlekania papieru metodą wytłaczania z ekstrudera

Rodzaje tworzyw używanych do uszlachetniania papieru obejmują:

−

polietylen (PE),

−

polipropylen (PP),

−

jonomery,

−

kopolimery etylenu i octanu winylu (EOW),

−

poliestry (politereftalany – PET).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Polietylen jest tworzywem sztucznym, które stosuje się najpowszechniej do powlekania

papieru metodą wytłaczania, m.in. ze względu na niską ceną. Powłoka polietylenowa nadaje:

−

wodoszczelność,

−

wilgocioszczelność,

−

odporność na kwasy, zasady i większość rozpuszczalników organicznych,

−

elastyczność w niskich temperaturach (do -60

C),

−

brak kleistości w warunkach tropikalnych,

−

zdolność zgrzewania na gorąco.
Ze wzrostem gramatury PE przenikalność pary wodnej maleje kilkakrotnie.
Polietylen ma niskie napięcie powierzchniowe: 32 mN/m. Dla porównania napięcie

powierzchniowe wody wynosi 72 mN/m, a rtęci – 472 mN/m.

Polietylen nie zawiera plastyfikatorów, jest całkowicie obojętny fizjologicznie i nie

wywiera wpływu na smak i zapach zapakowanego towaru, toteż nadaje się doskonale do
pakowania środków spożywczych, farmaceutycznych i kosmetycznych.

Wadami papieru powlekanego polietylenem, ograniczającym jego stosowanie, jest duża

przepuszczalność gazów i aromatów. Polietylen nie jest całkowicie odporny na tłuszcze, pod
wpływem których pęcznieje, co prowadzi w efekcie do ich przenikania. Powłoki
polietylenowe ulegają zgrzewaniu ze sobą w temperaturze 99

116

Papiery podłożowe

Wymagania stawiane papierom do powlekania stopionymi termoplastami metodą

wytłaczania z ekstrudera wynikają z:

−

warunków powlekania,

−

techniki pakowania,

−

funkcjonalności opakowania wytworzonego z tworzywa powlekanego.
Jako podłoża stosuje się papiery o gramaturze od 17 do 300 g/m

, bezdrzewne, z masy

celulozowej bielonej lub niebielonej.

Technologia powlekania wymaga, aby papier podłożowy odznaczał się:

−

dostateczną wytrzymałością i niską rozciągliwością,

−

niską porowatością,

−

niską gładkością.

−

odpowiednim stopniem zaklejenia,

−

wilgotnością poniżej 7%.
Techniki pakowania stawiają ponadto papierom podłożowym dodatkowe wymagania

wysokiej odporności na przepuklenie oraz dużej gładkości strony niepowlekanej tworzywami
sztucznymi.

Ze względów estetycznych, informacyjnych i reklamowych, strona niepowlekana

termoplastami  powinna  się  dobrze  drukować,  dlatego  do  wyrobu  wysokojakościowych
opakowań  stosuje  się  papier  z  mas  celulozowych  bielonych,  z  powłoką  pigmentową  po
stronie  przewidzianej  do  drukowania.  Taki  papier  pokrywa  się  najpierw  powłoką
termoplastyczną  po  stronie  szorstkiej (celulozowej),  a  następnie  zadrukowuje  na  drukarkach
zwojowych  rotograwiurowych  lub  fleksograficznych,  stosując  farby  wysychające  w  niskich
temperaturach.

Do wyrobu materiałów na opakowania środków technicznych, na opakowania zbiorcze

o dużej wytrzymałości i wilgocioszczelności (worki) lub na papiery antykorozyjne stosuje się
papiery z masy siarczanowej niebielonej. Wymagania stawiane tym papierom są na ogół
zgodne z wymaganiami na papiery pakowe niepowlekane.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Powlekanie papieru tworzywami sztucznymi

Powlekanie papieru za pomocą tworzyw sztucznych w stanie stopionym polega na

wytłoczeniu szczelinowym stopionego tworzywa w postaci folii, połączeniu jej z papierem
i następnie ostudzeniu. Do wytłaczania folii stosuje się głowicę ekstruderową (Rys. 17).

Rys. 17. Schemat powlekarki z głowicą ekstruderową: 1 – odwijak papieru podłożowego;

2 – wstęga papieru podłożowego; 3 – koronator; 4 – głowica ekstrudera; 5 – cylinder
chłodzący; 6 – nawijak papieru powlekanego polietylenem

Tworzywo sztuczne w granulkach podaje się do leja zasypowego, skąd doprowadzane

jest do wytłaczarki, gdzie zostaje stopione  i za pomocą obracającego się ślimaka wytłoczone
przez  szczelinę  o  szerokości  ok.  0,5 mm.  Wymagana  temperatura  tworzywa  w  szczelinie
zależy  od  rodzaju  termoplastu  i  wynosi  od  205  do  330

C. Wytłoczona folia stykając się

z papierem ma temperaturę o 70 do 120

C niższą.

Grubość folii wypływającej z ekstrudera jest znacznie wyższa niż wymagana w procesie

powlekania, jednak dzięki wyższej prędkości wstęgi papieru niż folii zostaje ona wyciągnięta
25

40 krotnie, co pozwala na uzyskanie bardzo cienkich powłok.
Folia styka się najpierw z papierem, a następnie z cylindrem chłodzącym, gdzie jest

studzona do temperatury krzepnięcia wiążąc się z podłożem i zestalając na jego powierzchni.
Czas zetknięcia folii z powierzchnią cylindra chłodzącego wynosi poniżej 0,7 s. W tym czasie
musi nastąpić żądane odprowadzenie ciepła z powłoki tworzywa sztucznego i przejście jej
w stan stały. Złączenie folii z podłożem następuje w szczelinie dociskowej między cylindrem
chłodzącym a walcem ogumowanym.

Przyczepność folii do papieru zależy od stopnia penetracji tworzywa w podłoże oraz od

sił  adhezji  między cząsteczkami  polimeru i papieru. Przy powlekaniu papieru o powierzchni
szorstkiej,  porowatej  dzięki  adhezji  następuje  połączenie  głównie  mechaniczne.  Gładkie
i równe  powierzchnie  wymagają  przed  naniesieniem  folii  odpowiedniej  obróbki  wstępnej  za
pomocą  jednej  z  następujących  metod,  zwiększających  przyczepność  tworzywa  do  papieru:
naniesienia  na  powierzchnię  papieru  środka  kotwiczącego  (primeru),  którym  są  najczęściej
roztwory  rozpuszczalnikowe  polimerów  o  dużym  powinowactwie  chemicznym  do  papieru
i folii,  aktywowania  płomieniem  gazowym,  traktowania  wyładowaniami  elektrycznymi
(koronowymi) w koronatorze o częstotliwości 15 kHz.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co to są właściwości barierowe?
2. W jakiej formie polietylen jest nanoszony na papier podłożowy (roztwór, dyspersja, masa

stopione tworzywo)?

3. Jak się nazywa powlekarka do nanoszenia na papier polietylenu?
4. Jakie właściwości papierom powlekanym polietylenem nadaje polietylen?

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zbadaj zgrzewalność powłoki polietylenowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  wyciąć 3 arkusiki z papieru powlekanego PE oraz 1 arkusik z papieru kserograficznego
4)  wykonać dwa zestawy do badań:

−

dwa arkusiki powlekane PE złożyć powłoką z powłoką;

−

arkusik powlekany PE złożyć z arkusikiem papieru kserograficznego,

5) zestawy zgrzać w zgrzewarce w temperaturze ok. 130

C w ciągu 2

5 sekund; zgrzane

zestawy pozostawić na 15 minut,

6) rozerwać połączenie i porównać wytrzymałość zgrzewu,
7) zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

papier z powłoką polietylenową,

−

papier kserograficzny,

−

woda,

−

denaturat,

−

zgrzewarka,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Zbadaj zwilżalność powłoki polietylenowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

2)  odszukać w literaturze żądane informacje,
3)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
4)  na powłokę PE nalać niewielką strużkę wody oraz denaturatu,
5)  obserwować, jak zachowują się obie ciecze na powierzchni powłoki PE,
6)  zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia i wnioski.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

papier z powłoką polietylenową,

−

woda,

−

denaturat,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wymienić tworzywa sztuczne stosowane na powłoki barierowe?



2) wymienić właściwości barierowe?



3) rozpoznać powlekarkę z głowicą ekstruderową?



4) wyjaśnić zasadę działania ekstrudera?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Tektura falista

4.7.1. Materiał nauczania

Tektura falista jest wykorzystywana głównie do produkcji opakowań transportowych

i zbiorczych. Zróżnicowane właściwości i budowa produkowanych tektur wynikają
z przeznaczenia końcowego produktu. Opakowania z tektury falistej znajdują szerokie
zastosowanie dzięki:

−

swej trwałości,

−

niewielkiej wadze,

−

estetycznemu wyglądowi,

−

zajmowaniu małej przestrzeni przy składowaniu,

−

doskonałemu zabezpieczaniu towaru przed uszkodzeniem w czasie transportu
i składowania

−

możliwości powtórnego przerobu jako makulatury.

Rodzaje tektur falistych

Tektura falista jest to produkt otrzymywany przez sklejenie ułożonych zwykle na

przemian płaskich i pofalowanych warstw papieru lub tektury (rys. 18). W zależności od
ilości warstw rozróżnia się tekturę falistą:

−

dwuwarstwową,

−

trzywarstwową,

−

czterowarstwową,

−

pięciowarstwową,

−

siedmiowarstwową.

Rys. 18. Schemat budowy tektur falistych [3]: a) tektura dwuwarstwowa, b) tektura

trzywarstwowa, c) tektura pięciowarstwowa, d) tektura siedmiowarstwowa: 1 – warstwa
płaska zewnętrzna, 2 – warstwa pofalowana, 3 – warstwa płaska wewnętrzna,
4 – warstwa płaska środkowa

Tektury pięciowarstwowe i siedmiowarstwowe produkuje się stosując szereg kombinacji

wysokości fal. Tektury faliste czterowarstwowe wytwarzane są bez warstwy płaskiej
środkowej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Kształt i wielkość fali zależą od urządzenia falującego tekturnicy i są to

charakterystyczne wskaźniki tektury falistej. Najbardziej typowymi kształtami fal jest fala
sinusoidalna i klinowa.

Z profilem fali związane są (rys. 19):

−

wysokość fali (h) – odległość od podstawy do wierzchołka fali,

−

podziałka fali (t) – odległość między wierzchołkami fal,

−

współczynnik pofalowania – stosunek długości papieru przed pofalowaniem do długości
pofalowanej wstęgi.
Kolejnym parametrem charakteryzującym tekturę falistą jest jej grubość, która stanowi

sumę wysokości fali i grubości warstw płaskich.

Rys. 19. Wysokość i podziałka fali[3]

W zależności od wysokości wyróżnia się fale niskie (B), średnie (C), wysokie (A),

mikrofale (E i F), minifale (G i N) oraz fale bardzo wysokie (D i K) (tabela 3).

Tabela 3. Rodzaje fal tektury falistej [3]

Rodzaj fali

Symbol

fali

Wysokość fali

[mm]

Współczynnik

pofalowania

wysoka

4 ÷ < 5

1,5

niska

2 ÷ < 3

1,36

średnia

3 ÷ < 4

1,45

mikrofala

1 ÷ 2

1,24

mikrofala

0,7 ÷ 1,1

1,21

minifala

0,85 ÷ 0,98

1,21

minifala

0,55 ÷ 0,6

1,81

bardzo wysoka

6,6

1,6

bardzo wysoka

> 7

1,5

Surowce do produkcji tektury falistej

Podstawowymi surowcami do produkcji tektury falistej są:

papiery i tektury na warstwy płaskie (LINERY),papiery na warstwy pofalowane
(FLUTINGI),klejPonadto potrzebne jest doprowadzenia ciepła.
Papiery i tektury na warstwy płaskie

Linery są to wyroby papiernicze co najmniej dwuwarstwowe o gramaturze od 125 do

400 g/m

. Wysoką jakość tektury falistej uzyskuje się stosując na linery papiery i tektury

wykazujące następujące cechy:

−

wysoka odporność na przepuklenie,duża wytrzymałość na przedarcie i przebicie
mechaniczne,dobra

podatność

sklejanie,odpowiednia

wilgotność,optymalna

gładkość,odporność na ścieranie i zdzieranie warstwy stanowiącej powierzchnie
zewnętrzne tektury falistej

Parametry te są różne dla linerów na warstwy płaskie:

−

zewnętrzne – po uformowaniu opakowania będzie na zewnątrz opakowania,

−

wewnętrzne – po uformowaniu opakowania będzie w jego wnętrzu,

−

środkowe

–

łączą

warstwy

pofalowane

tekturach

falistych

pięcio-

i siedmiowarstwowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W zależności od surowców włóknistych wyróżniamy następujące rodzaje linerów:

a) kraftlinery – obie warstwy z masy celulozowej siarczanowej,
b) toplinery:

−

warstwa wierzchnia bielona;

−

spód – masa celulozowa siarczanowa,

c) toplinery z powłoką pigmentową,
d) testlinery:

−

wierzch – masa celulozowa siarczanowa;

−

spód – ścier, makulatura, półchemiczna.

Na technologię produkcji tektury falistej mają wpływ następujące właściwości linerów:

gramatura, grubość, wilgotność, odporność na rozwarstwianie, stopień zaklejenia,
współczynnik tarcia, gładkość, porowatość, odporność na przepuklenie, odporność na
zgniatanie.
Papiery i tektury na warstwy pofalowane

Flutingi (z ang. „to flute” – falować) – to nazwa papierów o gramaturze od 100 do

180 g/m

, stosowane do wyrobu warstw pofalowanych tektury falistej. Najczęściej są one

produkowane z:

−

masy półchemicznej, zazwyczaj wytwarzanej z drewna brzozowego metodą
obojętnosiarczynową (NSSC),

−

makulatury,

−

masy celulozowo-makulaturowej.
Dobrej jakości fluting powinien mieć następujące właściwości:

−

dobrą podatność na formowanie (tworzenie fali),

−

możliwość wytwarzania sztywnej, nieodkształcającej się fali,

−

równomierną grubość i wilgotność,

−

dobrą chłonność kleju.
W celu uzyskania wysokiej jakości tektury falistej należy przede wszystkim zwrócić

uwagę na następujące cechy flutingów:

−

mikrojednorodność (struktura),

−

grubość,

−

chłonność wody,

−

porowatość,

−

wilgotność,

−

odporność fali na zgniatanie płaskie,

−

rozciągliwość,

−

współczynnik tarcia.

Klej do sklejania warstw tektury falistej

Moc spoiny klejowej przyczynia się w znacznym stopniu do uzyskania odpowiednich

właściwości wytrzymałościowych tektury falistej.

Dobry klej do tektury falistej musi spełniać następujące wymagania:

−

powinien być łatwo dostępny i ekonomiczny w zastosowaniu,

−

jego przygotowanie powinno być jak najprostsze i umożliwiać pełną automatyzację tego
procesu,

−

lepkość kleju musi być stabilna,

−

powinien nadawać się do stosowania na wszystkich maszynach do wyrobu tektury
falistej,

−

powinien nadawać się do sklejania wszystkich rodzajów papierów,

−

musi szybko i niezawodnie wiązać warstwy tektury przy prędkości roboczej tekturnicy
powyżej 200 m/min, tworząc silną i elastyczną spoinę,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

odczyn pH spoiny powinien stawać się obojętny w możliwie krótkim czasie,

−

zawarta w kleju woda, która jest rozpuszczalnikiem lub fazą nośnikową substancji
klejących, powinna być łatwo usuwalna ze spoiny,

−

klej nie może wywoływać korozji elementów metalowych urządzeń,

−

nie może wpływać szkodliwie na środowisko naturalne,

−

nie może pogarszać właściwości sklejanych papierów, np. odbarwiać ich,

−

recycling odpadów i makulatury z tektury falistej sklejanej tym klejem nie powinien
nastręczać trudności.
Obecnie większość tektur falistych jest sklejana klejami skrobiowymi o specyficznym

składzie i właściwościach. Istnieje wiele różnych sposobów otrzymywania kleju skrobiowego do
sklejania warstw tektury falistej. We wszystkich tych metodach stosuje się:

−

skrobię,

−

wodę,

−

sodę kaustyczną (wodorotlenek sodowy),

−

boraks,

−

środek konserwujący.
Proces przygotowania kleju wymaga ogrzewania i mieszania.
Do sklejania warstw tektury falistej najczęściej wybierana jest skrobia kukurydziana, która

ma mniejsze ziarna niż skrobia ziemniaczana, co poprawia jej nakładanie na wierzchołki fal.

Woda jest istotnym składnikiem kleju skrobiowego do tektury falistej. Działa ona

bowiem jako medium przenoszące oraz jest konieczna do pęcznienia i kleikowania skrobi.

Soda kaustyczna jest używana do obniżenia temperatury kleikowania skrobi. Naturalna

skrobia kukurydziana podczas gotowania w czystej wodzie kleikuje w temperaturze około
80

C. Dzięki dodaniu sody kaustycznej, punkt kleikowania można obniżyć do temperatury

poniżej 50

Boraks reaguje ze skleikowaną skrobią i modyfikuje teksturę kleju, wpływając w ten

sposób na właściwości przepływu, nakładanie kleju na fale oraz penetrację kleju w warstwy
papierowe poddawane sklejaniu.

Skrobia jest bardzo wrażliwa na działanie bakterii i grzybów, które powodują

depolimeryzację jej łańcuchów. Aby zapobiec obniżeniu lepkości kleju skrobiowego, należy
do niego dodać niewielką ilość środka konserwującego.
Przygotowanie kleju Stein-Halla

Do produkcji tektury falistej opracowano specjalną technikę przygotowania kleju. Proces

ten nosi nazwę metody Stein-Halla. Podstawą tej metody jest zawieszenie ziarenek
nieskleikowanej skrobi natywnej w „nośniku”, czyli roztworze skrobi skleikowanej.

Przygotowanie kleju Stein-Halla jest procesem okresowym i przebiega w dwóch etapach.
Najpierw do mieszalnika wypełnionego wodą pierwotną dodaje się skrobię pierwotną

i całą zawiesinę ogrzewa poprzez iniekcję pary do 43

C w zależności od rodzaju skrobi

i dodatku NaOH. Następnie dodaje się sodę kaustyczną i kleikuje skrobię. Roztwór skrobi
miesza się przez 15

20 minut do całkowitego skleikowania (rozdzielenia na pojedyncze

łańcuchy) ziaren skrobi. Roztwór ten stanowi tzw. „nośnik”.

Po przygotowaniu „nośnika” dodaje się wodę wtórną i – jeśli jest to konieczne – obniża

temperaturę  i  dodaje  skrobię  ziarnistą  (wtórną),  która  ulegnie  skleikowaniu  dopiero  po
naniesieniu  na  wierzchołki  fal  na  tekturnicy.  Następnie  do  kleju  dodaje  się  boraks  i  miesza
przez  15

20 minut dla zapewnienia dobrego wymieszania wszystkich składników

i otrzymania kleju o stabilnej lepkości.

Stosunek skrobi skleikowanej do skrobi surowej zwykle waha się w granicach 1:5 do 1:6.

Całkowita zawartość skrobi w kleju wynosi około 25%. Klej Stein-Halla nie posiada
w temperaturze pokojowej istotnych właściwości wiążących. Dopiero po naniesieniu kleju

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

na wierzchołki  fal  i  pod  działaniem  wysokiej  temperatury  walców  ryflowanych
(rowkowanych)  i  płyt  grzejnych  części  suszącej  tekturnicy  zawarta  w  nim  skrobia  surowa
ulega  skleikowaniu  i  wchłania  dużą  ilość  wody,  dzięki  czemu  następuje  gwałtowny  wzrost
lepkości i przylepności kleju. W ciągu ułamka sekundy wytwarza się spoina, która jeszcze w
stanie wilgotnym mocno wiąże warstwy tektury.
Produkcja tektury falistej

Tekturę falistą produkuje się na maszynach zwanych tekturnicami. Podstawowymi

operacjami w produkcji tektury falistej są:

−

trwałe pofalowanie wstęgi papieru (flutingu) i otrzymanie warstwy pofalowanej,

−

sklejenie warstwy pofalowanej z jedną lub dwiema gładkimi warstwami papieru lub
tektury (linerami),

−

wysuszenie wytworzonej tektury falistej,

−

formowanie arkuszy tektury przez nagniatanie oraz cięcie wzdłużne i poprzeczne wstęgi
tektury.
Przykładowy schemat tekturnicy do produkcji trzywarstwowej tektury falistej

przedstawiono na rysunku 20. Najważniejszymi elementami tej tekturnicy są sklejarka
pojedyncza i sklejarka podwójna. Ponadto w skład tekturnicy wchodzą:

−

odwijaki zwojów papieru,

−

kondycjoner,

−

część susząca,

−

nawijak tektury dwuwarstwowej,

−

krajarko-nagniatarka,

−

przekrawacz poprzeczny,

−

zespół odbioru arkuszy.

Rys. 20. Schemat tekturnicy do wyrobu trzywarstwowej tektury falistej [3]1 – zwój papieru na warstwę płaską,

2 – zwój papieru na warstwę pofalowaną, 3 – zwój papieru na warstwę płaską, 4 – walce rowkowane
(ryflowane)  sklejarki  pojedynczej,  5  –  zespół  nanoszenia  kleju  sklejarki  pojedynczej,  6  –  walec
dociskowy  sklejarki  pojedynczej,  7  –  most  magazynowy,  8  –  zespół  nanoszenia  kleju  sklejarki
podwójnej,  9  –  sklejarka  podwójna,  10  –  płyty  grzewcze  części  suszącej  tekturnic,  11  –  wałki
dociskające pas susznikowy

Sklejarka pojedyncza

Sklejarka pojedyncza jest urządzeniem falująco-sklejającym do formowania warstwy

pofalowanej i sklejania jej z warstwą płaską. Na sklejarce pojedynczej wytwarza się tekturę
falistą dwuwarstwową.

W sklejarce pojedynczej wstęga flutingu przechodzi między dwoma walcami

rowkowanymi.  Walce  te  nazywane  są  również  walcami  ryflowanymi  lub  karbowanymi.
Karby  walców,  zwane  ryflami,  mają  kształt  odpowiedni  do  rodzaju  fali,  jej  podziałki
i wysokości.  Od  wewnątrz  walce  ogrzewane  są  parą  przegrzaną  do  temperatury  do  180

Wstęga flutingu wychodzi spomiędzy tych walców trwale pofalowana.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 21. Schemat sklejarki pojedynczej [3]: 1 – górny walec rowkowany, 2 – dolny walec rowkowany,

3 – zespół nanoszący klej na wierzchołki fal,4 – walec dociskowy, 5 – papier na warstwę pofalowaną
tektury, 6 – papier na warstwę płaską tektury falistej

Na wierzchołki wytworzonych fal nakłada się klej za pomocą dwóch lub trzech wałków,

z których dolny zanurzony jest w wanience z klejem, a górny nanosi klej na fale. Ilość
nanoszonego kleju zależy od wielkości szczelin między wałkami głowicy i wynosi 4

8 g

mokrego kleju na 1 m

tektury. Po upływie ułamka sekundy na papier pofalowany nakleja się

płaską warstwę papieru pokryciowego (lineru). Związanie obydwu warstw następuje prawie
natychmiast. Grubość mokrej spoiny wynosi ok. 200 μm. Prędkość tekturnicy jest limitowana
czasem wiązania kleju.

Po opuszczeniu sklejarki pojedynczej zestalenie się spoiny klejowej następuje na skutek:

odparowania wody dzięki ciepłu zmagazynowanemu w warstwach papierowych, podgrzanych
w kondycjonerze, podgrzewaczu wstępnym i na urządzeniu falująco-sklejającym,
odparowania wody w części suszącej tekturnicy.
Sklejarka podwójna

Tekturę trzywarstwową produkuje się z tektury dwuwarstwowej przez naklejenie

w sklejarce podwójnej na warstwę pofalowaną drugiej płaskiej warstwy papieru. W tym celu
nakłada się klej na wolne wierzchołki fal za pomocą urządzenia sklejającego i dociska do nich
drugą warstwę papieru płaskiego (rys. 22).

Rys. 22. Schemat sklejarki podwójnej [3]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Czym jest fluting?
2.  Czym jest liner?
3.  Co to jest wysokość fali?
4.  Co to jest podziałka fali?
5.  Czym się różni tektura falista dwuwarstwowa od tektury falistej trójwarstwowej?
6.  Do czego służy sklejarka pojedyncza?
7.  Do czego służy sklejarka podwójna?
8.  Jaką barwę po obu stronach ma tesliner?
9.  Jaką barwę po obu stronach ma kraftliner?

4.7.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj klej Stein-Halla i zapoznaj się z jego właściwościami.

Tabela 1 do ćwiczenia 1. Przygotowanie nośnika (dwie porcje)

Surowiec

Masa [g]

Woda pierwotna

125,7

Pierwotna skrobia ziemniaczana

6,5

40%-owy roztwór NaOH

0,9

Tabela 2 do ćwiczenia 1. Przygotowanie kleju skrobiowego (dwie porcje)

Surowiec

Masa [g]

Woda wtórna

193,2

Wtórna skrobia ziemniaczana

Boraks

0,12

Nośnik

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  zapoznać  się  ze  zrozumieniem  z  materiałem  nauczania  dotyczącym  tektury  falistej,

zawartym w niniejszym poradniku oraz w literaturze dodatkowej,

4) przygotować nośnik (Tabela 1 do Ćwiczenia 1) – obie porcje:

−

do zimnej wody wsypać skrobię, dobrze wymieszać pod mieszadłem;

−

dodać roztwór NaOH, wymieszać i zważyć;

−

ogrzać na łaźni wodnej do uzyskania półprzezroczystego kleiku o zwiększonej
lepkości;

−

oznaczyć temperaturę kleikowania;

−

pozostawić do ostygnięcia;

−

zważyć, uzupełnić wodę,

5) przygotować klej skrobiowy Stein-Halla (Tabela 2 do Ćwiczenia 1) – obie porcje:

−

zlewkę z częścią skleikowaną (nośnikiem) ustawić pod mieszadłem, wlać stopniowo
zimną wodę wtórną, dobrze wymieszać;

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

wsypywać stopniowo skrobię wtórną i wymieszać do uzyskania jednolitej zawiesiny;

−

dodać boraks, mieszać 10 minut, zważyć,

6) jedną porcję kleju pozostawić do badań w postaci zawiesiny,
7) drugą porcję kleju wykorzystać do „symulacji” zjawisk zachodzących w kleju na

sklejarce tekturnicy:

−

ogrzać na łaźni wodnej do uzyskania półprzezroczystego roztworu koloidalnego;

−

oznaczyć temperaturę kleikowania;

−

zważyć, ewentualnie uzupełnić wodę,

8) zbadać właściwości kleju (obu porcji: skleikowanej i zawiesiny):

−

lepkość pozorną na kubku Stein-Halla;

−

lepkość pozorną na wiskozymetrze rotacyjnym (przy 100 obr./min);

−

wartość pH,

9) zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia, wyniki i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

skrobia,

−

wodorotlenek sodu,

−

boraks,

−

woda,

−

termometr,

−

zlewki,

−

bagietki,

−

waga analityczna,

−

łaźnia wodna,

−

kubek Stein-Halla,

−

wiskozymetr rotacyjny,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.
Uwaga: uczniowie powinni posiadać środki ochronne (fartuchy, rękawice).

Ćwiczenie 2

Oznacz wysokość i podziałkę fali oraz określ rodzaj tektury falistej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  przypomnieć sobie definicje podziałki i wysokości fali,
4)  określić rodzaj tektury falistej (np. dwuwarstwowa, trójwarstwowa, pięciowarstwowa),
5)  oznaczyć suwmiarką podziałkę i wysokość fali dwóch tektur trójwarstwowych,
6)  podać symbol fali,
7)  zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia, wyniki i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

tektura falista dwuwarstwowa,

−

tektura falista trójwarstwowa z falą E lub F,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

tektura falista trójwarstwowa z falą C,

−

tektura falista pięciowarstwowa,

−

suwmiarka,

−

tabela charakteryzująca rodzaje fal tektury falistej,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Rozpoznaj testliner i kraftliner.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  przypomnieć  sobie  różnice  w  barwie  między  masą  makulaturową,  a  niebieloną  masą

siarczanową,

4) dokonać oględzin wzrokowych obu stron linerów,
5) zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

testliner,

−

kraftliner,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 4

Rozpoznaj urządzenia tekturnicy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w literaturze żądane informacje,
2)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3)  rozpoznać na schemacie tekturnicy sklejarkę pojedynczą i podwójną,
4)  zapisać w zeszycie przebieg ćwiczenia i wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

plansza ze schematem tekturnicy (np. do produkcji tektury trójwarstwowej),

−

plansza ze schematem sklejarki pojedynczej,

−

plansza ze schematem sklejarki podwójnej,

−

materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wymienić podstawowe elementy tekturnicy?



2) odróżnić testliner od kraftlinera?



3) wyjaśnić zasadę przygotowania skrobiowego kleju Stein-Halla?



4) podać definicje wysokości i podziałki fali?



5) odróżnić sklejarkę pojedynczą od sklejarki podwójnej?



6) nazwać trzy główne surowce do produkcji tektury falistej?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test  zawiera  20  zadań  o  różnym  stopniu  trudności.  Wszystkie  zadania  są  zadaniami

wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową

odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności: I część – poziom podstawowy

(pytania 1

15), II część – poziom ponadpodstawowy (pytania16

20).

7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 16

20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.

Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.

9. Czas trwania testu – 50 minut.
10. Maksymalna liczba punktów, jaką można osiągnąć za poprawne rozwiązanie testu

wynosi 20 pkt.

Celem przeprowadzanego pomiaru dydaktycznego jest sprawdzenie poziomu wiadomości

i umiejętności, jakie zostały ukształtowane w wyniku zorganizowanego procesu kształcenia w
jednostce modułowej „Uszlachetnianie i wykończanie wyrobów papierniczych”. Spróbuj
swoich sił. Pytania nie są trudne i jeżeli zastanowisz się, to na pewno udzielisz odpowiedzi.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Na końcu maszyny, w skład której wchodzi sklejarka podwójna, otrzymamy

a)  papier kalandrowany.
b)  tekturę falistą dwuwarstwową.
c)  tekturę falistą trójwarstwową.
d)  papier powlekany dwustronnie.

2. Elementem nanoszącym mieszankę w powlekarkach typu LDTA jest

a)  dysza.
b)  walec.
c)  ekstruder.
d)  pręt z nawiniętym drutem.

3. Prasy zaklejające są umieszczane

a)  w części sitowej maszyny papierniczej.
b)  w części prasowej maszyny papierniczej.
c)  w części suszącej maszyny papierniczej.
d)  między nawijakiem maszyny papierniczej a superkalanderm.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9. Tekturnica służy do

a)  produkcji tektury falistej.
b)  produkcji tektur jednostronnie powlekanych.
c)  powlekania tektury falistej mieszankami pigmentowymi.
d)  powlekania tektury falistej polietylenem.

10. Powlekarka z głowicą ekstruderową służy do nanoszenia na papier

a)  mieszanek bezpigmentowych.
b)  mieszanek pigmentowych.
c)  tworzyw sztucznych w stanie stopionym.
d)  kleju Stein-Halla.

11. Do zaklejania powierzchniowego najczęściej stosujemy

a)  węglan wapnia.
b)  skrobię.
c)  kaolin.
d)  polietylen.

12. Zadaniem środka dyspergującego jest

a)  obniżenie lepkości wodnej dyspersji pigmentu.
b)  obniżenie temperatury kleikowania skrobi.
c)  nadanie cząstkom pigmentu ładunków różnoimiennych.
d)  podwyższenie lepkości wodnej dyspersji pigmentu.

13. Fluting jest to papier przeznaczony

a)  do powlekania tworzywami sztucznymi.
b)  na warstwy płaskie tektury falistej.
c)  na warstwy pofalowane tektury falistej.
d)  do produkcji tektur jednostronnie powlekanych mieszankami pigmentowymi.

14. W powlekanych papierach bezkalkowych oznaczonych symbolem CB w powłoce

znajduje się
a)  substancja wywołująca.
b)  substancja barwotwórcza.
c)  barwnik.
d)  etyloceluloza.

15. Cząstki kaolinu mają kształt

a)  płytek.
b)  bryłek.
c)  sześcianów.
d)  igieł.

16. Podstawowa różnica między drukowymi papierami SC i LWC polega na tym, że

a) papiery SC są powlekane mieszankami pigmentowymi, a papiery LWC nie są powlekane.
b) papiery SC na swej powierzchni mają powłokę bezpigmentową, a papiery LWC nie są

powlekane.

c) papiery LWC są powlekane mieszankami pigmentowymi, a papiery SC nie są powlekane.
d) papiery LWC na swej powierzchni mają powłokę bezpigmentową, a papiery SC nie

są powlekane.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17. W 500 g wodnej dyspersji pigmentu o stężeniu wagowy 60%, będzie się znajdować

a)  60 g pigmentu i 40 g wody.
b)  300 g pigmentu i 200 g wody.
c)  60 g pigmentu i 440 g wody.
d)  120 g pigmentu i 380 g wody.

18. Różnica między kraftlinerem a testlinerem polega na tym, że

a)  kraftliner ma wierzchnią warstwę bieloną, a testliner – obie warstwy niebielone.
b)  kraftliner jest wykonany ze ścieru, a testliner – z bielonej masy celulozowej.
c)  testliner  ma obie warstwy z  niebielonej celulozowej  masy siarczanowej, a kraftliner

– wierzchnią warstwę ma z niebielonej celulozowej masy siarczanowej, a dolną
z surowca gorszej jakości np. z makulatury.

d) kraftliner ma obie warstwy z niebielonej celulozowej masy siarczanowej, a testliner

– wierzchnią warstwę ma z niebielonej celulozowej masy siarczanowej, a dolną
z surowca gorszej jakości np. z makulatury.

19. Zapis na papierach rejestracyjnych z powłoką bezpigmentową powstaje pod wpływem

nacisku pisaka w wyniku
a)  reakcji chemicznej.
b)  wypłynięcia atramentu z pisaka na białą powłokę bezpigmentową.
c)  zagęszczenia struktury mikroporowatej powłoki i odsłonięcia barwnego podłoża.
d)  mechanicznego zdrapania struktury mikroporowatej powłoki i odsłonięcia barwnego

podłoża.

20. Powlekane papiery bezkalkowe oznaczone symbolem CFB umożliwiają uzyskanie

w zestawie przebitkowym
a)  tylko oryginału.
b)  tylko ostatniej kopii.
c)  kopii pośrednich i ostatniej kopii.
d)  form kopiowych do drukowania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko….......................................................................................

Uszlachetnianie i wykończanie wyrobów papierniczych

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

LITERATURA

1. Drzewińska E.: Rogaczewski, Z.: Technologia celulozy i papieru cz. 3: Powierzchniowe

uszlachetnianie papieru. WSiP, Warszawa, 1997

2. Korczyński A., Palenik K., Rogaczewski Z.: Papiery reprograficzne i rejestracyjne.

WNT, Warszawa 1990

3. Drzewińska E., Czechowski J., Stanisławska A.: Technologia wytwarzania tektury

falistej, wyd. II. Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2006

4. Drzewińska E.: Skrobia do zaklejania powierzchniowego papieru. Przegl. Papiern.

57, nr 4, s. 265–271 (2001)

5. Drzewińska E.: Zaklejanie powierzchniowe papieru. Przegl. Papiern. 58, nr 1, s. 21–26

(2002)

6. Lehtinen E. (edytor): Papermaking Science and Technology. Book 11: Pigment Coating

and Surface Sizing of Paper, praca zbiorowa. Fapet Oy, Helsinki, Finland 2000

7. www.ipwonline.de
8. www.knowpap.com